2.非语音声音合成的方法
  (1)附加合成
  计算机控制的合成的一种方法是附加合成。在这种方法中,是用短时间富里衰方法叠加简单的正弦波,产生合成声音(或仪器谱线)。这种方法的一个问题是产生有特定质量的声音信号所需的参数数目太大,这反映出许多重要的音乐感知远远超出短时间富里衰参数。于是,合成一个具体质量要求的声音是麻烦的。附加合成往往用于仿真已知声音。首先分析要求的已知声音,再直接测量这些参数。在已知参数中小的改变可以细调声波。
  另一个常用技术是频率调制(FM)合成。设计者规定信号的载频、调制系数和调制频率。通过改变载频与调制频率的关系,合成的声音可能是调谐的或非调谐的。在调谐的合成声音中,这个关系确定在声音中存在什么泛音(这在音色感知中是重要的)。改变调制系数的值,可以控制合成声音频谱的散布,从而控制感知的程度。由于频率调制参数值与合成输出的感知方面之间的关系是直接的,所以频率调制方法是常用的。这个技术被许多市售的合成器采用。
  (2)相减合成
  相减合成是音乐合成的术语,它是由滤波操作形成要求的声音频谱,成为物理建模的现代途径的先导。相减合成往往用于乐器的简单的物理模型。设计者规定声源波型和滤波器,它们可以符合或不符合真实乐器的关系。
  传统的乐器也可以用这种方式建立数学模型。它们被某些振动噪音源激励,乐器的物理特性过滤这些声音。对于铜管乐器,用户唇的振动是声源;在弦乐器中声源是弦振动;对于歌手,声源是音带的作用。影响声音输出的物理特性包括:乐器形状、有效长度、材料反射等。通过建模刺激源的振动方式,乐器物理特性的声音效果,相减合成可以用于合成已知的乐器。在演奏乐器时,通过开闭键或阀门,可以改变乐器的有效尺寸。这些变化引起建模的滤波器随时间改变。因为建模联系到物理参数,所以不难调节参数达到要求的效果。
  相减合成是这种集成特性建模的第一个尝试。基于集成特性的几个最近的物理建模技术包括:数字波导技术,传递函数技术,模态合成,以及物质弹性模型。它们能合成乐器声音和人的歌声。
  (3)物理建模
  另一种选择是开发一个方法,通过建模物理声音事件的运动产生声音,如波方程的数值积分。由解乐器运动方程产生声音,能获取乐器的自然参数,包括许多重要的物理特性。表示声音系统的一般方法是利用在时域和三维空间域的偏微分方程(PDE)。但是强化的数值计算和实时计算的约束说明这是不现实的。为减小声音生成任务的计算复杂性,且不放弃表示的物理本质,一种途径是用物理模型的集成特性,而不是在微观层次求解问题(解偏微分方程)。
  碰撞声音是虚拟环境中简单声音事件的例子。可以预测两个物体可能的碰撞,这是通过观看它们的路径。物体实际破碎或变形的短促声音是碰撞声音,它表现出物体结构怎样受碰撞影响。
为了说明怎样用物理模型产生碰撞声音,选择均匀杆作为实例结构。对杆结构的振动,机械理论有认真的研究,并为碰撞声音合成提供了坚实的基础。碰撞可以分解成两部分:开始碰撞事件的激励部分,发生振动现象的谐振部分。
  激励模块受到碰撞力、位置和持续时间的影响。谐振模块取决于结构约束条件、材料密度、弹性模量、以及物体几何尺寸(如长、宽、高)。因为均匀杆有简单的结构,所以可能以方程描述它的主要振动方式,并根据集成物理特性计算自然的谐振频率。自然谐振频率表现材料类型和物体形状之间的紧密联系,并可能显示物体特性。对复杂的自由形式物体,可以用有限元分析计算对主要振动模式的谐振频率。 另一个课题涉及音乐合成的广泛领域,并关系到在VR中使用声音。它利用特殊的计算结构进行音乐作曲,用特殊的硬件和软件作音乐合成。