Digitální vlnovod

Digitální vlnovod  - metoda syntézy zvuku . Digitální vlnovod je účinný výpočtový model fyzického média, ve kterém se šíří zvukové vlny. Z tohoto důvodu jsou digitální vlnovody ústředním bodem většiny moderních technik modelování fyzického zvuku .

Bezeztrátový digitální vlnovod je řešením diskrétního tvaru d'Alembertova jednorozměrného případu vlnové rovnice jako superpozice profilů dvou postupujících vln:

kde  je profil vlny šířící se doprava,  je profil vlny šířící se doleva. V této reprezentaci je vidět, že výpočet hodnoty funkce v daném okamžiku je redukován na prostý součet dvou zpožděných kopií postupujících vln. Pohybující se vlny by se měly odrážet od hranic (např. bodů napětí struny nebo otevřených/zavřených konců trubek). Profily postupujících vln jsou tedy dobře definované periodické funkce.

Digitální modely vlnovodů obsahují digitální zpožďovací čáry , které slouží k reprezentaci geometrie vlnovodu, digitální filtry , které modelují nehomogenní útlum proti frekvenci a střednímu rozptylu, a poměrně často nelineární prvky. Ztráta svodem se obvykle vypočítává jednou na výstupu, nikoli pokaždé, když je filtrováno zpožďovací vedení.

Skutečné vlnovody, jako jsou akustické trubice, jsou ve skutečnosti trojrozměrné, ale jejich délka je mnohem větší než průřez, takže je rozumné je považovat za jednorozměrné, aby se snížila výpočetní složitost algoritmu. Membrány používané v bubnech lze modelovat pomocí 2D vlnovodných sítí a reverb ve 3D prostorech lze vypočítat pomocí 3D sítí. Vibrafonové desky , zvonky , zpívající mísy a další znějící pevné látky (také nazývané idiofony ) lze modelovat pomocí příbuzné metody, syntézy pásmových vlnovodů , ve které se používá více digitálních vlnovodů vybavených pásmovými filtry k modelování vysoce disperzního chování vln v kontinuálním média.

Termín „digitální vlnovod“ zavedl Julius O. Smith III., který se podílel na vývoji metody a nakonec si ji nechal patentovat. Metoda je zobecněním algoritmu Karplus-Strong . Stanfordská univerzita je držitelem práv na patent na digitální vlnovod a také má od roku 1989 dohodu o dalším společném vývoji technologie s Yamaha Corporation .

Držitelé licence

• Yamaha
  • VL1 (1994)
  • VL1m, VL7 (1994) 
  • VP1 (prototyp) (1994)
  • VL70m (1996) 
  • EX5 (1999) 
  • PLG-100VL, PLG-150VL (1999)
  • YMF-724, 744, 754, 764
  • S-YXG100plus-VL
• Korg
  • Proroctví (1995)
  • Z1 , MOSS-TRI (1997)
  • EXB MOSS (2001)
  • OASYS PCI (1999)
  • OASYS (2005) s některými moduly, například fyzický model drnkacích strun STR-1 [1]
  • Kronos (2011) stejně jako OASYS
• Technika
  • WSA1 (1995) PCM + rezonátor
• Seer Systems
  • Creative WaveSynth (1996) pro Creative Labs Sound Blaster AWE64 .
  • Reality (1997) - jeden z prvních profesionálních softwarových syntezátorových produktů týmu Dave Smith
• bábovka
  • Dimension Pro (2005) - softwarový syntezátor pro OS X a Windows XP . [2]

Poznámky

1. ↑ Peter Kirn (9. listopadu 2005) Uvnitř luxusního syntetizátoru: Vytvoření linuxového Korg OASYS , O'Reilly Media
2. ↑ Cakewalk Dimension Pro

Literatura

• Daniel Levin. Yamaha VL-1 přináší revoluci v technologii syntezátorů  //  Billboard: magazín. - Lynne Segall, 1994. - 7. května. - str. 102-103 .
• Yamaha VL1. Virtuální akustický syntezátor , Sound on Sound , červenec 1994
• Pavel Verna. Yamaha, Stanford spojí síly. Licenční program nabízí nové technologie  (anglicky)  // Billboard : journal. - Lynne Segall, 1997. - 2. srpna. — S. 56 .
• Julius O. Smith. Architektury digitálních vlnovodů pro virtuální hudební nástroje // Příručka zpracování signálu v akustice  / David Havelock, Sonoko Kuwano, Michael Vorländer. — Springer, 2008. - S. 399-417. — ISBN 978-0-387-77698-9 .
• Martin Russ. Syntéza a vzorkování zvuku  (neopr.) . — Focal Press, 2008. - S. 288-289. - ISBN 978-0-240-52105-3 .
• Brian Heywood (22. listopadu 2005) Modelové chování. Technologie, kterou váš počítač používá k vytváření zvuku, je obvykle založena na přehrání zvukové ukázky. Brian Heywood se dívá na alternativy. .PC Pro
• Stefan Bilbao. Numerická syntéza zvuku : Schémata konečných rozdílů a simulace v hudební akustice  . - John Wiley and Sons , 2009. - S. 11-14. - ISBN 978-0-470-51046-9 .
• Lutz Trautmann; Rudolf Rabenstein. Digitální syntéza zvuku fyzikálním modelováním pomocí metody funkční  transformace . — Springer, 2003. - S. 77-86. - ISBN 978-0-306-47875-8 .

Odkazy

• Julius O. Smith III ``Základní úvod do syntézy digitálních vlnovodů''
• Domovská stránka Waveguide Synthesis
• Virtuální akustické hudební nástroje: Kontrola a aktualizace
• Modelování smyčcových zvuků a dechových nástrojů  — Časopis Sound on Sound , září 1998
• Jordan Rudess hraje na Youtube nahrávce Korg Oasys . Všimněte si použití joysticku k ovládání vibrato efektu fyzického modelu drnkacích strun.
• Yamaha VL1 s ovladačem dechu vs. tradiční syntezátor pro dechové nástroje