Zvuková syntéza v reálném čase v prostředí Matlab

Abstract

Cíle této práce jsou vytvořit program používající digitální zvukovou syntézu, kterou lze přehrát v reálném čase, dále vytvořit prostředí vhodné k implementaci digitální zvukové syntézy v reálném čase řízenou protokolem MIDI a tutoriál k vytvoření jednoduchého syntezátoru v tomto prostředí. Práce vysvětluje teorii k základním metodám zvukové syntézy. Popisuje protokol MIDI a práci se zvukem v prostředí Matlab. Ukazuje základní metody digitální zvukové syntézy v tomto prostředí: vytvoření základních průběhů jako je například sinusovka nebo obdélník, aditivní syntézu, filtraci nebo ořezání signálu. Představuje princip pro řízení zvukové syntézy v reálném čase skrz protokol MIDI. Dále představuje prostředí vhodné k vytvoření následné syntézy naprogramované jako audioplugin, které umožňuje přehrání v reálném čase a nabízí řízení parametrů syntézy protokolem MIDI. Také umožňuje zápis na zvukovou kartu a do souboru a zobrazení průběhu a frekvenčního spektra v reálném čase. Jako součást práce byl vytvořen audioplugin, který funguje jako jednoduchý syntézátor využívající více základních druhů digitální zvukové syntézy a audioplugin, který je prostředím pro implementaci digitální zvukové syntézy. K tomuto prostředí byl vytvořen i tutoriá jako návod pro výrobu jednoduchého syntezátoruGoals of this paper are to create a programm which is able to use digital sound synthesis and play created signals in real time. Another goal is to create an environment for implementation real-time digital sound synthesis in Matlab controlled by MIDI protocol and to create tutorial how to programme a simple synthesizer in that environment. The paper shows basic theory for sound syntehsis methods. It describes MIDI protocol and how to process sounds in Matlab. It shows basic methods of sound synthesis in Matlab such as waveshaping, additive synthesis or subtractive synthesis. It presents ways how to achieve real-time synthesis controlled by external MIDI instrument. It presents programmable enviroment for real-time digital sound synthesis which works as Matlab audioplugin. The environment offers to play created sound signals in real time and controll parametres of synthesis by MIDI protocol. It also offers write signals down to file and show signal and its frequency spectrum in real time. As a part of this thesis an audioplugin was made which works as synthesizer using basic methods of digital sound synthesis. Another audioplugin was made as the environment for implementation digital sound synthesis. This audioplugin includes tutorial how to create simple synthesizer in this environment.