Michael Schreiner (www.MichaelSchreiner.eu)

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Virtual Violin

 

virtual vionlin. physical modeling synthesizer.

Zusammen mit meinem Diplomanden Christian Geiger wurde ein Physical Modeling Synthesizer entwickelt. Es ist in C++ implementiert und als VST-Plugin realisiert, so dass er unter verschiedenen VST-Hosts lauffähig ist. Der Synthesizer implementiert ein physikalisches Modell von Geigensaiten. Die Differentialgleichungen, die die Bewegung der Saite beschrieben, werden mit der Methode der Finiten Elemente gelöst. Dies ist eine andere Methode als die Standard-Implementierungen mit digitalen Waveguides (siehe z.B. die umfangreiche Webseite von J. O. Smith). Unser Prototyp hat folgende Charakteristika:

  • Echtzeitlösung eines transienten nicht-lineren FE-Modells.

  • Simulation des Geigenkörpers mit digitalen Filtertechniken (schnelle Faltungen)

  • Die Diskretisierung setzt erst spät ein, d.h. viele Besonderheiten (Kontakt Saite-Bogen, Steifigkeit der Saite, etc.) können direkt in die Diskretisierung mit eingebunden werden.

  • VST-Plugin mit graphischer Benutzeroberfläche

Die genannten Eigenschaften haben insbesondere den Vorteil, dass die Dynamik beim Anstreichen sehr realistisch wiedergegeben wird. Die beiden Bilder zeigen die Auslenkung der Saite nach 10 ms bzw. nach 100ms. Die gestichelte Linie markiert den Punkt, an dem der Bogen anliegt. Deutlich ist zu erkennen, dass am Anfang mehr Oberschwingungen vorhanden sind. Dadurch wird das typische Kratzen beim Anstreichen erzeugt.

 

 

 
 

nach 10 ms

  

nach 100 ms

  

 Eine Animation der ersten 250 ms eines Anstreichvorganges können Sie hier herunterladen (mpg, 1.5 MB).

Und natürlich gibt es auch Beispiele zum Hören:

  • Legato gespielt hört sih die virtuelle Geige so an: legato (mp3, 200 kB)

  • Staccato gespielt so: staccato (mp3, 50 kB)

  • Mit diesem Modell kann es (wie bei einem ungeübten Spieler) passieren, dass der gespielte Ton in den ersten Oberton übergeht: oberton (mp3, 50 kB)

  • Und ein Anfänger auf der virtuellen Violine hört sich zum Beispiel so an (Der Anpressdruck des Bogen und die Geschwindigkeit des Bogens sind ungünstig gewählt): kratzen (mp3, 50 kB)

Hier gibt es noch viel zu forschen! Bei Interesse an Diplom- oder Doktorarbeiten kontaktieren Sie mich bitte!