Компʼютерна система модифікації голосу в реальному часі

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена розробці комп’ютерної системи модифікації голосу в режимі жорсткого реального часу на базі мікроконтролера STM32F4, цифрового MEMS-мікрофона та зовнішнього аудіокодека. Система забезпечує безперервну обробку аудіосигналу та гнучко регулює тональність голосу за допомогою математичного алгоритму Pitch Shifting на основі швидкого перетворення Фур'є. Для мінімізації затримок та уникнення акустичних артефактів передача звукових масивів між периферією організована через контролери прямого доступу до пам'яті (DMA) з використанням подвійної буферизації. Усі обчислювальні операції максимально оптимізовані за допомогою апаратного співпроцесора FPU та бібліотеки CMSIS-DSP. Розроблена комп'ютерна система здатна автономно та стабільно забезпечувати високоякісну спектральну модифікацію звуку без перевантаження процесорного ядра.

The bachelor's thesis is devoted to the development of a hard real-time computer voice modification system based on the STM32F4 microcontroller, a digital MEMS microphone, and an external audio codec. The system ensures continuous audio signal processing and flexibly adjusts voice tonality using a mathematical pitch-shifting algorithm based on the Fast Fourier Transform (FFT). To minimize latency and prevent acoustic artifacts, the transfer of audio arrays between peripherals is organized via Direct Memory Access (DMA) controllers utilizing double buffering. All computational operations are highly optimized utilizing the hardware Floating-Point Unit (FPU) coprocessor and the CMSIS-DSP library. The developed computer system is capable of autonomously and stably providing high-quality spectral sound modification without overloading the processor core.