Questa sezione tratta in modo più dettagliato i principi generali della generazione e dell'elaborazione del suono elettronico, compresi i riferimenti a PeakLe 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 PeakLa 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. Peak 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 suono che riceve segnali da due oscillatori e li "moltiplica" tra loro. PeakIl modulatore ad anello 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 consisterà in una serie di frequenze somma e differenza, nonché nelle frequenze presenti nei segnali originali.
Per estendere la gamma di suoni che possono essere prodotti, i sintetizzatori analogici tipici hanno più di un oscillatore (Peak (ne ha tre). Utilizzando più oscillatori per creare un suono, è possibile ottenere mix armonici molto interessanti. È anche possibile scordare leggermente i singoli oscillatori l'uno rispetto all'altro, il che crea un suono molto caldo e "corposo". PeakIl 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 modulatore ad anello, il tutto miscelato a piacere.
Peak è un sintetizzatore musicale sottrattivo. Sottrattivo implica che una parte del suono venga sottratta in qualche punto del processo di sintesi.
Gli oscillatori forniscono alle forme d'onda grezze un ricco contenuto armonico, mentre la sezione filtro sottrae alcune armoniche in modo controllato.
Esistono tre tipi di filtro di base, tutti disponibili in Peak: passa-basso, passa-banda e passa-alto. Il tipo di filtro più comunemente usato sui sintetizzatori è il passa-basso. In un filtro passa-basso, viene scelta una "frequenza di taglio" e tutte le frequenze al di sotto di essa vengono lasciate passare, mentre le frequenze al di sopra vengono filtrate o rimosse. L'impostazione del Frequenza del filtro Il parametro determina il punto al di sopra del 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 Frequenza 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 dal filtro. Pendenza parametro. La pendenza è misurata in "unità di volume per ottava". Poiché il volume è misurato in decibel, questa pendenza viene solitamente espressa come un certo numero di decibel per ottava (dB/ottava). Maggiore è il numero, maggiore è il rifiuto delle armoniche al di sopra del punto di taglio e più pronunciato è l'effetto di filtraggio. PeakLa sezione filtro offre due pendenze, 12 dB/ottava e 24 dB/ottava.
Un ulteriore parametro importante del filtro è la risonanza. Le frequenze al punto di taglio possono essere aumentate in volume anticipando il filtro. Risonanza controllo. Questo è utile per enfatizzare determinate armoniche del suono.
Man mano che la risonanza aumenta, al suono che attraversa il filtro viene introdotta una qualità simile a un fischio. Quando impostata su livelli molto alti, la risonanza fa sì che il filtro si auto-oscilli ogni volta che un segnale lo attraversa. Il tono fischiante risultante è in realtà un'onda sinusoidale pura, la cui altezza dipende dall'impostazione della risonanza. Frequenza controllo (il punto di taglio del filtro). Questa onda sinusoidale prodotta dalla risonanza può essere effettivamente utilizzata per alcuni suoni come sorgente sonora aggiuntiva, se lo si desidera.
Il diagramma sottostante mostra la risposta di un tipico filtro passa-basso. Le frequenze al di sopra della frequenza di taglio vengono attenuate.
Quando si aggiunge la risonanza, le frequenze intorno al punto di taglio vengono amplificate.
Oltre al tradizionale tipo di filtro passa-basso, esistono anche i tipi passa-alto e passa-banda. Su Peak, il tipo di filtro viene selezionato con il Forma interruttore .
Un filtro passa-alto è simile a un filtro passa-basso, ma funziona in senso "opposto", in modo che vengano rimosse le frequenze al di sotto del punto di taglio. Le frequenze al di sopra del punto di taglio vengono lasciate passare. Quando il Frequenza Il parametro è impostato al minimo, il filtro è completamente aperto e nessuna frequenza viene rimossa dalle forme d'onda grezze dell'oscillatore.
Con un filtro passa-banda, viene lasciata passare solo una stretta banda di frequenze centrata attorno al punto di taglio. Le frequenze al di sopra e al di sotto della banda vengono eliminate. Non è possibile aprire completamente questo tipo di filtro e lasciare passare tutte le frequenze.
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. PeakOgni 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 PeakDetermina 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.
Regola il tempo necessario affinché il volume si abbassi dal livello Sustain a zero una volta rilasciato il tasto. Può essere utilizzato per creare suoni con un effetto di dissolvenza.
La maggior parte dei sintetizzatori può generare più inviluppi. Peak ha tre generatori di inviluppo: Amp Env ha un set dedicato di controlli AHDSR (Hold è controllato separatamente tramite il menu) e viene sempre applicato all'amplificatore per modellare il volume di ogni nota suonata, come descritto sopra. I due inviluppi di modulazione (Ambiente Mod 1 E Ambiente Mod 2Condividono un set identico di controlli, con un interruttore di assegnazione che seleziona l'inviluppo da controllare. Gli inviluppi di modulazione possono essere utilizzati per modificare dinamicamente altre sezioni del sintetizzatore durante la durata di ciascuna nota. Peak'S Mod Env I generatori possono essere utilizzati per modificare la frequenza di taglio del filtro o la larghezza dell'impulso delle uscite a onda quadra degli oscillatori, ad esempio.
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 PeakI 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.