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고정된 공간 축 샘플링 간격을 적용한 뜯는 현악기의 현에 관한 물리적 모델링
Physical Modeling of Plucked String Based on Fixed Spatial Sampling Interval 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.20 no.1, 2001년, pp.3 - 12  

강명수 (울산대학교 컴퓨터 정보통신공학부) ,  김규년 (울산대학교 컴퓨터 정보통신공학부)

초록
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뜯는 현악기의 물리적 모델에서는 선형 시스템에 의해 현을 따라 이동하는 파동이 모델링 된다. 현재 양질의 악기 음 합성을 위해 사용되는 물리적 모델링 방법은 J.O. Smith가 제안한 디지털 도파관[1] 이론을 기초로 한다. J.O. Smith는 디지털 도파관 모델을 유도하기 위해 파동 방정식의 해를 이용했으며, 시간 변수를 기준으로 한 모델을 유도했다. 본 논문에서는 기존의 이론에 파동 방정식의 공간 변수도 고려해 악기를 모델링 함으로써 기존의 디지털 도파관 모델을 변형한 새로운 모델을 제시하였다. 새로운 악기 모델에서는 파동의 속도에 관계없이 공간 변수의 샘플링 간격을 일정하게 유지한 상태에서 시간 변수의 변화에 따른 파동의 이동을 묘사할 수 있도록 하였다. 이렇게 함으로써 새로운 악기 모델은 악기의 물리적인 움직임을 더 정확히 묘사할 수 있으며, 결과적으로 더 좋은 음질의 뜯는 현악기 음을 합성할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In physical modeling of plucked string instruments, the vibration of a string is typically simulated by the linear system. Currently the Digital Waveguides of J.O.Smith[1] are widely used to get a high quality sound of the plucked string instrument. He used the wave equation to derive the Digital Wa...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 공간 변수의 샘플링 간격 X가 상수일 경우를 생각해보자. 丁는 샘플링 주기를 나타내는 상수이고 식 (15)와 같은 관계를 가질 때 k값 역시 속도를 나타내는 상수이다.
  • 본 논문에서는 공간 축 샘플링 간격을 일정하게 유지 하는 모델을 제안하여 파동의 움직임에 대한 좀더 정확한 묘사가 가능하도록 했다. 공간 축 샘플링 간격이 고려된 모델에서는 두 가지 방법으로 합성음의 피치를 변경 할 수 있다.
  • 본 논문에서는 기존의 디지털 도파관 이론을 보완함으로써 합성음의 음질을 높이는 방법을 제안하고자 한다. J.
  • 3에 기술되었다. 청각적인 비교에서는 필터계수를 동일하게 주고 피치가 다른 음들을 합성하고 그러한 음들각에 음색 변화가 발생하는지 살펴보았다. 여기서 필터계수를 동일하게 준다는 것은 같은 성질을 가지는 현을 의미한다.

가설 설정

  • c)현은 파동의 속도가 C이고, 현의 중간을 손으로 눌러 현의 길이가 L/2로 짧아진 경우를 나타낸다. c)현의 경우 디지털영역 에서의 표현은 b)현과 동일하며 합성음의 주파수도 둘 다 2F이다. 이처럼 디지털 도파관에서는 길이 및 파동의 속도 등 서로 다른 현의 상태를 그대로 디지털 영역에 반영하지 못한다.
  • 그림 6에서 a), b)는 모두 길이가 L인 현을 나타내며 a)현에서의 파동의 속도는 C이고 b)현에서의 파동의 속도는 2C이다. 이때 a)현에서의 공간 축 샘플링 간격은 X, b)현에서의 공간 축 샘플링 간격은 2X 이며 이것은 파동 속도의 차에 의해 결정된다. c)현은 파동의 속도가 C이고, 현의 중간을 손으로 눌러 현의 길이가 L/2로 짧아진 경우를 나타낸다.
  • 그림 6은 파동의 속도와 공간 축 샘플링 간격과의 관계를 나타낸다. 그림 6에서 a), b)는 모두 길이가 L인 현을 나타내며 a)현에서의 파동의 속도는 C이고 b)현에서의 파동의 속도는 2C이다. 이때 a)현에서의 공간 축 샘플링 간격은 X, b)현에서의 공간 축 샘플링 간격은 2X 이며 이것은 파동 속도의 차에 의해 결정된다.
  • 따라서 정확한 샘플링 시간 간격을 지정하기 위해서 내삽 (inter中이ation)을 사용해야 한다. 이 논문에서는 기타 현의 특정 부분을 위로 당겼을 때 삼각형을 이룬다는 가정하에 선형 내삽을 사용했다. 예를 들어 그림 10의 지연 라인 상에서 지연을 한번 거치면 신호는 X만큼의 거리를 이동한다.
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