Esta sección cubre con más detalle los principios generales de la generación y el procesamiento del sonido electrónico, incluyendo referencias a PeakSe recomienda leer este capítulo detenidamente si la síntesis de sonido analógica es un tema desconocido. Los usuarios familiarizados con el tema pueden omitir esta sección y pasar a la siguiente.
Para comprender cómo un sintetizador genera sonido, es útil conocer los componentes que lo conforman, tanto musicales como no musicales.
La única forma de detectar un sonido es mediante la vibración del aire que hace vibrar el tímpano de manera regular y periódica. El cerebro interpreta estas vibraciones (con gran precisión) y las convierte en uno de los infinitos tipos de sonido que existen.
Sorprendentemente, cualquier sonido puede describirse en términos 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 presentes inicialmente en el sonido, y cómo cambian esas propiedades a lo largo de la duración del sonido.
Con un sintetizador musical, nos propusimos deliberadamente tener un control preciso sobre estas tres propiedades y, en particular, sobre cómo se pueden modificar durante la duración del sonido. A menudo, a estas propiedades se les da nombres diferentes; por ejemplo, el volumen puede denominarse amplitud, sonoridad o nivel, el tono frecuencia y, a veces, el timbre timbre.
Como se mencionó, el sonido se percibe mediante la vibración del aire en el tímpano. El tono del sonido viene determinado por la frecuencia de estas vibraciones. En un adulto, la vibración más lenta que se percibe como sonido es de aproximadamente 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 ondas (vibraciones), la onda B tiene exactamente el doble de picos que la onda A. (La onda B tiene, de hecho, una octava más alta que la onda A). El número de vibraciones en un periodo determinado define el tono de un sonido. Por eso, a veces se habla de frecuencia. El número de picos de la onda contados durante un periodo de tiempo determinado define el tono o la frecuencia.
Los sonidos musicales se componen de varias notas diferentes y relacionadas que se producen simultáneamente. La más grave se denomina nota fundamental y corresponde a la nota percibida del sonido. Las demás notas que componen el sonido y que se relacionan con la fundamental mediante proporciones matemáticas sencillas se denominan armónicos. La intensidad relativa de cada armónico en comparación con la de la fundamental determina el tono o timbre general del sonido.
Consideremos dos instrumentos, como un clavecín y un piano, tocando la misma nota en el teclado con el mismo volumen. A pesar de tener el mismo volumen y tono, los instrumentos suenan claramente diferentes. Esto se debe a que los distintos mecanismos de producción de notas de ambos instrumentos generan conjuntos de armónicos diferentes; los armónicos presentes en el sonido de un piano son distintos a los que se encuentran en el sonido de un clavecín.
El volumen, que a menudo se denomina amplitud o intensidad del sonido, está determinado por la magnitud de las vibraciones. En pocas palabras, escuchar un piano a un metro de distancia sonará más fuerte que si estuviera a cincuenta metros.
Tras demostrar que tan solo tres elementos pueden definir cualquier sonido, ahora es necesario plasmar estos elementos en un sintetizador musical. Es lógico que diferentes secciones del sintetizador «sinteticen» (o creen) cada uno de estos elementos.
Una sección del sintetizador, el osciladores, generan señales de forma de onda sin procesar que definen el tono del sonido junto con su contenido armónico sin procesar (tono). Estas señales luego se mezclan en una sección llamada Mezcladory la mezcla resultante se introduce luego en una sección llamada Filtrar. Esto produce alteraciones adicionales en el tono del sonido, eliminando (filtrando) o realzando ciertos armónicos. Por último, la señal filtrada se introduce en el Amplificador, que determina el volumen final del sonido.
Secciones adicionales del sintetizador - LFOs y Sobres - proporcionar más formas de alterar el tono, el timbre y el volumen de un sonido interactuando con el osciladores, Filtrar y Amplificador, proporcionando cambios en el carácter del sonido que pueden evolucionar con el tiempo. Porque LFOs' y SobresSu único propósito es controlar (modular) las demás secciones del sintetizador; comúnmente se les conoce como "moduladores".
A continuación, se analizarán con mayor detalle estas distintas secciones del sintetizador.
La sección del oscilador es el corazón del sintetizador. Genera una onda electrónica (que produce las vibraciones al ser enviada a un altavoz). Esta onda se produce a una altura tonal controlable, determinada inicialmente por la nota tocada en el teclado o contenida en un mensaje MIDI recibido. El timbre característico de la onda viene 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 cuando se observan en un instrumento llamado osciloscopio, y son: ondas sinusoidales, ondas cuadradas, ondas de diente de sierra, ondas triangulares y ruido. Cada una de PeakLas secciones de oscilador pueden generar todas estas formas de onda, e incluso formas de onda de sintetizador no tradicionales. (Cabe destacar 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 que aparecen a continuación muestran cómo se ven estas formas de onda en un osciloscopio e ilustran los niveles relativos de sus armónicos. Recuerda que son los niveles relativos de los distintos armónicos presentes en una forma de onda los que determinan el carácter tonal del sonido final.
Estas poseen un solo armónico. Una forma de onda sinusoidal produce el sonido más "puro" porque solo tiene este tono (frecuencia).
Estas 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 del fundamental.
Estas son ricas en armónicos y contienen tanto armónicos pares como impares de la frecuencia fundamental. El volumen de cada una es inversamente proporcional a su posición en la serie armónica.
Las ondas cuadradas/pulsátiles contienen únicamente armónicos impares, que tienen el mismo volumen que los armónicos impares en una onda de diente de sierra.
La onda cuadrada permanece el mismo tiempo en su estado "alto" que en su estado "bajo". Esta proporción se conoce como "ciclo de trabajo". Una onda cuadrada siempre tiene un ciclo de trabajo del 50%, lo que significa que está en estado "alto" durante la mitad del ciclo y en estado "bajo" durante la otra mitad. Peak le permite ajustar el ciclo de trabajo de la forma de onda cuadrada básica (a través del Forma controles) para producir una forma de onda más rectangular. Estas se conocen comúnmente como formas de onda de pulso. A medida que la forma de onda se vuelve más rectangular, se introducen más armónicos pares y la forma de onda cambia su carácter, adquiriendo un sonido más nasal.
El ancho de la forma de onda del pulso (el "Ancho de Pulso") puede modificarse dinámicamente mediante un modulador, lo que provoca que el contenido armónico de la forma de onda cambie constantemente. Esto puede conferirle a la forma de onda una cualidad "robusta" cuando el ancho de pulso se modifica a una velocidad moderada.
Una forma de onda de pulso suena igual tanto si el ciclo de trabajo es, por ejemplo, del 40 % como del 60 %, puesto que la forma de onda simplemente se "invierte" y el contenido armónico es exactamente el mismo.
El ruido es una señal aleatoria y no tiene una frecuencia fundamental (por lo tanto, carece de tono). El ruido contiene todas las frecuencias y todas tienen el mismo volumen. Debido a que no posee tono, el ruido 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" eficazmente. PeakEl modulador de anillo utiliza el oscilador 1 y el oscilador 2 como entradas. La salida resultante depende de las distintas frecuencias y el contenido armónico presentes en cada una de las señales de los dos osciladores, y consistirá en una serie de frecuencias sumadas y diferenciadas, así como en las frecuencias presentes en las señales originales.
Para ampliar la gama de sonidos que se pueden producir, los sintetizadores analógicos típicos tienen más de un oscilador (Peak (Tiene tres). Al usar varios osciladores para crear un sonido, es posible lograr mezclas armónicas muy interesantes. También es posible desafinar ligeramente los osciladores individuales entre sí, lo que crea un sonido muy cálido y con cuerpo. PeakEl mezclador 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, todo ello mezclado según sea necesario.
Peak Es un sintetizador musical sustractivo. El término "sustractivo" implica que parte del sonido se elimina en algún punto del proceso de síntesis.
Los osciladores proporcionan a las formas de onda brutas un amplio contenido armónico, y la sección de filtros sustrae algunos de los armónicos de forma controlada.
Hay tres tipos básicos de filtros, todos los cuales están disponibles en Peak: paso bajo, paso banda y paso alto. El tipo de filtro más comúnmente utilizado en los sintetizadores es el paso bajo. En un filtro de paso bajo, se elige una "frecuencia de corte" y cualquier frecuencia por debajo de esta se deja pasar, mientras que las frecuencias por encima se filtran o eliminan. La configuración de la Frecuencia del filtro Este parámetro determina el punto por encima del cual se eliminan las frecuencias. Este proceso de eliminación de armónicos de las formas de onda modifica el carácter o timbre del sonido. Cuando el parámetro Frecuencia alcanza su valor máximo, el filtro está completamente abierto y no se elimina ninguna frecuencia de las formas de onda originales 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 de 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 se suele expresar en decibelios por octava (dB/oct). Cuanto mayor sea el valor, mayor será el rechazo de los armónicos por encima del punto de corte y más pronunciado será el efecto de filtrado. PeakLa sección de filtrado ofrece dos pendientes: 12 dB/oct y 24 dB/oct.
Otro parámetro importante del filtro es la resonancia. Las frecuencias en el punto de corte pueden aumentar de volumen al adelantar el filtro. Resonancia control. Esto es útil para enfatizar ciertos armónicos del sonido.
A medida que aumenta la resonancia, se introduce una cualidad similar a un silbido en el sonido que pasa a través del filtro. Cuando se ajusta a niveles muy altos, la resonancia hace que el filtro autooscile cada vez que pasa una señal a través de él. El tono silbante resultante que se produce es en realidad una onda sinusoidal pura, cuyo tono depende de la configuración de la resonancia. Frecuencia control (el punto de corte del filtro). Esta onda sinusoidal producida por resonancia puede utilizarse como fuente de sonido adicional para algunos sonidos, si se desea.
El diagrama que aparece a continuación muestra la respuesta de un filtro paso bajo típico. Las frecuencias superiores al punto de corte se reducen en volumen.
Cuando se añade resonancia, las frecuencias cercanas al punto de corte aumentan de volumen.
Además del filtro de paso bajo tradicional, también existen filtros de paso alto y de paso de banda. Peak, el tipo de filtro se selecciona con el Forma cambiar .
Un filtro de paso alto es similar a un filtro de paso bajo, pero funciona en el "sentido opuesto", de modo que se eliminan las frecuencias por debajo del punto de corte. Las frecuencias por encima del punto de corte se dejan pasar. Cuando el Frecuencia El parámetro se ajusta al mínimo, el filtro está completamente abierto y no se elimina ninguna frecuencia de las formas de onda originales del oscilador.
Con un filtro de paso de banda, solo se deja pasar una banda estrecha de frecuencias centrada en el punto de corte. Las frecuencias que están por encima y por debajo de la banda se eliminan. No es posible abrir completamente este tipo de filtro y permitir el paso de todas las frecuencias.
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 producida 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 su volumen máximo al presionar una tecla. Permanece a ese volumen hasta que se suelta la tecla, momento en el que el nivel de volumen cae instantáneamente a cero.
Una nota de piano alcanza rápidamente su volumen máximo tras pulsar una tecla, pero su volumen disminuye gradualmente hasta cero después de varios segundos, incluso si se mantiene pulsada la tecla.
La emulación de una sección de cuerdas alcanza el volumen máximo gradualmente al presionar una tecla. Se mantiene al máximo volumen mientras se mantiene presionada la tecla, pero una vez que se suelta, el volumen desciende a cero muy lentamente.
En un sintetizador analógico, los cambios en el carácter de un sonido que ocurren durante la duración de una nota son controlados por secciones llamadas generadores de envolvente. Uno de estos (Amp Env) 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 PeakCada generador de envolvente tiene cinco parámetros principales que determinan la forma de la envolvente; estos se denominan parámetros AHDSR o "fases" de la envolvente.
El control Attack ajusta el tiempo que tarda el volumen en subir de cero al máximo después de pulsar una tecla. Puedes aumentar el Attack para crear un sonido con un efecto de subida gradual.
Este parámetro no se encuentra en muchos sintetizadores, pero está disponible en Peak. Determina durante cuánto tiempo el volumen de la nota permanece en su nivel máximo después del Tiempo de Ataque, antes de que comience la caída de volumen establecida por el Tiempo de Decaimiento.
La función Decay ajusta el tiempo que tarda el volumen en descender desde su volumen máximo inicial hasta el nivel establecido por el control de nivel de Sustain, mientras se mantiene pulsada una tecla.
Sustain es diferente a los demás controles de Envelope; establece un nivel en lugar de un período de tiempo.
Establece el nivel de volumen en el que se mantiene la envolvente mientras se mantiene pulsada una tecla, después del tiempo de ataque y decaimiento.
Ajusta el tiempo que tarda el volumen en bajar del nivel de Sustain a cero una vez que se suelta la tecla. Se puede usar para crear sonidos con un efecto de desvanecimiento gradual.
La mayoría de los sintetizadores pueden generar múltiples envolventes. Peak tiene tres generadores de envolvente: Amp Env tiene un conjunto dedicado de controles AHDSR (Hold se controla por separado a través del menú) y siempre se aplica al amplificador para dar forma al volumen de cada nota tocada, como se detalla anteriormente. Los dos envolventes de modulación (Mod Env 1 y Mod Env 2Comparten un conjunto idéntico de controles, con un interruptor de asignación que selecciona la envolvente que se está controlando. Las envolventes de modulación se pueden usar para alterar dinámicamente otras secciones del sintetizador durante la duración de cada nota. Peak's Mod Env Los generadores pueden utilizarse para modificar la frecuencia de corte del filtro o el ancho de pulso de las salidas de onda cuadrada de los osciladores, por ejemplo.
La sección LFO (oscilador de baja frecuencia) de un sintetizador es un modulador. En lugar de formar parte de la síntesis de sonido propiamente dicha, se utiliza para modificar (o modular) otras secciones del sintetizador. Por ejemplo, los LFO suelen cambiar el tono del oscilador, la frecuencia de corte del filtro y 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 caracterizar el sonido final.
Mientras que utilizamos envolventes para controlar una modulación puntual durante la duración de una sola nota, los LFO modulan utilizando 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 manera 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 se pueden enviar a otras partes del sintetizador para crear los cambios deseados a lo largo del tiempo, o "movimientos", en el sonido.
Imagina que esta onda de baja frecuencia se aplica 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 arriba y abajo de la cuerda del instrumento mientras la toca con el arco. Este sutil movimiento ascendente y descendente del tono se conoce como efecto de vibrato.
Una forma de onda que se usa frecuentemente para un LFO es la 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 familiar conocido como 'wah-wah'.
Un sintetizador se puede dividir en cinco bloques principales de generación o modificación (modulación) de sonido:
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Osciladores que generan formas de onda en diferentes tonos.
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Un mezclador que combina las salidas de los osciladores (y añade 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 reproduce una nota.
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LFOs y envolventes que se pueden usar para modular cualquiera de los anteriores.
Gran parte del disfrute que se puede obtener con un sintetizador reside en experimentar con los sonidos preestablecidos de fábrica (Patches) y crear otros nuevos.
No hay sustituto para la experiencia práctica. Experimentos con ajustes PeakLos diversos controles del sistema conducirán finalmente a una comprensión más completa de cómo las distintas secciones del sintetizador alteran y ayudan a dar forma a nuevos sonidos.
Con los conocimientos adquiridos en este capítulo y comprendiendo lo que sucede realmente en el sintetizador al modificar los potenciómetros e interruptores, el proceso de crear sonidos nuevos y emocionantes resultará sencillo.