디지털 도파관 합성

Digital waveguide synthesis

디지털 도파관 합성은 디지털 도파관을 사용하여 오디오를 합성하는 것입니다.디지털 도파관은 음향파가 전파되는 물리적 매체의 효율적인 계산 모델입니다.이러한 이유로 디지털 도파관은 대부분의 현대 물리적 모델링 신시사이저의 주요 부분을 구성합니다.

무손실 디지털 도파관은 1차원 파동 방정식의 이산적 형태의 달랑베르 해법을 우향파와 좌향파의 중첩으로 실현한다.

서y+(\ y는 우측 파형이고 - y는 좌측 파형입니다.이 표현에서 특정 m 스타일과 시간 nn)에서 를 샘플링하는 것은 단지 이동 파형의 지연된 복사본 2개를 합산하는 것을 알 수 있다.이러한 이동파는 진동 현의 현수점이나 튜브의 개방 또는 폐쇄단 등의 경계에서 반사됩니다.따라서 파도는 닫힌 루프를 따라 이동합니다.

따라서 디지털 도파관 모델은 재귀에 의해 닫힌 도파관의 형상을 나타내는 디지털 지연선, 매체의 주파수 의존적 손실 및 경미한 분산을 나타내는 디지털 필터 및 종종 비선형 요소를 포함한다.매체 전체에서 발생한 손실은 일반적으로 지연 회선의 종료 시 여러 번이 아닌 한 번 계산할 수 있도록 통합됩니다.

음향 튜브와 같은 도파관은 3차원이지만, 그 길이가 단면적보다 훨씬 크기 때문에 1차원 도파관으로 모델링하는 것이 합리적이고 계산적으로 효율적이다.드럼에 사용되는 막은 2차원 도파로 메쉬를 사용하여 모델링할 수 있으며, 3차원 공간에서의 잔향은 3차원 메쉬를 사용하여 모델링할 수 있다.비브라폰 바, 벨, 노래하는 그릇 및 기타 소리나는 고체(이디오폰이라고도 함)는 밴드 제한 디지털 도파관 요소가 여러 개 사용되는 밴드 도파관이라고 불리는 관련 방법으로 모델링할 수 있습니다.

디지털 도파관 합성이라는 용어는 줄리어스 오에 의해 만들어졌다. 스미스 3세는 그것을 개발하는 것을 도왔고 결국 특허를 출원했다.이는 Karplus-Strong 알고리즘의 확장을 나타냅니다.스탠퍼드대가 디지털 도파관 합성 특허권을 소유하고 1989년 야마하와 기술개발 계약을 맺었지만 초기 특허 상당수는 소멸됐다.

스미스에 의해 만들어진 스트링의 DWG 합성에 대한 확장은 정류 합성이며, 디지털 도파관에 대한 들뜸은 스트링 들뜸과 계측기의 신체 응답을 모두 포함한다.이는 디지털 도파관이 선형이며 문자열 출력을 합성한 후 기기 본체의 공진을 모델링할 필요가 없어 설득력 있는 재합성 작업에 필요한 연산 횟수를 크게 줄일 수 있기 때문입니다.

도파관 소프트웨어의 프로토타입 구현은 Smith의 학생들이 Synthesis Toolkit(STK)[1][2]에서 수행했습니다.

디지털 도파관 합성의 첫 번째 음악적 사용은 David A. Jaffe의 May All Your Children Be Acrobats(1981년) 작곡에 이어 그의 Silicon Valley Break(1982년)에 있었다.

라이선스 계약자

  • 야마하
    • VL1(1994년) - 고가의 키보드 (약 10,000달러)
    • VL1m, VL7(1994) - 톤 모듈 및 저렴한 키보드
    • VP1(프로토타입)(1994)
    • VL70m(1996년) - 저렴한 톤 모듈
    • EX5(1999년) - VL 모듈을 탑재한 워크스테이션 키보드
    • PLG-100VL, PLG-150VL(1999) - 다양한 Yamaha 키보드, 톤 모듈 및 SWG-1000 하이엔드 PC 사운드 카드용 플러그인 카드.MU100R 랙마운트톤 모듈에는 PLG-100VL과 PLG-100VH(보컬하모나이저)가 프리 인스톨 되어 있다2개의 PLG 슬롯이 탑재되어 있습니다.
    • 저렴한 DS-XG PC 사운드 카드 및 메인보드용 YMF-724, 744, 754 및 764 사운드 칩(VL 부분은 Windows 95, 98, 98SE 및 ME에서만 작동하며 그 후에 를 사용하는 경우에만 작동합니다).VxD 드라이버, 아닙니다.WDM). 아마도 AC-97 및 AC-99 사운드 카드 표준('웨이브 테이블'(샘플 테이블)과 충돌하여 제작되지 않음)이 Roland의 XG 경쟁 GS 사운드 시스템을 기반으로 함(Sondius-XG가 XG 호환 MIDI에 VL 계측기와 명령을 통합하기 위한 수단)(와 함께 먹었다.이러한 사운드 칩의 MIDI 부분은 VL을 유효하게 했을 때 기능적으로 MU50 레벨1 XG 톤 모듈(특정 디지털 효과 제외)에 상당하며, 더 큰 다성음(레벨1 XG의 경우 32까지 동시음)과 VL70m(VL은 다성음 추가 추가 다성 또는 VL에 의한 백업음)이 있습니다.XG 웨이브 테이블 부분의 다성 음표 64).724는 스테레오 출력만 지원했고, 다른 제품은 4개 이상의 다양한 스피커 설정을 지원했습니다.야마하의 독자적인 카드는 WaveForce-128이었지만, 많은 라이선스 계약자가 매우 저렴한 YMF-724 사운드 카드를 만들어, 테크놀로지의 인기가 최고조에 달했을 때는 12달러에 판매되고 있었습니다.YMF 칩의 MIDI Synth 부분(XG와 VL 모두)은 실제로는 디바이스 드라이버에 상주하는 대부분의 소프트웨어 Synth에 대한 하드웨어 지원일 뿐입니다(예를 들어 XG 웨이브테이블 샘플은 사운드 카드의 ROM이 아닌 드라이버와 함께 시스템 RAM에 있었습니다).따라서 MIDI Synth는, 특히 액티브하게 사용되고 있는 VL에서는, 진정한 하드웨어 Synth가 사용하는 것보다 훨씬 많은 CPU 파워를 필요로 했지만, 순수한 소프트웨어 Synth만큼은 아니었다.YMF-724 카드는 시판 기간이 끝날 무렵에 불과 12달러(약 1만 원)의 새 카드로 구입할 수 있게 되어 Sondius-XG CL 디지털 도파관 기술을 입수하는 데 가장 저렴한 수단이 되었습니다.DS-XG 시리즈에는 YMF-740도 포함되지만 Sondius-XG VL 도파관 합성 모듈은 없지만 YMF-744와 동일했습니다.
    • 사운드 카드를 탑재한 PC용 S-YXG100plus-VL 소프트 신시사이저는 Windows 95, 98, 98SE 및 ME에서만 동작했습니다.에뮬레이션 되었습니다.VxD MIDI 디바이스 드라이버).마찬가지로 MU50(특정 디지털 효과 제외)과 VL70m에 해당합니다.비 VL 버전인 S-YXG50은 모든 Windows OS에서 작동하지만 물리적 모델링은 없으며 MU50 XG 웨이브 테이블 에뮬레이터에 불과했습니다.이는 기본적으로 YMF 칩이 제공하는 하드웨어 지원 없이 소프트웨어에서 완전히 구현된 YMF 칩의 신스 부분입니다.YMF 칩보다 다소 강력한 CPU가 필요.또한 YMF를 탑재한 사운드 카드 또는 메인보드와 조합하여 충분히 강력한 CPU로 최대 128개의 XG 웨이브 테이블 폴리포니와 최대 2개의 VL 계측기를 동시에 제공할 수 있습니다.
    • 당시 파워풀한 PC용 S-YXG100plus-PolyVL SoftSynth(예를 들어 333+MHz Pentium III)는 최대 8개의 VL 노트를 동시에 사용할 수 있습니다(원래 VL1과 VL1m을 제외한 다른 모든 야마하 VL 구현은 1개로 제한되었으며 VL/1은 최대 2m까지 추가 가능).미국에서는 판매되지 않고, 일본에서는 판매되고 있습니다.아마도 오늘날의 멀티 GHz 듀얼 코어 CPU로 훨씬 더 강력한 시스템을 만들 수 있을 것입니다만, 테크놀로지는 포기된 것 같습니다.YMF 칩셋 시스템과 함께 사용하면 충분히 강력한 CPU에서 기능을 결합할 수 있습니다.
  • 코그
    • 예언 (1995)
    • Z1, MOSS-TRI(1997년)
    • EXB-MOSS(2001)
    • OASYS PCI (1999년)
    • 일부 모듈을 갖춘 OASYS(2005) (예를 들어 STR-1에서 추출된 문자열 물리[3] 모델)
    • OASYS와 동일한 Kronos(2011)
  • 테크놀로지
    • WSA1(1995) PCM + 공진기
  • 시어 시스템즈
  • 케이크워크

레퍼런스

  1. ^ "Digital Waveguide Synthesis Papers, Software, Sound Samples, and Links". Julius Orion Smith III Home Page. Retrieved 2019-07-17.
  2. ^ "PluckTwo Class Reference". The Synthesis ToolKit in C++ (STK). Retrieved 2019-07-17.
  3. ^ "Inside a Luxury Synth: Creating the Linux-Powered Korg OASYS". O'Reilly Media. 2005-11-09. Archived from the original on 2011-08-15. Retrieved 2019-07-17.
  4. ^ "Cakewalk Dimension Pro". Sound On Sound. Retrieved 2019-07-17.

추가 정보

외부 링크