Physical Modelling

[loveyourjunos]

WaveGuide7 ... laat ons eens mp3's horen van die echo-feedbackvergelijking en snaarplukvergelijking.

Verder terug naar de zaak graag, naar de voorbeelden van loveyourjunos en JugJug !

>Hoe slaag je erin om roze ruis zo tonaal te doen klinken, daar zit toch wel meer in dan enkel een filtering of niet ?
>Het lijkt me van (groot) belang dat het samplen van die ruis telkens begint en eindigt op een nuldoorgang.
>Is dat niet sterk bepalend voor de daaropvolgend ontstane klankkleuren ?

Die vragen (ja, ik weet het...) brengen de physical modelling theorie een stuk dichterbij,
naar de praktijk waar het pas nuttig wordt.

P.s. wie de praktijk niet kan volgen zie ook :
>Ondertussen is SyncModular freeware geworden. Als je met Reaktor kunt werken, kan je ook met SyncModular werken

Hoi audiocollage.
Ten eerste: je kan stukjes tekst beter quoten dan met een > in je eigen tekst plakken, dit verhoogt de leesbaarheid aanzienlijk.

Ten tweede: uit je reactie concludeer ik dat je er nog steeds geen snars van begrijpt. Ik zou je willen aanraden de informatie in de links eens serieus door te gaan nemen. Daar staat namelijk het basisprincipe van de tuned delay lijn waar we het (helaas) nog steeds over hebben uittentreure in uitgelegd.

Ten derde als je toch reactor hebt en nota bene een speciaal voor jou gemaakt patchje kan je toch zelf testen dat die nuldoorgang voor witte ruis helemaal niks uitmaakt? Ik krijg niet de indruk dat je van alle moeite die door mensen wordt gedaan om jou te helpen ook maar iets daadwerkelijk geprobeerd hebt. Anders had je de meeste van je eigen vragen al lang zelf beantwoord.

 

[JugJug]

Het lijkt me van (groot) belang dat het samplen van die ruis telkens begint en eindigt op een nuldoorgang.

Misschien kun je de vraag omdraaien en uitleggen/afvragen waarom de ruis nou net telkens aan het begin en het einde door een nulpuntdoorgang moet gaan.

Hoe slaag je erin om roze ruis zo tonaal te doen klinken, daar zit toch wel meer in dan enkel een filtering of niet ?

Lees de laatste tekst van Waveguide7 en probeer in het reaktor ensemble de filter te vervangen door een vermenigvuldiging van het feedbacksignaal met een versterkingsfactor 0.2-0.95. Zo klinkt een signaal in een feedback delay. (let op de boxen!)

En een laatste hint: in het steampipe ensemble vind je de macro die de toonhoogte omzet naar delaywaarde (P2D genaamd, dacht ik).

 

[audiocollage]

Ten eerste: je kan stukjes tekst beter quoten ...

Voilà.

Ten tweede: uit je reactie concludeer ik dat je er nog steeds geen snars van begrijpt.

Ja, het is wel moeilijk om iets SERIEUS door te nemen als je constant moet
'filteren' wat er mogelijk serieus bedoeld wordt en wat niet :

In het document 'Muziek Exact' op blz 12 spreek WaveGuide7 over een filter zoals in de figuur (zie onderaan : Kamfilter.png).

Voor mijn part is dat reeds een zeer speciaal type filter : een kamfilter !
Dit filtertype beschrijf WaveGuide7 pas veel later, elders. Ondertussen dien ik als 'student'
wel rekening te houden met foutieve of gebrekkige informatie, of de vrije interpretatie van
de 'meester' te kunnen inschatten. Die last zal WaveGuide7 niet hebben bij leerlingen die
van nul moeten beginnen en er dus toch nog geen snars van begrijpen, voor hen is dit vanaf nu
een gewoon filter (maar dat is het dus niet).

Naarmate ik me door die studies tracht heen te worstelen kom ik steeds meer beweringen tegen
die grote vraagtekens oproepen.

Op blz 98.
>voorbeeld 2: sinustoon filteren.
Hier zal WaveGuide7 bedoelen een sinustoon verzwakken (of versterken) iets anders kun je met een sinustoon niet meer doen.

Op blz 100.
>... want in het spectrum van de kleur wit zijn alle keuren EVEN STERK vertegenwoordigt
Hier zal WaveGuide7 bedoelen 'in het spectrum van de kleur wit zijn alle keuren vertegenwoordigt', maar zeker niet even sterk !

Ik beweer geen wiskundige te zijn, ik benoem het document niet 'Muziek Exact'
en, ik zeg ook niet dat WaveGuide7 er niets van kent, zeker niet !
Ik duid enkel aan dat een mix van exacte en niet exacte gegevens moeilijk leest
wanneer de titel toch anders laat vermoeden, temeer de wiskundige benadering.
Hier op het forum is WaveGuide7 dan weer veel directer met 'Delay-lijn (= kamfilter)'
Maar wat moet een mens dan weer met beweringen zoals :

Het laagdoorlaatfilter dat in Karplus wordt gebruikt zal een "toon" van 0 Hz ("DC-component") altijd ongehinderd doorlaten tot in lengte van dagen, want bij 0 Hz is de filter-gain precies gelijk aan 1!

Bij ons op school zeggen ze dan : 'Zet die plaat af ! Maar ze staat af ? Zet af zeg ik !'
Ik hoop dat WaveGuide7 toch een beetje kan lachen ?

Ik zou je willen aanraden de informatie in de links eens serieus door te gaan nemen.

Oh, ja dat zou ik kunnen doen. Jij bent al zover zekers loveyourjunos ? Lees mijn reakties dan eens terug hé.
Bovendien, wat houd je tegen om je eigen vragen nog te stellen ?

Ten derde als je toch reactor hebt en nota bene een speciaal voor jou gemaakt patchje kan je toch zelf testen dat die nuldoorgang voor witte ruis helemaal niks uitmaakt? Ik krijg niet de indruk dat je van alle moeite die door mensen wordt gedaan om jou te helpen ook maar iets daadwerkelijk geprobeerd hebt. Anders had je de meeste van je eigen vragen al lang zelf beantwoord.

WITTE ruis, ROZE ruis het maakt allemaal niks uit hé ? Interessante studie hier.
Heb je ooit al eens geprobeerd om ruis te samplen ?
Heb je die sample dan ooit al eens gelooped ?
Hoe klinkt zo'n loop dan ?
En tot slot wat is nu zo'n tuned-delay-lijn ?

Wel dat klinkt haast hetzelfde, wanneer je in dat reaktor ensemble de filter vervangt door een vermenigvuldiging,
zoals JugJug me vraagt dit eens te doen. (zie onderaan : Karplus Filter vervanging.png)
Ik had het reeds gedaan maar om volgende reden nog niet gepost :
De ruis in reaktor wordt opgewekt door een blokgolf waarvan de pulsbreedte en frequentie constant gevarieerd wordt.
Zo'n variabele blokgolf kent maar 'twee signaal waarden : aan uit of 1 en 0'. M.a.w. bij zo'n type ruisopwekking
heeft de vraag die ikzelf stelde geen belang, zie quote hieronder.

Het lijkt me van (groot) belang dat het samplen van die ruis telkens begint en eindigt op een nuldoorgang.

Met 'echte of analoog opgewekte' ruis is dit nog steeds van belang !
In de echo-feedbackvergelijking is een input in gebruik.
Bij die snaarplukvergelijking waarschijnlijk niet => geen input-term x[n] !

Lees de laatste tekst van Waveguide7 en probeer in het reaktor ensemble de filter te vervangen door een vermenigvuldiging van het feedbacksignaal met een versterkingsfactor 0.2-0.95. Zo klinkt een signaal in een feedback delay. (let op de boxen!)

JugJug zoals ik hier net boven heb aangetoond en de figuur ook laat zien, dat is gebeurt.
Zelfs met een versterkingsfactor 0 tot 1, geen enkel probleem ondervonden.
Onbegrijpelijk.

 

[WaveGuide7]

(audiocollage)
WaveGuide7 ... laat ons eens mp3's horen van die echo-feedbackvergelijking en snaarplukvergelijking.

1. Chopin snaarpluk
Hierbij als voorbeeld de slotopdracht van Sound Design (zie Opdracht 4.15). De beginconditie bestaat uit witte ruis. (Naast zweving is hier ook dispersie te horen die sommige tonen een beetje vals maakt. Dat is bij wijze van voorbeeld; je kunt de dispersie minder maken door de twee versterkingsfactoren a en b te veranderen.)


2. Bach Goldbergvariatie 13: multi-timbrale snaarpluk
De beginconditie van het snaarpluksysteem hoeft niet perse witte ruis te zijn. Door andere golfvormen te kiezen krijg je verschillende klankkleuren, maar niettemin blijft de toon een onmiskenbare snaarpluk-karakteristiek behouden, zoals je kunt horen in dit 3-stemmige fragment.

Hoi audiocollage.
(...)
uit je reactie concludeer ik dat je er nog steeds geen snars van begrijpt. Ik zou je willen aanraden de informatie in de links eens serieus door te gaan nemen. Daar staat namelijk het basisprincipe van de tuned delay lijn waar we het (helaas) nog steeds over hebben uittentreure in uitgelegd.

Hallo loveyourjunos,
Ik heb bepaald niet de indruk dat audiocollage "er geen snars van begrijpt". Ik snap best dat hij doorvraagt op iets wat inderdaad nog steeds niet is opgehelderd. Wat in elk geval wel duidelijk is, is dat de patch die jij hebt geplaatst (bericht #12) en de bijbehorende mp3 (#15) allesbehalve een Physical Model is, zoals je beweert, want het heeft geen ruimtelijke dimensies. Je kunt pas spreken van een natuurkundig model van een muziekinstrument als in dat model de ruimtelijkheid van het instrument is vervat voor zover die bepalend is voor de klankproductie van dat instrument (voorbeeld: de klank van de snaar hangt af van de plaats waar je tokkelt (en, bij een electrische gitaar, van de plaats van het element).
Evenmin is jouw patch een voorbeeld van snaarpluk (Karplus-Strong), zoals de tekst in jouw patch beweert, er staat: "implementation of the Karplus-Strong algorithm for plucked string and waveshapers".
Je zegt daarover:

loveyourjunos #19
Je begint met een kort tikje ruis, dit gaat de delay in, dat gaat een filter in ...en wordt vervolgens terug gevoerd naar de delay. Het signaal sterft dan langzaam uit, afhankelijk van het volume waarmee je het signaal terugvoert de delay in. (...)

Maar is er inderdaad wel sprake van een "kort tikje ruis"? En waarom zien we in die patch de Sustain op maximaal staan? Hoor jij in jouw geluidsvoorbeeld ergens iets plukken? Ik hoor eerder iets strijk-achtigs (zoals je ook zegt) en dat is nu juist NIET Karplus. Wel kan ik dat strijk-geluid prima rijmen met het schema onder die tekst (zie fig. 1, hieronder) dat duidelijk maakt dat dit nooit tot een snaarpluk-geluid kan leiden.
We zien een knooppunt waarin een mix plaats vindt van twee signalen:
(1) uit de lijn Noise->Decay: er is niets in het geluid (en in het sonogram) dat er op wijst dat hier slechts "een kort stukje" ruis is gebruikt.
(2) wat uit de shaper (dus de feedback-lus) komt. (Wat die shaper trouwens precies doet, begrijp ik niet, het heeft in alle geval evenmin iets met snaarpluk te maken).

Zoals je in Fig 4.6 (bericht #37) kunt zien, en zoals ook opgemerkt door audiocollage, heeft snaarpluk geen inputsignaal! Dit in tegenstelling tot een gewone feedback-lus. In het snaarpluk-algoritme is het inputsignaal (vaak witte ruis) al IN het circuit opgenomen, voordat de toon begint. Dat wordt de beginconditie van het systeem genoemd. Uitsluitend op die manier kan er echt sprake zijn van een "one-shot" ruis die gaat klinken als een geplukte snaar. JugJug realiseert dit door de ruis na een zekere tijd af te knijpen met een Trigger. Maar bij jou blijft die ruis-kraan volgens het schema tijdens het voortklinken van de toon voluit openstaan, ook al zeg je dat het slechts om een kort ruisfragment gaat. Je krijgt daardoor dan ook inderdaad een aangehouden, gestreken klank en DUS geen Karplus-Strong.
Dit is ook de reden waarom ik graag spreek van "snaarpluk": Karplus-Strong geeft puur het geluid van een geplukte, getokkelde snaar en niet van strijkers of blazers of brommer-uitlaten of wat dan ook. Het effect onstaat uitsluitend als de golfvorm vooraf, als beginconditie, in de delay-lijn is geplaatst en als er GEEN ENKELE input meer is na tijdstip 0, d.w.z. als het systeem "puur aan z'n lot is overgelaten", precies zoals een getokkelde snaar, na het tokkelmoment, aan z'n lot wordt overgelaten. Ook dat je (in bovenste plaatje "string") de Sustain voluit hebt gezet laat zien dat er niks wordt geplukt: een getokkelde snaar heeft immers geen sustain en is puur Release die ingaat op het plukmoment.

(audiocollage)
In het document 'Muziek Exact' op blz 12 spreek WaveGuide7 over een filter zoals in de figuur (zie onderaan : Kamfilter.png).
Voor mijn part is dat reeds een zeer speciaal type filter : een kamfilter !
Dit filtertype beschrijf WaveGuide7 pas veel later, elders. Ondertussen dien ik als 'student'
wel rekening te houden met foutieve of gebrekkige informatie, of de vrije interpretatie van
de 'meester' te kunnen inschatten. Die last zal WaveGuide7 niet hebben bij leerlingen die
van nul moeten beginnen en er dus toch nog geen snars van begrijpen, voor hen is dit vanaf nu
een gewoon filter (maar dat is het dus niet).

De tekst die je hier aanhaalt ('Muziek Exact') is een ambtelijk schrijven, nl. het voorstel voor de module Sound Design voor de leden van de Stuurgroep NLT, bestaande uit onderwijsspecialisten. Er wordt totaal niet gestreefd naar didactische samenhang. De tekst is educatief gezien dus niet relevant.
Overigens is dat afgebeelde filter geen kamfilter, maar een N-de orde FIR low pass filter en dat is wel degelijk een heel gewoon, zeer veel gebruikt (discreet) filter. Je hebt het o.a. nodig om een spectrum mee uit te rekenen (DFT als filter).

Naarmate ik me door die studies tracht heen te worstelen kom ik steeds meer beweringen tegen die grote vraagtekens oproepen.
Op blz 98.
>voorbeeld 2: sinustoon filteren.
Hier zal WaveGuide7 bedoelen een sinustoon verzwakken (of versterken) iets anders kun je met een sinustoon niet meer doen.

Nooit eens een sinusgenerator aangesloten op een filter? Welke grote vraagtekens riep dat op?
Een filter is een frequentie-afhankelijke versterker. Afhankelijk van de frequentie-responsie van dat filter zal de amplitude van de sinustoon hetzij worden versterkt, hetzij verzwakt, hetzij gelijk blijven. In de passage die je noemt wordt exact voorgerekend hoe groot die verzwakking bij de gegeven sinusfrequentie en het gegeven filter is.

Op blz 100.
>... want in het spectrum van de kleur wit zijn alle keuren EVEN STERK vertegenwoordigt
Hier zal WaveGuide7 bedoelen 'in het spectrum van de kleur wit zijn alle keuren vertegenwoordigt', maar zeker niet even sterk !

Nee, ik bedoel letterlijk wat ik schrijf: in het spectrum van de kleur wit zijn alle keuren EVEN STERK vertegenwoordigt. de kleur wit, en naar analogie daarvan ook "witte ruis", heeft een constant spectrum. In Sound Design pag. 101 Fig. 4.9 bovenste grafiek zie je een spectrumplaatje van witte ruis. Je kunt zeggen dat die lijn bibbert en dat sommige frequentiecomponenten dus sterker zijn dan andere. Maar als ze het over witte ruis hebben, dan gaat het over de statistische verwachting, dat wil zeggen: het "lange-termijn"-spectrum (het zg. vermogensdichtheidspectrum) dat convergeert naar een constante, horizontale, strakke grafiek. Als je met WaveWizard een heel lang stuk ruis neemt (zeg 2 minuten) dan zie je die bibberlijn geleidelijk strakker worden en er uiteindelijk uitzien alsof die met een lineaal is getrokken. Dat bewijst dat witte ruis een constant spectrum heeft: elke spectraallijn is even hoog (en de spectraallijnen zitten ook oneinding dicht op elkaar gepakt).

Maar wat moet een mens dan weer met beweringen zoals :
Citaat:
'Het laagdoorlaatfilter dat in Karplus wordt gebruikt zal een "toon" van 0 Hz ("DC-component") altijd ongehinderd doorlaten tot in lengte van dagen, want bij 0 Hz is de filter-gain precies gelijk aan 1!'

Wat er gebeurt wanneer je een signaal dat slechts bestaat uit een 0 Hz-component (= "gelijkstroom") door het laagdoorlaatfilter van snaarpluk haalt, wordt in Sound Design uitgelegd op pag. 96. Daar staat:
"testsignaal 1:
We maken de samples in de delay-lijn allemaal gelijk aan 1000. Het gemiddelde van elke twee
opeenvolgende samples is dan ook gelijk aan 1000. Dus dan is outputsignaal y identiek met
inputsignaal x. Het filter doet helemaal niks! Met andere woorden: het constante signaal x is totaal
ongevoelig voor de filterwerking y[n] = 0,5(x[n] + x[n -1])!! Merk op dat een constant signaal een "frequentie" heeft van 0 Hz! Elk geluid is een mix van de constante, atmosferische "0 Hz"-druk en uiterst minieme fluctuaties daarvan. In de electro-techniek heet de "0 Hz"-stroom gelijkstroom. Vandaar dat je ook in het venster van Scoop en Spectrum de spectraal-as ziet beginnen bij 0 Hz!"
Ook de Fourieranalyse heeft een 0 Hz-term.

 

[loveyourjunos]

Hallo Waveguide,
Hoewel ik je bijdrages erg waardeer vind ik het jammer dat de discussie de kant op gaat van een welles-nietes spelletje. Het hele topic heb ik nu juist geopend omdat ik ook met vragen zit hoe je dingen aan kunt pakken.

Mijn reacties naar onze audiocollega zijn natuurlijk een beetje gekleurd, na comment #27. Van zo'n onbeschaamdheid ben ik niet gediend. Daarbij, als je na goed twee weken nog steeds de basis van de getunede delay niet werkend hebt en vragen stelt als 'hoe kan die ruis dan zo tonaal klinken', dan geeft dat voor mij aan dat je nog niets in de praktijk hebt geprobeerd. Maar goed dat is mijn indruk.

Dan nog even over de patch. De input is wel degelijk een tikje ruis, volgens mij heb ik dit schemaatje er in het begin nog bijgezocht

De waveshaper stelt nog niks voor. (hij doet een modulo 1 -- hoe je dat ook moet zeggen in officiële natuurkundige terminologie) Maar klinkt als een briesend en hijgend traporgel
De attack die je hoort (en de vol open sustain) is van de tweede ADSR, die pas na de feedbacklus zit. Het is inderdaad 'de grap' van de patch dat hij een 'normale' ADSR heeft, maar dit is zeer zeker een nuttige toevoeging, muzikaal gesproken. (als je het kan testen is het misschien duidelijker wat wat doet).
Het ruis impulsje heeft toch echt alleen decay.


Is dit pure physical modelling? Je moet niet het model boven alles stellen wat mij betreft. Ik begin met bouwen en maak er dan vanalles bij tot het een prettig spelend synthje is. Het is wat het is, een vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid. Of die vereenvoudiging aan jouw regels voldoet, dat laat ik aan jou over

 

[bikkel]

Gaat iedere toon nu echt anders klinken omdat je steeds een ander stukje ruis samplet?

 

[loveyourjunos]

Gaat iedere toon nu echt anders klinken omdat je steeds een ander stukje ruis samplet?

Nee. Of ja, net zoals witte ruis altijd anders klinkt (maar wel altijd als witte ruis). Een beetje dan...

 

[WaveGuide7]

Kijk eens, loveyourjunos, jij bent de topicstarter. Jij wilt kennelijk graag meer weten over Physical Model(l)ing. OK. Wat je dan kunt verwachten is dat mensen je proberen op weg te helpen, onder andere door uit te leggen wat wel en wat niet beschouwd kan worden als een echt natuurkundig model. Het is dan een beetje raar als je, wanneer iemand vertelt dat jouw klankje niet aan die beschrijving voldoet, opeens zegt:

loveyourjunos:
... Je moet niet het model boven alles stellen wat mij betreft. Ik begin met bouwen en maak er dan vanalles bij tot het een prettig spelend synthje is. Het is wat het is, een vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid. Of die vereenvoudiging aan jouw regels voldoet, dat laat ik aan jou over.

Dus vat ik je woorden goed samen met: "ik probeer iets met PM, lukt dat niet, nou dan ook goed, niet zeuren, jullie met je PM."?

Bikkel:
Gaat iedere toon nu echt anders klinken omdat je steeds een ander stukje ruis samplet?

Jazeker! elke toon klinkt weer een tikje anders. Het is immers witte ruis, en witte ruis is per definitie volkomen onvoorspelbaar.
Maar is dat niet in tegenspraak met de kreet "witte ruis", waarmee gezegd wordt dat alle spectraallijnen exact even sterk in het signaal aanwezig zijn? Hoe kunnen die verschillende ruis-samples dan allemaal verschillend klinken als ze allemaal een spectrum hebben waarin alle spectraallijnen even lang zijn?
Wat met "wit" bedoeld wordt is het volgende. Stel je hebt een groot aantal verschillende fragmentjes witte ruis. Al die fragmentjes klinken een klein beetje verschillend. Ze hebben ook allemaal een iets ander spectrum. Maar als je ze allemaal achter elkaar legt en samenvoegt tot een lang fragment en als je vervolgens over dat lange ruis-geluid het spectrum berekent, dan wordt dat inderdaad steeds witter, naarmater je meer fragmentjes neemt en het ruisgeluid langer duurt. Zie plaatje; Wat je ziet is een spectrum, dus de horizontale as stelt de frequentie voor van het hoorbare gebied.

 

[JugJug]

Ik heb al gemerkt dat de term "physical modeling" voor meer verwarring zorgt. Voor de een is het een geheel van technieken die een model van een instrument opstellen, voor de ander is het een specifieke techniek.

Bv zie wikipedia:

Examples of physical modelling synthesis: Karplus-Strong string synthesis · Digital waveguide synthesis · Formant synthesis ...

Karplus-Strong string synthesis is a method of physical modelling synthesis that loops a short waveform through a filtered delay line to simulate the sound ...

Clark spreekt dan weer anders in zijn Nord Modularbook:

The reason for the relative success of physical modeling in synthesizing strings and woodwinds is that the sound generation process in these instruments can be described as an excitation of a transmission line or waveguide. The mathematical equations describing such structures are rather simple (wave equations) and straightforward to implement computationally.

Before plunging ahead into all the details of physically modeled instruments, let us look at a precursor to modern digital waveguide designs, the Karplus-Strong approach. The Karplus-Strong algorithm was developed as a simple model of the oscillation of a plucked string.

Mssch is dit het verschil tussen "populaire opvatting" en wetenschappelijke definitie?

 

[audiocollage]

Oorspronkelijk geplaatst door WaveGuide7
1. Chopin snaarpluk : De beginconditie bestaat uit witte ruis...
2. Bach Goldbergvariatie 13: multi-timbrale snaarpluk...

Onvoorstelbaar man !
Naar mijn (recente) ervaring heb je daarbij nog niet al te veel met filtering in de feedbacklus moeten werken, niet ?

Betreft die ruis :
Naar mijn kennis is je formulering omtrent witte ruis volledig correct maar is dat niet het geval bij die kleuren.
Ik heb het zelfs nagevraagd bij kunstschilders... en die willen je gelijk uitnodigen om je die bewering te zien staven.
(met pot en pint maar niet bij kaarslicht ;-)

 

[audiocollage]

Oorspronkelijk geplaatst door loveyourjunos
Van zo'n onbeschaamdheid ben ik niet gediend.

Wel, loveyourjunos ik zou zeggen als je niet van mijn 'onbeschaamdheid' wil gediend zijn, leer het dan van je eigen onbeschaamdheid maar.
En ik die op zeker moment dacht van jou iets te kunnen leren... !

Oorspronkelijk geplaatst door loveyourjunos
Is dit pure physical modelling? Je moet niet het model boven alles stellen wat mij betreft. Ik begin met bouwen en maak er dan vanalles bij tot het een prettig spelend synthje is. Het is wat het is, een vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid. Of die vereenvoudiging aan jouw regels voldoet, dat laat ik aan jou over

 

[WaveGuide7]

JugJug:
(...)
Mssch is dit het verschil tussen "populaire opvatting" en wetenschappelijke definitie?

Ik kom daar nog op terug! (zit nu even krap met tijd)...

Betreft die ruis :
Naar mijn kennis is je formulering omtrent witte ruis volledig correct maar is dat niet het geval bij die kleuren.
Ik heb het zelfs nagevraagd bij kunstschilders... en die willen je gelijk uitnodigen om je die bewering te zien staven.
(met pot en pint maar niet bij kaarslicht ;-)

Neem het Windows' kleuren mengpaneeltje en mix R + G + B.

Dit is natuurlijk geen volledig overtuigend bewijs, maar je komt al aardig in de richting

 

[loveyourjunos]

Hi, ik haal de draad toch weer even naar boven, omdat ik me bedacht dat ik nog twee leuke vst'tjes heb gemaakt ooit op basis van het Karplus Strong model. Ook om een beetje een indruk te geven hoe ik in de discussie sta.

Ik zal er vanavond de Synthedit files bijzoeken dan kan iedereen die dat wil zelf uitpluizen hoe eea in elkaar steekt. (synthedit is een gratis vst editor)
Het zijn verder geen supermooie vst's maar ze hebben alletwee een paar leuke presets -vind ik, en heel duidelijk die anders/realistische klank waar ik een eerdere post al op doelde.
In de delay zelf zit geen filter (kan niet in SE). En let bij de 02 op de oscillators, er staan normale golfvormen, maar zo worden ze niet gebruikt (maar als impulsje dus...)
Dit zijn dus wat eerdere experimenten die ik gedaan heb. De VST's kan iedereen gewoon installeren, heb je verder niks voor nodig (=dll file naar vst map kopieren)

dit is de 'normale' van de twee, drie snaren met dezelfde settings die gedetuned kunnen worden

De andere is ook zoiets maar dan anders...

 

[WaveGuide7]

Hi, ik haal de draad toch weer even naar boven, omdat ik me bedacht dat ik nog twee leuke vst'tjes heb gemaakt ooit op basis van het Karplus Strong model. Ook om een beetje een indruk te geven hoe ik in de discussie sta.

Hallo loveyourjunos, als het kan graag ook een mp3-bestandje, want ik kan die zips niet open krijgen!
Ik ben erg benieuwd!

 

[loveyourjunos]

Hallo loveyourjunos, als het kan graag ook een mp3-bestandje, want ik kan die zips niet open krijgen!
Ik ben erg benieuwd!

heb je een mac ofzo? Want dan zal het wel niet werken denk ik... je kan alleen zip uploaden als attachment. Ik zal wel effe kijken heb nu alleen geen tijd

hierbij de source files voor de liefhebbers...

 

[WaveGuide7]

Karplus en Physical Modeling

Karplus en Physical Modeling

Ik heb al gemerkt dat de term "physical modeling" voor meer verwarring zorgt. Voor de een is het een geheel van technieken die een model van een instrument opstellen, voor de ander is het een specifieke techniek.
(...)
Mssch is dit het verschil tussen "populaire opvatting" en wetenschappelijke definitie?

Om er in te komen: stel je hebt een lijstje met de volgende vier getallen:

1000
2000
3000
4000

Voer nu een simpele bewerking uit. Bereken het gemiddelde van getal 1 en getal 2 en noteer de uitkomst onderaan het lijstje. Dat ziet er dan zo uit:

1000
2000
3000
4000
1500

Vervolgens bereken je het gemiddelde van de getallen 2 en 3 en noteer de uitkomst ook weer onderaan het lijstje. Nu krijg je:

1000
2000
3000
4000
1500
2500

Zo kun je eindeloos doorgaan en ook de gemiddelden van getallen 3 en 4, en van 4 en 5 etc. onderaan de lijst bijschrijven die daardoor steeds langer wordt. Uiteraard gaat dat met een computer razendsnel (de programma-code hiervoor vind je bij bericht #11).

Dit is precies wat Karplus en Strong deden en ze waren stomverbaasd toen bleek dat die getallenreeks - als je die als geluidssamples naar de geluidskaart stuurt - een geluid oplevert dat een verbluffende gelijkenis vertoont met dat van een getokkelde snaar, een geluid dat je nooit zo overtuigend en simpel kunt maken met een gewone, "klassieke" synthesizer.

Hoe meer bedragen je zet op de lijst waar je mee begint, hoe lager de grondtoon. Het maakt ook geen enkel verschil welke begingetallen je neemt: prijzen van artikelen in de supermarkt, indexen van de Dow Jones of de waterstanden in de Nijl, of gewoon die van een random generator of een willekeurige (maar niet-sinusvormige) gesampelde golfvorm. Het geluid is dan wel steeds anders van klank, maar heeft altijd onmiskenbaar de toonontwikkeling van een getokkelde snaar: die wordt namelijk niet alleen steeds zachter, maar ook steeds doffer. Blijkbaar krijgt door deze procedure elke boventoon z'n eigen dempingstijd, en wel zo dat hoe hoger de boventoon, des te korter z'n dempingstijd.

Nog mysterieuzer: het verloop van die demping levert bij alle boventonen altijd dezelfde envelop-curve op: geen rechte lijn, ook niet bibberig, maar steeds perfect exponentieel! Het effect daarvan herken je direct als het typische geluid van een echte, getokkelde snaar. De toonontwikkeling is hieronder afgebeeld. Een verklaring van dit wonderlijke effect vind je in Sound Design Hoofdstuk 4: "De snaarplukvergelijking".

Maar nu de vraag van JugJug (#49):
Is deze truuc van Karplus-Strong, vanwege die frappante snaarpluk-eigenschap, nu te beschouwen als een Physical Model, zoals de schrijver op Wikipedia beweert?

Als je vindt van wel, dan heeft elke "klassieke" popsynthesizer, zoals die van Moog of Oberheim, nog veel meer recht om beschouwd te worden als een Physical Modeling synthesizer. Want de essentie van dit type synth is de aaneenkoppeling van twee elementaire modules: een toongenerator en een filter. Zo'n koppel wordt meestal kortweg aangeduid als een "bron-filter" (source-filter). Heel erg veel geluiden die je de hele dag om je heen hoort zijn te beschouwen als bron-filters, bijv. een brommer, een pruttelende koffiepot, een viool, een orgelpijp of, het allerbelangrijkst, een spraak- of zangstem. Daarom is een bron-filter synth echt gemodelleerd naar de natuur en klinkt daarom zo natuurlijk, expressief.

Toch is dit niet wat onder een Physical Model wordt verstaan. Je moet die term zeer letterlijk nemen en bijna liever vertalen door "fysiek" model dan door "natuurkundig" model - hoewel dat laatste eigenlijk de correcte vertaling is. Een fysiek model kun je bijna vastpakken: het heeft naast de tijddimensie ook ruimtelijke dimensies, net zoals een echt muziekinstrument. Bij synth's ben je wel gewend om te denken in termen van "signalen", "golfvormen". Maar dat zijn dan altijd uitsluitend tijd-signalen en tijd-golfvormen. We denken bij klanksynthese gewoonlijk alleen aan de tijd. Het geluid dat uit de boxen komt is een tijdsignaal d.w.z. de uitwijking van de conus hangt alleen af van de tijd.

Bij "fysieke" golven is dat anders. Bijvoorbeeld bij een trillende snaar hangt de uitwijking niet alleen af van de tijd, maar ook van het punt van de snaar. Als je een foto maakt van een trillende snaar (dus als je de tijd "stil zet") dan zie je dat elk punt van de snaar een andere uitwijking heeft. Wat je dan ziet is geen tijdgolf, maar een ruimtelijke golf. Het geluid dat een snaar maakt hangt o.a. af van de plaats waar je aanslaat of strijkt.

Wil je dat effect namaken met een computer - dus "fysisch modelleren", dan moet je in je model niet alleen de tijd, maar ook de plaats opnemen. Je krijgt dan dus te maken met twee typen signalen: tijdssignalen en ruimtelijke signalen.

Vandaar de volgende definitie van een Physical Model:

Een Physical Model (natuurkundig model) van een muziekinstrument is een model dat gebruik maakt van berekeningen waarin niet alleen tijd- maar ook ruimtelijke signalen voorkomen.

Die rij getallen hierboven, van Karplus-Strong, bestaat puur uit geluidssamples en die vormen, zoals je weet, een puur tijdsignaal. Daarom is Karplus Strong geen Physical Model. Wel kan worden aangetoond dat een echt natuurkundig model van een getokkelde snaar een tijdsignaal oplevert dat identiek kan zijn met Karplus-Strong. Maar dat maakt van Karplus-Strong nog steeds geen Physical Model!
　

 

[JugJug]

Wil je dat effect namaken met een computer - dus "fysisch modelleren", dan moet je in je model niet alleen de tijd, maar ook de plaats opnemen. Je krijgt dan dus te maken met twee typen signalen: tijdssignalen en ruimtelijke signalen.

He, en daarom het gebruik van vectors? (Dit is echter maar een intuitieve opmerking - even je post diagonaal gelezen en mijn gedacht gezegd. Ik ga dit weekend eens alles rustig doornemen... maar de relatie tussen de voorstelling van vectors als 2-dimensionale gegevens en dit ook kunnen inbeelden, levert me redelijk wat moeilijkheden op.) Ik hoop dat ik in de juiste richting zit!

 

[audiocollage]

Vandaar de volgende definitie van een Physical Model:
Een Physical Model (natuurkundig model) van een muziekinstrument is een model dat gebruik maakt van berekeningen waarin niet alleen tijd- maar ook ruimtelijke signalen voorkomen.

Wat is de goede of juiste definitie ?

Mijn visie en begrip (vanuit praktijk) :
Het samenstellen van klanken op bvb. de VL-serie van Yamaha gebeurt (in vereenvoudigde vorm) met 'onderdelen
van instrumenten'. M.a.w. een klank-model al of niet met een controller- en toon-model beïnvloedbaar. Zoals
in de figuur VL Editor.png kunnen verschillende klank-, toon- en controller-modellen gekozen worden. De klankmodellen
zijn hier wel bestemd om blaas of snaarinstrumenten na te bootsen. Vandaar de te selecteren delen (rood omlijnde
figuurtjes waarmee je de gekste instrumenten kunt samenstellen. Hoe zoiets dan ook klinkt is ...
ieder zijn smaak of wansmaak).
N.m.i. is Yamaha toch een voorloper betreft onderzoek en bouw van Physical Modeling synthesizers. Zo was
hun FM systeem (Chowning) reeds een goede poging om die rechtlijnige "bron-filter" klankopwekking van de
klassieke synthesizers te doorbreken. Door of met het dynamisch gebruik van fm ontstaat reeds een tijd-ruimte
signaal. Maar nog steeds mankeert hier iets, wat niet overeenstemd met echte instrumenten : een natuurlijk aspekt.
De afwezigheid of beperkte aanwezigheid van het chaotische element.
De bovenvernoemde fabrikant heeft echter ook een Analog Physical Modeling synthesizer (de anx1). Dat toestel
klinkt ook echt (99,9%) zoals de vroegere analoge synthesizer. Die "klassieke" popsynthesizer met hun "bron-filter"
werking.

Vandaar dat ik dit hele gedoe als volgt bekijk : Physical Modeling is het fysieke modelleren, nabootsen, boetseren en
een Physical Model is een door boetseren behaald resultaat bvb. een pot, een snaar, een vel m.a.w. een natuurkundig model.

Daarom zouden we deze draad misschien ook beter opsplitsen in bespreking van bestaande Physical Models en de techniek van het
Physical Modeling met de diverse software (DSP) ?

 

[WaveGuide7]

JugJug:
He, en daarom het gebruik van vectors? (Dit is echter maar een intuitieve opmerking - even je post diagonaal gelezen en mijn gedacht gezegd. Ik ga dit weekend eens alles rustig doornemen... maar de relatie tussen de voorstelling van vectors als 2-dimensionale gegevens en dit ook kunnen inbeelden, levert me redelijk wat moeilijkheden op.) Ik hoop dat ik in de juiste richting zit!

vector
Een vector is een groep getallen die de positie van een punt in een N-dimensionale ruimte beschrijft; N is meestal 2 of 3. Bijv. 2D: vector v = [x y] of 3D vector v = [x y z].

vectorfunctie
Met een vectorfunctie kun je de baan beschrijven die een deeltje aflegt langs een of andere kromme. Daarbij is altijd sprake van slechts 1 onafhankelijke variabele, de tijd (t). In een vectorfunctie zijn x, y en z functies van de tijd. Je noteert vectorfunctie V(t) = [x(t) y(t) z(t)].

functie van twee of meer variabelen f(x,t), f(x,y,t), f(x,y,z,t)
Een snaarbeweging kun je niet beschrijven door een 3D-vectorfunctie, want bij een snaar gaat het niet om slechts 1 punt dat een traject aflegt, maar om de oneindig veel punten die over de lengte van de snaar verspreid liggen. Meestal gaan we er gemakshalve (maar ten onrechte) van uit dat de snaar trilt in slechts een enkele polarisatie-richting (d.w.z. een trilling waarbij de snaar alleen zuiver verticaal of alleen zuiver horizontaal op en neert gaat). In dat geval kun je de snaarbeweging representeren door een functie van twee variabelen: x en t, waarin x een willekeurig punt op de snaar en t een willekeurig tijdstip voorstelt.

De uitwijking u van de snaar (1 polarisatie-richting) heeft dus als algemene vorm: u(x,t), een twee-dimensionale functie.
De uitwijking u van een membraan (bijv. paukenvel) heeft als algemene vorm u(x,y,t), een drie-dimensionale functie.
De uitwijking van een luchtdeeltje in een 3D-ruimte (bv. resonator, concertzaal) heeft als algemene vorm u(x,y,z,t) en is dus een 4-dimensionale functie.

audiocollage:
Het samenstellen van klanken op bvb. de VL-serie van Yamaha gebeurt (in vereenvoudigde vorm) met 'onderdelen van instrumenten'. M.a.w. een klank-model al of niet met een controller- en toon-model beïnvloedbaar. Zoals in de figuur VL Editor.png kunnen verschillende klank-, toon- en controller-modellen gekozen worden. De klankmodellen zijn hier wel bestemd om blaas of snaarinstrumenten na te bootsen. Vandaar de te selecteren delen (rood omlijnde figuurtjes waarmee je de gekste instrumenten kunt samenstellen. Hoe zoiets dan ook klinkt is ...ieder zijn smaak of wansmaak).

Physical Modeling "onderdelen"
Inderdaad, en de vraag waar het in deze draad om draait is: wat zit er allemaal in die onderdelen van instrumenten en controlers? Hoe bereik je dat die gaan klinken als een echte toeter of een echt trommelvel? De techniek die Yamaha toepast zijn implementaties van die bovengenoemde meerdimensionale functies. Die implementaties zijn typische Physical Modeling "onderdelen" zoals:
de waveguide (snaren en buizen);
de 2D waveguide mesh (membranen trommelvel);
3D waveguide mesh (bv. resonator, concertzaal).

audiocollage:
Door of met het dynamisch gebruik van FM ontstaat reeds een tijd-ruimte signaal.

Een FM-signaal is uitsluitend tijdafhankelijk, hoe dynamisch je de klank ook maakt. (dit is dan ook direct te zien aan de wiskundige formulering van FM). Daar komt geen ruimte-variabelen aan te pas (ook al kan FM wel heel ruimtelijk klinken).

 

[WaveGuide7]

PASP

PASP

TKoot bericht #17:
Die Julius O Smith is wel echt een zware jongen wat physical modeling betreft. Hier kun je al zijn publicaties vinden:
https://ccrma.stanford.edu/~jos/pubs.html
Er staat erg veel over waveguide synthese, het al eerder geposte artikel staat er ook tussen. Hou je vast, want het is vrij rauwe materie.

TKoot zegt geen woord teveel; drukt zich zelfs nog mild uit.

Inderdaad, Julius Orion Smith (JOS), gaat in PASP (Physical Audio Signal Processing) echt als een beest te keer. Wil je een heel klein beetje serieus met dit boek aan de slag dan zul je moeten beschikken over minimaal:

• zeer ruime kennis van en jarenlange ervaring met zowel digitale als continue signaalverwerking (Fourier, Z- en Laplacetransformatie, filtertheorie en statistische signaalverwerking);
• ervaring met (gewone en) partiële differentiaalvergelijkingen, toegepast met name op electrische, mechanische en akoestische systemen;
• gedegen kennis van complexe functies, lineaire algebra en numerieke wiskunde;
• enige kennis van electrische netwerktheorie;
• je hebt 20 tot 40 standaardwerken over akoestiek en signaalverwerking onder handbereik en grijpt daar tijdens het lezen van PASP 10 keer per uur naar; daarnaast heb je uiteraard de computer aan staan en bent online.
• je bent een geroutineerd C++ en Matlab programmeur;
• verder ben je uiteraard een doorgewinterde, gepokte en gemazelde synth-soundfreak.

Maar ook als je aan al die voorwaarden voldoet, is het lezen van PASP allesbehalve een fluitje van een cent. Je mag er veilig van uit gaan dat er op geen enkele universiteit waar ook ter wereld een hoogleraar rond loopt die PASP 's avonds onderuit gezakt bij de TV geeuwend doorleest during the commercials. Wat z'n specialisme ook is, hij zal er hard tegenaan moeten om PASP goed en volledig te snappen en dan nog vaak onderwerpen tegen komen die in z'n eigen vak nooit of zelden een rol spelen of nooit met elkaar in verband worden gebracht. Ook zal-ie hier en daar vastlopen, want op bijna alle cruciale punten verwijst Smith voor nadere uitleg naar heel specifieke onderzoeksliteratuur (vaak artikelen waar je niet of moeilijk of voor slechts veel geld of na eindeloos mailen en soebatten aan kunt komen). Hier en daar zie je in de tekst per alinea meer dan 20 verwijzingen staan, die je aan Goethe's verzuchting doen denken: "dort wo du nicht bist, ist das Glück" - dat zou de ondertitel van het boek moeten zijn.

De compositie van PASP maakt op het eerste gezicht een nogal rommelige indruk. Het eigenlijke boek beslaat 255 pagina's en dan volgen ruim 450 pag's bijlagen, die overal naar elkaar door- en terugverwijzen. Eigenlijk moet je het boek geheel online lezen, want het is van meet af aan opgezet als hypertext. De literatuurverwijzingen beslaan maar liefst 52 pagina's en de woordenlijst slechts 10 pag's - wat weinig is voor een boek als PASP dat zich op zoveel verschillende terreinen begeeft.

Toch is PASP een van mijn meest favoriete boeken, waar ik al zo'n jaar of zes, met tussenpozen, horten en stoten, vallen en opstaan uit lees. Ik geloof niet dat ik uit enig ander studieboek ooit meer heb opgestoken dan uit PASP - en ik ben er nog lang niet volledig doorheen. Langzaamaan ben ik steeds meer verbanden gaan zien en begin ik hier en daar dingen een beetje te snappen. Pas nu ontdek ik dat dit boek echt heel doortimmerd in elkaar zit en van een ongelooflijke rijkdom en diepgang is. Het is fantastisch gedocumenteerd en voorzien van veel hulpmiddelen, geluidsvoorbeelden en computercode en geschreven door iemand die dagelijks met studenten omgaat en die jouw mailtjes meestal binnen 12 uur beantwoordt.

PASP is echt niet te vergelijken met enig ander boek over klanksynthese en physical modeling, noch qua niveau, noch qua omvang. Het is inmiddels al lang een klassieker, een bijbel, een wiki.

Trek voor PASP gerust 10 jaar uit. Maar word eerst ingenieur, ga op voetreis naar Tibet en leer geduld oefenen van een oude, blinde Kungfu-monnik.