Esta sección cubre los principios generales de generación y procesamiento de sonido electrónico con más detalle, incluidas referencias a SummitInstalaciones de [nombre del producto] cuando corresponda. Se recomienda leer este capítulo con atención si no se está familiarizado con la síntesis de sonido analógico. Los usuarios familiarizados con este tema pueden omitir esta sección y pasar a la siguiente.
Para comprender cómo un sintetizador genera sonido, es útil tener una apreciación de los componentes que forman un sonido, tanto musicales como no musicales.
La única forma de detectar un sonido es mediante la vibración regular y periódica del aire en el tímpano. El cerebro interpreta estas vibraciones (con gran precisión) en uno de los infinitos tipos de sonido.
Curiosamente, cualquier sonido puede describirse en función de tres propiedades, y todos los sonidos siempre las poseen. Estas son:
Lo que hace que un sonido sea diferente de otro son las magnitudes relativas de las tres propiedades tal como están presentes inicialmente en el sonido y cómo las propiedades cambian a lo largo de la duración del sonido.
Con un sintetizador musical, nos propusimos deliberadamente controlar con precisión estas tres propiedades y, en particular, cómo pueden modificarse durante la vida útil del sonido. Estas propiedades suelen tener diferentes nombres; por ejemplo, el volumen puede denominarse amplitud, sonoridad o nivel, el tono, frecuencia y, a veces, el timbre, tono.
Como se mencionó, el sonido se percibe mediante la vibración del aire en el tímpano. La intensidad del sonido se determina por la velocidad de las vibraciones. Para un adulto, la vibración más lenta percibida como sonido es de unas veinte veces por segundo, lo que el cerebro interpreta como un sonido grave; la más rápida es de miles de veces por segundo, lo que el cerebro interpreta como un sonido agudo.
Si se cuenta el número de picos en las dos formas de onda (vibraciones), hay exactamente el doble de picos en la onda B que en la onda A. (La onda B tiene una octava más alta que la onda A). El número de vibraciones en un período determinado determina la altura de un sonido. Por esta razón, a veces se denomina frecuencia a la altura. Es el número de picos de la forma de onda contados durante un período de tiempo determinado lo que define la altura o frecuencia.
Los sonidos musicales constan de varias notas diferentes y relacionadas que se producen simultáneamente. La más baja se denomina nota fundamental y corresponde a la nota percibida del sonido. Las demás notas que componen el sonido, relacionadas con la fundamental mediante simples proporciones matemáticas, se denominan armónicos. La intensidad relativa de cada armónico en comparación con la intensidad de la fundamental determina el tono general o timbre del sonido.
Consideremos dos instrumentos, como un clavicémbalo y un piano, que tocan la misma nota en el teclado y al mismo volumen. A pesar de tener el mismo volumen y tono, ambos instrumentos suenan claramente diferentes. Esto se debe a que los distintos mecanismos de formación de notas de ambos instrumentos generan conjuntos de armónicos distintos; los armónicos presentes en el sonido de un piano son diferentes a los del clavicémbalo.
El volumen, a menudo denominado amplitud o intensidad del sonido, se determina por la magnitud de las vibraciones. En pocas palabras, escuchar un piano a un metro de distancia sonaría más fuerte que a cincuenta metros.
Tras demostrar que solo tres elementos pueden definir cualquier sonido, estos elementos ahora deben materializarse en un sintetizador musical. Es lógico que diferentes secciones del sintetizador sinteticen (o creen) cada uno de estos elementos.
Una sección del sintetizador, la OsciladoresGeneran señales de forma de onda sin procesar que definen la altura del sonido junto con su contenido armónico (tono). Estas señales se mezclan en una sección llamada Mezclador, y la mezcla resultante se introduce luego en una sección llamada FiltrarEsto modifica aún más el tono del sonido, eliminando (filtrando) o potenciando ciertos armónicos. Finalmente, la señal filtrada se introduce en el... Amplificador, que determina el volumen final del sonido.
Secciones adicionales del sintetizador - LFO y Sobres - proporcionar más formas de alterar el tono, el timbre y el volumen de un sonido interactuando con el Osciladores, Filtrar y Amplificador, lo que proporciona cambios en el carácter del sonido que pueden evolucionar con el tiempo. Porque LFO' y Sobres'El único propósito es controlar (modular) las otras secciones del sintetizador, comúnmente se les conoce como 'moduladores'.
A continuación cubriremos con más detalle estas diversas secciones del sintetizador.
La sección del oscilador es el corazón del sintetizador. Genera una onda electrónica (que crea las vibraciones cuando se transmite a un altavoz). Esta forma de onda se produce a un tono musical controlable, inicialmente determinado por la nota tocada en el teclado o contenida en un mensaje MIDI recibido. El tono distintivo o timbre de la forma de onda está determinado por su forma.
Hace muchos años, los pioneros de la síntesis musical descubrieron que unas pocas formas de onda distintivas contenían muchos de los armónicos más útiles para crear sonidos musicales. Los nombres de estas ondas reflejan su forma real al observarlas en un instrumento llamado osciloscopio: ondas sinusoidales, ondas cuadradas, ondas de diente de sierra, ondas triangulares y ruido. Cada una de ellas... SummitLas secciones del oscilador pueden generar todas estas formas de onda, así como formas de onda de sintetizador no tradicionales. (Tenga en cuenta que el ruido se genera de forma independiente y se mezcla con las demás formas de onda en la sección del mezclador).
Cada forma de onda (excepto el ruido) tiene un conjunto específico de armónicos relacionados musicalmente que pueden ser manipulados por otras secciones del sintetizador.
Los diagramas a continuación muestran cómo se ven estas formas de onda en un osciloscopio e ilustran los niveles relativos de sus armónicos. Recuerde que son los niveles relativos de los diversos armónicos presentes en una forma de onda los que determinan el carácter tonal del sonido final.
Estas poseen un solo armónico. Una onda sinusoidal produce el sonido más puro porque solo tiene este tono (frecuencia).
Estos contienen únicamente armónicos impares. El volumen de cada uno disminuye con el cuadrado de su posición en la serie armónica. Por ejemplo, el quinto armónico tiene un volumen equivalente a 1/25 del volumen de la fundamental.
Estos son ricos en armónicos y contienen armónicos pares e impares de la frecuencia fundamental. El volumen de cada uno es inversamente proporcional a su posición en la serie armónica.
Las ondas cuadradas/de pulso contienen solo armónicos impares, que tienen el mismo volumen que los armónicos impares en una onda de diente de sierra.
La forma de onda cuadrada pasa el mismo tiempo en su estado "alto" que en su estado "bajo". Esta relación se conoce como "ciclo de trabajo". Una onda cuadrada siempre tiene un ciclo de trabajo del 50%, lo que significa que está en "alto" durante la mitad del ciclo y en "bajo" durante la otra mitad. Summit le permite ajustar el ciclo de trabajo de la forma de onda cuadrada básica (a través de la Forma controles) para producir una forma de onda más rectangular. Estas se conocen a menudo como formas de onda de pulso. A medida que la forma de onda se vuelve más rectangular, se introducen armónicos más uniformes y la forma de onda cambia su carácter, adquiriendo un sonido más nasal.
El ancho de la onda del pulso (el "Ancho de Pulso") puede modificarse dinámicamente mediante un modulador, lo que provoca que el contenido armónico de la onda cambie constantemente. Esto puede conferir a la onda una calidad "gruesa" cuando el ancho de pulso se modifica a una velocidad moderada.
Una forma de onda de pulso suena igual independientemente de si el ciclo de trabajo es, por ejemplo, del 40% o del 60%, ya que la forma de onda está simplemente “invertida” y el contenido armónico es exactamente el mismo.
El ruido es una señal aleatoria que no tiene una frecuencia fundamental (y, por lo tanto, carece de altura). El ruido contiene todas las frecuencias y todas tienen el mismo volumen. Al no tener altura, suele ser útil para crear efectos de sonido y sonidos de percusión.
Un modulador de anillo es un generador de sonido que toma señales de dos osciladores y las “multiplica” efectivamente. SummitEl modulador en anillo utiliza los osciladores 1 y 2 como entradas. La salida resultante depende de las distintas frecuencias y del contenido armónico presente en cada una de las dos señales del oscilador, y constará de una serie de frecuencias de suma y resta, además de las frecuencias presentes en las señales originales.
Otro método para combinar las señales de dos fuentes es la modulación de frecuencia (FM). En esta técnica, la frecuencia de un oscilador, a veces denominada «portadora», varía dinámicamente con respecto a su valor nominal «central» en una cantidad equivalente a la amplitud instantánea de la señal del segundo oscilador. Summit tiene un conjunto de controles en el panel dedicados a agregar efectos FM.
El resultado sonoro preciso dependerá de las formas de onda de cada oscilador, su tono relativo y la amplitud máxima de la señal moduladora: Summit Este último parámetro se puede controlar manualmente y se puede variar aún más mediante LFO y Envelope.
El resultado de la modulación de frecuencia es la generación de una amplia gama de armónicos adicionales (de hecho, teóricamente infinita), tanto por encima como por debajo del tono del oscilador modulado. En el lenguaje de FM, estos armónicos se denominan bandas laterales. El número de bandas laterales significativas es proporcional a la amplitud de la señal moduladora e inversamente proporcional a la diferencia de frecuencia entre la portadora y el modulador. Si el modulador ya es rico en armónicos, por ejemplo, algo distinto a una simple onda sinusoidal, cada armónico crea su propio conjunto de bandas laterales, lo que enriquece aún más el contenido espectral del resultado.
Para ampliar la gama de sonidos que puede producir, los sintetizadores analógicos típicos tienen más de un oscilador (Summit Tiene tres para la Parte A y tres para la Parte B). Al usar varios osciladores para crear un sonido, se pueden lograr interesantes mezclas armónicas. También es posible desafinar ligeramente los osciladores individuales entre sí, lo que crea un sonido cálido y potente.
SummitEl mezclador de 's le permite crear un sonido compuesto por las formas de onda de los osciladores 1, 2 y 3, una fuente de ruido y la salida del modulador de anillo, todos mezclados según sea necesario.
Summit es un sustractivo sintetizador. Sustractivo implica que parte del sonido se resta en algún lugar del proceso de síntesis.
Los osciladores proporcionan a las formas de onda brutas una gran cantidad de contenido armónico y la sección de filtro resta algunos de los armónicos de manera controlada.
Hay tres tipos básicos de filtros, todos ellos disponibles en SummitPaso bajo, paso banda y paso alto. El tipo de filtro más común en sintetizadores es el paso bajo. En un filtro paso bajo, se elige una frecuencia de corte y cualquier frecuencia inferior a esta se deja pasar, mientras que las frecuencias superiores se filtran o eliminan.
El entorno de la Frecuencia de filtro El parámetro determina el punto por encima del cual se eliminan las frecuencias. Este proceso de eliminación de armónicos de las formas de onda tiene el efecto de cambiar el carácter o timbre del sonido. Cuando el parámetro de frecuencia está al máximo, el filtro está completamente abierto y no se elimina ninguna frecuencia de las formas de onda sin procesar del oscilador.
En la práctica, se produce una reducción gradual (en lugar de repentina) del volumen de los armónicos por encima del punto de corte de un filtro paso bajo. La rapidez con la que estos armónicos se reducen en volumen a medida que la frecuencia aumenta por encima del punto de corte está determinada por el filtro. Pendiente Parámetro. La pendiente se mide en "unidades de volumen por octava". Dado que el volumen se mide en decibelios, esta pendiente suele expresarse en decibelios por octava (dB/oct). Cuanto mayor sea el número, mayor será el rechazo de armónicos por encima del punto de corte y más pronunciado el efecto de filtrado. Cada uno de SummitLas secciones de filtro de tienen una pendiente de 12 dB/oct, pero dos del mismo tipo se pueden conectar en cascada (colocarse en serie) para producir una pendiente de 24 dB/oct. Summit También permite conectar en cascada dos tipos diferentes de filtros, o incluso colocarlos “en paralelo”, de modo que la salida del mezclador sea tratada por ambos.
Otro parámetro importante del filtro es la resonancia. Se puede aumentar el volumen de las frecuencias en el punto de corte avanzando el filtro. Resonancia control. Esto es útil para enfatizar ciertos armónicos del sonido.
Al aumentar la Resonancia, se introduce una cualidad silbante en el sonido que pasa por el filtro. Cuando se ajusta a niveles muy altos, la Resonancia provoca la oscilación automática del filtro al pasar una señal. El tono silbante resultante es una onda sinusoidal pura, cuyo tono depende del ajuste de la Frecuencia Control (el punto de corte del filtro). Esta onda sinusoidal producida por resonancia puede utilizarse para algunos sonidos como fuente de sonido adicional si se desea.
El diagrama a continuación muestra la respuesta de un filtro paso bajo típico. Las frecuencias por encima del punto de corte presentan un volumen reducido.
Cuando se agrega resonancia, las frecuencias alrededor del punto de corte aumentan en volumen.
Además del tipo de filtro paso bajo tradicional, también existen tipos paso alto y paso banda. Summit, el tipo de filtro se selecciona con el Forma cambiar .
Un filtro paso alto es similar a un filtro paso bajo, pero funciona en sentido contrario, por lo que las frecuencias por debajo del punto de corte se eliminan. Las frecuencias por encima del punto de corte se dejan pasar. Cuando el filtro... Frecuencia Si el parámetro se establece al mínimo, el filtro está completamente abierto y no se eliminan frecuencias de las formas de onda sin procesar del oscilador.
Con un filtro paso banda, solo se deja pasar una banda estrecha de frecuencias centrada en el punto de corte. Se eliminan las frecuencias por encima y por debajo de la banda. No es posible abrir completamente este tipo de filtro y dejar pasar todas las frecuencias.
Se pueden obtener relaciones más complejas entre volumen y frecuencia utilizando filtros simples de los tipos descritos anteriormente en combinación. Summit Permite conectar en cascada dos filtros de diferentes tipos, creando una combinación en serie. Esta combinación generalmente elimina más frecuencias que con una sola sección de filtro, ya que ambos filtros son sustractivos. Sin embargo, pueden obtenerse resultados interesantes si los dos filtros tienen frecuencias de corte diferentes.
Por ejemplo, si a un filtro de paso bajo le sigue un filtro de paso alto, el filtro de paso bajo
Solo pasará frecuencias muy altas al filtro paso alto, que eliminará algunas, dejando una banda estrecha de frecuencias entre las frecuencias de corte de ambos filtros. El ancho de esta banda depende de la diferencia o separación entre las dos frecuencias de corte.
La combinación de los mismos filtros en paralelo produce un resultado bastante diferente, ya que las respuestas de ambas secciones se suman. Las frecuencias bajas pasarán por el filtro paso bajo y las altas por el filtro paso alto, lo que produce una caída o una joroba en la respuesta en la zona entre las dos frecuencias de corte.
En párrafos anteriores, se describió la síntesis del tono y el timbre de un sonido. La siguiente parte del Tutorial de Síntesis describe cómo se controla el volumen del sonido. El volumen de una nota creada por un instrumento musical suele variar considerablemente a lo largo de su duración, según el tipo de instrumento.
Por ejemplo, una nota tocada en un órgano alcanza rápidamente el volumen máximo al presionar una tecla. Permanece a ese volumen hasta que se suelta la tecla, y luego el volumen baja instantáneamente a cero.
Una nota de piano alcanza rápidamente su volumen máximo después de presionar una tecla, pero su volumen cae gradualmente a cero después de varios segundos, incluso si se mantiene presionada la tecla.
Una emulación de sección de cuerdas solo alcanza el volumen máximo gradualmente al presionar una tecla. Permanece a pleno volumen mientras se mantiene presionada la tecla, pero al soltarla, el volumen desciende a cero lentamente.
En un sintetizador analógico, los cambios en el carácter de un sonido que ocurren a lo largo de una nota se controlan mediante secciones llamadas Generadores de Envolvente. Uno de estos (Entorno de amplificador) siempre está relacionado con el amplificador, que controla la amplitud de la nota, es decir, el volumen del sonido, cuando se toca la nota. En SummitCada generador de envolvente tiene cinco parámetros principales que determinan la forma de la envolvente; estos se denominan parámetros AHDSR o “fases” de la envolvente.
Ajusta el tiempo que tarda el volumen en subir de cero a máximo tras pulsar una tecla. Permite crear un sonido con un fundido de entrada lento.
Este parámetro no se encuentra en muchos sintetizadores, pero está disponible en Summit. Determina durante cuánto tiempo el volumen de la nota permanece en su nivel máximo después del Tiempo de Ataque, antes de comenzar la caída de volumen establecida por el Tiempo de Decaimiento.
Ajusta el tiempo que tarda el volumen en caer desde su volumen completo inicial hasta el nivel establecido por el control Sustain, mientras se mantiene presionada una tecla.
Esto es diferente de los otros controles de envolvente en que establece un nivel en lugar de un período de tiempo.
Establece el nivel de volumen en el que permanece la envolvente mientras se mantiene presionada la tecla, una vez que ha expirado el tiempo de caída.
Ajusta el tiempo que tarda el volumen en bajar del nivel de Sustain a cero al soltar la tecla. Permite crear sonidos con un efecto de "desvanecimiento".
Observará que el diagrama también incluye una fase inicial adicional, el retardo. Este es el tiempo que tarda el tiempo de ataque, y por lo tanto toda la secuencia AHDSR, en comenzar después de pulsar la tecla. Esta es otra fase de envolvente que no suele encontrarse en otros sintetizadores, pero que está disponible en SummitLa adición de un tiempo de retardo nos lleva a cambiar el nombre de la secuencia de envolvente a DAHDSR para mayor integridad (aunque muchos usuarios continuarán refiriéndose a ella con el término más tradicional ADSR).
La mayoría de los sintetizadores modernos pueden generar múltiples envolventes. Summit Tiene tres generadores de envolvente: Entorno de amplificador Tiene un conjunto dedicado de controles deslizantes ADSR de hardware (el retardo y la retención se controlan por separado mediante el menú) y siempre se aplica al amplificador para ajustar el volumen de cada nota tocada, como se detalla anteriormente. Las dos envolventes de modulación (Mod Env 1 y Mod Env 2) comparten un conjunto idéntico de controles, con un interruptor de asignación que selecciona la envolvente controlada. Las envolventes de modulación permiten modificar dinámicamente otras secciones del sintetizador durante la duración de cada nota. Summit's Mod Env Los generadores se pueden utilizar para modificar la frecuencia de corte del filtro o el ancho de pulso de las salidas de onda cuadrada de los osciladores, por ejemplo.
Al igual que los generadores de envolvente, la sección LFO (oscilador de baja frecuencia) de un sintetizador es un modulador. En lugar de formar parte de la síntesis de sonido, se utiliza para modificar (o modular) otras secciones del sintetizador. Por ejemplo, los LFO pueden utilizarse para modificar el tono del oscilador o la frecuencia de corte del filtro, así como muchos otros parámetros.
La mayoría de los instrumentos musicales producen sonidos que varían con el tiempo, tanto en volumen como en tono y timbre. A veces, estas variaciones pueden ser bastante sutiles, pero aun así contribuyen en gran medida a la caracterización del sonido final.
Mientras que una envolvente se utiliza para controlar una modulación puntual a lo largo de la duración de una sola nota, los LFO modulan mediante una forma de onda o patrón cíclico repetitivo. Como se mencionó anteriormente, los osciladores producen una forma de onda constante, que puede adoptar la forma de una onda sinusoidal repetitiva, una onda triangular, etc. Los LFO producen formas de onda de forma similar, pero normalmente a una frecuencia demasiado baja para producir un sonido que el oído humano pueda percibir directamente. Al igual que con una envolvente, las formas de onda generadas por los LFO pueden alimentarse a otras partes del sintetizador para crear los cambios deseados en el sonido a lo largo del tiempo (o «movimientos»).
Imagine esta onda de baja frecuencia aplicada al tono de un oscilador. El resultado es que el tono del oscilador sube y baja lentamente por encima y por debajo de su tono original. Esto simularía, por ejemplo, a un violinista moviendo un dedo hacia arriba y hacia abajo por la cuerda del instrumento mientras lo toca con arco. Este sutil movimiento ascendente y descendente del tono se conoce como efecto «vibrato».
Una forma de onda que se utiliza a menudo para un LFO es una onda triangular.
Alternativamente, si la misma señal LFO modulara la frecuencia de corte del filtro en lugar del tono del oscilador, el resultado sería un efecto de oscilación conocido como "wah-wah".
Un sintetizador se puede dividir en cinco bloques principales de generación o modificación (modulación) del sonido:
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Osciladores que generan formas de onda en varios tonos.
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Un mezclador que mezcla las salidas de los osciladores (y agrega ruido y otras señales).
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Filtros que eliminan ciertos armónicos, cambiando el carácter o timbre del sonido.
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Un amplificador controlado por un generador de envolvente, que altera el volumen de un sonido a lo largo del tiempo cuando se toca una nota.
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LFO y envolventes que se pueden utilizar para modular cualquiera de los anteriores.
Gran parte del disfrute que se obtiene con un sintetizador consiste en experimentar con los sonidos preestablecidos de fábrica (Patches) y crear otros nuevos.
No hay sustituto para la experiencia práctica. Experimentos con ajustes SummitLos diversos controles eventualmente conducirán a una comprensión más completa de cómo las distintas secciones del sintetizador alteran y ayudan a dar forma a nuevos sonidos.
Armado con el conocimiento de este capítulo y una comprensión de lo que realmente sucede en el sintetizador cuando se realizan ajustes en las perillas e interruptores, el proceso de crear sonidos nuevos y emocionantes será fácil.