Physical Modeling of Plucked String Based on Fixed Spatial Sampling Interval

고정된 공간 축 샘플링 간격을 적용한 뜯는 현악기의 현에 관한 물리적 모델링

  • 강명수 (울산대학교 컴퓨터 정보통신공학부) ;
  • 김규년 (울산대학교 컴퓨터 정보통신공학부)
  • Published : 2001.01.01

Abstract

In physical modeling of plucked string instruments, the vibration of a string is typically simulated by the linear system. Currently the Digital Waveguides of J.O.Smith[1] are widely used to get a high quality sound of the plucked string instrument. He used the wave equation to derive the Digital Waveguides and emphasized the time variable. In this thesis, new model of plucked string is proposed to improve the sound quality emphasizing the spatial variable of the wave equation. In our model, we used the fixed sampling interval which is not dependent on the speed of the wave. So we could get more detailed description of wave movement by the time variable. As a result, the new model could produce a higher quality sound of plucked string instrument.

뜯는 현악기의 물리적 모델에서는 선형 시스템에 의해 현을 따라 이동하는 파동이 모델링 된다. 현재 양질의 악기 음 합성을 위해 사용되는 물리적 모델링 방법은 J.O. Smith가 제안한 디지털 도파관[1] 이론을 기초로 한다. J.O. Smith는 디지털 도파관 모델을 유도하기 위해 파동 방정식의 해를 이용했으며, 시간 변수를 기준으로 한 모델을 유도했다. 본 논문에서는 기존의 이론에 파동 방정식의 공간 변수도 고려해 악기를 모델링 함으로써 기존의 디지털 도파관 모델을 변형한 새로운 모델을 제시하였다. 새로운 악기 모델에서는 파동의 속도에 관계없이 공간 변수의 샘플링 간격을 일정하게 유지한 상태에서 시간 변수의 변화에 따른 파동의 이동을 묘사할 수 있도록 하였다. 이렇게 함으로써 새로운 악기 모델은 악기의 물리적인 움직임을 더 정확히 묘사할 수 있으며, 결과적으로 더 좋은 음질의 뜯는 현악기 음을 합성할 수 있다.

Keywords

References

  1. Computer Music Journal v.16 no.4 Physical Modeling using Digital Waveguides Julius O. Smith Ⅲ
  2. Advanced Engineering Mathematics(Sevent edition) Erwin Kreyszig
  3. Computer Music J. v.7 no.2 Digital Synthesis of Plucked String and Drum Timbres K. Karplus;A. Strong
  4. Computer Music Journal no.Fall Plucked-String Models: From the Karplus-Strong Algorithm to Digital Waveguides and Beyond Vesa Valimaki;Tero Tolonen;Matti Karjalaien
  5. Musical Acoustics(Second edition) Donald E. Hall
  6. Model-Based Analysis and Resynthesis of Acoustic Guitar Tones. Tero Tolonen
  7. Discrete-Time Modeling of Acoustic Systems with Application to Musical Instruments Julius O. Smith