Klangsynthese und Physical Modeling - Brothers in Music

DIPLOMARBEIT HENRI HAGENOW
modellieren. Zwar wurde auch mit diesen Geräten versucht, die Spektren von
Naturinstrumenten nachzubilden, die Ergebnisse klingen aber unnatürlich und starr. Die
Klangsynthesealgorithmen in den heutigen Musiksynthesizern beruhen auf der digitalen
Simulation der bis in die 80er Jahre entwickelten analogen Synthesizer. Im Gegensatz zu
damals werden heute anstatt analoger Schaltkreise nur noch digitale Algorithmen
entwickelt, die die elektronischen Schaltungen in den alten ‚Klangmonstern‘ innerhalb
digitaler Signalprozessoren simulieren (‚virtuell analoge Klangerzeugung‘). Die populärsten
Klangsynthesetechniken sind seitdem dieselben geblieben, sie sind nur zwischenzeitlich
von der analogen zeitkontinuierlichen in die digitale, zeitdiskrete Ebene gewechselt.
2.4 Physikalische Modelle
Beim sogenannten Physical Modeling, der digitalen Implementierung fundamentaler
physikalischer Modelle akustischer Musikinstrumente, werden die bekannten physikalischen
Bewegungsgesetze der einzelnen Teile des Instrumentes und deren Interaktionen
untereinander mathematisch simuliert. Mittels Physical Modeling läßt sich einerseits das
Verständnis der jeweiligen Instrumentenmodelle vorantreiben (modellbasierte
Instrumentenforschung) und andererseits deren Klang synthetisieren [Hiller&Ruiz, 1971].
Hierbei lassen sich die gängigen Theorien zur Tonerzeugung in den einzelnen
physikalischen Instrumentenmodellen in ihrer Wirksamkeit überprüfen und weiterentwickeln.
Neue Erkenntnisse können gesammelt werden und zur gezielten Verbesserung der
Bauweise und Spieltechniken akustischer Instrumente dienen. Am Modell lassen sich
schnell beliebige Variablen verändern, um zu sehen, welche Auswirkungen dies auf den
Klang hat.
Hinzu kommt die Möglichkeit, ausgehend von diesen Modellen, neue künstliche
Instrumente zu konstruieren. Ein einfacher Fall ist die Variation einiger Parameter über die
physikalisch beobachteten Grenzen hinaus. So läßt sich z.B. der Klang eines Kontrabasses
erzeugen, dessen Saiten den Ausmaßen der Stahlseile der Golden Gate Bridge
entsprechen. Zusätzlich hat man die Möglichkeit, die bekannten Modelle so weit
abzuändern, daß sie zwar noch auf dem gleichen Klangerzeugungsprinzip beruhen (z.B.
einer Rückkopplung zwischen linearen Wellenleitern und nichtlinearen Funktionen zwischen
den Zustandsvariablen), aber völlig neuartige Klangstrukturen erzeugen.
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