En síntesis y diseño sonoro, el modelado físico es un método en el cual la forma de onda del sonido que se generará es computado usando modelos matemáticos (un conjunto de ecuaciones y algoritmos) para simular una fuente física de sonido, generalmente un instrumento.
Dicho modelo consiste en leyes (posiblemente simplificadas) de la física que gobiernan la producción del sonido, y típicamente tendrá varios parámetros, algunos de ellos constantes que describen los materiales del instrumento, sus dimensiones, su densidad etc, mientras que otros son funcioes variables que describen la interacción del intérprete con el instrumento, es decir si se pulsa una cuerda (como en la guitarra), si se golpea una cuerda (como en el piano), si es de viento (como en la trompeta) etc.
Por ejemplo, para modelar el sonido de un tambor, habrá una fórmula que describa cómo golpear el parche del tambor inyecta energía en la membrana bidimensional. Después de eso las propiedades de la membrana (densidad, dureza, etc), el contacto de ésta con el cuerpo cilíndrico del tambor, y las condiciones en sus fronteras (la terminación rígida del cuerpo del tambor), describirían el movimiento de la membrana, y por lo tanto la forma de onda o sonido que el tambor generaría. A todas las características anteriores les corresponde un modelo matemático que las emula, y las interacciones entre ellas son descritas por ecuaciones y algoritmos especiales.
En cuanto a síntesis el beneficio del modelado físico es que no se basa en samples estáticos , sino en una emulación en tiempo real de todos los componentes de los instrumentos, tal como sucede en la vida real. Otra de las ventajas es que dado que no depende de samples, los instrumentos virtuales pueden ocupar mucho menos espacio en disco duro, y requerir mucho menos memoria, al costo de ser generalmente mas pesados para el CPU.
Tal es el caso de Pianoteq de Modartt, que con solo 15 MB de requerimiento de disco duro rivaliza con pianos que ocupan 10 o mas veces ese espacio. Otra de las ventajas es que además de emular el sonido del piano, Pianoteq emula las resonancias del cuerpo del piano, las vibraciones simpatéticas de las cuerdas, si la tapa del piano está abierta o cerrada, etc... todo esto es variable con el tiempo, dando como resultado un sonido mas real y natural. Algunos pianos digitales de Kawai utilizan samples para generar el sonido, además de lo que ellos llaman Digital Imaging, lun tipo de modelado físico propietario de Kawai para recrear los atributos de un piano acústico.
Pianoteq de Modartt
El modelado físico también puede ser usado para modelar circuitos electrónicos. De esa cuenta se pueden desarrollar plug ins que modelen el comportamiento de unidades hardware y unidades clásicas. Dichos efectos no se basarían en un algoritmo estático, sino cada componente (capacitores, resistencias, etc) del circuito y su efecto en la señal son emulados por modelado físico.
Otra utilidad de modelar circuitos electrónicos por medio del modelado físico es recrear sintetizadores analógicos con mayor realismo. Dado que cada componente del circuito y su efecto en la señal es modelado, este tipo de instrumentos virtuales sería mas fiel en sonido y compotamiento (pequeñas desafinaciones, auto oscilación del filtro, etc) a la versión hardware. Tal es el caso de los sintetizadores de la colección Korg Legacy.
Referencias:
Sweetwater
Wikipedia
Dicho modelo consiste en leyes (posiblemente simplificadas) de la física que gobiernan la producción del sonido, y típicamente tendrá varios parámetros, algunos de ellos constantes que describen los materiales del instrumento, sus dimensiones, su densidad etc, mientras que otros son funcioes variables que describen la interacción del intérprete con el instrumento, es decir si se pulsa una cuerda (como en la guitarra), si se golpea una cuerda (como en el piano), si es de viento (como en la trompeta) etc.
Por ejemplo, para modelar el sonido de un tambor, habrá una fórmula que describa cómo golpear el parche del tambor inyecta energía en la membrana bidimensional. Después de eso las propiedades de la membrana (densidad, dureza, etc), el contacto de ésta con el cuerpo cilíndrico del tambor, y las condiciones en sus fronteras (la terminación rígida del cuerpo del tambor), describirían el movimiento de la membrana, y por lo tanto la forma de onda o sonido que el tambor generaría. A todas las características anteriores les corresponde un modelo matemático que las emula, y las interacciones entre ellas son descritas por ecuaciones y algoritmos especiales.
En cuanto a síntesis el beneficio del modelado físico es que no se basa en samples estáticos , sino en una emulación en tiempo real de todos los componentes de los instrumentos, tal como sucede en la vida real. Otra de las ventajas es que dado que no depende de samples, los instrumentos virtuales pueden ocupar mucho menos espacio en disco duro, y requerir mucho menos memoria, al costo de ser generalmente mas pesados para el CPU.
Tal es el caso de Pianoteq de Modartt, que con solo 15 MB de requerimiento de disco duro rivaliza con pianos que ocupan 10 o mas veces ese espacio. Otra de las ventajas es que además de emular el sonido del piano, Pianoteq emula las resonancias del cuerpo del piano, las vibraciones simpatéticas de las cuerdas, si la tapa del piano está abierta o cerrada, etc... todo esto es variable con el tiempo, dando como resultado un sonido mas real y natural. Algunos pianos digitales de Kawai utilizan samples para generar el sonido, además de lo que ellos llaman Digital Imaging, lun tipo de modelado físico propietario de Kawai para recrear los atributos de un piano acústico.
Pianoteq de Modartt
El modelado físico también puede ser usado para modelar circuitos electrónicos. De esa cuenta se pueden desarrollar plug ins que modelen el comportamiento de unidades hardware y unidades clásicas. Dichos efectos no se basarían en un algoritmo estático, sino cada componente (capacitores, resistencias, etc) del circuito y su efecto en la señal son emulados por modelado físico.
Otra utilidad de modelar circuitos electrónicos por medio del modelado físico es recrear sintetizadores analógicos con mayor realismo. Dado que cada componente del circuito y su efecto en la señal es modelado, este tipo de instrumentos virtuales sería mas fiel en sonido y compotamiento (pequeñas desafinaciones, auto oscilación del filtro, etc) a la versión hardware. Tal es el caso de los sintetizadores de la colección Korg Legacy.
Referencias:
Sweetwater
Wikipedia
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