Hajautettu digitaalinen signaalinkäsittelyjärjestelmä käyttäen yhden piirilevyn tietokoneita

Real-time multi-channel convolution using long impulse responses is currently only achievable on expensive, dedicated equipment. The thesis implements a low-latency multi-channel convolution system that distributes the processing to several low-cost single board computers. The system is open source software based on Linux, Pure Data, FFTW and audio over IP. Additionally, the thesis explores the applicability of modern single board computers in real-time signal processing. We also measure the latency and the audio quality attributes of the implemented system. The results show that the Raspberry Pi 2 Model B equipped with the HiFiBerry DAC+ expansion board is still infeasible for demanding virtual acoustics applications. However, the implementation achieves stereo convolution with up to one second impulse responses at perceptually low latency. Furthermore, the audio quality of the HiFiBerry DAC+ is confirmed to be adequate for professional audio applications.Reaaliaikainen multikanavakonvoluutio pitkiä impulssivasteita käyttäen on tällä hetkellä mahdollista lähinnä kalliilla erikoislaitteistolla. Tässä diplomityössä toteutetaan monikanavainen konvoluutiojärjestelmä, joka jakaa prosessoinnin monelle edulliselle yhden piirilevyn tietokoneelle. Järjestelmä perustuu avoimeen lähdekoodiin ja on toteutettu Linux käyttöjärjestelmälle. Ohjelmisto on kehitetty Pure Data-alustalle hyödyntäen avoimen lähdekoodin FFT- ja Audio over IP-kirjastoja. Lisäksi diplomityö käsittelee yhden piirilevyn tietokoneiden soveltuvuutta reaaliaikaiseen signaalinkäsittelyyn. Työssä mitataan myös toteutetun järjestelmän viive sekä keskeiset äänenlaatuun liittyvät ominaisuudet. Työn tuloksista voidaan nähdä, että Raspberry Pi 2 Model B-tietokone HiFiBerry DAC+-äänipiirillä ei saavuta riittävää suorituskykyä ehdotettuun virtuaaliakustiikan sovellukseen. Järjestelmä suoriutuu silti kaksikanavaisesta konvoluutiosta reaaliajassa, kun käytetään sekunnin pituisia impulssivasteita. HiFiBerry DAC+-piirin äänenlaatu todetaan myös riittäväksi moniin erilaisiin äänenkäsittelysovelluksiin