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
मॉडलिंग भौतिकी के नियमों को दोहराने का प्रयास करता है जो ध्वनि उत्पादन को नियंत्रित करते हैं, और आमतौर पर कई पैरामीटर होंगे, जिनमें से कुछ स्थिरांक हैं जो उपकरण की भौतिक सामग्री और आयामों का वर्णन करते हैं, जबकि अन्य समय-निर्भर कार्य हैं जो उपकरण के साथ खिलाड़ी की बातचीत का वर्णन करते हैं। जैसे कि डोरी को प्लक करना, या टोनहोल्स को ढकना।

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

मॉडल किए जाने वाले समान चरणों को वायोलिन  जैसे उपकरणों में पाया जा सकता है, हालांकि इस मामले में ऊर्जा उत्तेजना स्ट्रिंग के खिलाफ धनुष के स्लिप-स्टिक व्यवहार, धनुष की चौड़ाई, प्रतिध्वनि और अवमंदन व्यवहार द्वारा प्रदान की जाती है। तार, पुल के माध्यम से स्ट्रिंग कंपन का स्थानांतरण, और अंत में, उन कंपन के जवाब में साउंडबोर्ड की अनुनाद।

इसके अलावा, मानव आवाज और भाषण ध्वनियों को अनुकरण करने के लिए एक ही अवधारणा को लागू किया गया है। इस मामले में, सिंथेसाइज़र में स्वर - रज्जु ऑसिलेशन और संबद्ध लेरिंजल एयरफ्लो के गणितीय मॉडल शामिल हैं, और इसके परिणामस्वरूप वोकल ट्रैक्ट के साथ ध्वनिक तरंग प्रसार होता है। इसके अलावा, इसमें होंठ, जीभ और अन्य अंगों की स्थिति के संदर्भ में वोकल ट्रैक्ट 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 हिलेर और रुइज़ द्वारा तरंग समीकरण के परिमित अंतर का उपयोग करके लागू किया गया था।, यह तब तक नहीं था जब तक कि करप्लस-मजबूत स्ट्रिंग संश्लेषण का विकास नहीं हो गया था। करप्लस-स्ट्रॉन्ग एल्गोरिथम, जूलियस ओ. स्मिथ III और अन्य द्वारा अत्यधिक कुशल डिजिटल वेवगाइड संश्लेषण में एल्गोरिथम का बाद का शोधन और सामान्यीकरण, और 1980 के दशक के अंत में डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर शक्ति में वृद्धि वाणिज्यिक कार्यान्वयन संभव हो गया।

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

1994 में वेवगाइड सिंथेसिस का उपयोग करके बनाया गया पहला व्यावसायिक रूप से उपलब्ध भौतिक मॉडलिंग सिंथेसाइज़र Yamaha VL1 था। जबकि डिजिटल वेवगाइड सिंथेसिस की दक्षता ने सामान्य डीएसपी हार्डवेयर और देशी प्रोसेसर पर भौतिक मॉडलिंग को संभव बना दिया है, भौतिक उपकरणों के ठोस अनुकरण के लिए अक्सर गैर-रैखिक तत्वों, बिखरने वाले जंक्शनों आदि की आवश्यकता होती है। इन मामलों में, डिजिटल वेवगाइड्स को अक्सर साथ जोड़ा जाता है। एफडीटीडी, परिमित तत्व या तरंग डिजिटल फ़िल्टर विधियाँ, मॉडल की कम्प्यूटेशनल माँगों 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