物理音频理论是否存在?

信息处理 声音的
2022-02-09 21:03:58

我一直在想,

由于一些产生声音的物理现象已被物理建模为物理建模合成器,

是否存在“物理音频理论”(或适合属于“物理音频理论”的科学子领域),它就像应用数学或物理学的一个子领域,描述了声音发生器、传播等理论。例如,Karplus-Strong 算法及其分析属于那里,它会作为弦物理学的推导呈现。当然,物理学下面有声音的物理学,但我还没有看到关于“物理建模合成”的连贯数学理论,即使“物理建模合成”也许可以被布置为数学形式,例如“应用线性代数”体的理论。似乎大部分音频 DSP 只是分散的信息。

对于那些感兴趣的人,我也认为至少有一些关于“物理音频理论”的书籍,例如这本书:

https://mitpress.mit.edu/books/designing-sound

它确实包含主要分析自然现象或“声音生成设置”的章节,并尝试使用物理学概念将它们转化为数学表达式。推导与典型的工程分析没有太大区别。很像 Karplus-Strong 算法是通过分析弦乐器开发的。

1个回答

基于物理的声音合成是一个相当多学科的话题。引用物理音频信号处理的序言:

[T] 本书的材料是多学科的,建立在物理学、音乐声学、心理声学、信号处理、控制工程、计算机音乐和计算机科学的成果之上。这种多样性是应用研究的典型特征。

让它成为数学或物理的某种子领域是没有意义的。计算机图形学也处于类似的位置。基于物理的声音合成主要是对物理模型进行数值模拟。像往常一样,诀窍是做出近似以得出合理有效的东西,同时又不会丢失太多重要的东西。这就是心理声学和计算机科学等领域的用武之地。没有一种数学理论可以告诉您哪些近似值不会产生令人不快的声音,并且可以在 SHARC DSP 上高效运行。约束太临时了。当然,您可以将特定问题的约束放入近似和优化的一般数学理论中,以帮助得出解决方案。