虛擬樂器這幾年似乎進步得非常快，除了取樣音色庫之外，依照樂器的發聲的原理，利用音響學結合「演算法」所設計的虛擬樂器也進步得非常驚人，此種合成法被稱為 physical modeling。Physical Modeling 的鍵盤樂器比較容易使用，因為不用太多即時參數控制，聲音就非常逼真，還可以作音響上的微調，可能比超過 100G 大小的 spitfire audio 的鋼琴音色庫還更逼真？
除了鍵盤樂器之外，管樂是最早被模擬的，若能搭配合適 MIDI 控制器，則聽起來幾乎跟真的沒兩樣，以下面這個為例， 「花舌」轉到正常演奏法，或吹奏氣音特效，都不成問題。
除了鍵盤樂器之外，管樂是最早被模擬的，若能搭配合適 MIDI 控制器，則聽起來幾乎跟真的沒兩樣，以下面這個為例， 「花舌」轉到正常演奏法，或吹奏氣音特效，都不成問題。
取樣音色庫中最難處理的就是弦樂獨奏音色，但現在的技術，在弦樂獨奏上一直沒辦法突破，反而是 physical modeling 的技術，讓我們看到了前景。搭配合適的 MIDI 控制器，就可以演奏得有八、九成以上弦樂獨奏的相似度。
關於此系列的介面操作方法，可以參考這個弦樂獨奏樂器的教學影片：
這些用演算法來模擬真實樂器的虛擬樂器，程式檔案非常小，不相高級的取樣音色庫，動輒 30G - 100 G。但此種演算法的音色運用，也有一些缺點：
(1) 需要控制的參數太多：使用者需要一些熟悉的時間去了解每個參數的音色作用。Audio Modeling 這家公司的產品中，大概由於參數控制需求更為複雜，因此他們的 key switch 功能設定也較為複雜，有時用快速敲琴鍵的次數不同來切換 key swtich、有時又用雙鍵的 key swtich，因此操作上容易混淆。
(2) 非常耗費系統資源：由於是即時演算，其實非常耗費系統資源，中階電腦使用這種音色軟體，可能會產生 audio drop out 的聲音中斷的現象，尤其是音軌多時，電腦系統資源就無法負荷了。
(3) 即時控制參數的硬體需求較高：physical modeling 音色庫，若以管樂、弦樂而言，需要使用較多的硬體控制器，例如 expression pedal 或 breath controller 大概少不了的。一般的中低階的 MIDI 主控鍵盤並沒有附 expression pedal 的接孔，因此中低階的鍵盤可能也無法善用這種虛擬樂器。此外，breath controller 有點貴，5000 NT ~ 25000 NT 不等，對於在學的學生而言，可能也是一項負擔。
(4) 現有較理想的控制器價格昂貴：最適合的硬體控制器是著名的 seaboard rise MIDI，但 seaboard rise 價格很貴，49 鍵要超過台幣 40000。然而，audio modeling 都已經針對 seaboard rise 設計好預設值，可以直接彈奏，就已經非常逼真，其控制下所產生的樂器 attack，會比一般的 MIDI 鍵盤樂器更加逼真，但缺點就是貴。
利用 Seaboard Rise 特殊 MIDI 鍵盤來控制音色
利用吹管控制器來控制音色
由於此類音源需要硬體能夠控制多重參數，因此少不了 expression pedal 或 after touch，許多數使用者只有中低價位的 MIDI Keyboard，則會缺少 after touch、expression pedal 的感應功能。若需要擴充成有 expression pedal 的感應功能，則可以使用下面的方法來擴充 MIDI 控制器的功能：
1. 利用 usb 介面的 expression pedal 接口，可以讓沒有高階 MIDI 鍵盤的琴，也能使用 expression pedal。品牌包括：
(1) TEC MIDI Pedal Controller :可以切換 sustain pedal 、expression pedal、以及各種 MIDI CC 參數）。價格跟 Beat Bars 的 Expression Pedal to MIDI Adapter 相近，但從原廠訂購，運費昂貴許多。
(2) Beat Bars 的 Expression Pedal to MIDI Adapter : 可以切換 expression pedal 及 MIDI CC 模式。另一款有兩個接口的，則要多 10 歐元，但多數的琴都有 sustain pedal 的接口，因此多一個 sustain pedal 的接口也可能並不需要。Beat Bars 的運費比較便宜，就算買雙接口的，售價含運費也比 TEC 的同款產品便宜，其實主要還是因為運費比較低廉， 採用 DHL 收貨速度非常快（筆者選擇購買此款產品，可考慮購買同時有 expression pedal, sustain pedal 的款式，因為有些隨身攜帶型的 MIDI 鍵盤並沒有踏板接口，例如舊款的 Korg Microkey 。多花個 10 歐元，可以多一個備用接口）。
2. 購買可以自由設定的 MIDI 踏板組 ：有一些廠商是直接賣 usb expression pedal 的，價格更貴，可能要超過萬元，等於一台高階具有 after touch 與 expression pedal 接口的 MIDI 琴款的價格，例如 Roland FC300 踏板控制器（https://www.sweetwater.com/store/detail/FC300--roland-fc-300-midi-foot-controller），可能比較適合同時有現場表演需求的人，但筆者認為並不符合多數人的需求，也許如此，此類產品 型號非常少見。
3. 利用 breath controller : 目前則以 TEC 、HB1 最廣為人知。TEC 比較便宜，HB1 功能較多也更貴。此類產品甚至可以偵測牙齒 咬的力度、以及頭擺動的方位，來控制 MIDI 的相關參數。網路關於 Audio Modeling 這家公司的 phyiscal modeling 音色庫之 demo 影片，有許多都用吹管控制器來控制音色。
(1) TEC BBC2（https://www.tecontrol.se/products/usb-midi-breath-bite-controller-2
(2) HB 1: https://www.sweetwater.com/store/detail/hb1MIDI--hornberg-research-hb1-midi-breath-station
4. 延伸的 MIDI 控制器：若陽春的 MIDI 鍵盤的控制紐、拉桿有限，可以考慮添購一些簡易的MIDI 控制器，例如 KorgNanoKontrol 2，可以作為音樂軟體如 cubase 的分軌音量控制器，也可以作為一般 MIDI CC 控制碼的控制器，兩種不同的模式可以透過 Korg Editor 來修改切換。請參考此影片的設定教學：
結論：具有 after touch、expression pedal 的 MIDI 鍵盤，才比較適合拿來配合此類 physical modeling 軟體音色使用，也可以再搭配 breath controller，會讓音色表現更接近真實。前述組合會比購買一台 seaboard rise 還要便宜。若已經有專業 MIDI 主控鍵盤，則演奏時，同時可以即時控制的參數就包含： velocity, after touch, expression pedal, sustain pedal 四種，可以達到基本的樂器音色模擬，若還要更多的控制器，那麼大概就是吹管控制器，內容又可多出四個左右的參數，例如：吹氣、咬合、點頭、側身等，但參數愈多，若沒有多多練習，可能頭腦會來不及協調各種動作吧？另一種輔助的控制器則是 MIDI 的旋鈕或拉桿，但要作即時彈奏控制，可能就不是那麼容易，而有必要分次錄製 MIDI 資訊及非即時的編修了。
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