このセクションでは、電子音の生成と処理の一般的な原理について、より詳細に説明します。 Summit必要に応じて、その機能について説明します。アナログ音源合成に馴染みのない方は、この章をよくお読みになることをお勧めします。この分野に精通している方は、このセクションをスキップして次のセクションに進んでください。
シンセサイザーがどのように音を生成するのかを理解するには、音楽的な要素と非音楽的な要素の両方を含め、音を構成する要素について理解しておくことが役立ちます。
音が感知される唯一の方法は、空気が鼓膜を規則的かつ周期的に振動させることである。脳はこの振動を（非常に正確に）無数の異なる種類の音のいずれかに解釈する。
驚くべきことに、あらゆる音は3つの特性で説明でき、すべての音は常にこれらの特性を備えている。それらは以下の通りである。
ある音が別の音と異なるのは、音に最初に存在する3つの特性の相対的な大きさと、音の持続時間中にそれらの特性がどのように変化するかによる。
音楽シンセサイザーでは、これら3つの特性、特に音の「寿命」の中でそれらをどのように変化させることができるかを、意図的に精密に制御するように設計されています。これらの特性には、しばしば異なる名称が付けられます。例えば、音量は振幅、ラウドネス、レベルなどと呼ばれ、音高は周波数、音色はトーンなどと呼ばれることがあります。
前述のとおり、音は鼓膜を振動させる空気によって知覚されます。音の高さは、振動の速さによって決まります。成人の場合、音として知覚される最も遅い振動は1秒間に約20回で、脳はこれを低い低音として解釈します。最も速い振動は1秒間に数千回で、脳はこれを高い音として解釈します。
2つの波形（振動）のピーク数を数えると、波形Bのピーク数は波形Aのちょうど2倍になります。（実際には、波形Bは波形Aよりも1オクターブ高い音です。）一定期間内の振動数によって音の高さが決まります。これが、音の高さが周波数と呼ばれることがある理由です。一定期間内に数えられた波形のピーク数によって、音の高さ、つまり周波数が定義されるのです。
音楽的な音は、互いに関連性のある複数の異なる音高が同時に発生することで構成されます。最も低い音は「基本音」と呼ばれ、音の知覚される音程に対応します。基本音と単純な数学的比率で関係づけられる他の音高は倍音と呼ばれます。各倍音の音量と基本音の音量の相対的な大きさが、音全体の音色、つまり「音色」を決定します。
チェンバロとピアノという2つの楽器が、鍵盤上で同じ音を同じ音量で演奏している場面を考えてみましょう。音量も音程も同じであるにもかかわらず、これらの楽器の音色は明らかに異なります。これは、2つの楽器の音を出す仕組みが異なるため、生成される倍音の種類が異なるからです。ピアノの音に含まれる倍音は、チェンバロの音に含まれる倍音とは異なるのです。
音量（音の振幅や大きさとも呼ばれる）は、振動の大きさによって決まります。簡単に言うと、ピアノの音を1メートル離れたところから聞くと、50メートル離れたところから聞くよりも大きく聞こえるということです。
音を定義する要素はたった3つしかないことを示したので、これらの要素を音楽シンセサイザーで実現する必要がある。シンセサイザーの異なるセクションが、これらの異なる要素をそれぞれ「合成」（または生成）するのは当然のことである。
シンセサイザーの1つのセクションは、 発振器音のピッチと生の倍音成分（音色）を定義する生の波形信号を生成します。これらの信号は、次のセクションで混合されます。 ミキサーそして、得られた混合物は、 フィルターこれにより、特定の倍音を除去（フィルタリング）または強調することで、音色にさらなる変化が加えられます。最後に、フィルタリングされた信号は 増幅器これは、音の最終的な音量を決定します。
追加のシンセサイザーセクション - LFO そして 封筒 - 音のピッチ、トーン、ボリュームを変更するさらなる方法を提供する 発振器、 フィルター そして 増幅器時間の経過とともに変化する音の特性をもたらす。 LFO' そして 封筒唯一の目的は他のシンセサイザーセクションを制御（変調）することであり、これらは一般的に「モジュレーター」として知られています。
オシレーター部はシンセサイザーの中核を成す部分です。ここでは電子波（最終的にスピーカーに入力されると振動を生み出す波）が生成されます。この波形は、キーボードで演奏された音符、または受信したMIDIノートメッセージによって初期値が決定される、制御可能な音高で生成されます。波形の独特な音色や音質は、実際には波形の形状によって決まります。
何年も前、音楽合成の先駆者たちは、音楽的な音を作るのに最も有用な倍音の多くを含む、ごく少数の独特な波形を発見しました。これらの波形の名前は、オシロスコープと呼ばれる機器で見たとき実際の形状を反映しており、正弦波、方形波、ノコギリ波、三角波、ノイズです。 Summitのオシレーターセクションでは、これらの波形すべてを生成できるだけでなく、従来とは異なるシンセ波形も生成できます。（ノイズは実際には独立して生成され、ミキサーセクションで他の波形とミックスされることに注意してください。）
（ノイズを除く）各波形には、音楽的に関連する特定の倍音のセットがあり、シンセサイザーの他のセクションによって操作することができます。
以下の図は、これらの波形がオシロスコープ上でどのように見えるかを示し、それぞれの高調波の相対的なレベルを表しています。波形に含まれる様々な高調波の相対的なレベルが、最終的な音の音色特性を決定することを覚えておいてください。
方形波／パルス波には奇数次高調波のみが含まれており、その音量はノコギリ波の奇数次高調波の音量と同じです。
方形波は、「高」状態と「低」状態にある時間が等しくなります。この比率は「デューティサイクル」と呼ばれます。方形波のデューティサイクルは常に50%であり、これはサイクルの半分が「高」状態、残りの半分が「低」状態であることを意味します。 Summit 基本方形波のデューティサイクルを調整できます（ 形 （コントロール）を使用して、より「矩形」に近い波形を生成します。これらはパルス波形として知られています。波形が矩形に近づくにつれて、より多くの均等高調波が導入され、波形の特性が変化し、「鼻にかかった」ような音になります。
パルス波形の幅（「パルス幅」）は変調器によって動的に変更することができ、その結果、波形の高調波成分が常に変化します。パルス幅を適度な速度で変更すると、波形に「太さ」のある特性を与えることができます。
パルス波形は、デューティサイクルが例えば40%であろうと60%であろうと、同じように聞こえます。なぜなら、波形が単に「反転」しているだけで、高調波成分は全く同じだからです。
ノイズはランダムな信号であり、基本周波数を持たない（したがって、音高特性を持たない）。ノイズにはあらゆる周波数が含まれており、すべて同じ音量である。音高を持たないため、ノイズは効果音や打楽器のような音を作るのにしばしば役立つ。
リング モジュレーターは、2 つの発振器からの信号を受け取り、それらを効果的に「乗算」するサウンド ジェネレーターです。 Summitリングモジュレーターは、オシレーター1とオシレーター2を入力として使用します。出力は、2つのオシレーター信号に含まれる様々な周波数と倍音成分に依存し、元の信号に含まれる周波数に加えて、和周波数と差周波数の連続で構成されます。
2つの信号源からの信号を合成するもう一つの方法は、周波数変調（FM）です。この技術では、一方の発振器（「キャリア」と呼ばれることもあります）の周波数が、その公称「中心」値を中心に、もう一方の発振器からの信号の瞬間振幅に応じた量だけ動的に変化します。 Summit パネルには FM エフェクトを追加するための専用のコントロール セットがあります。
正確な音響結果は、各発振器の波形、相対ピッチ、および変調信号の最大振幅に依存します。 Summit この後者のパラメータは手動で制御することができ、さらに LFO とエンベロープの両方によって変化させることもできます。
周波数変調の結果、変調対象となる発振器のピッチの上下に、広範囲にわたる（実際には理論上は無限の）高調波が付加されます。FM用語では、これらの高調波はしばしばサイドバンドと呼ばれます。「重要な」サイドバンドの数は、変調信号の振幅に比例し、搬送波と変調器の周波数差に反比例します。変調器が既に高調波を豊富に含んでいる場合（例えば、単純な正弦波以外の場合）、各高調波は独自のサイドバンドセットを生成し、結果のスペクトル内容をさらに豊かにします。
Summit は 減算的 シンセサイザー。 減算的 合成プロセスのどこかで音の一部が減算されることを意味します。
オシレーターは生の波形に豊富な倍音成分を提供し、フィルター セクションでは制御された方法で倍音の一部を減算します。
3つの基本的なフィルタータイプがあり、すべて Summitローパス、バンドパス、ハイパスの3種類があります。シンセサイザーで最も一般的に使用されるフィルターの種類はローパスです。ローパスフィルターでは、「カットオフ周波数」が設定され、それ以下の周波数は通過させ、それを超える周波数はフィルターで除去されます。
の設定 フィルター周波数 このパラメーターは、どの周波数帯域を超える周波数帯域が除去されるかを決定します。波形から倍音を除去するこの処理は、音色や特性を変化させます。Frequencyパラメーターが最大値の時、フィルターは完全に「オープン」となり、オシレーターの生波形からどの周波数帯域も除去されません。
実際には、ローパスフィルタのカットオフポイントを超える高調波の音量は、急激ではなく徐々に減少します。カットオフポイントを超える周波数でこれらの高調波の音量がどの程度急速に減少するかは、フィルタの スロープ パラメータ。傾きは「オクターブあたりの音量単位」で測定されます。音量はデシベルで測定されるため、この傾きは通常、オクターブあたりのデシベル数（dB/oct）で示されます。数値が高いほど、カットオフポイントを超える高調波の除去率が高くなり、フィルタリング効果が顕著になります。 Summitのフィルタ セクションは 12 dB/oct の傾斜を持ちますが、同じタイプを 2 つカスケード接続 (直列接続) すると、24 dB/oct の傾斜を生成できます。 Summit また、2 つの異なるタイプのフィルターをカスケード接続したり、「並列」に配置することもできるため、ミキサー出力は両方で処理されます。
フィルターのもう一つの重要なパラメータはレゾナンスです。カットオフポイントの周波数は、フィルターのレゾナンスを上げることで音量を上げることができます。 共振 コントロール。これは、サウンドの特定の倍音を強調するのに役立ちます。
レゾナンスを上げると、フィルターを通過する音に口笛のような音質が加わります。レゾナンスを非常に高く設定すると、信号が通過するたびにフィルターが自己発振し始めます。その結果生成される口笛のような音は、実際には純粋な正弦波であり、そのピッチはレゾナンスの設定に依存します。 頻度 コントロール（フィルターのカットオフポイント）。この共鳴によって生成された正弦波は、必要に応じて追加の音源としていくつかのサウンドに使用できます。
下の図は、典型的なローパスフィルタの応答を示しています。カットオフポイントを超える周波数は音量が低下します。
共鳴が追加されると、カットオフポイント周辺の周波数の音量がブーストされます。
従来のローパスフィルタータイプに加えて、ハイパスフィルターとバンドパスフィルタータイプもあります。 Summitフィルターの種類は、 形 スイッチ 。
ハイパスフィルタはローパスフィルタに似ていますが、「逆の意味で」動作するため、カットオフポイント以下の周波数は除去され、カットオフポイント以上の周波数は通過します。フィルタが 頻度 パラメータが最小に設定されている場合、フィルタは完全に開き、生の発振波形から周波数が削除されません。
バンドパスフィルターは、カットオフポイントを中心とした狭い帯域の周波数帯域のみを通過させます。帯域の上下の周波数は除去されます。このタイプのフィルターを完全に開いてすべての周波数を通過させることは不可能です。
上記のタイプの単純なフィルターを組み合わせて使用することで、音量と周波数のより複雑な関係を得ることができます。 Summit 異なるタイプのフィルターを2つ「カスケード接続」することで、「直列」の組み合わせを作成できます。この組み合わせでは、両方のフィルターが減算型であるため、通常、単一のフィルターセクションを使用する場合よりも多くの周波数が除去されます。ただし、2つのフィルターのカットオフ周波数が異なる場合、興味深い結果が得られることがあります。
例えば、ローパスフィルタの後にハイパスフィルタが続く場合、ローパスフィルタは
ハイパスフィルタは、非常に高い周波数帯域のみを通過させます。ハイパスフィルタは、その一部を除去し、両方のフィルタのカットオフ周波数の「間」の狭い帯域の周波数帯域を残します。この帯域の幅は、2つのカットオフ周波数の差、つまり「分離」によって決まります。
同じフィルターを並列に組み合わせると、2つのセクションの応答が実質的に加算されるため、全く異なる結果になります。低周波数はローパスフィルターを通過し、高周波数はハイパスフィルターを通過するため、2つのカットオフ周波数の間の領域で応答にディップまたはハンプが生じます。
前の段落では、音の高さと音色の合成について説明しました。合成チュートリアルの次の部分では、音の音量を制御する方法について説明します。楽器の種類によっては、楽器によって生成される音の音量が、音の持続時間中に大きく変化することがよくあります。
例えば、オルガンで演奏される音は、鍵盤を押すとすぐに最大音量に達します。鍵盤を離すまで最大音量を維持し、鍵盤を離すと瞬時に音量はゼロになります。
ピアノの音は鍵盤を押すとすぐに最大音量に達するが、鍵盤を押し続けても数秒後には徐々に音量が小さくなり、最終的にはゼロになる。
弦楽器セクションのエミュレーションは、鍵盤が押されたときに徐々に最大音量に達します。鍵盤が押されている間は最大音量が維持されますが、鍵盤が離されると、音量はかなりゆっくりとゼロまで下がります。
アナログシンセサイザーでは、音符の持続時間中に発生する音の特性の変化は、エンベロープジェネレータと呼ばれるセクションによって制御されます。これらのうちの1つは（アンプ環境）は常にアンプと関連しており、アンプは音が鳴ったときの音の振幅、つまり音量を制御します。 Summit各エンベロープジェネレーターには、エンベロープの形状を決定する5つの主要なパラメーターがあります。これらはAHDSRパラメーター、またはエンベロープの「フェーズ」と呼ばれます。
このパラメーターは多くのシンセサイザーには見当たりませんが、 Summitこれは、アタックタイムの後、ノートの音量が最大レベルに維持される時間、そしてディケイタイムで設定された音量低下が始まるまでの時間を決定します。
このダイアグラムには、さらに初期段階であるディレイが含まれていることにお気づきでしょう。これは、鍵盤が押されてからアタックタイム、ひいてはAHDSRシーケンス全体が開始されるまでの時間を表します。これは、他のシンセサイザーにはあまり見られないエンベロープのもう1つの段階ですが、AHDSRでは利用可能です。 Summit遅延時間の追加により、完全性を保つためにエンベロープ シーケンスの名前を DAHDSR に変更します (ただし、多くのユーザーは、より伝統的な用語である ADSR を引き続き使用します)。
最近のシンセサイザーのほとんどは、複数のエンベロープを生成できます。 Summit 3 つのエンベロープ ジェネレーターがあります。 アンプエンベロープ 専用のハードウェアADSRスライダーコントロール（ディレイとホールドはメニューで個別にコントロール可能）があり、上記のように、各ノートの音量を調節するためにアンプに常に適用されます。2つのモジュレーションエンベロープ（モッド環境1 そして モッド環境2）は同一のコントロールセットを共有し、アサインスイッチで制御対象のエンベロープを選択します。モジュレーションエンベロープは、各ノートの持続時間中にシンセサイザーの他のセクションを動的に変化させるために使用できます。 Summitの モッド環境 ジェネレーターを使用すると、たとえば、フィルターのカットオフ周波数や発振器の矩形波出力のパルス幅を変更できます。
シンセサイザーのLFO（低周波発振器）セクションはモジュレーターです。音源合成自体の一部ではなく、シンセサイザーの他のセクションを変更（変調）するために使用されます。例えば、LFOは発振器のピッチやフィルターのカットオフ周波数、その他多くのパラメーターを変更することがよくあります。
ほとんどの楽器は、音量、音高、音色など、時間の経過とともに変化する音を発します。これらの変化は時に非常に微妙なものですが、最終的な音の特徴を決定づける上で大きな役割を果たします。
エンベロープは単一の音符の持続時間における一時的な変調を制御するために使用するのに対し、LFOは繰り返される周期的な波形またはパターンを使用して変調を行います。
前述の通り、オシレーターは一定の波形を生成し、それは繰り返しの正弦波や三角波などの形をとります。LFOも同様の方法で波形を生成しますが、通常は人間の耳が直接知覚できるほど低い周波数で生成されます。エンベロープと同様に、LFOによって生成された波形はシンセサイザーの他の部分に入力され、音に時間経過に伴う変化、つまり「動き」を生み出すことができます。
この低周波波を発振器の音高に加えることを想像してみてください。その結果、発振器の音高は元の音高を基準としてゆっくりと上下します。これは、例えばバイオリン奏者が弓で弦を弾きながら指を上下に動かす様子をシミュレートするものです。この微妙な音高の上下運動は「ビブラート」効果と呼ばれます。
あるいは、同じLFO信号で発振器のピッチではなくフィルターのカットオフ周波数を変調した場合、おなじみの「ワウワウ」と呼ばれる揺れ効果が得られます。
シンセサイザーは、音を生成または変更（変調）する5つの主要なブロックに分解できます。
シンセサイザーの楽しみの多くは、工場出荷時にプリセットされている音色（パッチ）を試したり、新しい音色を作り出したりすることにある。
実践経験に勝るものはない。調整の実験 Summitのさまざまなコントロールを操作していくうちに、さまざまなシンセセクションがどのように音を変化させ、新しい音を形作るのに役立つのかをより深く理解できるようになるでしょう。
この章で得た知識と、ノブやスイッチを調整したときにシンセサイザー内部で実際に何が起こっているのかを理解すれば、新しく刺激的なサウンドを生み出すプロセスは容易になるでしょう。