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LV Klanganalyse und Synthese
Physikalische Modellierung mit ModalysTM
Physikalische Modellierung mit ModalysTM piet johan [email protected]
Physikalische Modellierung mit ModalysTMpiet johan [email protected]
Dokumentation
• Generelle Informationen über Physikalische Modelle (speziell Wellenleiter-Synthese) http://www-ccrma.stanford.edu/~jos/waveguide/ (Julius O. Smith III, “Physical Audio Signal Processing for Virtual Musical Instruments and Audio Effects”, August 2007 Edition)
• ModalysTM Online-Dokumentation http://support.ircam.fr/doc-modalys/spip/page_garde.php3?
• PDF-Files (Ircam Documentation) ModalysTM introduction, 3rd edition (english) ModalysTM tutorial, 3rd edition (english) ModalysTM reference, 3rd edition (english) ModalysTM reference manual - finite elements objects (english) ModalysTM, trois exemples de constructions d’instruments (french)
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Überblick
• Einführung • Generelle Aspekte der Modal-Synthese • Interfacing mit ModalysTM
• Einfache Modelle • Ausblick • Kombinationsmodelle • Finite Element Modelle
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Physikalische Modellierung mit ModalysTM
Modal Synthese
• Ursprüngliche Anwendung in Automobilindustrie und Architektur • Basiert auf den Grundlagen der Modalanalyse (link wikipedia) generell - Die harmonische Reaktion auf eine ausgeübte Kraft kann errechnet werden, solange die charakteristische Masse, Eigenfrequenz, und Eigendämpfung einer Struktur bekannt sind.
platte (oben), fell (mitte), Körper (unten)dargestellt durch Massen und Federn
video - Vibration einer Fahrzeugkarroserie
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• Massen und Federn (applet) - alle Strukturen (Objekte) in ModalysTM können als Netzwerke von Massen und Federn dargestellt werden.• Beispiel für die Modes einer Saite (applet)
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Instrumente
• Hierachie eines Instruments in ModalysTM
access-position
controller
connection
access-position
object
access-position
output listening-point
synthesis
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Controller (make-controller ‘…)
• envelope ein BPF (break-point-function)
• dynamic während der Synthese oder extern dynamisch kontrolliert
• signal kontrolliert durch ein Eingangssignal
• band-limited-noise weisses Rauschen limitiert durch einen Bandpass-Filter
• noise weisses Rauschen (volle Bandbreite)
• random kontrolliert durch Zufallswerte
• midi kontrolliert von einer MIDI-Datei
• foreign-call kontrolliert durch eine Lisp-Funktion, definiert im Code
access-position
controller
connection
access-position
object
access-position
output listening-point
synthesis
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Connections (make-connection ‘…)
• position ein Zugangspunkt auf einem Object
• adhere “Verkleben” zweier Zugangspunkte auf zwei Objekten
• spring Verbindung zweier Zugangspunkte auf zwei Objekten mit einer Feder
• force Ausübung einer Kraft ohne Modell
• pluck das Objekt zupfen
• strike das Objekt mit einem Hammer schlagen
• felt das Objekt mit einem Schlegel schlagen
• bow das Objekt mit einem Bogen streichen
• reed das Objekt mit einem Rohrblatt anblasen
• valve das Objekt mit einem Trompetenansatz anblasen
• reed-free das Objekt mit einer Zunge (Orgel, Akkordion) anblasen
• hole ein Finger-Loch (Flöte)
access-position
controller
connection
access-position
object
access-position
output listening-point
synthesis
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Objects (make-object ‘…)
• harmonic-oscillator eine Masse und eine Feder• mono-two-mass ein Modell zweier Massen und einer Feder in einer Dimension• bi-two-mass ein Modell zweier Massen und einer Feder in zwei Dimensionen
• closed-closed-tube eine Luftsäule an beiden Enden geschlossen• closed-open-tube eine Luftsäule an einem Ende geschlossen• open-open-tube eine Luftsäule an beiden Enden offen
• free-circ-plate eine runde, nicht fixierte Platte• clamped-circ-plate eine runde, an den Kanten fixierte Platte• rect-plate eine rechteckige Platte• rect-free-bar Sonderfall einer Platte -> Vibraphon
• circ-membrane ein rundes Fell• rect-membrane ein rechteckiges Fell
• mono-string eine Saite in einer Dimension • bi-string eine Saite in zwei Dimensionen (notwendig für die bow-connection)
• cello-bridge ein Cello-Steg• violin-bridge eine Geigen-Steg
• clone eine exakte Kopie eines Objektes• melt-hybrid ein Hybrid aus zwei Objekten mittels Interpolation der Modes• mix-hybrid ein Hybrid aus zwei Objekten mittels Vermischung• reson-model ein resonierender Filter
• finite-element ein Objekt basierend auf einem 3D-Drahtmodell
• read-from-file ein Objekt aus einer Datei (save-object …)
access-position
controller
connection
access-position
object
access-position
output listening-point
synthesis
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Beispiele - simple Modelle
• string-force
0
controller ‘envelope
connection ‘force
output
string
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• string-strike
0
controller ‘envelope
connection ‘position
connection ‘strike
mono-two-mass
output
string
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• string-pluck
0
controller ‘envelope
connection ‘position
mono-two-mass
connection ‘pluck
output
string
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• plate-strike
connection ‘position
connection ‘strike
bi-two-mass
rect-plate0
1
output
0
controller ‘envelope
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• circ-membrane-strike
connection ‘position
connection ‘strike
bi-two-mass
circ-membrane
output
0
controller ‘envelope
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• reed-tube
connection ‘reed
connection ‘position
tubebi-two-mass
output
