Tymbal: Neuraalinen syntetisaattori yhdellä sirulla

Tymbal on polyfoninen reaaliaikainen syntetisaattori, joka toimii yhdellä NUCLEO-N657X0Q-kortilla (STM32N657: Cortex-M55 800 MHz + Neural-ART NPU), jota ohjataan MIDI-näppäimistöllä ja jossa on I2S-DAC-lähtö. Ääni lasketaan 4 ms:n lohkoina; 800 MHz:n taajuudella se on 3,2 miljoonaa sykliä per lohko kaikelle: äänille, harmoniselle synteesille, neuroverkolle, suodatinpankille, detunelle, limiterille, ilman yhtään alivuotoa. Arkkitehtuuri käyttää PQMF-neljän alikaistan aluetta (12 kHz kukin) vähentääkseen kustannuksia ja antaakseen verkolle kompaktin syötteen. Harmoninen runko renderöidään suoraan alikaistoihin käyttäen kompleksisia suodinvasteita, ja siinä on anti-chiptune-kerros (auto-unison, spektrinen bloom, mikro-drift). Kausaalinen TCN, jossa on 12 kerrosta, dilataatiot 1..32, C=88 kanavaa, suoritetaan NPU:ssa residuaaliparantajana, kvantisoituna int8:aan PTQ:n avulla. Keskeinen oivallus oli, että naiivisti residuaaliennusteeseen koulutettu verkko häviää lineaariselle FIR-suodattimelle, jossa on 520 kerrointa; korjaus oli jäädyttää lineaarinen osa 'nollakerrokseksi' (pred = FIR(x) + net(x)), jolloin verkko oppii vain epälineaarisen residuaalin. Lopullinen arviointi: FIR yksinään antaa +11,25 dB vaimentamisen, FIR+net fp32 +17,16, int8 +16,89, ja verkko tuottaa +5,64 dB. Laajat käyttöönottotulokset sisältävät ECC-satunnaissisällön nollauksen jälkeen, poistetut AXISRAM-pankit, NOR-flash-polun ongelmat, NPU:n kellonjakajan virheellisyyden (400 800 MHz:n sijaan) ja väärän assertin. Budjettisoptimointi alkoi 4,18M syklistä per lohko, ja lopulta saavutettiin 2,47M pahimmassa tapauksessa soinnussa, 0 alivuotoa. Tekniikoihin kuuluivat mittaussilmukka (QEMU vs. kortin syklit), NPU-epoch-profilointi, pumppaus (ei-tukkivat NPU-kutsut rinnakkain renderöinnin kanssa), kuumien taulukoiden siirtäminen DTCM:ään ja MVE-pohjainen muistin kopiointi tilarengasta varten.