Physikalische Modellierung
Physikalische Modellierung, englisch Physical Modeling, auch PM-Synthese genannt, ist ein Klangerzeugungsverfahren, das für alle physikalischen Eigenschaften eines Musikinstruments mathematische Modelle nutzt. Vorhandene Instrumente können damit realitätsgetreu nachgebildet und neue Klänge oder virtuelle Instrumente kreiert werden. Die jeweiligen physikalischen Eigenschaften sind im Modell frei veränder- und kombinierbar.
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[Bearbeiten] Funktionsprinzip
Das Prinzip des Physical Modeling besteht darin, das zu imitierende Instrument in seinem Aufbau und in seiner Funktion zu analysieren und dementsprechend in Module aufzugliedern. Beispielsweise ist ein Saxophon vereinfacht gesagt aufgebaut aus einem Mundstück, einem Resonanzrohr und einem Trichter. Im Mundstück werden die Schallwellen durch Anblasen auf ein Holzblättchen erzeugt; die Länge des Rohres, veränderbar durch die Druckklappen, verändert die Tonhöhe; durch den Trichter tritt der Großteil des Schalls aus, er beeinflusst Abstrahlcharakteristik und Frequenzgang. Alle drei Elemente beeinflussen das Signal unterschiedlich und in Abhängigkeit zu den anderen Elementen. Wird dieses Modell in ein mathematisches System übertragen, so ist die Grundlage für ein virtuell erzeugtes Saxophon geschaffen.
[Bearbeiten] Vorteile des virtuellen Modells
Der Vorteil des Modells ist, einen lebendigen Klang, den Eigenheiten des jeweiligen Instruments entsprechend, zu erzeugen. Ein Beispiel hierfür ist das Überblasen eines Instruments, bei dem sich das virtuelle Modell ganz dem Vorbild entsprechend verhält. Dieses ist mit Sampling oder anderen Syntheseformen nicht, oder nur sehr schwer möglich. Ein weiterer Vorteil des Physical Modeling ist die Möglichkeit, Elemente verschiedener Instrumente zu kombinieren, auch wenn diese Kombination mit echten Instrumenten nicht möglich wäre. Hierbei muss nur zwischen Resonatoren und Erregern unterschieden werden. Am Beispiel des Saxophonmodells ist das Mundstück der Erreger – wessen hochfrequenter, flatternder Ton auch die Transienten bildet – und das Rohr und der Schalltrichter sind Resonatoren. Man hat nun zum Beispiel die Möglichkeit, das Mundstück des Saxophons mit dem Resonanzraum einer Geige zu verbinden. So entsteht ein neues virtuelles Instrument mit einer eigenen Klangcharakteristik. Es können aber auch nur einzelne Parameter eines Instruments verändert werden, wie zum Beispiel Materialbeschaffenheit, Größe oder Anschlagstärke.
Die Physikalische Modellierung erfordert in der Regel eine hohe Rechenleistung im Synthesizer oder im Computer. Ein Vorteil besteht jedoch darin, dass das Modell durch den Musiker in Echtzeit geändert werden kann. So besteht die Möglichkeit, während der Darbietung intuitiv auf die Eigenschaften des zu simulierenden Instrumentes Einfluss zu nehmen.
[Bearbeiten] Literatur
- Uwe G. Hoenig : Workshop Synthesizer. PPV Medien, Bergkirchen 2002, ISBN 3-932275-27-6.
- Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9
