物理建模

用弦与管的物理规律，实时算出共鸣。

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问题

不采样、不叠加正弦，能不能让合成器发出像真琴弦、真管体的声音？物理建模不录声音，而是把发声机制写成实时模型。

原理

大多数模型分激励与共鸣两部分。拨弦时，一小段噪声或脉冲进入延迟线，延迟长度决定音高，反馈路径里的低通决定高频衰减，这就是 Karplus-Strong 形态。管乐用波导模拟管内压力波，管长决定音高，开口与指孔改变共鸣峰。阻尼、张力、吹气噪声与琴体滤波再进一步修饰。模型越接近真实，越需要处理非线性与稳定性。

参数与听感

阻尼大则音尾收得快，像手掌闷住琴弦；阻尼小则余音长，像空弦。激励决定是拨、是击还是吹，琴体共鸣决定中低频的厚薄。张力与硬度改变音头亮度，吹气噪声增加气感。参数极端时，模型可能自激或失控。

听什么

先听尼龙弦与闷音吉他的交替，注意起音的软硬与衰减长度。再听三味线，拨弦短促、张力感强，尾音收得干净。最后听日本筝，按弦后音高与共鸣同时变化，这是采样很难逐音重现的。

常见误解

把物理建模当成采样，它算的是机制而不是回放录音；以为模型一定比采样真实，参数不对时会更假；以为它只能做原声乐器，电吉他音箱与金属板也能建模。

事实来源

• Julius O. Smith, Physical Audio Signal Processing — waveguide and Karplus-Strong models checked, not quoted
• Curtis Roads, The Computer Music Tutorial — physical modelling overview checked, not quoted

仅用于核查事实，正文为原创撰写。