Προσομοίωση ενός ψηφιακού συστήματοις ήχου στο Simulink

Abstract

Στον 21ο αιώνα, η Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος (DSP) βρίσκεται στον πυρήνα πολλών εφαρμογών, οι οποίες άμεσα ή έμμεσα στηρίζονται στην αναπαράσταση και επεξεργασία ψηφιακών δεδομένων. Ιδιαίτερα στην μουσική βιομηχανία, η ψηφιακή επεξεργασία σήματος συνιστά είδος επεξεργασίας. Όσον αφορά τα ηχητικά εφέ, όπως το chorus, το flanger, το delay, το distortion, το fuzz κλπ, επί δεκαετίες υλοποιούνταν με αναλογικά κυκλώματα. Όμως, εδώ και αρκετά χρόνια οι διαδεδομένες υλοποιήσεις είναι πλέον ψηφιακές. Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή εμπίπτει στο πεδίο εφαρμογής της ψηφιακής επεξεργασίας σήματος και καλύπτει την επεξεργασία των ηχητικών σημάτων. Ασχολείται με την ανάλυση των μουσικών εφέ και τον σχεδιασμό των αλγορίθμων για την προσομοίωση αυτών. Επομένως, στόχος της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας εφαρμογής λογισμικού για την προσομοίωση ενός ψηφιακού συστήματος ήχου, το οποίο υλοποιείται στο λογισμικό Simulink-Matlab, και αποτελείται από έναν ενισχυτή, ένα γραφικό ισοσταθμιστή 10 περιοχών και τρία ψηφιακά εφέ ήχου, το delay, το reverb και το flanger. Η λειτουργικότητά του περιλαμβάνει τη δυνατότητα φόρτωσης ψηφιακών δειγμάτων ήχου και τον χειρισμό των δεδομένων εισόδου μέσω διαφόρων εφέ σε πραγματικό χρόνο. Τα χαρακτηριστικά του ηχητικού σήματος μπορούν να αλλάξουν προσαρμόζοντας ορισμένες από τις παραμέτρους των εφέ. Το σήμα που έχει περάσει από την επεξεργασία αυτή αποκτά κάποια ειδικά ηχητικά χαρακτηριστικά και είναι σε θέση να οδηγηθεί στο σύστημα ηχείων για την αναπαραγωγή. Η αλληλεπίδραση μεταξύ του χρήστη και του προγράμματος υλοποιείται μέσα από μια γραφική διεπαφή χρήστη (GUI). Το GUI συνιστά προσπάθεια προσομοίωσης ψηφιακού συστήματος ήχου και επιτρέπει τη ρύθμιση παραμέτρων χρήσης. Για την υλοποίηση, επιλέχθηκε το λογισμικό Simulink-Matlab της MathWorks, Inc γιατί από τη φύση του διευκολύνει την προσομοίωση ποικιλίας συστημάτων, με την μορφή δομικών διαγραμμάτων και απαλλάσσει τον σχεδιαστή του συστήματος από προγραμματιστικές εργασίες χαμηλού επιπέδου.