Abstract
This paper describes a sound engine of Korean traditional instruments, which are the Gayageum and Taepyeongso, by using a TMS320F2812. The Gayageum and Taepyeongso models based on commuted waveguide synthesis (CWS) are required to synthesize each sound. There is an instrument selection button to choose one of instruments in the proposed sound engine, and thus a corresponding sound is produced by the relative model at every certain time. Every synthesized sound sample is transmitted to a DAC (TLV5638) using SPI communication, and it is played through a speaker via an audio interface. The length of the delay line determines a fundamental frequency of a desired sound. In order to determine the length of the delay line, it is needed that the time for synthesizing a sound sample should be checked by using a GPIO. It takes $28.6{\mu}s$ for the Gayageum and $21{\mu}s$ for the Taepyeongso, respectively. It happens that each sound sample is synthesized and transferred to the DAC in an interrupt service routine (ISR) of the proposed sound engine. A timer of the TMS320F2812 has four events for generating interrupts. In this paper, the interrupt is happened by using the period matching event of it, and the ISR is called whenever the interrupt happens, $60{\mu}s$. Compared to original sounds with their spectra, the results are good enough to represent timbres of instruments except 'Mu, Hwang, Tae, Joong' of the Taepyeongso. Moreover, only one sound is produced when playing the Taepyeongso and it takes $21{\mu}s$ for the real-time playing. In the case of the Gayageum, players usually use their two fingers (thumb and middle finger or thumb and index finger), so it takes $57.2{\mu}s$ for the real-time playing.
본 논문에서는 TMS3320F2812 신호처리기를 이용하여 가야금과 태평소의 사운드 엔진을 구현하였다. Commuted Waveguide Synthesis (CWS) 기반의 가야금과 태평소 모델을 신호처리기에 탑재하고 악기 선택 버튼을 두어 해당 악기의 사운드 샘플을 매 일정 시간마다 합성하도록 하였다. 합성음은 SPI 통신을 이용하여 DAC로 전송되며 오디오 인터페이스를 거쳐 스피커를 통해 재생된다. 합성 모델의 지연 라인은 합성음의 피치를 조절하는데, 이 지연라인의 길이를 결정하기 위해 GPIO를 이용하여 한 샘플을 합성하는데 필요한 시간을 측정하였다. 가야금은 $28.6{\mu}s$, 태평소는 $21{\mu}s$가 소요되었다. 태평소와 가야금의 동시 발음수를 고려하였을 때 태평소는 동시 발음수 1을 가지므로 $21{\mu}s$, 가야금은 일반적으로 동시 발음수가 2이므로 $57.2{\mu}s$의 연산시간이 필요하다. 이는 실시간 연주가 충분히 가능한시간이다. 제안한 사운드 엔진의 경우, 인터럽트 서비스 루틴에서 각 사운드 샘플의 합성과 DAC로의 전송이 일어난다. 인터럽트 서비스 루틴은 시스템의 안정성을 보장하기 위해 타이머의 주기 매칭 이벤트를 이용하여 $60{\mu}s$마다 주기적으로 호출된다. 이와 같이 합성된 음을 녹음하여 원음과 스펙트럼으로 비교한 결과, 가야금은 원음과 매우 유사한 음을 합성할 수 있었고, 태평소는 '무(無), 황(黃), 태(太), 중(仲)' 음을 제외한 나머지 음에 대해서 태평소의 음색을 잘 표현하는 음을 합성 할 수 있었다.
