Pitch-shifted sound synthesis using digital waveguide model

피치 변화음의 합성을 위한 도파관 모델

  • 조상진 (울산대학교 전기전자정보시스템공학부) ;
  • 강명수 (울산대학교 컴퓨터정보통신공학과) ;
  • 정의필 (울산대학교 컴퓨터정보통신공학부)
  • Published : 2009.04.30

Abstract

In the digital waveguide theory, traveling waves are represented by general solution to the wave equation that is second-order linear partial differential equation. The movement of these waves can be implemented using only delay lines. An unit delay in the general digital waveguide describes a sampling time interval. However, in the space-based digital waveguide the unit delay implies the spatial sampling distance. In consideration of these differences between two models, it is known that the space-based digital waveguide model is adequate to synthesize pitch-shifted sounds such as vibrato because the propagation distance can be directly control. In this paper, the time-based digital waveguide model which also synthesizes pitch-shifted sounds is proposed and compared with space-based digital waveguide.

디지털 도파관 모델은 파동 방정식의 일반해를 이용하여 진행파를 표현하고 이 진행파의 파동이동을 지연 라인으로 나타낸다. 일반적인 도파관 모델에서의 단일 지연은 샘플링 시간 간격을 의미하지만, 공간 기준 도파관 모델의 단일 지연은 샘플링된 공간의 거리를 의미한다. 이러한 차이점으로 인해 파동의 이동 거리를 직접적으로 조절할 수 있는 공간기준 도파관 모델이 비브라토 음과 같이 피치가 변하는 음을 합성할 수 있다고 알려져 있다. 본 논문에서는 지연라인의 길이의 비로서 피치가 변하는 음을 합성할 수 있는 시간 기준 디지털 도파관 모델을 제안하고 기존의 공간 기준 도파관 모델과의 성능을 비교하였다.

Keywords

References

  1. Information technology-coding of audiovisual objects-Part3: Audio: ISO/IEC FCD Std. 14496-3, 1998.
  2. K. Karplus and A. Strong, “Digital Synthesis of Plucked String and Drum Timbres." Comput. Music J., Vol. 7, No. 2, pp. 43-55, 1983. https://doi.org/10.2307/3680062
  3. J. O. Smith, "Music Applications of Digital Waveguides," Technical Report STAN-M-39, CCRMA, Department of Music, Stanford University, Stanford, California, 1987.
  4. Kyu-Nyun Kim, Myung-Soo Kang, "Physical modeling of plucked string instruments based on fixed spatial sampling interval," Proceeding of KORUS 2000, Vol. 2, pp. 1-6, 27 June - 1 July, 2000
  5. Myung-Soo Kang, Kyu-Nyun Kim, "Delay characteristics and sound quality of digital waveguide model by spatial sampling," Proceeding of KORUS 2003, Vol. 2, pp. 92-96, 28 June - 6 July, 2003
  6. 강명수, “공간 기준 디지털 도파관 모델을 이용한 클래식 기타의 글리산도 및 비브라토 음 합성”, 박사학위논문, 울산대학교, 2003
  7. J. O. Smith, “Physical modeling using digital waveguides,” Comput. Music J., Vol. 16, No. 4, pp. 74-91, 1992. https://doi.org/10.2307/3680470
  8. T. I. Laakso, V. Valimaki, M. Karjalainen, and U. K. Laine, “Splitting the unit delay-Tools for fractional delay filter design,” IEEE Signal Processing Mag., Vol. 13, pp. 30-60, Jan. 1996. https://doi.org/10.1109/79.482137
  9. T. Tolonen, V. Välimäki, and M. Karjalainen, “Modeling of tension modulation nonlinearity in plucked string,” IEEE Transactions on speech and audio processing, Vol. 8, No. 3, May 2000
  10. 조상진, 오훈, 정의필, “장력 변조 모델을 이용한 합성음의 피치 변환 구현”, 한국음향학회 학술발표대회 논문집, Vol. 24, No. 1(s), pp.381-384, 2005년 5월