भौतिक मॉडलिंग संश्लेषण

भौतिक प्रतिरूपण संश्लेषण ध्वनि संश्लेषण विधियों को संदर्भित करता है जिसमें उत्पन्न होने वाली ध्वनि की तरंग को गणितीय मध्यम, ध्वनि के भौतिक स्रोत, सामान्यतः एक संगीत वाद्ययंत्र का अनुकरण करने के लिए समीकरणों और कलन विधि चयन का उपयोग करके गणना की जाती है।

सामान्य पद्धति
प्रतिरूपण भौतिकी के नियमों को दोहराने का प्रयास करता है जो ध्वनि उत्पादन को नियंत्रित करते हैं, और सामान्यतः कई पैरामीटर होते है, जिनमें से कुछ स्थिरांक हैं जो उपकरण की भौतिक सामग्री और आयामों का वर्णन करते हैं, जबकि अन्य समय-निर्भर कार्य हैं जो उपकरण का वर्णन करते हैं।

उदाहरण के लिए, ड्रम की ध्वनि को नया करने के लिए, एक गणितीय मॉडल होता है कि कैसे ड्रमहेड एक द्वि-आयामी झिल्ली में ऊर्जा को अन्तःक्षेप करता है। इसे सम्मलित करते हुए, एक बड़ा मॉडल झिल्ली (द्रव्यमान घनत्व, कठोरता, आदि) के गुणों का अनुकरण करेगा, ड्रम के बेलनाकार तत्व के संस्पंदन के साथ इसका युग्मन, और इसकी सीमाओं पर स्थितियां, समय के साथ इसकी गति का वर्णन करते है और इस प्रकार ध्वनि की उत्पत्ति करते है।

गढ़ना किए जाने वाले समान चरणों को वायोलिन जैसे उपकरणों में पाया जा सकता है, चूंकि इस स्थिति में ऊर्जा उत्तेजना डोर के विरुद्ध धनुष के स्लिप-स्टिक व्यवहार, धनुष की चौड़ाई, प्रतिध्वनि और अवमंदन व्यवहार द्वारा प्रदान की जाती है। डोर, पुल के माध्यम से डोर कंपन का स्थानांतरण, और अंत में, उन कंपन के जवाब में ध्वनि से अनुकंपन होती है।

इसके अतिरिक्त, आवाज और भाषा ध्वनियों का अनुकरण करने के लिए एक ही अवधारणा को लागू किया गया है। इस स्थिति में, संश्लेषक में वाक्तंतु अर्ध दोलन और संबद्ध स्वरयंत्र वायुप्रवाह के गणितीय मॉडल सम्मलित हैं, और इसके परिणामस्वरूप वाक् पथ के साथ ध्वनिक तरंग प्रसार होता है। इसके अतिरिक्त, इसमें होंठ, जीभ और अन्य अंगों की स्थिति के संदर्भ में वाक् पथ आकार को नियंत्रित करने के लिए कलात्मक संश्लेषण भी हो सकता है।

यद्यपि भौतिक मॉडलिंग ध्वनिकी और संश्लेषण में एक नई अवधारणा नहीं थी, 1971 में हिलर और रुइज़ द्वारा तरंग समीकरण के परिमित अंतर सन्निकटन का उपयोग करके कार्यान्वित किया गया था, यह करप्लस-बहुसंख्यक कलन विधि के विकास तक नहीं था, बाद में जूलियस ओ. स्मिथ III और अन्य लोगों द्वारा अत्यधिक कुशल डिजिटल वेवगाइड संश्लेषण में एल्गोरिथ्म का शोधन और सामान्यीकरण, और 1980 के दशक के अंत में डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर शक्ति में वृद्धि वाणिज्यिक कार्यान्वयन संभव हो गया।

यामाहा कारपोरेशन ने 1989 में स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के साथ अनुबंध किया संयुक्त रूप से अंकीय वेवगाइड संश्लेषण विकसित करने के लिए; बाद में, प्रौद्योगिकी से संबंधित अधिकांश एकस्वीकृत स्टैनफोर्ड या यामाहा के स्वामित्व में हैं।

1994 में यामाहा VL1 वेवगाइड संश्लेषण का उपयोग करके व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पहला भौतिक प्रतिरूपण संश्लेषक था। जबकि डिजिटल वेवगाइड संश्लेषक की दक्षता ने सामान्य DSP हार्डवेयर और देशी प्रोसेसर पर भौतिक प्रतिरूपण को संभव बना दिया है, भौतिक उपकरणों के ठोस अनुकरण के लिए अधिकांशतः गैर-रैखिक तत्वों, बिखरने वाले जंक्शनों आदि की आवश्यकता होती है। इन स्थितियों में, डिजिटल वेवगाइड्स को अधिकांशतः साथ जोड़ा जाता है। FDTD, परिमित तत्व या तरंग डिजिटल निस्यंदक विधियाँ, मॉडल की संगणनात्मक मांगों को बढ़ाती हैं।

भौतिक मॉडलिंग से जुड़ी तकनीकें
भौतिक मॉडलिंग संश्लेषण के उदाहरण:
 * करप्लस-मजबूत स्ट्रिंग संश्लेषण
 * डिजिटल वेवगाइड संश्लेषण
 * मास-इंटरैक्शन नेटवर्क
 * फॉर्मेंट संश्लेषण
 * कलात्मक संश्लेषण

संदर्भ








बाहरी संबंध

 * Julius. O Smith III's A Basic Introduction to Digital Waveguide Synthesis
 *  Music synthesis approaches sound quality of real instruments — Stanford University's 1994 news release