ADC Japan 2026

How close is close enough when modeling analog ladder filters on a $1-class microcontroller?

Microcontrollers operate under strict computational constraints that fundamentally differ from desktop virtual analog environments. When implementing Moog-style ladder filters in such systems, defining and evaluating analog-likeness becomes a practical engineering challenge.

This work is motivated by the development of a virtual analog synthesizer running on an RP2350 microcontroller, designed to deliver a convincing analog feel. Practical evaluation metrics are consolidated, including resonance peak alignment, Q consistency, normalized harmonic spectra, level-dependent cutoff shift, and self-oscillation behavior. The talk also discusses how these metrics can be meaningfully and reproducibly measured.

Ladder filter implementations drawn from published algorithms, open-source audio libraries such as Teensy Audio Library, DaisySP, and JUCE, are ported to the RP2350 and evaluated against a SPICE circuit simulation serving as a reproducible analog reference. Measurement results are presented to examine how closely each implementation can approach analog behavior under strict hardware constraints.

$1クラスのマイクロコントローラー上でアナログラダーフィルターをモデル化する場合、どの程度が十分に近いのか?

マイクロコントローラーは、デスクトップの仮想アナログ環境と根本的に異なる厳密な計算制約の下で動作します。このようなシステムにムーグスタイルのラダーフィルターを実装する場合、アナログライクさの定義と評価は実用的なエンジニアリングの課題となります。

本研究は、RP2350マイクロコントローラー上で動作する仮想アナログシンセサイザーの開発に動機づけられており、説得力のあるアナログの感覚を提供するように設計されています。実用的な評価指標は、レゾナンスピークアライメント、Q一貫性、正規化調和スペクトラム、レベル依存カットオフシフト、および自己発振動作を含めて統合されています。本講演では、これらのメトリクスを意味のある方法で再現可能に測定する方法についても説明します。

公開されているアルゴリズム、Teensy Audio Library、DaisySP、JUCEなどのオープンソースオーディオライブラリから引き出されたラダーフィルター実装は、RP2350に移植され、再現可能なアナログ参照として機能するSPICE回路シミュレーションに対して評価されます。測定結果は、厳密なハードウェア制約の下で各実装がどの程度密接にアナログ動作に近づくことができるかを検証するために提示されます。