Υλοποίηση εικονικού µουσικού οργάνου ελεγχόµενου από µικρόφωνο.

Abstract

Η παρούσα πτυχιακή εργασία αφορά στην ανάπτυξη αυτόνομου λογισμικού, το οποίο στοχεύει στη σε πραγματικό χρόνο μουσική ανάλυση του ηχητικού σήματος που λαμβάνεται από το μικρόφωνο του υπολογιστή, και στην επανασύνθεσή του από σήμα MIDI με ηχόχρωμα που επιλέγεται από το χρήστη. Για την υλοποίηση του λογισμικού χρησιμοποιήθηκε η γλώσσα προγραμματισμού C++ και αξιοποιήθηκαν διάφορες προγραμματιστικές βιβλιοθήκες, που βοήθησαν στην υλοποίηση επιμέρους διεργασιών. Συνολικά, στο τελικό λογισμικό περιλαμβάνονται οι ακόλουθες διεργασίες: α) λήψη ήχου από το μικρόφωνο, β) ανάλυση ήχου για την εξαγωγή μουσικής πληροφορίας (τονικό ύψος, διάρκεια, ένταση), γ) μετατροπή της εξαγόμενης πληροφορίας σε MIDI και δ) αποστολή των δεδομένων MIDI σε συνθετητή MIDI (που μπορεί να είναι είτε εξωτερική συσκευή είτε άλλο λογισμικό) για την τελική ανασύνθεση με εναλλακτικό ηχόχρωμα. Τέλος, όλο το λογισμικό ελέγχεται από μία εύχρηστη γραφική διεπαφή χρήστη. Το λογισμικό αυτό εξυπηρετεί μουσικούς που θέλουν να πειραματιστούν με διάφορα ηχοχρώματα και ενορχηστρώσεις, χρησιμοποιώντας μονάχα ένα μικρόφωνο που συλλαμβάνει τον ήχο οποιουδήποτε μονοφωνικού μουσικού οργάνου, ή ακόμα και της φωνή τους.

The current thesis is concerned with the development of a software application, which in real-time receives monophonic musical signal and processes it in order to extract data about the duration, amplitude and tone of the sounding notes. The result is transcribed to MIDI data and sent to a MIDI compliant synthesizer, producing the musical outcome based on the extracted data and the musical timbre chosen by the user. The software application has been entirely implemented in the C++ programming language, using a number of open source programming libraries that provided the functionalities of audio capturing, audio signal processing, midi I/O handling and graphical user interface development. The final application aims to aid musicians who want to experiment with various timbral choices and instrumentations, using a single microphone to capture the sound of any monophonic musical instrument or their own voice.