AudioKit의 VocalTractOperation

Vocal Tract Operation

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이 코드는 AudioKit의 OperationGenerator를 사용해 인간의 음성을 물리적으로 모델링한 음향 합성기를 구성합니다. vocalTract는 성도(목구멍~입)의 구조를 모사한 음향 모델이며, 다양한 인자에 따라 음색이 변합니다. 아래는 주요 변수와 연산자의 역할을 중점적으로 설명합니다.

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🔁 전체 구조

let generator = OperationGenerator { ... }

• Swift 클로저 안에서 AudioKit Operation DSL을 사용해 신호 흐름을 정의합니다.
• 반환값은 Operation.vocalTract(...): 인간 음성을 시뮬레이션하는 메인 오퍼레이션

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🔊 각 파라미터 설명

1. 성문 주파수 (Glottal Frequency)

let frequency = Operation.sineWave(frequency: 1)
  .scale(minimum: 100, maximum: 300)

• sineWave(frequency: 1) → 1Hz 속도로 천천히 진동
• .scale(minimum: 100, maximum: 300) → 100~300Hz 범위로 변환
• 사람 목소리의 음 높이 범위에 해당하는 값

2. 지터 (Jitter)

let jitter = Operation.jitter(
  amplitude: 300,
  minimumFrequency: 1,
  maximumFrequency: 3
).scale()

• 지터: 음성의 미세한 주파수 흔들림 → 자연스러움/불안정성 부여
• amplitude: 300 → 최대 300Hz 변화폭
• .scale() → -1 ~ 1 사이의 랜덤값을 가진 사인파로 정규화됨

3. 혀 위치 (Tongue Position)

let position = Operation.sineWave(frequency: 0.1).scale()

• 아주 느리게(0.1Hz) 움직이는 사인파
• .scale()은 기본적으로 -1 ~ 1로 스케일링됨
• 혀의 앞뒤 위치를 조정 → 모음 종류 변화

4. 혀 직경 (Tongue Diameter)

let diameter = Operation.sineWave(frequency: 0.2).scale()

• 혀의 높낮이 조절 → 음색 변화

5. 긴장도 (Tenseness)

let tenseness = Operation.sineWave(frequency: 0.3).scale()

• 성대의 긴장도 → 목소리의 강약, 날카로움, 부드러움에 영향

6. 비음도 (Nasality)

let nasality = Operation.sineWave(frequency: 0.35).scale()

• 비강(코)으로 얼마나 소리를 흘리는지를 나타냄 → 콧소리 비율 제어

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🔚 최종 합성

return Operation.vocalTract(
  frequency: frequency + jitter,
  tonguePosition: position,
  tongueDiameter: diameter,
  tenseness: tenseness,
  nasality: nasality
)

• vocalTract는 위 파라미터들을 이용해 목소리의 음높이, 모음형, 억양을 종합적으로 결정
• frequency + jitter → 안정된 음 높이 + 지터를 통한 자연스러움 부여

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💡 요약

파라미터	역할	효과 예시
frequency	기본 음 높이 (톤)	남성·여성 목소리 음역 차이 조정
jitter	주파수 흔들림	더 자연스럽고 인간다운 발성 구현
position	혀 위치 (전방/후방)	[i], [u], [a] 같은 모음 차이
diameter	혀의 위아래 위치	열림 모음/닫힘 모음 구분 등
tenseness	성대 긴장	부드럽거나 긴장된 발성
nasality	비음도 (콧소리 성분)	영어 [n], [m], [ŋ] 같은 발음 구현

이 모델은 실제로도 Pink Trombone 알고리즘 기반이며, 사람의 음성 생성 메커니즘을 물리적으로 시뮬레이션합니다.