Creazione di effetti per strumenti musicali mediante elaborazione audio in tempo reale su microcontrollore

This thesis shows the design and implementation steps towards a multi-effect audio system, based on real time digital signal processing. The goal of this project is to realize a device capable of experimenting and integrating audio effects. The system has been developed on an embedded platform, adopting a modular architecture that allows for the creation and reuse of DSP blocks like delay lines, filters and modulators. Many effects were implemented, among which are chorus, vibrato, tremolo and bitcrusher. During the development process of each effect, special attention was paid to efficient resource management and system stability. In parallel to the audio processing aspect of the project, a state machine was built to handle the graphical interface and the user input. The functioning of every effect was valued, examining its performance, presence of noise and artifacts and its integration with the rest of the system. The obtained results satisfy the set goals and show a reliable operation, with low latency and good usability. The system is therefore suitable both for practical applications and as an experimental environment.

Questa tesi presenta i processi di progettazione ed implementazione di un sistema audio multi-effetto, basato su elaborazione digitale del segnale in tempo reale. L'obiettivo del progetto è la realizzazione di un dispositivo adatto alla sperimentazione ed all'integrazione di effetti audio. Il sistema è stato sviluppato su piattaforma embedded, adottando un'architettura modulare che permette di creare e riutilizzare blocchi DSP quali linee di ritardo, filtri e modulatori. Sono stati implementati vari effetti, tra cui chorus, vibrato, tremolo e bitcrusher. Durante il processo di sviluppo di ciascun effetto è stata prestata particolare attenzione alla gestione efficiente delle risorse ed alla stabilità del sistema. In parallelo all'aspetto di elaborazione audio del progetto è stata sviluppata una macchina a stati per gestire l'interfaccia grafica e l'input da parte dell'utente. È stato valutato il funzionamento di ogni effetto implementato, esaminandone le prestazioni, la presenza di rumore e artefatti e la corretta integrazione con il resto del sistema. I risultati ottenuti soddisfano gli obiettivi prefissati e mostrano un funzionamento affidabile, con bassa latenza e buona usabilità. Il sistema si dimostra quindi idoneo sia per applicazioni pratiche che come ambiente di sperimentazione.