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Sintesi per modelli fisici

Definizione

La sintesi per modelli fisici (physical modeling) non riproduce la forma d'onda di uno strumento ma simula il suo funzionamento fisico: un eccitatore (plettro, martelletto, arco, fiato) mette in vibrazione un risonatore (corda, tubo, membrana, piastra, cassa armonica), descritto da equazioni o da modelli digitali. Il risultato reagisce in modo naturale al tocco: suonare più forte non alza solo il volume, cambia il timbro come in uno strumento vero.

Storia essenziale

  • Karplus-Strong (Kevin Karplus e Alex Strong, 1983): un breve burst di rumore entra in una linea di ritardo lunga quanto il periodo della nota; a ogni giro il segnale passa in un filtro passa-basso (una media tra campioni). Risultato: una corda pizzicata sorprendentemente realistica con pochissimo calcolo.
  • Guide d'onda digitali (digital waveguide, Julius O. Smith III, Stanford CCRMA): generalizzazione con linee di ritardo bidirezionali che modellano corde e tubi.
  • Yamaha VL1 (1994): primo synth commerciale a modelli fisici per fiati e archi, molto espressivo ma costoso.
  • Oggi: Modartt Pianoteq, AAS Chromaphone e String Studio, Ableton Collision, Tension ed Electric, Arturia Piano V (modello fisico, nella V Collection 9), Native Instruments Reaktor Prism, i modelli di corda/risonatore di Pigments e Vital.

Componenti di un modello

  • Eccitatore: tipo (impulso, rumore, arco continuo, soffio), durezza, posizione (pizzicare vicino al ponticello = più armoniche acute), forza.
  • Risonatore: tipo (corda, tubo aperto/chiuso, membrana, barra, piastra), accordatura, smorzamento (decay), rigidità (inarmonicità: le corde del pianoforte hanno parziali leggermente crescenti), materiale (legno, metallo, vetro).
  • Accoppiamento e corpo: la cassa armonica e i risonatori simpatetici (corde del pianoforte con il pedale abbassato).
  • Non linearità: battimenti, rumori di meccanica, saturazioni.

Perché usarlo

  • Espressività: velocity, aftertouch, MPE e modwheel cambiano il comportamento fisico; ideale con controller MPE (Roli, Linnstrument, Osmose).
  • Leggerezza: niente gigabyte di campioni (Pianoteq pesa pochi decine di MB).
  • Ibridi impossibili: una corda eccitata da un arco con un corpo di vetro; percussioni «metalliche» intonate per pad e plucks futuristici.

Ricette di principio

  • Pluck Karplus-Strong: rumore breve (5 ms) → delay accordato → passa-basso. Più scuro il filtro, più breve e opaco il suono; feedback più alto = sustain più lungo.
  • Mallet / marimba: eccitatore impulsivo morbido su barra di legno, decay 0,5–1 s, inarmonicità moderata.
  • Corda strofinata (pad): arco con pressione modulata da LFO lento, corpo di violoncello, riverbero.
  • Percussione metallica: barra o piastra metallica, inarmonicità alta, decay lungo: campane e gong sintetici.

In FL Studio

FL Studio non ha un vero modellatore fisico stock dedicato come Collision, ma puoi ottenere un Karplus-Strong «fatto in casa»: un burst di rumore breve (3x Osc con inviluppo corto) inviato a Fruity Delay 3 o a un comb filter con delay di pochi ms e feedback alto: accordando il tempo di ritardo alla nota (1000 ÷ frequenza ms: A3 = 220 Hz → 4,55 ms) ottieni una corda. Per strumenti completi usa Piano V, Pianoteq, Chromaphone.

Esempio in La minore

Pluck metallico per un brano ambient a 90 BPM: in Chromaphone (o simili) eccitatore a mazzuolo duro, risonatore «beam» con inarmonicità media, decay 1,2 s; arpeggio A3 – C4 – E4 – B4 su Am(add9) e F – A – C – E su Fmaj7 in ottavi; delay a 1/4 puntato, riverbero 3 s. Piano V con microfoni vicini per gli accordi.

Errori comuni

  • Aspettarsi un realismo assoluto: i modelli sono convincenti nel mix, meno in solo su fiati e voci.
  • Ignorare la velocity: è proprio il punto di forza.
  • Valori di feedback e risonanza eccessivi: auto-oscillazioni e picchi (metti un limiter di sicurezza mentre sperimenti).

Esercizio

  1. Costruisci un Karplus-Strong con rumore + delay accordato + filtro in FL Studio e suona C4 (3,82 ms di delay) e A3.
  2. Con Piano V, confronta velocity 40 e 110 sulla stessa nota: annota cosa cambia nello spettro con un analizzatore.

Collegamenti

«Sampling e campionatori», «Sintesi additiva», «Design di pluck», «Filtri», «La serie degli armonici e il timbro».

Fonti

Lezioni collegate