본 논문에서는 가야금의 안족과 몸통의 임펄스 응답을 이용하여 가야금의 사운드를 합성하였다. 디지털 도파관을 이용한 물리적 모델링에서 가야금의 소리를 제어하는 부분은 현과 몸통, 안족의 세 가지 시스템으로 구성되며, 이 시스템은 직렬 선형적으로 결합된다. 가야금 현의 모델은 지연라인만으로 구현되었고, 몸통과 안족은 각각의 임펄스 응답으로부터 추정하였다. 몸통의 임펄스 응답으로부터 3 개의 공명 주파수를 찾아 이를 공명기로 구현하여 몸통으로 대체하고, 안족은 기본 주파수 대역에 대하여 고역통과필터 특성을 갖는 시스템으로 구현하였다. 합성된 가야금 사운드의 오차(RMSE)는 주로 0.01-0.03 의 아주 작은 값의 분포를 보였다.
본 논문에서는 가야금의 안족과 몸통의 임펄스 응답을 이용하여 가야금의 사운드를 합성하였다. 디지털 도파관을 이용한 물리적 모델링에서 가야금의 소리를 제어하는 부분은 현과 몸통, 안족의 세 가지 시스템으로 구성되며, 이 시스템은 직렬 선형적으로 결합된다. 가야금 현의 모델은 지연라인만으로 구현되었고, 몸통과 안족은 각각의 임펄스 응답으로부터 추정하였다. 몸통의 임펄스 응답으로부터 3 개의 공명 주파수를 찾아 이를 공명기로 구현하여 몸통으로 대체하고, 안족은 기본 주파수 대역에 대하여 고역통과필터 특성을 갖는 시스템으로 구현하였다. 합성된 가야금 사운드의 오차(RMSE)는 주로 0.01-0.03 의 아주 작은 값의 분포를 보였다.
In this paper, we propose a method of a sound synthesis of Korean plucked string instrument, gayageum, by physical modeling which use impulse responses of body and Anjok. Gayageum consists of three kinds of systems: string, body, and Anjok. These are a serial combination of linear time invariant sys...
In this paper, we propose a method of a sound synthesis of Korean plucked string instrument, gayageum, by physical modeling which use impulse responses of body and Anjok. Gayageum consists of three kinds of systems: string, body, and Anjok. These are a serial combination of linear time invariant systems. String can be modeled by digital delay line. Body and Anjok can be estimated by their impulse responses. We found three resonance frequencies in the body impulse response, and implemented resonator as body. Anjok was implemented as high pass filter in fundamental frequency band of gayageum. RMSEs of synthesized sounds are distributed from 0.01 to 0.03. It was difficult to distinguish the resulting synthesized sounds from the originals sound by ear.
In this paper, we propose a method of a sound synthesis of Korean plucked string instrument, gayageum, by physical modeling which use impulse responses of body and Anjok. Gayageum consists of three kinds of systems: string, body, and Anjok. These are a serial combination of linear time invariant systems. String can be modeled by digital delay line. Body and Anjok can be estimated by their impulse responses. We found three resonance frequencies in the body impulse response, and implemented resonator as body. Anjok was implemented as high pass filter in fundamental frequency band of gayageum. RMSEs of synthesized sounds are distributed from 0.01 to 0.03. It was difficult to distinguish the resulting synthesized sounds from the originals sound by ear.
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가설 설정
(a)Block diagram of gayageum model. (b)Simplified gayageum model obtained by commuting.
이용하였다. 가야금은 현과 몸통 안족의 모델로 나누어 각각 독립적으로 구현되었으며, 이들 시스템은 선형적이라고 가정하였다. 가야금의 현은 지연라인만으로 구현이 가능하였고, 몸통과 안족은 각각 임펄스 응답으로부터 모델을 추정하였다.
제안 방법
가야금의 현은 지연라인만으로 구현이 가능하였고, 몸통과 안족은 각각 임펄스 응답으로부터 모델을 추정하였다. 가야금의 몸통은 3개의 공명기로 대체되었으며 안족은 기본주파수 대역에 대하여 고역통과필터로 대체하였다. 합성된 사운드는 실제 사운드와 매우 유사한 파형을 갖고, 청각적으로도 매우 유사한 결과를 얻었지만 더욱 정확한 안족의 모델 추정이 필요하였다.
가야금은 현과 몸통 안족의 모델로 나누어 각각 독립적으로 구현되었으며, 이들 시스템은 선형적이라고 가정하였다. 가야금의 현은 지연라인만으로 구현이 가능하였고, 몸통과 안족은 각각 임펄스 응답으로부터 모델을 추정하였다. 가야금의 몸통은 3개의 공명기로 대체되었으며 안족은 기본주파수 대역에 대하여 고역통과필터로 대체하였다.
본 논문에서는 가야금 사운드를 합성하기 위해 물리적 모델링을 이용하였다. 가야금은 현과 몸통 안족의 모델로 나누어 각각 독립적으로 구현되었으며, 이들 시스템은 선형적이라고 가정하였다.
본 논문에서는 가야금의 구조적 특징 묘사를 위해 몸통의 임펄스 응답을 이용하였으며, 가야금의 현이 만드는 배음의 감쇠 특성을 위해 1-pole 디지털 필터를 사용하였다. 또한 가야금의 뜯는 연주법을 위해 KS알고리듬의 개선된 형태를 사용하였다.
따라서 안 족의 전달 특성은 가야금 소리의 주파수 특성에 영향을 준다. 본 논문에서는 그림 7의 안족에 대하여 임펄스 해머 (impulse hammer)를 이용한 주파수 응답을 측정하였다.
안족의 주파수 특성은 전체적으로는 저역통과필터(low pass filter)의 특성을, 기본주파수 대역에서는 약 10dB/octave의 특성을 갖는 고역 통과 필터(high pass filter)의 특성을 보였다(그림 8). 이를 위해 본 논문에서는 15차 all-pole 필터로 안족 필터를 구현하였다(그림 9).
가야금의 몸통은 3개의 공명기로 대체되었으며 안족은 기본주파수 대역에 대하여 고역통과필터로 대체하였다. 합성된 사운드는 실제 사운드와 매우 유사한 파형을 갖고, 청각적으로도 매우 유사한 결과를 얻었지만 더욱 정확한 안족의 모델 추정이 필요하였다. 따라서 향후 안 족 모델의 정확한 추정을 위한 연구와 가야금의 현과 손가락의 마찰이 끼치는 영향에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다.
대상 데이터
실험에 사용된 해머는 ENDEVCO2302로서 8kHz까지 평탄한 크기 응답을 갖으며, 가속도계 (accelerometer)는 DeltaTron Type4508로서 0.3Hz-8kHz의 크기응답(±10%) 을 갖는다. 가야금의 기본 주파수가 100-500HZ의 범위를 갖고 제 5배음 정도를 고려한다면 최대 2.
이론/모형
본 논문에서는 가야금의 구조적 특징 묘사를 위해 몸통의 임펄스 응답을 이용하였으며, 가야금의 현이 만드는 배음의 감쇠 특성을 위해 1-pole 디지털 필터를 사용하였다. 또한 가야금의 뜯는 연주법을 위해 KS알고리듬의 개선된 형태를 사용하였다.
몸통의 공명기는 임펄스 응답에서 공명 주파수(resonance frequency)를 제거하기 위한 노치(notch) 필터의 역 필터로 구현될 수 있다. 본 논문에서는 2차 UR필터를 이용하였다.
지연라인 길이의 소수점 이하를 다루는 미소지연 필터로(fractional delay filter)는 라그랑즈 보간기 (Lagrange interp이ator)를 사용하였으며 필터 계수는 식(2)로 계산된다 [1 이.
성능/효과
5kHz까지를 유효 대역이라고 할 수 있다. 안족의 주파수 특성은 전체적으로는 저역통과필터(low pass filter)의 특성을, 기본주파수 대역에서는 약 10dB/octave의 특성을 갖는 고역 통과 필터(high pass filter)의 특성을 보였다(그림 8). 이를 위해 본 논문에서는 15차 all-pole 필터로 안족 필터를 구현하였다(그림 9).
후속연구
합성된 사운드는 실제 사운드와 매우 유사한 파형을 갖고, 청각적으로도 매우 유사한 결과를 얻었지만 더욱 정확한 안족의 모델 추정이 필요하였다. 따라서 향후 안 족 모델의 정확한 추정을 위한 연구와 가야금의 현과 손가락의 마찰이 끼치는 영향에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다.
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