Synthesizer of the choir effect applying PSOLA

Abstract

El efecto coral es la transformación acústica de una fuente sonora de audio en múltiples fuentes sonando al mismo tiempo, el cuál es el sonido típico de una formación coral. Actualmente, no existe mucha información científica sobre las características acústicas que caracterizan este efecto tan particular, así como la mejor técnica para su simulación. El propósito de este proyecto es desarrollar una aplicación que permita sintetizar el efecto coral a partir de un único archivo de audio. Para ello, las propiedades acústicas que caracterizan el efecto coral deben estudiarse. En este caso, el proyecto utiliza una base de datos creada por Antonio Pedrero, que grabó individualmente a intérpretes de un coro de Canto Mozárabe en una cámara anecoica. Las partituras y los audios para cada uno de los cantantes y canciones se han analizado para obtener suficiente información sobre el tono y la duración de las notas musicales. Con esta información, el algoritmo PSOLA se usa para generar audios sintéticos aplicando la curva de tono de un archivo en otro. Después, se ha estudiado cuál es el mejor método para combinar los audios generados y conseguir la sensación de una formación coral. Para ello, se ha diseñado y llevado a cabo un test perceptual, cuyos resultados han permitido determinar el mejor método para implementar la simulación. Finalmente, se concluye que la característica acústica que caracteriza el efecto coral está relacionada con la curva de tono, y no con la forma de onda. Con esta información y usando una versión modificada del algoritmo PSOLA, ha sido posible crear una aplicación de MATLAB estable y con la capacidad de simular el efecto coral (entre tres y seis vocalistas) basándose en las distribuciones estadísticas de cada cantante y la base de datos de Canto Mozárabe. Abstract: The choir effect is the acoustic transformation from a single audio source to multiple sources playing at the same time, which is the typical sound of a choral formation. Nowadays, there is not much scientific information about the acoustic features that characterized this particular effect and the most appropriate technique to simulate it. The aim of the project is to develop an application that allows to synthesize the choir effect from a single audio file. For that, the acoustic properties that characterized the choir effect must be studied. In this case, this project uses a database created by Antonio Pedrero, that recorded individual interpreters of a Mozarabic Chant choir in an anechoic chamber. The musical scores and the audios for each singer and song are analysed to obtain enough information about the pitch and duration of the musical notes. With this data, the PSOLA algorithm is used to generate synthetic audios applying the pitch curve of one file to another. Starting from this, it is studied which is the optimum method to combine the generated audios in order to achieve the sensation of a choir formation. As a consequence, a perceptual test is designed and performed, obtaining representative results of the best method to implement the simulation. Finally, it has been concluded that the acoustic feature that characterized the choir effect is related with the pitch curve, not with the waveform. With this information and using a modified version of PSOLA algorithm, it has been possible to create an stable MATLAB application that simulates the ensemble effect (between three and six vocalists) based on the statistical distribution of each singer of the Mozarabic Chant database.