Esta pesquisa aborda o projeto de efeitos de áudio baseados em decomposições que levam um sinal proveniente de um instrumento musical para a representação AM/FM. A decomposição AM/FM produz um par de sinais também no domínio do tempo, que representam o envelope (porção AM) e a frequência instantânea (porção FM) do sinal analisado. Estes dois sinais atuam em conjunto e podem recriar o sinal original caso utilizados para modular um oscilador senoidal em amplitude e em frequência. Por outro lado, a manipulação individual das porções AM e FM oferece novas possibilidades para processamento de sinais e implementação de efeitos musicais. Neste trabalho discutimos aspectos sobre diferentes técnicas para a decomposição, baseadas na Transformada de Hilbert em conjunto com o Sinal Analítico ou no Operador de Energia de Teager-Kaiser em conjunto com o Algoritmo de Separação de Energia. Apresentamos novos efeitos de áudio baseados em filtragem simples (passa-baixa, passa-banda, passa-alta), processamento dinâmico (distorção, compressor, expander) e manipulações das porções AM e FM inspiradas em efeitos clássicos (tremolo, flanger, octaver, chorus), entre outros efeitos. Implementações para operação em tempo-real são apresentadas e discutidas. Também foi realizada uma avaliação experimental da aplicação dos efeitos propostos, baseada na análise do comportamento de descritores de áudio relacionados com amplitude (variação dinâmica) e frequência (variação espectral) de sinais.

This research explores the design of audio effects based on decompositions that take a music instrument signal and unravel it to the AM/FM representation. The AM/FM decomposition produces a pair of signals, also in the time domain, that represent the analyzed signal's envelope (AM portion) and instantaneous frequency (FM portion). This pair of signals act jointly, and when used to modulate an oscillator's amplitude and frequency are able to reconstruct the original signal. However, by manipulating the AM and FM portions new possibilities arise for signal processing and implementation of musical effects. In this work we discuss aspects of different techniques for the decomposition, either based on the Hilbert Transform, which results in an Analytic Signal, or on the Teager-Kaiser Energy Operator which is applied in the Energy Separation Algorithm. We present novel audio effects based on regular filtering (low-pass, band-pass, high-pass), dynamics processing (distortion, compressor, expander) and classic effects (tremolo, flanger, octaver, chorus) inspired manipulations of the AM and FM portions. Implementations for real-time operation are presented and discussed. An experimental evaluation of the proposed effects was also realized, which compares audio descriptors related to amplitude (dynamics variation) and frequency (spectral variation) from the original and processed signals.