SINTETIZADOR MUSICAL ELETRÔNICO BASEADO NA SÍNTESE SUBTRATIVA

Bruna Nunes Galdino; Soraia Teixeira Arrais; Thalyson Rocha Matos

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Trabalho

Título do Trabalho

SINTETIZADOR MUSICAL ELETRÔNICO BASEADO NA SÍNTESE SUBTRATIVA

Autores

Bruna Nunes Galdino
Soraia Teixeira Arrais
Thalyson Rocha Matos

Modalidade

Resumo expandido

Área temática

Inovação, Projetos e Soluções

Data de Publicação

12/11/2020

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

pt-BR

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/seter2020/300862-sintetizador-musical-eletronico-baseado-na-sintese-subtrativa

ISBN

978-65-00-08702-4

Palavras-Chave

Sintetizador sonoro. Sínntese subtrativa. Harmônicos. Módulos.

Resumo

Sintetizador Musical Eletrônico Baseado na Síntese Subtrativa Bruna Nunes Galdino1; Soraia Teixeira Arrais2; Thalyson Rocha Matos3 1Universidade Federal de Rondônia, Departamento de Engenharia Elétrica; 2Universidade Federal de Rondônia, Departamento de Engenharia Elétrica; 3Universidade Federal de Rondônia, Departamento de Engenharia Elétrica. g.brunanunes@gmail.com INTRODUÇÃO A síntese musical é um processo de combinar diversos elementos em um todo maior. Atualmente existem diversas técnicas de síntese sonora para aplicação em instrumentos musicais profissionais, sendo a síntese subtrativa uma das mais populares. Entre as décadas de 60 e 70, essa síntese foi muito analisada e aplicada em módulos analógicos dando origem aos sintetizadores analógicos modulares e atualmente são vendidos diversos modelos desse tipo de instrumento com a utilização de componentes eletrônicos, criando os sintetizadores digitais (GOULART, 2014). Assim, nesse estudo, a técnica utilizada será a síntese subtrativa onde um oscilador gera uma forma de onda na frequência desejada. Em instrumentos analógicos, este oscilador é chamado de VCO (voltage controlled oscilattor, ou oscilador controlado por tensão). Após este oscilador, o sinal passa por um ou mais filtros (podendo ser qualquer tipo de filtro) onde será removido o conteúdo harmônico do sinal original. Este filtro é chamado de VCF (voltage controlled filter, ou filtro controlado por tensão). Os estudos foram realizados sobre filtros do tipo passa-baixa (FPB), certo de que os resultados para este podem abranger todos os tipos de filtro (PIROTTI, 2017). OBJETIVOS Este estudo tem como objetivo analisar o comportamento dos módulos VCO, VCF e VCA, na implementação de um sintetizador sonoro baseado na síntese subtrativa em uma plataforma acessível e de baixo custo. METODOLOGIA A implementação dos módulos foi realizada no programa computacional Proteus Design Suite e posteriormente foram montados em matrizes de contato e testados usando um osciloscópio digital TBS 1072B e um gerador de funções GF-400. RESULTADOS E DISCUSSÃO A. TECLADO MATRICIAL O teclado matricial de 12 teclas, correspondentes as notas da 5ª oitava de um piano, foi implementado com dois circuitos integrados 4051. Os pinos 33, 34 e 35 do PIC16F877A foram configurados como saída, tendo os seus respectivos estados lógicos comutados. Como esses pinos encontram-se conectados, respectivamente aos pinos 11, 10 e 9 do circuito integrado 4051, ocasionam a variação dos canais que podem ser lidos pelo microcontrolador que atribui para cada sinal de entrada proveniente de um push button pressionado um valor hexadecimal. Posteriomente esse valor é recebido por um potenciômetro digital através de uma comunicação SPI (Serial Peripheral Interface). B. OSCILADOR CONTROLADO POR TENSÃO O circuito do módulo VCO foi implementado com o circuito integrado ICL8038 no programa Proteus. Os valores das resistências nos pinos 4 e 5 e o valor de capacitância no pino 10 forneceram um intervalo de frequência de 0Hz a 1000Hz. Foi utilizado apenas uma fonte de alimentação de 15V no circuito integrado e a modulação de frequência foi implementada pela diferença de potencial existente entre os pinos 6 e 11. A diferença de potencial e, consequentemente, a modulação de frequência foram manipuladas por meio de um potenciômetro de 50k? interligado ao pino 8 do circuito integrado. A modulação de frequência possibilitou modificações nos valores de frequência do sinal de saída. O valor mínimo obtido foi de 252,5Hz e o valor máximo obtido foi de 752,5Hz o que possibilitou a existência de um intervalo dentro do espectro audível de frequência. C. FILTRO CONTROLADO POR TENSÃO O circuito do filtro passa–baixa de ordem superior foi obtido pela conexão em cascata dos filtros passa-baixa de 1ª e 2ª ordem. O estágio de primeira ordem do filtro passa-baixa foi alimentado com uma onda quadrada com amplitude de 4V e frequência de 800Hz proveniente do gerador de funções. O canal 1 (CH1) do osciloscópio foi conectado à entrada do filtro passa-baixa mostrado na figura 5. Utilizando o algoritmo FFT (Transformada Rápida de Fourier) implementado pelo próprio osciloscópio, foi possível realizar a conversão do domínio do tempo do sinal de entrada para o domínio da frequência. O canal 2 (CH2) do osciloscópio foi conectado à saída do filtro passa-baixa. Como esperado, o número de harmônicas sofreu uma redução na saída do filtro uma vez que o valor máximo que a frequência de corte pode assumir é de 1kHz e esse valor se reduz com a diminuição da resistência RV1. D. AMPLIFICADOR CONTROLADO POR TENSÃO Montou-se o circuito referente ao módulo VCA com base no esquemático presente na folha de dados do amplificador de áudio TDA7264A, que é um amplificador de potência de áudio mono ou estéreo da classe AB especialmente projetado para aplicações de alta qualidade sonora. Utilizou-se apenas uma entrada e uma saída do dispositivo indicados pelos pinos 7 e 4 respectivamente. CONCLUSÕES O sintetizador musical é um instrumento eletrônico capaz de produzir uma variedade de sons por meio da manipulação dos elementos de frequência, conteúdo harmônico e amplitude de um sinal. A síntese sonora é o processo ou algoritmo utilizado na produção de áudio. Os módulos descritos foram produzidos com o intuito de apresentar resultados próximos aos circuitos dos primeiros sintetizadores comerciais desenvolvidos no século XX. A implementação dos módulos VCO, VCF e VCA ocorreu com sucesso, cumprindo os principais requisitos dos módulos necessários para a obtenção de um sintetizador sonoro subtrativo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GOULART, A. J. H. Técnicas de distorção para síntese de sinais musicais. 2014. 68f. Dissertação (Doutorado em Ciências) – Instituto de Matemática e Estatística, Universidade de São Paulo, São Paulo. PIROTTI, R. P. Arquitetura e implementação aberta de um sintetizador subtrativo e aditivo para plataforma de baixo custo. 2017. 98f. Dissertação (Mestrado em Ciências da Computação) – Instituto de Informática, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. ST Microelectronics. TDA7264. Disponível em: <https://datasheet.octopart.com/TDA7264A-STMicroelectronics-datasheet-12537509.pdf>. Acesso em 19 out. 2019.

Título do Evento: 2º Seminário de Engenharia e Tecnologia de Rondônia
Título dos Anais do Evento: 2º SETER - Seminário de Engenharia e Tecnologia de Rondônia
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

GALDINO, Bruna Nunes; ARRAIS, Soraia Teixeira; MATOS, Thalyson Rocha. SINTETIZADOR MUSICAL ELETRÔNICO BASEADO NA SÍNTESE SUBTRATIVA.. In: 2º SETER - Seminário de Engenharia e Tecnologia de Rondônia. Anais...Porto Velho(RO) Online, 2020. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/SETER2020/300862-SINTETIZADOR-MUSICAL-ELETRONICO-BASEADO-NA-SINTESE-SUBTRATIVA. Acesso em: 05/04/2026