Modeling of nonlinear and time-varying phenomena in the guitar

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.authorPakarinen, Jyri
dc.contributor.departmentDepartment of Signal Processing and Acousticsen
dc.contributor.departmentSignaalinkäsittelyn ja akustiikan laitosfi
dc.contributor.schoolFaculty of Electronics, Communications and Automationen
dc.contributor.schoolElektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekuntafi
dc.contributor.supervisorVälimäki, Vesa; Prof.
dc.date.accessioned2012-02-24T09:05:01Z
dc.date.available2012-02-24T09:05:01Z
dc.date.issued2008-03-04
dc.description.abstractThis dissertation studies some of the nonlinear and time-varying phenomena related to the guitar, and suggests new physics-based models for their realistic discrete-time simulation for sound synthesis purposes. More specifically, the tension modulation phenomenon is studied and three new algorithms are introduced for synthesizing it. Energy-related problems are discovered with conventional digital waveguide models when their pitch is varied, and two novel techniques are suggested as a remedy. A new wave digital filter based real-time model is presented for simulating a nonlinear vacuum-tube amplifier stage, found in typical high-quality guitar amplifiers. The first study of the handling noise on wound strings is presented. Using this information together with the time-varying digital waveguide energy compensation techniques mentioned above, a new real-time slide guitar synthesis algorithm is introduced. Also, the generation of flageolet tones on string instruments is discussed and a novel physics-based model for their simulation is presented. In general, the results presented in this dissertation can be used for improving the current physics-based string instrument synthesizers and vacuum-tube amplifier models.en
dc.description.abstractTämä väitöskirja käsittelee tiettyjä kitaraan liittyviä epälineaarisia ja aikamuuttuvia ilmiöitä, ja tarjoaa uusia, fysiikan lakeihin perustuvia, äänisynteesimalleja niiden todenmukaista simulointia varten. Kirjassa käsitellään kielen jännitysmodulaation aiheuttamaa epälineaarisuutta, ja ehdotetaan kolme uutta synteesialgoritmia sen mallinnukseen. Väitöskirjatyössä on havaittu soitinmallinnuksessa laajalti käytettyjen aaltojohtokielimallien vaimenemiseen liittyviä ongelmia kielen äänenkorkeuden muuttuessa, ja kaksi kompensaatiomenetelmää ehdotetaan ratkaisuksi tähän ongelmaan. Uusi aaltodigitaalisuodinpohjainen reaaliaikamalli esitetään kitaravahvistimissa yleisesti käytettyjen elektroniputkivahvistinasteiden simulointia varten. Kirjassa analysoidaan punottuja kieliä soitettaessa aiheutuvia hälyääniä sekä esitellään tätä analyysia ja edellä mainittuja kompensaatiomenetelmiä käyttämällä aikaansaatu slidekitaran äänisynteesimalli. Kirjassa selitetään myös kielisoittimiin liittyvien huiluäänten syntymekanismi, sekä tarjotaan uusi, kielen fysiikkaan pohjautuva algoritmi niiden syntetisoimiseksi. Tässä väitöskirjassa esitettyjä tuloksia voidaan käyttää hyödyksi nykyisten soitin- ja vahvistinmallien toiminnan parantamisessa.fi
dc.description.versionrevieweden
dc.format.extent95, [149]
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.isbn978-951-22-9243-1
dc.identifier.issn1797-4275
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/3005
dc.identifier.urnurn:nbn:fi:tkk-011334
dc.language.isoenen
dc.opnSmith, Julius O., III; Prof.
dc.programme.majorAudio Signal Processingen
dc.programme.majorÄänenkäsittelytekniikkafi
dc.publisherHelsinki University of Technologyen
dc.publisherTeknillinen korkeakoulufi
dc.relation.haspartJyri Pakarinen, Vesa Välimäki, and Matti Karjalainen, 2005, Physics-based methods for modeling nonlinear vibrating strings, Acta Acustica united with Acustica, volume 91, number 2, pages 312-325. [article1.pdf] © 2005 S. Hirzel Verlag. By permission.
dc.relation.haspartJyri Pakarinen, Matti Karjalainen, Vesa Välimäki, and Stefan Bilbao, 2005, Energy behavior in time-varying fractional delay filters for physical modeling synthesis of musical instruments, In: Proceedings of the 30th IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2005), Philadelphia, PA, USA, 19-23 March 2005, volume 3, pages 1-4. [article2.pdf] © 2005 IEEE. By permission.
dc.relation.haspartVesa Välimäki, Jyri Pakarinen, Cumhur Erkut, and Matti Karjalainen, 2006, Discrete-time modelling of musical instruments, Reports on Progress in Physics, volume 69, number 1, pages 1-78. [article3.pdf] © 2006 Institute of Physics Publishing. By permission.
dc.relation.haspartMatti Karjalainen and Jyri Pakarinen, 2006, Wave digital simulation of a vacuum-tube amplifier, In: Proceedings of the 31st IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2006), Toulouse, France, 14-19 May 2006, volume 5. [article4.pdf] © 2006 IEEE. By permission.
dc.relation.haspartJ. Pakarinen, H. Penttinen, and B. Bank, 2007, Analysis of handling noises on wound strings, Journal of the Acoustical Society of America, volume 122, number 6, pages EL197-EL202. [article5.pdf] © 2007 Acoustical Society of America. By permission.
dc.relation.haspartJyri Pakarinen, Tapio Puputti, and Vesa Välimäki, 2008, Virtual slide guitar, Computer Music Journal, volume 32, number 3, pages 42-54. [article6.pdf] © 2008 MIT Press. By permission.
dc.relation.haspartJyri Pakarinen, 2005, Physical modeling of flageolet tones in string instruments, In: Proceedings of the 13th European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2005), Antalya, Turkey, 4-8 September 2005, 4 pages. [article7.pdf] © 2005 European Association for Signal Processing (EURASIP). By permission.
dc.relation.ispartofseriesReport / Helsinki University of Technology, Department of Signal Processing and Acousticsen
dc.relation.ispartofseries1en
dc.subject.keyworddigital signal processingen
dc.subject.keywordmusical acousticsen
dc.subject.keywordmodel-based sound synthesisen
dc.subject.keywordcomputer musicen
dc.subject.keyworddigitaalinen signaalinkäsittelyfi
dc.subject.keywordmusiikkiakustiikkafi
dc.subject.keywordsoitinmallinnusfi
dc.subject.keywordtietokonemusiikkifi
dc.subject.otherElectrical engineeringen
dc.titleModeling of nonlinear and time-varying phenomena in the guitaren
dc.titleKitaran epälineaaristen ja aikamuuttuvien ilmiöiden mallinnusfi
dc.typeG5 Artikkeliväitöskirjafi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.ontasotVäitöskirja (artikkeli)fi
dc.type.ontasotDoctoral dissertation (article-based)en
local.aalto.digiauthask
local.aalto.digifolderAalto_64075
Files
Original bundle
Now showing 1 - 9 of 9
No Thumbnail Available
Name:
isbn9789512292431.pdf
Size:
624.28 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
errata_of_articles_P2_P7.pdf
Size:
77.07 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
article1.pdf
Size:
639.97 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
article2.pdf
Size:
360.09 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
article3.pdf
Size:
1004.86 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
article4.pdf
Size:
472.63 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
article5.pdf
Size:
657.83 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
article6.pdf
Size:
4.57 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
article7.pdf
Size:
137.16 KB
Format:
Adobe Portable Document Format