• Journal of the Korea Society of Computer and Information
• /
• v.18 no.8
• /
• pp.1-8
• /
• 2013

This paper proposes an effective parallel implementation of a physical modeling synthesis of guitar on the GPU environment. We used appropriate filter coefficients and adjusted the length of delay line for each open string to generate 44,100 six-polyphonic guitar sounds (E2, A2, D3, G4, B3, E4) by using physical modeling synthesis. In addition, we analyzed the physical modeling synthesis algorithm and observed that we can exploit parallelism inherent in the length of delay line. Thus, we assigned CUDA cores as many as the length of delay line and effectively implemented the physical modeling synthesis using GPU to achieve the highest performance. Experimental results indicated that synthetic guitar sounds using GPU were very similar to the original sounds when we compared their spectra. In addition, GPU achieved 68x and 3x better performance than high-performance TI DSP and CPU, respectively. Furthermore, this paper implemented and evaluated the performance of multi-GPU systems for the physical modeling algorithm.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
• /
• spring
• /
• pp.255-258
• /
• 1999

본 논문에서는 파동 방정식으로부터 클래식 기타의 Physical 모델을 유도해 낸 후 이를 구현하였다. 이러한 모델을 이용해 별도의 음원 데이터를 사용하지 않고 현재 전자 음악에서 일반적으로 사용되는 table look-Up 방식보다 효율적으로 악기 음을 함성 할 수 있도록 하였다. 파동 방정식은 현의 장력, 길이 및 질량 데이터를 이용해 현의 움직임을 표현한 것이며 이 식으로부터 Fourier Series를 유도하고 다시 Z 변환을 거쳐 현의 운동을 모델링하였다. 이 과정에서 현의 양끝에서 반사되는 신호의 크기를 모델링에 포함 시켰다. 이러한 현의 모델은 모든 종류의 현악기에 공통으로 적용될 수 있으며 현의 장력 길이, 질량 데이터를 변화해 다양한 현의 특성들을 모델링 할 수 있다. 또 음 합성을 위해 현의 초기 상태 및 연속되는 입력 데이터를 바꿔 클래식 기타의 다양한 음들을 합성 할 수 있다. 클래식 기타의 Physical 모델을 평가하기 위해, 실제 악기 음 및 table look-up 방식으로 합성된 음들을 녹음해 서로 비교하였다. 시간 및 주파수 도메인 상에서 비교가 이뤄 졌으며 table look-up 합성 방식에서 모든 주파수대가 동일하게 감소하고 비슷한 음역에서 음 높이에 적합한 배음 주파수 비율을 조절할 수 없는 등, 각 을의 특성들을 정확히 묘사할 수 없는 문제점을 극복할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
• /
• 2006.05a
• /
• pp.293-296
• /
• 2006

본 논문에서는 기타를 배우는 초보자가 조율을 쉽게 할 수 있도록 지원하는 시스템을 구현하였다. 본 시스템은 입력된 기타음에서 A/D 변환 및 FFT를 이용하여 pitch를 추출하였다. 기타음 인식 알고리즘을 적용하여 줄감개의 조작량과 조작 방향을 '약 $45^{\circ}$정도 감아라.', '아주조금 풀어라.' 등과 같은 언어적 표현으로 나타내어 조율 할 수 있게 하였다. 기타를 처음 접해보는 피험자들에게 본 시스템을 적용시켜 본 결과 피험자들은 시스템의 언어표현과 적절한 조작 횟수에 대하여 만족감을 나타내었고 조율 결과도 숙련자의 조작과 동일한 효과를 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korea Society of Computer and Information
• /
• v.17 no.1
• /
• pp.1-10
• /
• 2012

Improving operating frequency of processors is no longer today's issues; a multiprocessor technique which integrates many processors has received increasing attention. Currently, high-performance processors that integrate 64 or 128 cores are developing for large data processing over 2, 4, or 8 processor cores. This paper proposes an optimal many-core processor for synthesizing guitar sounds. Unlike the previous research in which a processing element (PE) was assigned to support one of guitar strings, this paper evaluates the impacts of mapping different numbers of PEs to one guitar string in terms of performance and both area and energy efficiencies using architectural and workload simulations. Experimental results show that the maximum area energy efficiencies were achieved at PEs=24 and 96, respectively, for synthesizing guitar sounds with sampling rate of 44.1kHz and 16-bit quantization. The synthesized sounds were very similar to original guitar sounds in their spectra. In addition, the proposed many-core processor was 1,235 and 22 times better than TI TMS320C6416 in area and energy efficiencies, respectively.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
• /
• v.28 no.2
• /
• pp.119-126
• /
• 2009

This paper describes the non-stringed guitar composed of laser strings, frets, sound synthesis algorithm and a processor. The laser strings that can depict stroke and playing arpeggios comprise laser modules and photo diodes. Frets are implemented by voltage divider. The guitar body does not need to implement physically because commuted waveguide synthesis is used. The proposed frets enable; players to represent all of chords by the chord glove as well as guitar solo. Sliding, hammering-on and pulling-off sounds are synthesized by using parameters from the voltage divider. Because the pitch shifting corresponds to the time-varying propagation speed in the digital waveguide model, the proposed model can synthesize vibrato as well. After transformation of signals from the laser strings and frets into parameters for synthesis algorithm, the digital signal processor, TMS320F2812, performs the real-time synthesis algorithm and communicates with the DAC. The demonstration movieclip available via the Internet shows one to play a song, 'Arirang', synthesized by proposed algorithm and interfaces in real-time. Consequently, we can conclude that the proposed synthesis algorithm is efficient in guitar solo and there is no problem to play the non-stringed guitar in real-time.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
• /
• v.29 no.3
• /
• pp.191-199
• /
• 2010

Physical modeling is a synthesis method of high quality sound which is similar to real sound for musical instruments. However, since physical modeling requires a lot of parameters to synthesize sound of a musical instrument, it prevents real-time processing for the musical instrument which supports a large number of sounds simultaneously. To solve this problem, this paper proposes a single instruction multiple data (SIMD) parallel processor that supports real-time processing of sound synthesis of guitar, a representative plucked string musical instrument. To control six strings of guitar, we used a SIMD parallel processor which consists of six processing elements (PEs). Each PE supports modeling of the corresponding string. The proposed SIMD processor can generate synthesized sounds of six strings simultaneously when a parallel synthesis algorithm receives excitation signals and parameters of each string as an input. Experimental results using a sampling rate 44.1 kHz and 16 bits quantization indicate that synthesis sounds using the proposed parallel processor were very similar to original sound. In addition, the proposed parallel processor outperforms commercial TI's TMS320C6416 in terms of execution time (8.9x better) and energy efficiency (39.8x better).

• Proceedings of the KSLP Conference
• /
• 1998.11a
• /
• pp.201-207
• /
• 1998

현악기의 대표격 악기라고 할 수 있는 바이올린이나 기타는 소리(음원)를 만들어 내는 역할을 하는 줄(현)과 공명통이 합쳐져 있는 모양을 하고 있다. 활로 바이올린 줄은 긁거나 기타줄을 손으로 튕겨서 소리를 만들어 내면, 이 소리는 공명통을 울려서 크고 아름다운 소리가 발생되는 것이다. 사람의 목소리도 이러한 현악기와 비슷한 구조를 가지고 있어서, 두 개의 줄모양을 하고 있는 성대에서 성대음(glottal sound)을 만들어 내며 이 성대음이 성도(성도, vocal tract)를 통과하면서 여과(filtration) 되고 성도의 모양에 따른 특성에 따라 공명(resonance) 현상을 일으켜서 입술이나 콧구멍 바깥으로 방출되어 말소리(speech sound)를 만들어내는 것이다. (중략)

• Journal of the Korea Computer Industry Society
• /
• v.3 no.8
• /
• pp.1063-1072
• /
• 2002

Characteristics of a guitar sound changes according to the internal structure a guitar. The developed system uses a PC to analyze a guitar sound, which will have different characteristics in accordance with the internal structure of the guitar and the material that the guitar made, and make a data base. The developed system consist of three parts; a mechanical body which holds a guitar and the internal structure of the guitar can be changed easily; DSP sound acquisition boards which have multi channel sound input and A/D converting abilities with RS232C data transfer to PC abilities; and software which runs on a PC to analyze the input sound and make a data base.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.805-808
• /
• 2008

In this paper, it was performed the analysis on various intersection acoustic patterns for detection rate improvement of accident sound detection system : an acoustic pattern analysis on general traffic noise, an acoustic pattern analysis on engine noise, an acoustic pattern analysis on obstruct factors for accident sound detection system. There are remarkable differences between the acoustic patterns of traffic noise and accident sound, and we most consider the acoustic patterns when we compose the accident traffic detection system by acoustic because there is error range of 20[dB] according to the volume of traffic in intersection.

• Journal of Korean Society of Transportation
• /
• v.20 no.7
• /
• pp.197-204
• /
• 2002

교통사고예측 및 예방을 위해서는 실제적으로 도로설계과정에서 제어가 가능한 도로 기하구조요소에 대한 사고관계를 파악함이 타당하다. 즉, 도로의 설계자는 도로건설에 앞서 기하구조요소와 사고와의 관계를 현장자료를 통해 정확히 밝혀 도로설계에 반영해야 한다. 이를 위해, 교통사고의 빈도분포를 박히는 것은 가장 기본이 되는 일이며, 교통사고 예측모형개발에 선행되어야 한다. 일반적으로 교통사고건수의 경우 분산이 평균보다 큰 과분산(overdispersion)의 특징을 가지고 있어 음이항 분포를 따른다고 알려져 있다. 따라서 본 논문은 사고모형의 개발에 앞서, 사고발생지점에 대한 도로설계요소와 기타 잠재적인 사고발생 관련요인이 비교적 잘 파악되어있는 호남고속도로를 중심으로 평면 선형상 곡선부에 대하여 교통사고의 분포를 적합도 검정을 통해 알아보고자 하였다. 사고자료는 한국도로송사의 호남고속도로 5년(1996∼2000)간 자료를 분석에 맞게 정리하였으며, 강민욱과 송봉수(2002)에서 제시한 평면선형에 있어서의 구간분할법을 이용하여 배향곡선구간과 단일곡선구간에 대한 사고분석을 하였다. 적합도 분석결과, 예상대로 음이항분포가 사고건수를 설명하기에 가장 적합한 확률분포로 제시되었으며, 이를 통해 최우추정법을 이용한 음이항회귀모형을 개발하였다. 구간분할법을 적용한 음이항회귀모형의 경우, 기존의 확률회귀토형에 비하여 높은 결정계수를 갖았으며, 모형에서 적용된 기하구조요소로는 차량 노출계수, 곡선반경, 단위거리 당 편경사변화값 등이다.