Hatékony oszcillátor algoritmusok analóg szintetizátor modellezésére

A 60-as, 70-es években elterjedt analóg szintetizátorok meghatározó szerepet töltöttek be az elektronikus zenében, és egyedi hangzásviláguknak köszönhetően ma is töretlen népszerűségnek örvendenek. Azonban ezek az analóg áramkörök segítségével hangot generáló eszközök már csak nehezen vagy drágán érhetőek el, így felmerül az igény a klasszikus hangzások digitális emulálására, akár hardver szintetizátor, akár számítógépen futtatható szoftver formájában. A legelterjedtebb hangszerek a szubtraktív szintézis elvén, azaz egy széles spektrumú alapjel szűrésén alapultak. Az alapjel általában valamilyen egyszerű periodikus jel volt, mint pl. fűrészjel, háromszögjel vagy négyszögjel, amelyet az oszcillátor állított elő. Hogy a kívánt hangzás kialakuljon, a kapott jelet egy analóg szűrő dolgozta fel, végül egy erősítőn keresztül jutott ki a kimenetre. Az egységek paramétereit a zenész közvetlenül, vagy kisfrekvenciás oszcillátorok segítségével vezérelhette.

A dolgozat az első komponens, az oszcillátor modellezésére koncentrál. Az alapjel triviális diszkrét előállítása, azaz az analóg jel mintavételezése a széles spektrum miatt jelentős átlapolódáshoz, így kellemetlen hangzáshoz vezet. A szakirodalom több jelgeneráló algoritmust is bemutat, melyek célja, hogy az eredeti hangzást közelítő sávkorlátozott jelet állítsanak elő. Az egyik legegyszerűbben alkalmazható ilyen módszer a Differentiated Polynomial Waveform algoritmus, amely az eredeti analóg jel integráljának mintavételezésén alapul. A módszer alapelvét felhasználva született meg a Polynomial Transition Regions (PTR) algoritmus, mely a számításigényt jelentősen csökkentette.

A dolgozatban a PTR módszer továbbfejlesztését mutatom be, ami ugyanazt a jelet állítja elő, a számításigényt azonban az összehasonlítások alapján akár további 30%-kal csökkenti. Így a javasolt módszer a jelenleg leghatékonyabb sávkorlátozott oszcillátor algoritmusnak tekinthető. Emellett a módszert változtatható szimmetriájú háromszögjel előállítására is kiterjesztettem, így a szimmetria modulálásával újabb hangzások érhetőek el.

szerző

• 
  Ambrits Dániel
  villamosmérnöki
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Bank Balázs
  docens, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

helyezés