Diseño de un sistema de análisis y emulación de la respuesta en frecuencia en tiempo real para equipos de audio

Abstract

[ES] El presente Trabajo de Fin de Master (TFM) consiste en el desarrollo de un prototipo de sistema capaz de analizar amplificadores de guitarra, obteniendo su respuesta espectral y con ella generar modelos digitales que permitan emular la respuesta de los equipos reales aplicando tratamientos digitales a señales generadas por guitarras eléctricas en tiempo real. A lo largo del proyecto se han analizado las señales de estos instrumentos y sus equipos de amplificación para determinar las características técnicas que debe tener el sistema propuesto y se han seleccionado los componentes electrónicos necesarios para materializarlo aplicando métodos de decisión que ayuden a seleccionar la alternativa comercial más adecuada. Tras la selección de los componentes, se ha diseñado el hardware mediante PCBs que, posteriormente, se han montado y testeado para validar su funcionalidad. Por otra parte, se presenta los fundamentos del firmware del sistema y se verifica la funcionalidad del método de análisis de la respuesta de los amplificadores, basado en la extracción de las pérdidas de inserción de los equipos en su espectro de frecuencias, utilizando simulación mediante Matlab y SimuLink. Como resultado de este proyecto se ha obtenido un primer planteamiento de este sistema, así como aspectos a mejorar en la siguiente etapa de desarrollo y los fundamentos del firmware para su aplicación en un hardware validado y funcional.

[EN] This Master's Thesis (TFM) consists of the development of a prototype system capable of analysing guitar amplifiers, obtaining their spectral response and using it to generate digital models that allow to emulate the response of real equipment by applying digital treatments to signals generated by electric guitars in real time. In this project, the signals from these instruments and their amplification equipment have been analysed to determine the technical characteristics that the proposed system should have and the electronic components needed to implement it have been selected by applying decision-making methods to help select the most suitable commercial alternative. After selecting the components, the hardware was designed using PCB modules which were then assembled and tested to validate their functionality. On the other hand, the fundamentals of the system firmware are presented and the functionality of the amplifier response analysis method, based on the extraction of the insertion loss of the equipment in its frequency spectrum, is verified using Matlab and SimuLink simulation. As a result of this project, a first approach to this system has been obtained, as well as aspects to be improved in the next stage of development and the bases of the firmware for its application in a validated and functional hardware.

[CAT] El present Treball de Fi de Màster (TFM) consisteix en el desenvolupament d'un prototip de sistema capaç d'analitzar amplificadors de guitarra, obtenint la seua resposta espectral i amb ella generar models digitals que permeten emular la resposta dels equips reals aplicant tractaments digitals a senyals generats per guitarres elèctriques en temps real. Al llarg del projecte s'han analitzat els senyals d'aquests instruments i els seus equips d'amplificació per a determinar les característiques tècniques que ha de tindre el sistema proposat i s'han seleccionat els components electrònics necessaris per a materialitzar-lo aplicant mètodes de decisió que ajuden a seleccionar l'alternativa comercial més adequada. Després de la selecció dels components, s'ha dissenyat el maquinari mitjançant PCBs que, posteriorment, s'han muntat i testat per a validar la seua funcionalitat. D'altra banda, es presenta els fonaments del microprogramari del sistema i es verifica la funcionalitat del mètode d'anàlisi de la resposta dels amplificadors, basat en l'extracció de les pèrdues d'inserció dels equips en el seu espectre de freqüències, utilitzant simulació mitjançant Matlab i SimuLink. Com a resultat d'aquest projecte s'ha obtingut un primer plantejament d'aquest sistema, així com aspectes a millorar en la següent etapa de desenvolupament i els fonaments del microprogramari per a la seua aplicació en un maquinari validat i funcional.