Modulare Synthesen - Wesentliche Verfahren der Klangsynthese

Beim Physical Modeling nimmt man sich die Natur als Vorbild, analysiert die Bestandteile des Klanges und versucht dann diesen bzw. dessen klangbildende Eigenschaften am Computer zu simulieren. Aus diesem virtuellen Abbild (Model) versucht man einen Schwingungsverlauf zu errechnen. Der ganze Vorgang ist sehr rechnungsintensiv und im Grunde genommen genauso wenig zu verwirklichen wie die Additive Synthese. Das Grundproblem liegt wohl darin, dass Musikinstrumente aus verschiedenen Komponenten bestehen, die teils berechenbar und bekannt sind – z.B. Mundstück, Rohr, Saiten, Resonanzkästen und dgl –, aber genauso aus nicht berechenbaren, nichtlinearen Komponenten.

Die wichtigste Methode beim Physical Modeling ist die Waveguide-Methode. Sie beruht auf dem Prinzip der Fortpflanzung von Wellen in einem Medium. Waveguides haben den Vorteil, einen geringeren Rechneraufwand zu haben und werden deshalb seit einiger Zeit auch in Synthesizern eingesetzt, z.B. Yamaha VL1 & VP1 oder der Korg Z1).

Momentan wird unter dem Namen Virtual Acoustic Synthese (VA-Synthese), die auf das Prinzip des Physical Modelings basiert, an der Herstellung von möglichst natugetreuen Sounds in Synthesizern gearbeitet. Diese Syntheseform verwendet keine Samples (wie bei der Wavetable Synthese) oder Oszillatoren zur Klangerzeugung. Mittels eines speziellen DSP mit hoher Rechengeschwindigkeit wird der Klang aus diversen Parametern berechnet. Es werden Daten über die Beschaffenheit eines Instrumentes benötigt, wie z.B. Volumen des Resonanzkörpers, Materialbeschaffenheit etc. Das Instrument wird also virtuell konstruiert. Der ganze Vorgang ist ziemlich rechnerintensiv und deshalb gab es zu Beginn des Physical Modelings eine Spezialisierung auf bestimmte Naturinstrumente, wie z.B. der VL-1 für Blasinstrumente.

Abb.: Yamaha VL-1 - erster Synthesizer basierend auf Physical Modeling (1993)

Abb.: Korg Z1 Synthesizer