Modelagem física descreve na verdade uma família de procedimentos que partem da idéia newtoniana de criar modelos matemáticos precisos de processos acústico-mecânicos complexos.

O princípio fundamental da síntese por modelagem física é a interação entre um componente excitador e um componente ressonador. Excitação é o ato que causa a vibração: a fricção de um arco, a batida de uma baqueta, o sopro em um tubo. Ressonância é a resposta do corpo de um instrumento à excitação vibratória. De um ponto de vista do processamento de sinais, o corpo do instrumento age como um filtro variável no tempo que é aplicado à excitação.

Os modelos clássicos de síntese por modelagem física baseiam-se na seguinte metodologia:

1) especificação das dimensões físicas e das restrições vibratórias dos objetos (massa, elasticidade, etc.)

2) determinação das delimitações às quais os objetos vibratórios estão sujeitos

3) especificação do estado inicial do sistema

4) a excitação é descrita algoritmicamente como uma força aplicada ao objeto vibratório

5) determinação do efeito de impedância (resistência a uma força aplicada); por exemplo, uma corda grossa e pesada necessita de mais força para vibrar que uma corda fina e leve

6) a determinação da filtragem devida a fatores como fricção e radiação sonora que irão restringir a vibração

Esses fatores geram um complexo sistema de equações que vão representar a equação da onda sonora.