Моделиране се превърна във важен инструмент за изработване на музикални инструменти днес. Моделите се използват, за да се улови как инструментите взаимодействат с тяхната среда и как те реагират на различни музикални параметри.
Може да се използва за създаване на реалистични симулации на музикални инструменти и за разработване на нови инструменти с иновативни звуци и функции.
В тази статия ще разгледаме по-подробно моделирането и ще обсъдим възможности за използване с музикални инструменти.
Определение за моделиране
Моделирането е важна техника в производството на музикални инструменти. Това включва използване на специален софтуер за създаване на виртуален модел на инструмент, който улавя физическите характеристики на инструмент от реалния свят, като например звук, размер, форма, материали и строителен процес.
След това този модел може да се използва за генериране на реалистични звуци, които имитират характеристиките на записания физически модел.
Процесът на моделиране започва с улавяне на данни от физическия инструмент, като например нива на звуково налягане (SPL) или цифрови проби. След това данните се използват за създаване на математическо или алгоритмично представяне на поведението на инструмента. Това виртуално представяне се използва като отправна точка за създаване на различни видове потребителски модели, които могат да бъдат манипулирани и променяни по желание.
Полученият цифров модел може също да бъде програмиран с допълнителни функции, като автоматично регулиране на звука или модулационни ефекти. Това прави възможно създаването на инструменти с по-сложни и нюансирани звуци, отколкото иначе би могло да се постигне чрез свирене на един инструмент изолирано без прилагане на обработка на ефекти.
Технология на моделиране става все по-усъвършенстван през последните години, позволявайки на музикантите да персонализират своите инструменти за по-персонализирани изживявания при свирене. Подобен напредък увеличи както възможностите, така и достъпността на съвременните музикални инструменти, правейки ги по-достъпни от всякога за хора, които се интересуват от изследване на различни музикални жанрове и стилове.
Преглед на технологията за моделиране
Технология на моделиране е използването на компютърен софтуер за симулиране на физически системи и процеси в реалния свят за приложения като напр моделиране на звука в музикални инструменти.
В този контекст моделирането се отнася до текущото изследване и разработване на техники, използвани за систематично възпроизвеждане на акустични явления, които се случват във физическа среда. Моделите се създават чрез комбинация от физически измервания, техники за цифрова обработка на сигнали и математически уравнения. Целта е точно да се улови и възпроизведе поведението на дадена среда или устройство, като се избягват артефакти и прекомерни изчислителни ресурси.
Музикалните инструменти, оборудвани с технология за моделиране, използват базирани на процесор техники за синтез, които им позволяват да имитират тоновете на традиционните акустични инструменти, както и различни процесори за ефекти, използвани в звукозаписните студия. В зависимост от сложността на моделиста, цифровото генериране на тонове може да варира от сравнително прости машини за настройка на параметрите (като напр. настройки на еквалайзера) до сложни симулационни машини, способни да възпроизвеждат практически всеки естествен звук. Моделирането може също да се комбинира с аналогова схема за по-сложни звуци.
Видове моделиране
Моделиране е процес на вземане на акустичен или електрически сигнал и използването му за генериране на подобен звук. Това е популярна техника, използвана в музикалното производство, и става все по-популярна през последните години.
Има разнообразие от различни видове моделиране, които се използват в музикалното производство, всяко от които има своите уникални предимства. Този раздел ще обхване всеки тип моделиране и ще обясни за какво може да се използва в музикални инструменти:
Физическо моделиране
Физическо моделиране е вид техника за синтез на звук, която използва цифрова обработка на сигнала (DSP) и алгоритми за емулиране на поведението на акустични музикални инструменти, звуци и ефекти. Произвеждането на звук се основава на математически модел на структурите и компонентите на веригата, генериращи звук на даден инструмент, и е емпирично по природа. Обикновено този алгоритъм не включва вземане на проби или физически инструменти, вместо това системата прави абстрактни представяния на поведението на инструмента и компонентите.
Физическото моделиране може да варира от прости модели като синтезатори с един осцилатор до сложни, включващи множество физически обекти, акустични полета или системи от частици. Същността на физическото моделиране се състои в използването на по-малко изчислително интензивни процеси за симулиране на сложни явления, които не могат лесно да бъдат постигнати с традиционните техники за синтез. Някои от най-често срещаните компоненти, използвани във физически модели, включват Трансформация на ред на Фурие (FST), нелинейна динамика, модални параметри за резонансно поведение и схеми за управление в реално време за артикулационна модулация.
По отношение на синтезаторите на музикални инструменти, физическото моделиране предоставя възможности за синтез, които традиционно се намират в емулации, базирани на семпли, но може да бъде ограничено от сравнение, когато става въпрос за имитиране на редки, уникални или ретро инструменти поради липса на специфични компонентни параметри, използвани в самия модел. Въпреки това, напредъкът в технологиите продължава да носи подобрения, като например по-висока прецизност на звуците, които са по-близки от всякога до своите аналогове в реалния свят.
Дигитално моделиране
Цифровото моделиране е процес, който използва компютърно базирана технология за създаване на цифрови изображения на физически устройства. Цифровото моделиране създава подробни модели на съществуващи физически устройства, като например инструменти, и произвежда точни реплики с цифрови средства за използване във виртуални среди. Това включва създаване както на звука, така и на външния вид на устройството, така че да може да се използва в софтуерни или хардуерни приложения.
Цифровото моделиране може да се използва и за създаване на нови инструменти, които не съществуват в реалния свят. Използвайки програмни алгоритми, звуковите дизайнери могат да конструират звуци и модели изцяло от нулата. Този тип синтез обикновено се нарича "алгоритмичен синтез" or "физическо моделиране", и се възползва от съвременната изчислителна мощност за генериране на сложни модели на инструменти.
Има много различни типове архитектури за цифрово моделиране, всяка със своите силни и слаби страни. Примерите включват методи за акустичен синтез като синтез на вълнова таблица с извадка (вземане на проби) or FM (честотна модулация), подходи за адитивен синтез като напр адитивен гранулиран синтез (добавени осцилаторни тонове) or субтрактивен синтез (изваждане на хармонични обертонове). друг вид, гранулирано вземане на проби, наскоро стана популярен за създаване на нови текстурни звуци, комбинирайки малки части от аудио заедно в по-големи семпли за използване във виртуални инструментални пачове.
Като цяло дигиталното моделиране е важен инструмент за създаване на реалистично звучащи инструменти и ефекти както от съществуващи физически източници, така и от изходен материал, създаден цифрово от нулата. Той комбинира както традиционни техники за обработка на сигнали, така и модерни компютърни технологии, за да предостави невероятни възможности на звуковите дизайнери, които не са били възможни преди разработването на тази технология.
Хибридно моделиране
Хибридно моделиране съчетава техники за физическо моделиране и семплиране, за да създаде по-точни и реалистични звуци. Традиционното семплиране може да се затрудни с пресъздаването на естествени инструменти като барабани и китари, но с хибридното моделиране технологията съществува, за да улови всички нюанси на истински инструмент.
Процесът включва комбиниране на физическо моделиране на действителната звукова вълна, произведена от инструмента, с a предварително записан образец от реално изпълнение или запис. Резултатът е дълбоко, автентично звучащо звуково пресъздаване на оригиналния изходен материал. Хибридното моделиране е особено полезно при създаване на реалистични цифрови синтезатори, като напр виртуални аналози които са проектирани да звучат като класически хардуерни синтезатори.
Чрез комбинирането на двете технологии, продуцентите могат да включат елементи на изпълнение на живо в своите продукции, които са били трудни или невъзможни преди хибридното моделиране да бъде налично. Хибридните модели позволяват на продуцентите да създават уникални звуци чрез смесване на аудио симулации на околната среда със записи на виртуални акустични инструменти.
Приложения на моделирането
Моделиране е термин, използван за описване на процеса на създаване на цифрово представяне на обект или система от реалния свят. Може да се използва в различни приложения, като инженерство, дизайн на видеоигри и Музикално производство. В Музикално производство контекст, той се използва за точно емулиране на инструменти, усилватели и ефекти, които не са достъпни цифрово.
Нека да разгледаме различните приложения на моделиране на музикални инструменти:
Синтезатори
Синтезаторите са цифрови устройства, използвани за създаване и манипулиране на звук. Синтезаторите се използват в много различни музикални контексти, от аудио композиции до изпълнения на живо. Моделиране е форма на технология за синтез, която позволява на софтуера да „моделира“ аналогови или акустични вълнови форми в цифрови вълнови форми. Това предлага на музикантите големи възможности с техния звуков дизайн и опции за обработка. С моделиращите синтезатори потребителите могат да използват всички видове различни вълнови форми, включително кръгови звуци, семплирани и гранулирани звуци, и много повече.
В областта на синтезаторите има няколко основни типа моделиращи синтезатори: субтрактивен синтез, адитивен синтез, FM синтез намлява базирани на семплиране синтезатори. Субтрактивният синтезатор използва основни хармонични компоненти, които могат да бъдат динамично оформени от управлявани от потребителя контроли като обвивки на височината, резонансни филтри и др. Адитивният синтезатор следва по-сложен подход, при който произволно сложна форма на вълната се конструира чрез непрекъснато добавяне заедно на множество синусоиди при различни честоти, амплитуди и фази. Синтезът на FM (честотна модулация) използва основни синусоидални вълнови форми (макар и не същите, каквито бихте използвали в инструменти за адитивен синтез), където една или повече синусоиди модулират по честота заедно с фиксирана носеща честота, което води до ново звуково хармонично съдържание, генерирано от нова страна групи. Синтезаторите, базирани на семплиране, позволяват трансформиране на записано аудио, както и извлечени функции, базирани на хармоничен/времеви домейн, които помагат за музикалната промяна на записаната аудио информация в нещо, което може да се използва в контекста на музикално производство.
Моделирани аналогови синтезатори станаха изключително популярни сред днешните музикални създатели поради разнообразните си възможности за звуков дизайн, лекотата на използване с настоящите компютърни технологии и ефективността на разходите спрямо закупуването на класически аналогови инструменти или преобразуването им чрез хардуерно цифрово пресъздаване в съвременни условия. Синтезът чрез моделиране дава на продуцентите безкрайно количество звукови възможности, което им позволява да създават безкрайни вълнуващи тонове с по-голяма точност от всякога преди съвременната технология да го направи възможно!
Електрически китари
Моделиране на китари използвайте технология за моделиране за производство реалистични звуци. Този вид моделиране има за цел точното пресъздаване на звука на различни инструменти, като най-често се използва при електрическите китари. Моделирането е форма на обработка на сигнали, която използва сложни математически алгоритми за пресъздаване на аналогови аудио сигнали.
При електрическите китари тези модели се създават чрез цифрово пресъздаване на резонансните характеристики на корпус на акустична китара или високоговорител кабинет. При електрическите китари моделите могат да варират от пресъздаване на ретро лампови усилватели или усилватели от други производители до симулация на акустична китара или основни хармонични тонове като тези, които се срещат в китари с дванадесет струни и стоманени китари.
За да активират модела, играчите обикновено използват педал с контроли, които им позволяват да избират форми и звуци, които имитират определени инструменти. Тези тонални настройки може да осигури голямо разнообразие от музикални текстури – от топли и меки тонове на чист канал до по-остри звуци при по-интензивни настройки за усилване.
Използвайки технология за моделиране в комбинация с педали за ефекти, моделиране на усилвател и кутии за изкривяване, играчите могат да комбинират различни елементи в един различен звук, който е уникален за тях – вместо да имат няколко отделни парчета, индивидуално свързани заедно, както често се е случвало в миналите дни! Моделирането също позволява бързо превключване между тоналните настройки по време на изпълнения на живо, което дава на играчите по-голяма гъвкавост по време на преходи на песни или при създаване на конкретен звук за всяко парче, което изпълняват. Накратко, моделирането има направи революция в свиренето на електрическа китара днес!
Цифрови пиано
Цифрови пиана са популярен модерен инструмент, който използва технология и моделиране, за да осигури най-реалистичния звук на пиано и изживяване при свирене. Чрез усъвършенствани технологии моделистите са в състояние да възпроизвеждат реалистично акустичните свойства на класически и ретро пиана, както и да генерират изцяло нов тембър.
Една популярна техника, използвана при моделирането на дигитално пиано, е навиване. Това включва улавяне на импулсни отговори на акустични пиана и комбинирането им с Цифрово аудио за да създадете по-реалистично звучащ звук. Примери за това включват използване на множество високоговорители (стереофоничен звук) и добавяне на елементи като ехо и хорови ефекти.
Друга популярна техника за моделиране, използвана в дигиталните пиана, е физическо моделиране. Това включва физически параметри като опъване на струната, напрежение на чука, маса на чука и честотна характеристика, за да генерира по-реалистично звучащ тон. В допълнение, електрическите пиана могат също да бъдат моделирани с помощта на библиотеки с примери, които позволяват голяма част от персонализирането, което не е налично за акустичен инструмент.
Приложенията на моделирането могат да бъдат намерени и в други електрически инструменти като китари, барабани или клавишни инструменти. Вземането на звук от електрическа китара или клавиатура от класически LP запис или различни студийни сесии може да помогне да се придаде на електрическите инструменти автентично усещане и уникален характер, който е невъзможно да се възпроизведе с типичните звуци извън кутията от днешните синтезатори или софтуерни синтезатори . Освен това певците могат да наемат добавки за вокално моделиране когато записват вокали за музикална продукция, за да направят гласа си „по-голям“ от живота на сцената на записите.
Ползи от моделирането
Моделиране е популярен метод, използван в много музикални инструменти и цифрови аудио работни станции, за да даде на потребителите достъп до разнообразие от различни звуци и текстури. С моделирането потребителите могат да създават реалистични звуци и текстури в реално време, без да се налага да използват традиционни семпли.
Нека да разгледаме ключови предимства на моделирането и как може да помогне на създателите на музика:
Подобрено качество на звука
Кога моделиране се използва в музикални инструменти, целта е да се създаде повече реалистичен звук, който много имитира звука на истински инструменти. Чрез моделиране различни компоненти на инструмента могат да бъдат симулирани и подобрени, за да се постигне по-висока степен на точност. Това подобрено качество на звука предоставя чудесен начин за изследване и създаване на по-сложни звуци от всякога.
Технологията за моделиране работи чрез възпроизвеждане на физическите свойства и поведение на акустични инструменти и други източници на звук. Използват се сложни математически алгоритми за създаване на цифрови модели, които прецизно създават верни възпроизвеждания на физически звуци като китарни или басови струни, барабани, чинели и дори оркестрови инструменти. След това тези модели се комбинират с аудио обработка, редактиране и алгоритми за ефекти, за да се изработят богато детайлни представяния на акустични звуци. Тъй като музикалната технология продължава да напредва, напредъкът в моделирането позволява по-нататъшно изследване и експериментиране със създаването на звук.
По-голяма гъвкавост
Моделираните инструменти предлагат на играчите инструментите за постигане на по-високо ниво на гъвкавост със своя звук и изпълнение. Като елиминират необходимостта от физически компоненти, дигиталните инструменти могат да пресъздадат звуци от различни жанрове и стилове с лекота. Широката гама от звуци, предлагана от моделираните инструменти, позволява по-високо ниво на вдъхновение и креативност в сравнение с традиционните инструменти.
В допълнение към предоставянето на достъп до широка гама от звуци, технология за моделиране също така позволява по-висока степен на контрол върху отделните елементи в звука на инструмента. Това включва възможността за регулиране на параметри като плик, атака, поддържане, освобождаване и повече, което помага на играчите да оформят звука, който искат по-прецизно.
Всички тези фактори се комбинират, за да създадат вълнуващи нови възможности за музиканти, които искат да изследват различни звукови текстури. Моделираните инструменти предоставят възможност за програмиран звуков пейзаж, който не би бил постижим само с акустични или електрически музикални инструменти. Това е причината технология за моделиране се превърна в неразделна част от съвременната музикална композиция, което позволява на музикантите да преместете звуковите граници като същевременно поддържат контрол върху уникалната звукова палитра на своя инструмент.
Спестяване на разходи
Технологията за моделиране може да осигури спестяване на разходи на музиканти, продуценти и звукови инженери. Тъй като технологията е в състояние да емулира звуците на различни класически и модерни музикални инструменти, няма нужда да купувате различно скъпо оборудване или да инвестирате в скъпи сесии за запис. Освен това технологията за моделиране позволява на професионалистите точно да имитират множество инструменти едновременно, като същевременно запазват качеството на сигнала. В резултат на това са необходими по-малко ръце по време на сесия на запис или музикално изпълнение, което води до спестяване на време и пари.
Освен това, тъй като звуковите инженери могат по-лесно да създават безупречни записи и миксове с моделираща технология поради способността й да регулира фино параметрите за обработка на сигнала, като напр. времена за атака, поддържане и затихване по автоматичен начин допълнителните разходи за повторни тестове са сведени до минимум.
Заключение
В заключение, използването на технология за моделиране в музикалните инструменти може да предостави на китаристите и други музиканти мощни звукови възможности, които преди това бяха невъзможни. Със способността си да емулира голямо разнообразие от различни инструментални тонове, контрол на динамиката на свирене и регулируеми цифрови ефекти, технологията за моделиране предоставя гъвкави и изтънчени опции за звуков дизайн за музикални творци.
Технологията за моделиране се използва в много съвременни инструменти за създаване на висококачествени тонове, които улавят вярност, необходима за професионални записи, както и за изпълнение на живо. Освен това улеснява от всякога играчите да персонализират своя звук и да го направят свой собствен. Това постави началото на a нова ера на експресивно свирене на китара което позволява на креативността на китаристите наистина да блесне.
Аз съм Joost Nusselder, основател на Neaera и търговец на съдържание, татко и обичам да изпробвам ново оборудване с китара в сърцето на моята страст и заедно с моя екип създавам задълбочени статии в блога от 2020 г. да помогне на лоялните читатели със съвети за запис и китара.
