Synthèse par modélisation physique

La synthèse par modélisation physique consiste à produire des sons à partir d'un modèle informatique décrivant les propriétés physiques d'objets virtuels. Un processus de simulation numérique est utilisé pour calculer les mouvements et oscillations de ces objets lorsqu'ils sont mis en mouvement (ou excités), qui donnent naissance au son synthétisé. Les techniques de synthèse "classiques" (synthèse additive, soustractive, granulaire, etc.) permettent de créer des sons de toutes pièces, à partir, éventuellement d'une décomposition (analyse) et d'une recomposition (synthèse) des différents composants du spectre sonore. La synthèse par modèle physique fonctionne dans l'autre sens : on donne les caractéristiques physiques (dimensions, densité, élasticité, viscosité, etc.) de l'objet que l'on veut "écouter" et de l'objet chargé de l'exciter, selon une démarche qu'on peut comparer à la lutherie. Dans un deuxième temps, le modèle ainsi fabriqué est joué, en temps réel ou en temps différé, c'est-à-dire que l'on va simuler son comportement en réaction à ces excitations qui le déplacent de son état de repos et entraînent l'apparition d'oscillations acoustiques. Cette idée est très ancienne dans l'histoire de la synthèse sonore (qui ne l'est pas beaucoup), mais les solutions pratiques sont finalement assez peu nombreuses. En effet, si l'on cherche à décrire, avec les outils de la physique, l'intégralité des paramètres qui interviennent dans la formation du son d'un violoncelle, de la force du bras qui tient l'archet jusqu'à la manière dont sont filées les cordes, on arrive très vite à une quantité de paramètres totalement inutilisable pour la majorité des musiciens (même si le problème est très intéressant du point de vue de la physique). Il existe plusieurs méthodes de synthèse par modèle physique, chacune utilisant un paradigme différent pour décrire de manière, sinon simple, du moins à peu près utilisable, des objets vibrants à destination musicale. La synthèse modale utilise des modèles simples (corde, plaque ...