Questa sezione tratta in modo più dettagliato i principi generali della generazione e dell'elaborazione del suono elettronico, compresi i riferimenti a SummitLe strutture di [nome dell'azienda] ove pertinenti. Si raccomanda di leggere attentamente questo capitolo se la sintesi sonora analogica non è un argomento familiare. Gli utenti che hanno familiarità con l'argomento possono saltare questa sezione e passare alla successiva.
Per comprendere come un sintetizzatore genera il suono, è utile conoscere le componenti che lo costituiscono, sia musicali che non musicali.
L'unico modo in cui un suono può essere rilevato è attraverso la vibrazione regolare e periodica del timpano da parte dell'aria. Il cervello interpreta queste vibrazioni (con grande precisione) identificandole in un numero infinito di tipi di suono diversi.
Sorprendentemente, qualsiasi suono può essere descritto in termini di tre proprietà, e tutti i suoni le possiedono sempre. Esse sono:
Ciò che distingue un suono da un altro è l'intensità relativa delle tre proprietà inizialmente presenti nel suono e il modo in cui queste proprietà cambiano nel corso della sua durata.
Con un sintetizzatore musicale, ci proponiamo deliberatamente di avere un controllo preciso su queste tre proprietà e, in particolare, su come possono essere modificate durante la "durata" del suono. A queste proprietà vengono spesso attribuiti nomi diversi, ad esempio il volume può essere chiamato ampiezza, intensità o livello, l'altezza come frequenza e talvolta il timbro come tono.
Come già detto, il suono viene percepito dalla vibrazione dell'aria contro il timpano. L'altezza del suono è determinata dalla velocità delle vibrazioni. Per un essere umano adulto, la vibrazione più lenta percepita come suono è di circa venti volte al secondo, che il cervello interpreta come un suono basso e profondo; la più veloce è di migliaia di volte al secondo, che il cervello interpreta come un suono acuto.
Se si conta il numero di picchi nelle due forme d'onda (vibrazioni), si nota che l'onda B ha esattamente il doppio dei picchi rispetto all'onda A. (L'onda B è in realtà un'ottava più alta dell'onda A). Il numero di vibrazioni in un dato periodo determina l'altezza di un suono. Questo è il motivo per cui l'altezza viene talvolta definita frequenza. È il numero di picchi della forma d'onda contati durante un dato periodo di tempo che definisce l'altezza, o frequenza.
I suoni musicali sono costituiti da diverse altezze correlate che si verificano simultaneamente. La più bassa è chiamata "altezza fondamentale" e corrisponde alla nota percepita del suono. Le altre altezze che compongono il suono, correlate alla fondamentale da semplici rapporti matematici, sono chiamate armoniche. L'intensità relativa di ciascuna armonica rispetto all'intensità della fondamentale determina il timbro o il timbro complessivo del suono.
Consideriamo due strumenti come un clavicembalo e un pianoforte che suonano la stessa nota sulla tastiera e allo stesso volume. Nonostante abbiano lo stesso volume e la stessa altezza, i due strumenti producono suoni nettamente diversi. Questo perché i diversi meccanismi di produzione delle note dei due strumenti generano diversi insiemi di armoniche; le armoniche presenti nel suono di un pianoforte sono diverse da quelle che si trovano nel suono di un clavicembalo.
Il volume, spesso indicato come ampiezza o intensità del suono, è determinato dall'entità delle vibrazioni. In parole semplici, ascoltare un pianoforte da un metro di distanza sembrerà più forte che ascoltarlo da cinquanta metri di distanza.
Dopo aver dimostrato che solo tre elementi possono definire un suono, questi elementi devono ora essere realizzati in un sintetizzatore musicale. È logico che diverse sezioni del sintetizzatore "sintetizzino" (o creino) ciascuno di questi elementi.
Una sezione del sintetizzatore, il Oscillatori, generano segnali di forma d'onda grezzi che definiscono l'altezza del suono insieme al suo contenuto armonico grezzo (tono). Questi segnali vengono poi miscelati insieme in una sezione chiamata Mixere la miscela risultante viene quindi alimentata in una sezione chiamata Filtro. Ciò apporta ulteriori modifiche al tono del suono, rimuovendo (filtrando) o potenziando determinate armoniche. Infine, il segnale filtrato viene inviato al Amplificatoreche determina il volume finale del suono.
Sezioni aggiuntive di sintetizzatore - LFO E Buste - fornire ulteriori modi per modificare l'altezza, il tono e il volume di un suono interagendo con il Oscillatori, Filtro E Amplificatore, fornendo cambiamenti nel carattere del suono che possono evolversi nel tempo. Perché LFO' E BusteIl loro unico scopo è quello di controllare (modulare) le altre sezioni del sintetizzatore; sono comunemente noti come "modulatori".
Queste diverse sezioni del sintetizzatore verranno ora trattate in modo più dettagliato.
La sezione oscillatore è il cuore del sintetizzatore. Genera un'onda elettronica (che crea le vibrazioni quando viene infine inviata a un altoparlante). Questa forma d'onda viene prodotta a un'altezza musicale controllabile, inizialmente determinata dalla nota suonata sulla tastiera o contenuta in un messaggio MIDI ricevuto. Il timbro o timbro distintivo della forma d'onda è in realtà determinato dalla forma d'onda stessa.
Molti anni fa, i pionieri della sintesi musicale scoprirono che solo poche forme d'onda distintive contenevano molte delle armoniche più utili per creare suoni musicali. I nomi di queste onde riflettono la loro forma reale quando vengono visualizzate su uno strumento chiamato oscilloscopio, e sono: onde sinusoidali, onde quadre, onde a dente di sega, onde triangolari e rumore. Ciascuna di SummitLa sezione Oscillatore può generare tutte queste forme d'onda, e anche forme d'onda di sintetizzatore non tradizionali. (Si noti che il rumore viene generato indipendentemente e miscelato con le altre forme d'onda nella sezione Mixer.)
Ogni forma d'onda (ad eccezione del rumore) possiede una serie specifica di armoniche musicalmente correlate che possono essere manipolate da ulteriori sezioni del sintetizzatore.
I diagrammi seguenti mostrano l'aspetto di queste forme d'onda su un oscilloscopio e illustrano i livelli relativi delle loro armoniche. Ricorda, sono i livelli relativi delle varie armoniche presenti in una forma d'onda a determinare il carattere timbrico del suono finale.
Questi possiedono una sola armonica. Una forma d'onda sinusoidale produce il suono più "puro" perché ha solo questa singola altezza (frequenza).
Queste contengono solo armoniche dispari. Il volume di ciascuna diminuisce con il quadrato della sua posizione nella serie armonica. Ad esempio, la quinta armonica ha un volume pari a 1/25 del volume della fondamentale.
Queste sono ricche di armoniche e contengono sia armoniche pari che dispari della frequenza fondamentale. Il volume di ciascuna è inversamente proporzionale alla sua posizione nella serie armonica.
Le onde quadre/a impulsi contengono solo armoniche dispari, che hanno lo stesso volume delle armoniche dispari di un'onda a dente di sega.
L'onda quadra trascorre un intervallo di tempo uguale nello stato "alto" e nello stato "basso". Questo rapporto è noto come "duty cycle". Un'onda quadra ha sempre un duty cycle del 50%, il che significa che è "alta" per metà del ciclo e "bassa" per l'altra metà. Summit consente di regolare il duty cycle della forma d'onda quadra di base (tramite il Forma controlli) per produrre una forma d'onda più "rettangolare". Queste sono spesso note come forme d'onda a impulsi. Man mano che la forma d'onda diventa sempre più rettangolare, vengono introdotte più armoniche pari e la forma d'onda cambia il suo carattere, diventando più "nasale".
La larghezza dell'impulso (la "larghezza dell'impulso") può essere modificata dinamicamente da un modulatore, con conseguente variazione costante del contenuto armonico dell'onda. Questo può conferire all'onda un aspetto "corposo" quando la larghezza dell'impulso viene modificata a una velocità moderata.
Un impulso ha lo stesso suono sia che il duty cycle sia, ad esempio, del 40% o del 60%, poiché la forma d'onda è semplicemente "invertita" e il contenuto armonico è esattamente lo stesso.
Il rumore è un segnale casuale e non possiede una frequenza fondamentale (e quindi non ha proprietà di altezza tonale). Il rumore contiene tutte le frequenze, e tutte hanno lo stesso volume. Poiché non ha altezza tonale, il rumore è spesso utile per creare effetti sonori e suoni di tipo percussivo.
Un modulatore ad anello è un generatore di suoni che riceve i segnali da due oscillatori e, di fatto, li "moltiplica" insieme. SummitIl modulatore ad anello di utilizza l'oscillatore 1 e l'oscillatore 2 come ingressi. L'uscita risultante dipende dalle varie frequenze e dal contenuto armonico presenti in ciascuno dei due segnali dell'oscillatore e sarà composta da una serie di frequenze di somma e differenza, oltre alle frequenze presenti nei segnali originali.
Un altro metodo per combinare i segnali provenienti da due sorgenti è la modulazione di frequenza, o FM. In questa tecnica, la frequenza di un oscillatore – a volte chiamata "portante" – viene variata dinamicamente rispetto al suo valore nominale "centrale" di una quantità corrispondente all'ampiezza istantanea del segnale proveniente dal secondo oscillatore. Summit ha una serie di controlli sul pannello dedicati all'aggiunta di effetti FM.
Il risultato sonoro preciso dipenderà dalle forme d'onda di ciascun oscillatore, dalla loro altezza relativa e dall'ampiezza massima del segnale modulante: Summit quest'ultimo parametro può essere controllato manualmente e può essere ulteriormente variato sia tramite LFO che Envelope.
Il risultato della modulazione di frequenza è la generazione di un'ampia gamma di armoniche aggiuntive (in realtà, teoricamente infinite), sia al di sopra che al di sotto dell'altezza dell'oscillatore modulato. Nel linguaggio FM, queste armoniche sono spesso chiamate bande laterali. Il numero di bande laterali "significative" è proporzionale all'ampiezza del segnale modulante e inversamente proporzionale alla differenza di frequenza tra la portante e il modulatore. Se il modulatore è già ricco di armoniche, ad esempio qualcosa di diverso da una semplice onda sinusoidale, ogni armonica crea il proprio insieme di bande laterali, arricchendo ulteriormente il contenuto spettrale del risultato.
Per estendere la gamma di suoni che è possibile produrre, i sintetizzatori analogici tipici hanno più di un oscillatore (Summit Ne ha tre per la Parte A e tre per la Parte B. Utilizzando più Oscillatori per creare un suono, è possibile ottenere interessanti mix armonici. È anche possibile scordare leggermente i singoli Oscillatori l'uno rispetto all'altro, creando un suono caldo e "corposo".
SummitIl Mixer consente di creare un suono composto dalle forme d'onda degli Oscillatori 1, 2 e 3, da una sorgente di rumore e dall'uscita del Ring Modulator, il tutto mixato insieme secondo necessità.
Summit è un sottrattivo sintetizzatore. Sottrattivo implica che parte del suono venga sottratta da qualche parte nel processo di sintesi.
Gli oscillatori forniscono forme d'onda grezze con un ricco contenuto armonico, mentre la sezione Filtro sottrae alcune armoniche in modo controllato.
Esistono tre tipi di filtri di base, tutti disponibili in Summit: passa-basso, passa-banda e passa-alto. Il tipo di filtro più comunemente utilizzato sui sintetizzatori è passa-basso. In un filtro passa-basso, viene scelta una "frequenza di taglio" e tutte le frequenze al di sotto di questa vengono lasciate passare, mentre quelle al di sopra vengono filtrate o rimosse.
L'impostazione del Frequenza del filtro Il parametro determina il punto oltre il quale le frequenze vengono rimosse. Questo processo di rimozione delle armoniche dalle forme d'onda ha l'effetto di modificare il carattere o il timbro del suono. Quando il parametro Frequency è al massimo, il filtro è completamente "aperto" e nessuna frequenza viene rimossa dalle forme d'onda grezze dell'oscillatore.
In pratica, si verifica una riduzione graduale (piuttosto che improvvisa) del volume delle armoniche al di sopra del punto di taglio di un filtro passa-basso. La rapidità con cui queste armoniche si riducono di volume all'aumentare della frequenza al di sopra del punto di taglio è determinata dalla frequenza del filtro. Pendenza parametro. La pendenza è misurata in "unità di volume per ottava". Poiché il volume è misurato in decibel, questa pendenza è solitamente espressa in decibel per ottava (dB/ottava). Maggiore è il numero, maggiore è la reiezione delle armoniche al di sopra del punto di taglio e più pronunciato è l'effetto di filtraggio. Ciascuno di SummitLe sezioni del filtro hanno una pendenza di 12 dB/ott., ma due dello stesso tipo possono essere collegate in cascata (in serie) per produrre una pendenza di 24 dB/ott. Summit consente inoltre di collegare in cascata due diversi tipi di filtri, o addirittura di posizionarli “in parallelo”, in modo che l’uscita del mixer venga trattata da entrambi.
Un altro parametro importante del filtro è la risonanza. Le frequenze al punto di taglio possono essere aumentate di volume anticipando il filtro. Risonanza controllo. Questo è utile per enfatizzare alcune armoniche del suono.
Aumentando la Risonanza, si introduce una qualità simile a un fischio nel suono che attraversa il filtro. Se impostata a livelli molto alti, la Risonanza provoca l'auto-oscillazione del filtro ogni volta che un segnale lo attraversa. Il fischio prodotto è in realtà un'onda sinusoidale pura, la cui altezza dipende dall'impostazione del filtro. Frequenza controllo (il punto di taglio del filtro). Questa onda sinusoidale prodotta dalla risonanza può effettivamente essere utilizzata per alcuni suoni come sorgente sonora aggiuntiva, se lo si desidera.
Il diagramma seguente mostra la risposta di un tipico filtro passa-basso. Le frequenze superiori al punto di taglio vengono ridotte di volume.
Aggiungendo la risonanza, le frequenze attorno al punto di taglio vengono aumentate di volume.
Oltre al tradizionale tipo di filtro passa-basso, esistono anche i tipi passa-alto e passa-banda. Summit, il tipo di filtro viene selezionato con Forma interruttore .
Un filtro passa-alto è simile a un filtro passa-basso, ma funziona in "senso opposto", ovvero rimuove le frequenze al di sotto del punto di taglio. Le frequenze al di sopra del punto di taglio vengono lasciate passare. Quando il filtro Frequenza Quando il parametro è impostato al minimo, il filtro è completamente aperto e nessuna frequenza viene rimossa dalle forme d'onda dell'oscillatore grezzo.
Con un filtro passa-banda, viene lasciata passare solo una stretta banda di frequenze centrata attorno al punto di taglio. Le frequenze sopra e sotto la banda vengono rimosse. Non è possibile aprire completamente questo tipo di filtro e lasciare passare tutte le frequenze.
Relazioni più complesse tra volume e frequenza possono essere ottenute utilizzando in combinazione filtri semplici dei tipi descritti sopra. Summit Permette di "mettere in cascata" due filtri di tipo diverso, creando una combinazione "in serie". Tale combinazione generalmente comporta la rimozione di più frequenze rispetto a una singola sezione di filtro, poiché entrambi i filtri sono sottrattivi. Tuttavia, si possono ottenere risultati interessanti se i due filtri hanno frequenze di taglio diverse.
Ad esempio, se un filtro passa-basso è seguito da un filtro passa-alto, il filtro passa-basso
passerà solo le frequenze molto alte al filtro passa-alto, che ne rimuoverà alcune, lasciando una stretta banda di frequenze "tra" le frequenze di taglio di entrambi i filtri. L'ampiezza di questa banda dipende dalla differenza, o "separazione", tra le due frequenze di taglio.
Combinando gli stessi filtri in parallelo si ottiene un risultato molto diverso, poiché le risposte delle due sezioni vengono di fatto sommate. Le basse frequenze saranno lasciate passare dal filtro passa-basso e le alte frequenze dal filtro passa-alto, con conseguente caduta o aumento della risposta nell'area compresa tra le due frequenze di taglio.
Nei paragrafi precedenti è stata descritta la sintesi dell'altezza e del timbro di un suono. La parte successiva del tutorial sulla sintesi descrive come viene controllato il volume del suono. Il volume di una nota prodotta da uno strumento musicale varia spesso notevolmente durante la sua durata, a seconda del tipo di strumento.
Ad esempio, una nota suonata su un organo raggiunge rapidamente il volume massimo quando si preme un tasto. Il volume rimane al massimo finché il tasto non viene rilasciato, dopodiché il livello del volume scende istantaneamente a zero.
Una nota di pianoforte raggiunge rapidamente il volume massimo dopo la pressione di un tasto, ma il volume diminuisce gradualmente fino a zero dopo alcuni secondi, anche se il tasto viene tenuto premuto.
L'emulazione di una sezione di archi raggiunge il volume massimo solo gradualmente quando si preme un tasto. Il volume rimane al massimo finché il tasto viene tenuto premuto, ma una volta rilasciato, il volume scende a zero piuttosto lentamente.
In un sintetizzatore analogico, le modifiche al carattere di un suono che si verificano durante la durata di una nota sono controllate da sezioni chiamate generatori di inviluppo. Uno di questi (Amp Env) è sempre correlato all'amplificatore, che controlla l'ampiezza della nota, cioè il volume del suono, quando la nota viene suonata. SummitOgni generatore di inviluppo ha cinque parametri principali che determinano la forma dell'inviluppo; questi sono denominati parametri AHDSR o "fasi" dell'inviluppo.
Il parametro Attack regola il tempo necessario affinché il volume, dopo la pressione di un tasto, aumenti da zero al massimo. Aumentando il valore di Attack è possibile creare un suono con un effetto di dissolvenza graduale.
Questo parametro non è presente su molti sintetizzatori, ma è disponibile su SummitDetermina per quanto tempo il volume della nota rimane al suo livello massimo dopo il tempo di attacco, prima che inizi la diminuzione di volume impostata dal tempo di decadimento.
Decay regola il tempo necessario affinché il volume si abbassi dal suo livello iniziale massimo al livello impostato dal controllo Sustain, mentre si tiene premuto un tasto.
La funzione Sustain si differenzia dagli altri controlli dell'inviluppo: imposta un livello anziché un periodo di tempo.
Imposta il livello del volume a cui l'inviluppo rimane finché si tiene premuto un tasto, dopo il tempo di attacco e di decadimento.
Il rilascio regola il tempo impiegato dal volume per scendere dal livello di Sustain a zero quando si rilascia un tasto. È possibile utilizzare un rilascio lungo per creare suoni che "sfumano".
Noterete che il diagramma include anche un'ulteriore fase iniziale, il Delay. Questo è il tempo necessario affinché il tempo di attacco – e quindi l'intera sequenza AHDSR – inizi dopo aver premuto il tasto. Questa è un'altra fase di inviluppo che non si trova generalmente in altri sintetizzatori, ma è disponibile in SummitL'aggiunta di un Delay Time ci porta a rinominare la sequenza di inviluppo DAHDSR per completezza (anche se molti utenti continueranno a chiamarla con il termine più tradizionale ADSR).
La maggior parte dei sintetizzatori moderni può generare più inviluppi. Summit ha tre generatori di inviluppo: Amp Env ha un set dedicato di controlli slider ADSR hardware (Delay e Hold sono controllati separatamente tramite il menu) e viene sempre applicato all'amplificatore per modellare il volume di ogni nota suonata, come descritto in dettaglio sopra. I due inviluppi di modulazione (Mod Env 1 E Mod Env 2) condividono un set di controlli identico, con un interruttore di assegnazione che seleziona l'inviluppo da controllare. Gli inviluppi di modulazione possono essere utilizzati per alterare dinamicamente altre sezioni del sintetizzatore durante la durata di ogni nota. Summit'S Mod Env I generatori possono essere utilizzati, ad esempio, per modificare la frequenza di taglio del filtro o la larghezza dell'impulso delle uscite ad onda quadra degli oscillatori.
La sezione LFO (oscillatore a bassa frequenza) di un sintetizzatore è un modulatore. Invece di essere parte integrante della sintesi sonora, viene utilizzata per modificare (o modulare) altre sezioni del sintetizzatore. Ad esempio, gli LFO spesso modificano l'intonazione dell'oscillatore, la frequenza di taglio del filtro e molti altri parametri.
La maggior parte degli strumenti musicali produce suoni che variano nel tempo sia in volume che in altezza e timbro. Talvolta queste variazioni possono essere piuttosto lievi, ma contribuiscono comunque in modo significativo a caratterizzare il suono finale.
Mentre gli inviluppi vengono utilizzati per controllare una modulazione singola per tutta la durata di una nota, gli LFO modulano utilizzando una forma d'onda o uno schema ciclico ripetitivo.
Come già accennato, gli oscillatori producono una forma d'onda costante, che può assumere la forma di un'onda sinusoidale ripetuta, di un'onda triangolare, ecc. Gli LFO producono forme d'onda in modo simile, ma normalmente a una frequenza troppo bassa per produrre un suono percepibile direttamente dall'orecchio umano. Analogamente a un inviluppo, le forme d'onda generate dagli LFO possono essere inviate ad altre parti del sintetizzatore per creare le variazioni desiderate nel tempo, o "movimenti", del suono.
Immaginate che quest'onda a bassa frequenza venga applicata al tono di un oscillatore. Il risultato è che il tono dell'oscillatore sale e scende lentamente al di sopra e al di sotto del suo tono originale. Questo simulerebbe, ad esempio, un violinista che muove un dito su e giù lungo la corda dello strumento mentre lo suona con l'archetto. Questo sottile movimento di tono su e giù è chiamato effetto "vibrato".
Una forma d'onda spesso utilizzata per un LFO è l'onda triangolare.
In alternativa, se lo stesso segnale LFO modulasse la frequenza di taglio del filtro anziché l'intonazione dell'oscillatore, si otterrebbe un effetto di oscillazione familiare noto come 'wah-wah'.
Un sintetizzatore può essere suddiviso in cinque blocchi principali di generazione o modifica (modulazione) del suono:
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Oscillatori che generano forme d'onda a diverse frequenze.
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Un mixer che miscela i segnali in uscita dagli oscillatori (e aggiunge rumore e altri segnali).
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Filtri che rimuovono determinate armoniche, modificando il carattere o il timbro del suono.
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Un amplificatore controllato da un generatore di inviluppo, che modifica il volume di un suono nel tempo quando viene suonata una nota.
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LFO e inviluppi che possono essere utilizzati per modulare uno qualsiasi degli elementi sopra menzionati.
Gran parte del divertimento che si può trarre da un sintetizzatore sta nello sperimentare con i suoni preimpostati di fabbrica (patch) e nel crearne di nuovi.
Non c'è niente che possa sostituire l'esperienza pratica. Esperimenti con la regolazione SummitI vari controlli consentiranno infine una comprensione più completa di come le diverse sezioni del sintetizzatore modificano e contribuiscono a plasmare nuovi suoni.
Grazie alle conoscenze acquisite in questo capitolo e alla comprensione di ciò che accade realmente nel sintetizzatore quando si azionano manopole e interruttori, creare suoni nuovi ed entusiasmanti diventerà semplice.