Thesis advisor: Sergio Alvarez / Musical notes are acoustic stimuli with specific properties that trigger a psychological perception of pitch. Pitch is directly associated with the fundamental frequency of a sound wave, which is typically the lowest frequency of a periodic waveform. Shifting the perceived pitch of a sound wave is most easily done by changing the playback speed, but this method warps some of the characteristics and changes the time scale. This thesis aims to accurately shift the pitch of musical notes while preserving its other characteristics, and it implements this in real time on an Android device. There are various methods of detecting and shifting pitch, but in the interests of simplicity, accuracy, and speed, a three step process is used. First, the fundamental pitch of a stable periodic section of the signal is found using the Yin pitch detection algorithm. Secondly, pitch marks that represent the local peak of energy are found, each spaced out by roughly one period (inverse of the fundamental frequency). Lastly, these marks are used in the Pitch Synchronous Overlap and Add (PSOLA) algorithm to generate a new signal with the desired fundamental frequency and similar acoustical characteristics to the original signal. / Thesis (BS) — Boston College, 2013. / Submitted to: Boston College. College of Arts and Sciences. / Discipline: Computer Science Honors Program. / Discipline: Computer Science.

This thesis describes the design and implementation of audio effect for pitch shifting of monophonic singing signals. The effect can generate two pitch shifted voices from input signal in real-time, while preserving formants. Amount of the shift can be controlled via MIDI controller. The effect is implemented as VST module in the form of dynamic-link library. This work also includes theoretical introduction to related DSP techniques.

This diploma thesis deals with pitch shifting methods of acoustical signals. The theoretic part of this thesis involves description of three different pitch shifting techniques, these are the method using a modulated delay line, PICOLA method and method using a phase vocoder. The first two methods represent the processing in time domain, the third method represents the processing in frequency domain. In relation with the PICOLA method, the thesis also mentions algorithms for pitch estimation. The practical part demonstrates the use of these methods. There is described a sampler virtual musical instrument based on the playback of the sounds stored in memory. In this part the particular units providing the required functionality are described. The generating of sounds is controlled by the MIDI protocol. In the sampler is implemented the PICOLA method.

La coexistence de deux formats : cinéma à 24 images/s et vidéo à<br />25 images/s, implique l'accélération ou le ralentissement de la<br />bande-son lors du transfert d'un format vers l'autre. Ceci<br />provoque une modification temporelle du signal sonore, et par<br />conséquent une modification spectrale avec altération du timbre.<br />Les studios de post-production audiovisuelle souhaitent compenser<br />cet effet par l'application d'une transformation sonore adéquate.<br /><br />L'objectif de ce travail est de fournir à l'industrie<br />audiovisuelle un système permettant de pallier la modification de<br />timbre engendrée par le changement de vitesse de lecture. Ce<br />système se compose d'une part d'un algorithme de traitement et<br />d'autre part d'une machine sur lequel il est implanté.<br />L'algorithme est conçu et développé pour répondre aux contraintes<br />liées à la qualité sonore et à la compatibilité multicanal. La<br />machine, baptisée HARMO, est conçue spécifiquement par la société<br />GENESIS sur la base de processeurs de signaux numériques, et doit<br />répondre à la contrainte de temps-réel. Cet aspect "valorisation"<br />conduit à intégrer dans le projet les contraintes de coût et de<br />délai de réalisation.<br /><br />Un état de l'art basé sur une bibliographie quasi-exhaustive<br />aboutit à une classification originale des méthodes de dilatation<br />et de transposition existantes. Ceci nous amène à distinguer et à<br />étudier les méthodes classiques temporelles et fréquentielles, et<br />à introduire les méthodes temps-fréquence. Cette classification<br />est à la base de plusieurs méthodes innovantes :<br /><br />1. deux méthodes temps-fréquence dont l'analyse est adaptée à l'audition,<br /><br />2. deux méthodes couplées qui associent les avantages des méthodes temporelles et fréquentielles,<br /><br />3. une méthode temporelle basée sur une amélioration des méthodes existantes.<br /><br />Les algorithmes sont évalués grâce à une banque de sons-test<br />spécifiquement élaborée pour mettre en évidence les défauts<br />caractéristiques des algorithmes. Notre choix final s'est porté<br />sur l'approche temporelle, que nous optimisons par l'adjonction de<br />critères de segmentation basés sur l'autocorrélation normalisée et<br />la détection de transitoires. Cet algorithme s'intègre dans un<br />logiciel qui a été structuré pour un fonctionnement temps-réel et<br />multicanal sur le système HARMO.