Система визначення нот на основі частоти звукових коливань

Abstract

Кваліфікаційна бакалаврська робота (КБР) присвячена створенню системи для визначення нот на основі частоти звукових коливань із використанням швидкого перетворення Фур’є. Цей алгоритм дозволяє ефективно аналізувати звуковий сигнал для виявлення домінуючих частот, що дає змогу визначити відповідні музичні ноти. Актуальність дослідження полягає у розробці зручної, ефективної та доступної системи, що забезпечує оперативне отримання результатів в реальному часі та сприяє полегшеному засвоєнню музичної грамоти через аналіз нот. Об'єкт дослідження – процес аналізу звукових коливань з метою визначення музичних нот на основі їх частотних характеристик. Предмет дослідження – розробка та програмна реалізація системи розпізнавання нот шляхом аналізу частоти звукових сигналів із застосуванням алгоритму швидкого перетворення Фур'є. Мета роботи – створення функціональної системи, здатної визначати музичні ноти на основі частотного аналізу звукових коливань із використанням методу швидкого перетворення Фур'є. Для реалізації поставленої мети були досліджені й застосовані сучасні методи аналізу частотних характеристик звуку, розглянуто основні технології обробки аудіо сигналів, а також підібрано відповідні апаратні компоненти, які були використані при створенні системи. Розроблена система включає мікрофонний модуль для зчитування аналогового сигналу, мікроконтролер Arduino, який здійснює цифрову оброку сигналів і керує роботою пристрою, а також дисплей для відображення відповідних нот у зручному форматі. The bachelor`s thesis is dedicated to the development of a system for detecting musical notes based on the frequency of sound vibrations using the Fast Fourier Transform (FFT). This algorithm enables efficient analysis of audio signals to identify dominant frequencies, allowing the corresponding musical notes to be determined. The relevance of the study lies in the creation of a convenient, efficient, and accessible system that provides real-time results and facilitates the learning of music theory through note analysis. The object of the study – the process of analyzing sound vibrations in order to determine musical notes based on their frequency characteristics. The subject of the study – the development and software implementation of a system for recognizing musical notes by analyzing the frequency of sound signals using the Fast Fourier Transform algorithm. The purpose of the bachelor`s thesis – to create a functional system capable of determining musical notes based on the frequency analysis of sound vibrations using the FFT method. To achieve the stated goal, modern methods for analyzing frequency characteristics of sound were studied and applied, the main technologies of audio signal processing were reviewed, and appropriate hardware components were selected and used in the system development. The developed system includes a microphone module for reading analog signals, an Arduino microcontroller that performs digital signal processing and manages device operations, as well as a display for conveniently showing the corresponding notes. The explanatory note of the thesis consists of an introduction, three chapters, conclusions, a list of references, and three appendices.