Modeling instrumental gestures: an analysis/synthesis framework for violin bowing

Abstract

Aquest treball presenta una metodologia per modelar el gest instrumental en la interpretació amb instruments musicals d'excitació contínua. En concret, la tesi tracta el control d'arc en interpretació clàssica de violí. S'hi introdueixen tècniques de mesura que presenten baixa intrusivitat, i són aplicades per a l'adquisició de senyals de paràmetres de control d'arc relacionats amb el timbre del so, i per a la construcció d'una base de dades la interpretació. Mitjançant la definició d'un vocabulari d'envolupants, es fan servir seqüències de corbes paramètriques de Bézier per modelar els contorns de velocitat de l'arc, força aplicada a l'arc, i distància entre l'arc i el pont del violí. Així, s'obté una parametrització que permet reconstruir els contorns originals amb robustesa i fidelitat. A partir de la parametrització dels contorns continguts a la base de dades, es construeix un model estadístic per l'anàlisi i la síntesi d'envolupants de paràmetres de control d'arc. Aquest model permet un mapeig flexible entre anotacions de partitura i envolupants. L'entorn de modelat es fa servir per generar contorns sintétics a partir d'una representació textual de la partitura, mitjançant un algorisme de planificació de l'ús d'arc capaç de reproduir les limitacions imposades per les dimensions físiques de l'arc. Els paràmetres de control sintetitzats s'utilitzen amb éxit per generar interpretacions artificials de violí fent servir dues de les técniques de síntesi de so més exteses: models físics basats en guies digitals d'ona, i síntesi basada en mostres.

This work presents a methodology for modeling instrumental gestures in excitation-continuous musical instruments. In particular, it approaches bowing control in violin classical performance. Nearly non-intrusive sensing techniques are introduced and applied for accurately acquiring relevant timbre-related bowing control parameter signals and constructing a performance database. By defining a vocabulary of bowing parameter envelopes, the contours of bow velocity, bow pressing force, and bow-bridge distance are modeled as sequences of Bézier cubic curve segments, yielding a robust parameterization that is well suited for reconstructing original contours with significant fidelity. An analysis/synthesis statistical modeling framework is constructed from a database of parameterized contours of bowing controls, enabling a flexible mapping between score annotations and bowing parameter envelopes. The framework is used for score-based generation of synthetic bowing parameter contours through a bow planning algorithm able to reproduce possible constraints imposed by the finite length of the bow. Rendered bowing control signals are successfully applied to automatic performance by being used for driving offline violin sound generation through two of the most extended techniques: digital waveguide physical modeling, and sample-based synthesis.