Vonós hangszer modellalapú hangszintézise

A dolgozatom elkészítésének fő motivációja az volt, hogy két, számomra kedves tudományterületet egyesítsek, mégpedig a zenét a fizikával . A találkozásuk apropóján egy vonós hangszer, a cselló fizikai modellezésével foglalkoztam. Több korábbi publikáció rámutat arra, hogy bár a fizika, ami leírja a vonós hangszerek hangkeltését, már régen, nagyjából száz éve teljes mértékben rendelkezésünkre áll, mégsem értünk még minden jelenséget és folyamatot, ami hozzá kapcsolódik. A munkám során a szakirodalom segítségével kerestem a választ arra, hogy miként lehet fizikai modellt számítógépes környezetben úgy felállítani, hogy annak eredményeként egy cselló valósághű hangját kapjuk.

A megvalósított szimulációs húrmodellben hullámok tudnak terjedni, akárcsak egy valódi húrban. A waveguide modellben igyekeztem számos olyan tényezőt számításba venni, amik a kialakuló rezgésekre, ezáltal a hangra is befolyással bírnak. Ilyenek a kialakuló transzverzális és torziós hullámok, ezek visszaverődése a húrlábon és a nyakrésznél, a vonó által kifejtett hatás és az inharmonicitás is. A hangszertestben kialakuló rezgéseket is részletesen megvizsgáltam , azzal a céllal, hogy meg lehessen határozni a mechanikai módusokat és ezeknek a hatásait a húrra. A húrral való kölcsönhatásban a fedlap és a húrláb játszik a legnagyobb szerepet, a legnagyobb hangsúlyt ezekre fektettem. A hangszertest modellezése kihívásokkal járt, például a fa természetéből fakadóan bonyolult anyag, amit ortotróp anyagtulajdonságokkal lehet legjobb közelítésként modellezni . Másfelől a húrlábat a fedlappal össze kellett kapcsolni, hogy aztán a húrra gyakorolt hatást a megfelelő módon lehessen megvalósítani.

A modellt lépcsőzetesen építettem fel, az egyszerű felől haladtam az egyre összetettebb felé, a dolgozat felépítése is ezt a logikai vezérfonalat követi. Az ideális húrral kezdtem a szimulációt, amiben csak transzverzális irányú hullámok terjedtek. Ehhez fokozatosan hozzáadódott a frekvenciafüggő csillapítás, a vonó húrral történő kölcsönhatása, a torziós hullámok, az inharmonicitás és végül a fedlap rezgései. A digitális modellben mindegyik hatást valamilyen szűrő vagy szűrőbank reprezentálja.

A szimuláció során a húron kialakuló hullámformák a szakirodalomban dokumentált mérési eredményekkel teljes mértékben összeegyeztethetőek voltak, azonban a hangszertest módusainak sajátfrekvenciái sok paraméter finomhangolása után is magasabbnak adódtak, mint a mért értékek. Végső lépésben a hanglesugárzás témájával foglalkoztam, mely lehetőséget biztosít a modell eredményeinek szubjektív értékelésére is.

szerző

• 
  Szécsi Evelin
  Villamosmérnöki szak, mesterképzés
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

• 
  Dr. Rucz Péter
  adjunktus, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

helyezés