Esta sección cubre los principios generales de generación y procesamiento de sonido electrónico con más detalle, incluidas referencias a MiniNovaInstalaciones 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... MiniNovaLas 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. MiniNova 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.
Además de los tipos tradicionales de formas de onda del oscilador mencionados anteriormente,MiniNovaTambién tiene un conjunto de formas de onda generadas digitalmente y cuidadosamente seleccionadas que contienen elementos armónicos útiles normalmente difíciles de producir utilizando osciladores tradicionales.
Una “tabla de ondas” es un grupo de formas de onda digitales.MiniNovaCada una de las 36 tablas de ondas contiene nueve formas de onda digitales independientes. La ventaja de una tabla de ondas es que permite combinar formas de onda consecutivas.
Algunos de losMiniNovaLas tablas de ondas contienen formas de onda con un contenido armónico similar, mientras que otras contienen formas de onda con un contenido armónico muy diferente. Las tablas de ondas cobran vida cuando se modula el «índice de tabla de ondas» (la posición dentro de la tabla de ondas), lo que resulta en un sonido que cambia de carácter continuamente, ya sea de forma suave o abrupta.
Nueve ondas componen una tabla de ondas Modulación en anillo
Un modulador de anillo es un generador de sonido que toma señales de dos de losMiniNovaosciladores y los “multiplica” juntos.
ElMiniNovatiene 2 moduladores de anillo, uno toma Osc 1 y Osc 3 como entradas, y el otro toma Osc 2 y Osc 3. La salida resultante depende de las distintas frecuencias y el contenido armónico presente en cada una de las dos señales del oscilador, y consistirá en una serie de frecuencias de suma y diferencia, así como las frecuencias presentes en las señales originales.
Para ampliar la gama de sonidos producidos, los sintetizadores analógicos típicos cuentan con más de un oscilador. 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 potente.
ElMiniNovaEl mezclador de permite mezclar tres osciladores independientes, un oscilador de ruido separado y dos fuentes de modulador de anillo.
ElMiniNovaEs un sintetizador musical sustractivo. Esto implica que se sustrae parte del sonido en algún momento 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 14 tipos de filtros disponibles en elMiniNova, aunque se trata de variedades de tres tipos básicos de filtros:
El tipo de filtro más común en los sintetizadores es el de paso bajo. Con un filtro de paso bajo, se selecciona un punto de corte (o frecuencia de corte) y se pasan las frecuencias por debajo de este punto, mientras que las frecuencias por encima se filtran. El ajuste del parámetro "Frecuencia de filtro" determina el punto por debajo 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 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, el volumen de los armónicos por encima del punto de corte de un filtro paso bajo se reduce gradualmente. La rapidez con la que estos armónicos disminuyen su volumen a medida que la frecuencia aumenta por encima del punto de corte está determinada por la pendiente del filtro. Esta 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). Los valores típicos son 12 dB/oct y 24 dB/oct. Cuanto mayor sea el valor, mayor será el rechazo de los armónicos por encima del punto de corte y más pronunciado el efecto de filtrado.
Otro parámetro importante del filtro es su resonancia. El control de resonancia del filtro permite aumentar el volumen de las frecuencias en el punto de corte. Esto resulta útil para enfatizar ciertos armónicos del sonido.
Al aumentar la Resonancia, se introduce una cualidad silbante en el sonido que pasa por el filtro. Al ajustarse a niveles muy altos, la Resonancia provoca la oscilación automática del filtro al pasar una señal. El silbido resultante es una onda sinusoidal pura, cuyo tono depende del ajuste del control de Frecuencia (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 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 en el punto de corte aumentan en volumen.
Además del filtro paso bajo tradicional, también existen los filtros paso alto y paso banda. El tipo de filtro utilizado se selecciona mediante el parámetro "Tipo de filtro".
Un filtro paso alto es similar a un filtro paso bajo, pero funciona en sentido contrario: se eliminan las frecuencias por debajo del punto de corte. Las frecuencias por encima del punto de corte sí se dejan pasar. Cuando el parámetro "Frecuencia de filtro" se establece en cero, el filtro está completamente abierto y no se elimina ninguna frecuencia de las formas de onda del oscilador.
Cuando se utiliza un filtro paso banda, solo se deja pasar una banda estrecha de frecuencias centradas 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 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 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 su volumen máximo al presionar una tecla. Permanece a ese volumen hasta que se suelta la tecla, momento en el que el volumen baja instantáneamente a cero.
Una nota de piano alcanza rápidamente su volumen máximo después de presionar una tecla y disminuye gradualmente hasta llegar 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 volumen máximo mientras se mantiene presionada la tecla, pero al soltarla, el volumen desciende lentamente hasta cero.
En un sintetizador analógico, los cambios en el carácter de un sonido que ocurren a lo largo de una nota se controlan mediante una sección llamada generador de envolvente. MiniNova Tiene 6 generadores de envolvente (llamados Env 1 a Env 6). El Env 1 siempre está relacionado con un amplificador, que controla la amplitud de la nota (es decir, el volumen del sonido) al tocarla.
Cada generador de envolvente tiene cuatro controles que se utilizan para ajustar la forma 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.
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.
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 MiniNovaLos 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.