Laboratóriumunkban a hangszintézis művelése kb. egy évtizedes múltra tekint vissza. A témakör tulajdonképpen zenei hangok (hangszerhangok) jelfeldolgozó algoritmusokkal történő reprodukcióját jelenti. Jelfeldolgozási szempontból a hangszintézis nem különbözik a többi modellezési feladattól: itt is igaz, hogy először a rendszer modelljét kell felépíteni, majd ezt követi a modell paramétereinek meghatározása a fizikai valóságból kiindulva. A végső lépés a modell valós idejű implementációja jelfeldolgozó processzoron vagy PC-n.

 

A terület kutatása az orgonahang szintézisével - önálló laboratóriumi, TDK és diplomamunka keretében - kezdődött el. Módszerként a jelmodell alapú szintézist választottuk. Itt az első lépés hangszerhang analízise, ez alapján építjük fel a modellt (pl. orgona esetében a jel szinuszos komponensekből és szűrt zajból előállítható). Ezt követi a jelmodell paramétereinek meghatározása, felvett orgonaminták alapján.

 

A húros hangszerek szintézisére már fizikai alapú megközelítést alkalmaztunk. A fizikai modellezés esetében nem a hangszerhangról, hanem magáról a hangszerről alkotjuk modellünket, így az algoritmus a hangszer rezgését modellezi. A módszer előnye, hogy így a hangszer egyes részei közötti kölcsönhatások (pl. húrok csatolt rezgése) könnyen modellezhetők. A zongorahang-szintézis szintén önálló laboratóriumi munkával kezdődött, és a témából TDK dolgozat, diplomaterv, majd doktori disszertáció is készült. Ezek alapján elmondhatjuk, hogy a húros hangszerek - kiemelten a zongora - modellezésében nemzetközi szinten is elismert tapasztalatra tettünk szert. A zongora mellett hallgatói munkaként a gitár- és hegedűhang fizikai alapú szintézise folyt, ill. folyik laboratóriumunkban.

Legfrissebb kutatási területünk a hangszerek húrjaiban fellépő geometriai nemlinearitás fizikai modellezése. A geometriai nemlinearitás a húr geometriájából fakad, azaz az ideálisan rugalmas anyagból készült húrnál is fellép, ha a rezgés amplitúdója kellően nagy. A leggyakrabban használt, lineáris húrmodellek ezt nem veszik figyelembe, így nem képesek bizonyos, a hangzás szempontjából is fontos jelenségek modellezésére. Különösen igaz ez a zongora esetében, ahol a mély húrok fémes hangzásának előállításához  a húr transzverzális és longitudinális polarizációjának nemlineáris csatolását is figyelembe kell venni.

 

Szintén önálló laboratóriumi, TDK- és diplomamunka keretében történt a haranghang digitális szintézise, mely a jelmodell és a fizikai alapú módszer kombinációjának tekinthető, ahol a harang módusait modellező rezonátorokat egy jelmodell által generált jellel gerjesztjük. Ez tulajdonképpen a forrás-szűrő modellnek (angolul source-filter modelling) felel meg. Az algoritmus ipari alkalmazásra is került: DSP-n megvalósítva elektronikus harangjáték készült belőle, mely az ország több pontján meghallgatható.

 

A felsorolt fő témákon kívül munkatársaink és hallgatóink analóg szintetizátorok digitális szimulációjával, zengető algoritmusok valamint más zenei effektek (pl. pitch shift) fejlesztésével is foglalkoztak. A fizikai modellezés területén a húr mint 1D struktúra modellezése mellett megjelent a membránok és lemezek (2D) modellezése is.

 

Tapasztalatainkat nemcsak önálló labor, ill. diplomaterv témákon keresztül, hanem a Zenei jelfeldolgozás c. választható tárgy keretében is igyekszünk átadni hallgatóinknak.