Laskennallisesti tehokas musiikkisynteesi – Menetelmät ja äänisuunnittelu

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorVälimäki, Vesa; Prof.
dc.contributor.authorPekonen, Jussi
dc.contributor.departmentDepartment of Electrical and Communications Engineeringen
dc.contributor.departmentSähkö- ja tietoliikennetekniikan osastofi
dc.contributor.labLaboratory of Acoustics and Audio Signal Processingen
dc.contributor.labAkustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratoriofi
dc.contributor.supervisorVälimäki, Vesa; Prof.
dc.date.accessioned2011-12-08T09:26:47Z
dc.date.available2011-12-08T09:26:47Z
dc.date.issued2007
dc.description.abstractTässä diplomityössä esitetään musiikkisyntetisaattorin suunnittelua systeemille, jonka laskentateho ja muistikapasiteetti ovat rajoitettuja. Ensiksi kerrataan mahdollisia synteesitekniikoita sekä arvioidaan niiden käyttökelpoisuutta laskennallisesti tehokkaassa musiikkisynteesissä. Käytännössä käyttökelpoiset tekniikat ovat lisäävä ja lähde-suodinsynteesit, ja erikoistapauksissa taajuusmodulaatio-, aaltotaulukko- ja samplaussynteesit. Tämän jälkeen käyttökelpoisten tekniikoiden rakenteiden suunnittelua esitetään tarkemmin, sekä esitetään näiden rakenteiden ominaisuuksia ja suunnitteluongelmia. Suurin ongelma kohdataan digitaalisessa lähde-suodinsynteesissä, jossa klassisten aaltomuotojen, kuten saha-aallon käyttö lähdesignaalina on ongelmallista laskostumisen takia, joka johtuu aaltomuodossa olevista epäjatkuvuuksista. Olemassa olevia kaistarajoitettuja aaltomuotosynteesimenetelmiä kerrataan, ja polynomimuotoiseen kaistarajoitetuun askelfunktioon perustuvaa menetelmää esitellään tarkemmin antamalla suunnittelusääntöjä käyttökelpoisille polynomeille. Menetelmää testataan lisäksi kahdella kolmannen asteen polynomilla. Nämä polynomit vähentävät laskostumista korkeilla taajuuksilla enemmän verrattuna ensimmäisen asteen polynomiin, mutta pienillä taajuksilla ensimmäisen asteen polynomi tuottaa parempia tuloksia. Lisäksi kerrataan muita mahdollisia ääniefektialgoritmeja ja arvioidaan niiden käyttökelpoisuutta laskennallisesti tehokkaassa musiikkisynteesissä. Useasti äänisynteesisysteemin täytyy pystyä generoimaan musiikkia, jossa käytetään monia erilaisia ääniä, jotka ulottuvat oikeista akustisista soittimista elektronisiin soittimiin ja luonnon ääniin. Siksi tällainen systeemi tarvitsee huolellista äänten suunnittelua. Tässä diplomityössä esitetään suunnittelusääntöjä erilaisten äänien imitoimiseksi. Lisäksi esitellään synteesimenetelmien parametrien vaikutus äänivarianttien suunnitteluun.fi
dc.description.abstractIn this thesis, the design of a music synthesizer for systems suffering from limitations in computing power and memory capacity is presented. First, different possible synthesis techniques are reviewed and their applicability in computationally efficient music synthesis is discussed. In practice, the applicable techniques are limited to additive and source-filter synthesis, and, in special cases, to frequency modulation, wavetable and sampling synthesis. Next, the design of the structures of the applicable techniques are presented in detail, and properties and design issues of these structures are discussed. A major implementation problem is raised in digital source-filter synthesis, where the use of classic waveforms, such as sawtooth wave, as the source signal is challenging due to aliasing caused by waveform discontinuities. Methods for existing bandlimited waveform synthesis are reviewed, and a new approach using polynomial bandlimited step function is presented in detail with design rules for the applicable polynomials. The approach is also tested with two different third-order polynomials. They reduce aliasing more at high frequencies, but at low frequencies their performance is worse than with the first-order polynomial. In addition, some commonly used sound effect algorithms are reviewed with respect to their applicability in computationally efficient music synthesis. In many cases the sound synthesis system must be capable of producing music consisting of various different sounds ranging from real acoustic instruments to electronic instruments and sounds from nature. Therefore, the music synthesis system requires careful sound design. In this thesis, sound design rules for imitation of various sounds using the computationally efficient synthesis techniques are presented. In addition, the effects of the parameter variation for the design of sound variants are presented.en
dc.format.extentxi, 80
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/988
dc.identifier.urnurn:nbn:fi:tkk-009585
dc.language.isoenen
dc.locationP1fi
dc.programmeTietoliikennetekniikan koulutusohjelmafi
dc.programme.majorAcoustics and Audio Signal Processingen
dc.programme.majorAkustiikka ja äänenkäsittelytekniikkafi
dc.programme.mcodeS-89
dc.publisherHelsinki University of Technologyen
dc.publisherTeknillinen korkeakoulufi
dc.rights.accesslevelopenAccess
dc.subject.keywordsound synthesisen
dc.subject.keywordcomputer musicen
dc.subject.keywordcomputational efficiencyen
dc.subject.keywordsynthesis algorithmsen
dc.subject.keywordsound effectsen
dc.subject.keywordsound designen
dc.subject.keywordäänisynteesifi
dc.subject.keywordtietokonemusiikkifi
dc.subject.keywordlaskennallinen tehokkuusfi
dc.subject.keywordsynteesialgoritmitfi
dc.subject.keywordääniefektitfi
dc.subject.keywordäänisuunnittelufi
dc.subject.otherElectrical engineeringen
dc.titleLaskennallisesti tehokas musiikkisynteesi – Menetelmät ja äänisuunnittelufi
dc.titleComputationally efficient music synthesis : methods and sound designen
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.digifolderAalto_35847
local.aalto.idinssi34458
local.aalto.openaccessyes
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
urn009585.pdf
Size:
3.85 MB
Format:
Adobe Portable Document Format