eigenlab-instruments

ModalKeys

Sintetizador de percusión tonal basado en Modal Synthesis con resonadores de 2 polos.

Concepto

Banco de resonadores que modelan instrumentos de percusión golpeada: marimba, vibráfono, piano eléctrico, celesta, campanas.

Cada nota activa N resonadores sintonizados a los parciales (armónicos o inarmónicos) del instrumento.

Algoritmo Core

Resonador 2-Polos

y[n] = x[n] + 2r·cos(ω)·y[n-1] - r²·y[n-2]

Donde:

ω = 2π × freq / Fs (frecuencia angular)
r = 10^(-3 / (T60 × Fs)) (decay mapeado a T60)

Inharmonicidad

f_n = n × f_1 × √(1 + B × n²)

B varía por registro: 0.0004 (graves) → 0.000005 (agudos)
Controla la “rigidez” de la cuerda/barra

Parámetros

Parámetro	Rango	Descripción
Modes	4-12	Número de resonadores por nota
Inharmonicity	0-200%	Escala del coeficiente B
Decay	0.5-10s	Tiempo T60 del fundamental
Tilt	0-1	Decay relativo de agudos (0=igual, 1=rápido)
Brightness	0-1	Energía en parciales altos
Volume	0-1	Volumen master

Presets

Preset	Modes	Inharm	Decay	Tilt	Bright	Carácter
Marimba	6	0%	3s	0.6	0.5	Madera cálida
Vibraphone	8	15%	6s	0.3	0.7	Metal brillante, sustain largo
Rhodes	10	40%	4s	0.5	0.6	Tines de piano eléctrico
Celesta	8	20%	2s	0.4	0.9	Brillante, tipo campana
Bells	12	100%	8s	0.2	0.8	Campanas, muy inarmónico

Arquitectura

plugins/ModalKeys/
├── src/
│   ├── core/
│   │   ├── BandedMode.h      # Resonador 2-pole
│   │   ├── BandedString.h    # Banco de resonadores
│   │   └── Inharmonicity.h   # Coeficientes B por registro
│   ├── synth/
│   │   ├── PianoVoice.h      # Voz polifónica
│   │   └── VoiceManager.h    # Gestión de 16 voces
│   ├── fx/
│   │   └── Limiter.h         # Limitador de seguridad
│   ├── PluginProcessor.cpp
│   └── PluginEditor.cpp
└── CMakeLists.txt

Roadmap

Resonadores 2-pole con T60 mapping
Inharmonicidad por registro (fórmula de piano)
Decay tilt (agudos decaen más rápido)
16 voces polifónicas
Presets: Marimba, Vibraphone, Rhodes, Celesta, Bells
GUI con ecuación y controles

Fase 2: Dispersive Waveguide (Piano Realista)

Allpass filters para dispersión de fase
Modelado de cuerdas dobles/triples (unísono)
Detuning sutil entre cuerdas
Soundboard resonance (cuerpo del piano)
Presets: Concert Grand, Upright, Honky-Tonk

Fase 3: Física Avanzada

Acoplamiento simpático entre cuerdas
Modelado del pedal de sustain (damper)
Hammer-string interaction detallada
Duplex scale (cuerdas de resonancia)
Una corda (soft pedal)

Fase 4: Instrumentos Adicionales

Clavinet (cuerdas pinzadas con pickup)
Wurlitzer (reeds metálicos)
Kalimba (lamelas)
Steel Drum (membrana metálica)
Gamelan (metalófonos indonesios)

Referencias

Smith, J.O. - Physical Audio Signal Processing (Modal Synthesis)
Välimäki, V. - Discrete-Time Modeling of Acoustic Tubes Using Fractional Delay Filters
Fletcher & Rossing - The Physics of Musical Instruments
Chaigne & Askenfelt - Numerical Simulations of Piano Strings

Build

cmake -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build --target ModalKeys_Standalone -j8

# Abrir
open build/plugins/ModalKeys/ModalKeys_artefacts/Release/Standalone/Modal\ Keys.app

Color: Violet (#8b5cf6) Namespace: modalkeys