Συντάχθηκε 10-07-2013 09:43
από Eleni Stamataki
Email συντάκτη: estamataki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
-
Ιδιότητα: σύνταξη/αποχώρηση υπάλληλος.
Σχολή Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΜΙΧΑΗΛ ΚΟΤΣΙΡΑΚΗ
με θέμα
Σύνθεση και Μεταμόρφωση Ήχου με τη χρήση Ημιτονοειδούς Μοντέλου
Sound Synthesis and Morphing using a Sinusoidal Model
Παρασκευή 12 Ιουλίου 2013, 13.00 μ.μ
Αίθουσα 145Π42, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Επίκουρος Καθηγητής Πολυχρόνης Κουτσάκης (επιβλέπων)
Αναπληρωτής Καθηγητής Αλέξανδρος Ποταμιάνος
Καθηγητής Ευριπίδης Πετράκης
Περίληψη
Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός αλγορίθμου μεταμόρφωσης ήχου και πιο συγκεκριμένα μουσικού σήματος. Ο αλγόριθμος που ονομάζεται Athena αναλύει δύο ήχους Α και Β χρησιμοποιώντας ένα ημιτονοειδές μοντέλο και μέσα σε ένα καθορισμένο από το χρήστη χρονικό διάστημα εξομαλύνει τις διαφωνίες ανάμεσα στους δύο ήχους δημιουργώντας την εντύπωση ότι ο ήχος Α μεταμορφώνεται στον Β. Έχει αναπτυχθεί για να μεταμορφώσει ήχους που είναι δυσαρμονικοί μεταξύ τους ενώ για να οριστεί αυτή η δυσαρμονία χρησιμοποιείται το μοντέλο ERB που προσεγγίζει τη λειτουργία του ανθρώπινου αυτιού με υπερτιθέμενα ακουστικά φίλτρα περιορισμένου εύρους ζώνης. Οι ήχοι μοντελοποιούνται σύμφωνα με το ημιτονοειδές μοντέλο MQ πάνω στις παραμέτρους του οποίου παρεμβαίνει ο αλγόριθμος Athena.
Εξάγονται τα διαφορετικά κανάλια που αποτελούν τους υπό επεξεργασία ήχους και η αρμονική ανακατασκευή αφαιρείται από το αρχικό σήμα ώστε να εξαχθεί ο θόρυβος. Τα κανάλια που συνηχώντας θα προκαλέσουν δυσαρμονία ταιριάζονται μεταξύ τους και δημιουργούν νέα κανάλια με ενδιάμεσες τιμές. Τα υπόλοιπα κανάλια εισάγονται ή σιωπούν σταδιακά ώστε να επιτευχθεί η μετάβαση. Στη συνέχεια ο επεξεργασμένος θόρυβος από τους δύο ήχους προστίθεται στο συνθετικό αποτέλεσμα και αποτελεί την έξοδο του εφέ.
Τα αποτελέσματα του αλγορίθμου δειγματίστηκαν σε 11 χρήστες οι οποίοι σε ποσοστό 80% τα προτίμησαν σε σχέση με το απλό cross fade για δυσαρμονικούς ήχους. Ο αλγόριθμος παρουσιάζει ενδιαφέροντα αποτελέσματα και για αρμονικούς ήχους (προτίμηση χρηστών 60%) αλλά και για όχι τυπικά μουσικά σήματα όπως η ανθρώπινη φωνή (προτίμηση χρηστών 61%). Σαν παράπλευρο κέρδος της χρήσης του ημιτονοειδούς μοντέλου και των μεθόδων που αναπτύσσονται για τον αλγόριθμο Athena δημιουργείται μία μικρή βιβλιοθήκη με μερικά ακόμα εφέ ήχου: Τo εφέ Nobeating που επιτρέπει σε δύο ήχους να συνηχήσουν χωρίς να προκαλούν δυσαρμονία, το εφέ SinusoidalOctaver που προσθέτει μία νότα σε διάστημα οκτάβας στην είσοδο του αλγορίθμου, το εφέ Pitchshifter που υλοποιεί ένα τυπικό εφέ τονικής μετατόπισης και τέλος το εφέ FΜvibrato που δημιουργεί βιμπράτο με τη χρήση διαμόρφωσης συχνοτήτων. Όλα τα εφέ έχουν υλοποιηθεί σε περιβάλλον Matlab.
Abstract
The goal of this dissertation thesis is to develop an algorithm for morphing sound and more specifically musical signal. The algorithm is named Athena and it analyzes two sounds, namely A and B, using a sinusoidal model in a user defined period of time. It smooths out the dissonance between the two sounds creating the impression that sound A morphs into sound B. It has been designed for a problem set of dysharmonic sounds. Dysharmonicity is defined using the Equivaelnt Rectangular Bandwidth approach which models the human ear as a sum of superimposed acoustic filters. The sounds are modeled using the MQ sinusoidal model on whose parameters Athena operates to create the desired effects.
The tracks of which the two sounds consist are extracted and the harmonic partial is subtracted from the original signal, thus yielding the noise. The tracks that create beating are matched to create new tracks of intermediate values. The rest of the channels fade in or out to create the effect of transition. The result of this process is added to the processed noise of the two samples creating the final outcome.
The results of the algorithm have been tested with 11 users of which 80% preferred them to a simple cross fade (for dysharmonic sounds). 60% preferred Athena for harmonic sounds and 61% for non-typical musical signals such as human speech. Using the power of the sinusoidal model and the methods developed for Athena a small library with some more sound effects is created: the Nobeating effect allows two dysharmonic sounds to sound simultaneously without beating, the SinusoidalOctaver adds an octave note to the algorithm input, the PitchShifter effect shifts the note to another pitch while the FMvibrato creates a vibrato using Frequency Modulation. All effects have been developed in the MATLAB environment
Συνημμένα:
-
ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΚΟΤΣΙΡΑΚΗ ΜΙΧΑΗΛ.docx
Μεταφορτώσεις: 134,
Μέγεθος: 29 KB application/vnd.openxmlformats-officedocument.wordprocessingml.document
