В некоторых современных синтезаторах (в том числе и программных, например Native Instruments Absynth) используется физическое моделироване – как единственный или как дополнительный способ генерации звука. Этот метод предусматривает использование математических моделей звукообразования реальных музыкальных инструментов для генерации соответствующих волновых форм, которые затем конвертируются в звук с помощью PCM.
Например, в акустике есть математические описания явлений, происходящих в саксофоне – в качестве источника колебаний воздуха выступает трость, затем звук усиливается и тембрально окрашивается в резонаторе, в качестве которого выступает изогнутая металлическая труба определенного размера и т.д. Когда на клавиатуре синтезатора, работающего по принципу физического моделирования, нажимается клавиша, то сначала рассчитываются сложные колебания воздуха, возникающие под влиянием движений трости, создается математическая модель. Затем рассчитываются все изменения, происходящие со звуком в резонаторе и полученная модель модифицируется. После чего математическая модель преобразуется в электрические колебания, с чем успешно справляется цифро-аналоговый преобразователь. Преимуществом такого метода синтеза является возможность совмещения совершенно несовместимых источников колебаний и резонаторов. Можно, например, взять трость от саксофона, а в качестве резонатора использовать корпус акустической гитары. Кроме того, все параметры можно менять в реальном времени с помощью регуляторов — обработать резонансными фильтрами, задать модуляцию с помощью огибающих и т.д.
Аналоговое моделирование
Аналоговое моделирование (Analog Modeling Synthesis) — это имитация аналогового синтеза в цифровой среде на основе использования специализированных процессоров обработки сигнала (DSP — Digital Signal Processor).
Синтезаторы, построенные по принципу аналогового моделирования, называют также «виртуальными аналогами», или VA (Virtual Analog). Виртуальные аналоги формируют звук по принципу, схожему с традиционным аналоговым синтезом. Органы управления на лицевой панели в большинстве случаев у них расположены по привычной «модульной» схеме. Эта преемственность обеспечивает любому музыканту, владеющему элементарными познаниями в области саунд-дизайна и синтеза звука, возможность быстро адаптироваться к любому новому инструменту такого типа. Практически всегда на панели сразу можно найти блок осцилляторов (Oscillator), микшер (Mixer), фильтры (Filter), генераторы огибающих (Envelope Generators, EG), специальную секцию средств модуляции (Modulation), часто арпеджиатор (Arpeggiator), секвенсор (Sequenser), во многих случаях встроенный процессор эффектов (FX, Effect Processor).
Первопроходцы этого типа синтезаторов — шведская компания Clavia (Nord Lead и Nord Modular) и немецкая Access (Virus). Затем подключились и другие производители — Novation (Nova, Supernova), Waldorf (серия Q, Blofeld) и Quasimidi (Sirius, Quasar, Polymorph), Roland (JP-8000, V-synth), Korg (Radias, MS2000, Z1, Prophecy), Yamaha (AN1x, цифровая CS-серия), Alesis (Ion, Fusion), Oberheim (OB-12) и т.д. Многие инструменты обладают своим узнаваемым тембром, многие получили популярность благодаря невысокой цене (по сравнению с аналоговыми раритетами на вторичном рынке).
Преимущества синтезаторов аналогового моделирования:
- стабильность строя (многие аналоговые синтезаторы требуют постоянной подстройки и специально подготовленной окружающей среды);
- возможность сохранения большого количества звуков в памяти (очень немногие аналоговые инструменты могут похвастать возможностью сохранения хотя бы нескольких пресетов);
- гораздо большая полифония (редкий аналог может воспроизводить более 6-8 голосов одновременно, а в большинстве своем они монофонические);
- визуализация при помощи дисплеев (аналоговые практически не имеют такой возможности, разве что в ряде случаев — простой светодиодный циферблат);
- управление по MIDI (возможность интеграции с компьютерами и любыми другими приборами с миди; аналоговые инструменты в ряде случаев поддаются мидированию, но очень ограниченному по функционалу);
- более широкая звуковая палитра благодаря возможности включения огромного количества дополнительных средств модуляции и обработки сигнала при относительной дешевизне ресурсов;
- стабильность и надежность в работе (многие аналоговые синтезаторы подвержены «болезням», лечение которых может быть долгим и дорогостоящим);
- относительно невысокая цена (сегодня производить аналоговые синтезаторы нерентабельно, а цифровые технологии дешевеют с каждым днем);
- легкий вес (старые инструменты делались в тяжелых корпусах, оснащались деревянными боковинами или корпусом, и были буквально напичканы множеством конденсаторов, транзисторов и чипов), и так далее.
Преимущества аналоговых инструментов:
- глубокий и массивный звук (виртуальные синтезаторы, все же, являются инструментами, где процессами руководит математика, а это исключает всяческие случайные явления, дающие большую «живость» аналоговым братьям);
- огромный частотный и динамический диапазон, никаких ограничений по числу Найквиста (1/2 частоты дискретизации) или разрядности (цифровые синтезаторы в разной степени все же ограничены этими двумя характеристиками);
- отсутствие сложных для ремонта узлов, простота сервиса (конечно, цифровые синтезаторы выходят из строя реже, но в случае поломки на ремонт потребоваться сумма, сопоставимая со стоимостью нового инструмента; при этом ряд аналоговых синтезаторов также очень дорог в обслуживании, но круг этих инструментов известен всем знатокам винтажа);
- для многих аналоговые инструменты также представляют собой коллекционную или инвестиционную ценность благодаря тому, что с каждым годом цены на них растут (в области же цифровых инструментов — часто с выпуском нового инструмента предыдущая модель серьезно падает в цене).