이 섹션에서는 전자 음향 생성 및 처리의 일반적인 원리를 보다 자세히 다루며, 다음을 참조합니다. Summit관련 시설에 대한 설명이 포함되어 있습니다. 아날로그 사운드 합성이 생소한 주제라면 이 장을 주의 깊게 읽어보시기 바랍니다. 이미 이 주제에 익숙한 사용자는 이 부분을 건너뛰고 다음 장으로 넘어가셔도 됩니다.
신시사이저가 소리를 생성하는 방식을 이해하려면 음악적 요소와 비음악적 요소를 포함하여 소리를 구성하는 요소들을 이해하는 것이 도움이 됩니다.
소리가 감지되는 유일한 방법은 공기가 고막을 규칙적이고 주기적으로 진동시키는 것입니다. 뇌는 이러한 진동을 (매우 정확하게) 해석하여 무수히 많은 다양한 소리 유형 중 하나로 분류합니다.
놀랍게도, 모든 소리는 세 가지 속성으로 설명될 수 있으며, 모든 소리는 항상 이 세 가지 속성을 가지고 있습니다. 그 속성들은 다음과 같습니다.
소리가 서로 다르게 들리는 이유는 소리에 처음 존재하는 세 가지 속성의 상대적인 크기와 소리가 지속되는 동안 이러한 속성이 어떻게 변화하는지에 달려 있습니다.
음악 신시사이저를 만들 때, 우리는 의도적으로 이 세 가지 속성, 특히 소리의 "수명" 동안 이러한 속성을 어떻게 변화시킬 수 있는지에 대한 정밀한 제어를 목표로 삼았습니다. 이러한 속성들은 종종 다른 이름으로 불리는데, 예를 들어 음량은 진폭, 음량 또는 레벨로, 음높이는 주파수로, 음색은 톤으로 불립니다.
앞서 언급했듯이 소리는 고막을 진동시키는 공기에 의해 인지됩니다. 소리의 높낮이는 진동 속도에 따라 결정됩니다. 성인의 경우, 소리로 인지되는 가장 느린 진동은 초당 약 20회이며, 뇌는 이를 저음으로 해석합니다. 가장 빠른 진동은 초당 수천 회이며, 뇌는 이를 고음으로 해석합니다.
두 파형(진동)의 봉우리 개수를 세어보면, 파형 B의 봉우리 개수가 파형 A의 봉우리 개수의 정확히 두 배입니다. (실제로 파형 B는 파형 A보다 한 옥타브 높은 음정입니다.) 주어진 시간 동안의 진동 횟수가 소리의 음높이를 결정합니다. 그래서 음높이를 주파수라고도 부릅니다. 주어진 시간 동안 세어낸 파형 봉우리의 개수가 음높이, 즉 주파수를 정의합니다.
음악 소리는 서로 연관된 여러 음높이가 동시에 발생하는 것으로 구성됩니다. 가장 낮은 음을 '기본음'이라고 하며, 이는 우리가 듣는 소리의 음에 해당합니다. 기본음과 간단한 수학적 비율로 연관된 다른 음높이들을 배음이라고 합니다. 각 배음의 상대적인 크기가 기본음의 크기에 비해 얼마나 큰지가 소리의 전체적인 음색 또는 '음색'을 결정합니다.
하프시코드와 피아노 두 악기가 건반에서 같은 음을 같은 음량으로 연주한다고 생각해 보세요. 음량과 음높이가 같더라도 두 악기의 소리는 확연히 다릅니다. 이는 두 악기의 음 생성 방식이 다르기 때문에 발생하는 배음이 다르기 때문입니다. 피아노 소리에 포함된 배음은 하프시코드 소리에 포함된 배음과 다릅니다.
소리의 크기, 즉 음량은 진동의 크기에 따라 결정됩니다. 아주 간단히 말해서, 피아노 소리를 1미터 떨어진 곳에서 들으면 50미터 떨어진 곳에서 들릴 때보다 더 크게 들립니다.
단 세 가지 요소만으로 모든 소리를 정의할 수 있음을 보여주었으므로, 이제 이 요소들을 음악 신시사이저에서 구현해야 합니다. 신시사이저의 각기 다른 부분들이 이러한 요소들을 각각 '합성'(또는 생성)하는 것은 논리적입니다.
신시사이저의 한 부분, 발진기소리의 음높이와 원시적인 배음 성분(톤)을 정의하는 원시 파형 신호를 생성합니다. 그런 다음 이 신호들은 '혼합'이라고 불리는 부분에서 함께 혼합됩니다. 믹서그리고 그 결과로 생성된 혼합물은 '...'라고 불리는 부분으로 공급됩니다. 필터이 과정을 통해 특정 배음을 제거(필터링)하거나 강화하여 음색을 더욱 변화시킵니다. 마지막으로 필터링된 신호가 입력됩니다. 증폭기이는 소리의 최종 크기를 결정합니다.
추가 신디사이저 섹션 - LFOs 그리고 봉투 - 상호 작용을 통해 소리의 음높이, 음색 및 볼륨을 변경할 수 있는 추가적인 방법을 제공합니다. 발진기, 필터 그리고 증폭기이는 시간이 지남에 따라 변화할 수 있는 소리의 특성을 제공합니다. 왜냐하면 LFOs' 그리고 봉투'의 유일한 목적은 다른 신디사이저 섹션을 제어(변조)하는 것이며, 일반적으로 '변조기'라고 불립니다.
오실레이터 부분은 신시사이저의 핵심입니다. 오실레이터는 전자파(스피커에 입력될 때 진동을 발생시키는 파동)를 생성합니다. 이 파형은 건반에서 연주되는 음이나 수신된 MIDI 음표 메시지에 포함된 음높이에 따라 조절 가능합니다. 파형의 고유한 음색은 파형의 모양에 의해 결정됩니다.
수년 전, 음악 합성 분야의 선구자들은 음악적 소리를 만드는 데 가장 유용한 배음이 몇 가지 특정한 파형에 포함되어 있다는 것을 발견했습니다. 이 파형들의 이름은 오실로스코프라는 기기에서 관찰했을 때의 실제 모양을 반영하며, 사인파, 사각파, 톱니파, 삼각파, 그리고 노이즈입니다. Summit's 오실레이터 섹션은 이러한 모든 파형을 생성할 수 있으며, 비전통적인 신디사이저 파형도 생성할 수 있습니다. (참고로 노이즈는 실제로 독립적으로 생성되어 믹서 섹션에서 다른 파형과 혼합됩니다.)
노이즈를 제외한 각 파형은 음악적으로 관련된 특정 배음 세트를 가지고 있으며, 이는 신시사이저의 다른 부분에서 조작할 수 있습니다.
아래 그림은 이러한 파형이 오실로스코프에서 어떻게 나타나는지, 그리고 각 고조파의 상대적인 레벨을 보여줍니다. 파형에 존재하는 다양한 고조파의 상대적인 레벨이 최종 소리의 음색을 결정한다는 점을 기억하십시오.
사각파/펄스파는 홀수 고조파만 포함하며, 이는 톱니파의 홀수 고조파와 동일한 음량을 가집니다.
구형파는 '높은' 상태와 '낮은' 상태에 머무는 시간이 같습니다. 이 비율을 '듀티 사이클'이라고 합니다. 구형파는 항상 50%의 듀티 사이클을 가지는데, 이는 주기 절반 동안 '높은' 상태이고 나머지 절반 동안 '낮은' 상태임을 의미합니다. Summit 기본 사각파형의 듀티 사이클을 조정할 수 있습니다(를 통해). 모양 (제어 장치를 사용하여) 보다 '직사각형'에 가까운 파형을 생성합니다. 이러한 파형은 흔히 펄스 파형이라고 합니다. 파형이 점점 더 직사각형에 가까워질수록 짝수 고조파가 더 많이 도입되어 파형의 특성이 변하고 더욱 '비음'처럼 들리게 됩니다.
펄스 파형의 폭('펄스 폭')은 변조기를 통해 동적으로 변경될 수 있으며, 이로 인해 파형의 고조파 성분이 지속적으로 변화합니다. 펄스 폭을 적당한 속도로 변경하면 파형이 '두툼한' 느낌을 줄 수 있습니다.
펄스 파형은 듀티 사이클이 예를 들어 40%이든 60%이든 똑같이 들립니다. 파형이 단순히 "반전"될 뿐이고 고조파 성분은 완전히 동일하기 때문입니다.
노이즈는 무작위 신호이며 기본 주파수가 없습니다(따라서 음높이 특성이 없습니다). 노이즈는 모든 주파수를 포함하며, 모든 주파수의 크기가 동일합니다. 음높이가 없기 때문에 노이즈는 음향 효과나 타악기 소리를 만드는 데 유용하게 사용됩니다.
링 모듈레이터는 두 개의 발진기로부터 신호를 받아서 효과적으로 두 신호를 "증폭"시키는 사운드 생성기입니다. Summit링 변조기는 발진기 1과 발진기 2를 입력으로 사용합니다. 출력 결과는 두 발진기 신호 각각에 존재하는 다양한 주파수와 고조파 성분에 따라 달라지며, 원래 신호에 존재하는 주파수뿐만 아니라 일련의 합과 차 주파수로 구성됩니다.
두 소스의 신호를 결합하는 또 다른 방법은 주파수 변조(FM)입니다. 이 기술에서는 한 발진기(때로는 "반송파"라고도 함)의 주파수가 공칭 "중심" 값을 기준으로 두 번째 발진기에서 나오는 신호의 순간 진폭에 해당하는 양만큼 동적으로 변합니다. Summit 패널에 FM 효과를 추가하는 데 사용되는 컨트롤 세트가 있습니다.
정확한 음향 결과는 각 발진기의 파형, 상대 피치 및 변조 신호의 최대 진폭에 따라 달라집니다. Summit 후자의 매개변수는 수동으로 제어할 수 있으며, LFO와 엔벨로프를 통해 추가로 변경할 수 있습니다.
주파수 변조의 결과는 변조되는 발진기의 피치 위아래 모두에 광범위한 추가 고조파(실제로는 이론적으로 무한대)가 생성된다는 것입니다. FM 용어로 이러한 고조파는 종종 측파대라고 합니다. "유의미한" 측파대의 수는 변조 신호의 진폭에 비례하고 반송파와 변조기 사이의 주파수 차이에 반비례합니다. 변조기에 고조파가 이미 풍부한 경우(예: 단순 사인파가 아닌 경우), 각 고조파는 자체 측파대 세트를 생성하여 결과의 스펙트럼 내용을 더욱 풍부하게 합니다.
생성할 수 있는 사운드 범위를 확장하기 위해 일반적인 아날로그 신디사이저에는 두 개 이상의 오실레이터가 있습니다.Summit A 파트에는 세 개, B 파트에는 세 개가 있습니다. 여러 개의 오실레이터를 사용하여 사운드를 만들면 흥미로운 하모닉 믹스를 얻을 수 있습니다. 또한 각 오실레이터를 서로 미세하게 디튠하여 따뜻하고 '뚱뚱한' 사운드를 만들 수도 있습니다.
Summit믹서를 사용하면 발진기 1, 2, 3의 파형, 노이즈 소스, 링 변조기 출력으로 구성된 사운드를 만들 수 있으며, 필요에 따라 이 모든 것을 믹스할 수 있습니다.
Summit 이다 뺄셈 신시사이저. 뺄셈 합성 과정의 어딘가에서 소리의 일부가 삭제된다는 것을 의미합니다.
오실레이터는 풍부한 고조파 성분을 포함한 원시 파형을 제공하고 필터 섹션은 제어된 방식으로 일부 고조파를 뺍니다.
세 가지 기본 필터 유형이 있으며 모두 다음에서 사용할 수 있습니다. Summit: 저역 통과, 대역 통과, 고역 통과. 신시사이저에서 가장 일반적으로 사용되는 필터 유형은 저역 통과입니다. 저역 통과 필터에서는 "차단 주파수"를 선택하고 그보다 낮은 주파수는 통과시키고, 그보다 높은 주파수는 필터링하거나 제거합니다.
설정 필터 주파수 매개변수는 주파수가 제거되는 지점을 지정합니다. 파형에서 고조파를 제거하는 이 과정은 소리의 특성이나 음색을 변화시키는 효과가 있습니다. 주파수 매개변수가 최대값에 도달하면 필터가 완전히 "열려" 원래 발진기 파형에서 주파수가 제거되지 않습니다.
실제로 저역 통과 필터의 차단점 이상에서는 고조파의 볼륨이 (갑작스럽지 않고) 점진적으로 감소합니다. 차단점 이상의 주파수가 증가함에 따라 이러한 고조파의 볼륨이 얼마나 빨리 감소하는지는 필터의 경사 매개변수. 기울기는 '옥타브당 볼륨 단위'로 측정됩니다. 볼륨은 데시벨로 측정되므로, 이 기울기는 일반적으로 옥타브당 데시벨 수(dB/oct)로 표시됩니다. 숫자가 높을수록 차단점 이상의 고조파 제거율이 높아지고 필터링 효과가 더 두드러집니다. 각각 Summit필터 섹션의 기울기는 12dB/옥타브이지만, 동일한 유형 두 개를 직렬로 연결하면 24dB/옥타브의 기울기를 생성할 수 있습니다. Summit 또한 두 가지 유형의 필터를 계단식으로 연결하거나 심지어 "병렬"로 배치하여 믹서 출력을 두 가지 모두로 처리할 수 있습니다.
필터의 또 다른 중요한 매개변수는 공명입니다. 차단 지점의 주파수는 필터의 공명 컨트롤. 소리의 특정 배음을 강조하는 데 유용합니다.
공명이 증가함에 따라 필터를 통과하는 소리에 휘파람 같은 소리가 추가됩니다. 공명이 매우 높게 설정되면 신호가 필터를 통과할 때마다 필터가 자체 진동합니다. 결과적으로 생성되는 휘파람 소리는 순수 사인파이며, 그 음높이는 필터 설정에 따라 달라집니다. 빈도 제어(필터의 차단 지점). 공명으로 생성된 이 사인파는 원하는 경우 일부 사운드에 추가 음원으로 사용될 수 있습니다.
아래 그림은 일반적인 저역 통과 필터의 응답을 보여줍니다. 차단점 이상의 주파수는 볼륨이 감소합니다.
공명이 추가되면 차단 지점 주변의 주파수 볼륨이 증폭됩니다.
기존의 저역 통과 필터 유형 외에도 고역 통과 및 대역 통과 유형도 있습니다. Summit, 필터 유형은 다음을 사용하여 선택됩니다. 모양 스위치 .
고역 통과 필터는 저역 통과 필터와 유사하지만, "반대 방향"으로 작동합니다. 즉, 차단점 아래의 주파수는 제거되고, 차단점 위의 주파수는 통과됩니다. 필터가 빈도 매개변수가 최소로 설정되면 필터가 완전히 열리고 원시 발진기 파형에서 주파수가 제거되지 않습니다.
대역 통과 필터는 차단 지점을 중심으로 하는 좁은 주파수 대역만 통과시킵니다. 대역 위아래의 주파수는 제거됩니다. 이 유형의 필터를 완전히 열어 모든 주파수를 통과시키는 것은 불가능합니다.
위에서 설명한 유형의 간단한 필터를 조합하여 사용하면 볼륨과 빈도 간의 더 복잡한 관계를 얻을 수 있습니다. Summit 서로 다른 유형의 두 필터를 "캐스케이드"하여 "직렬" 조합을 만들 수 있습니다. 이러한 조합은 두 필터 모두 감산적이므로 단일 필터 섹션을 사용하는 것보다 일반적으로 더 많은 주파수를 제거합니다. 그러나 두 필터의 차단 주파수가 서로 다를 경우 흥미로운 결과가 발생할 수 있습니다.
예를 들어, 저역통과 필터 다음에 고역통과 필터가 오면 저역통과 필터는
고역 통과 필터는 매우 높은 주파수만 통과시키고, 이를 통해 일부 주파수는 제거하여 두 필터의 차단 주파수 "사이"에 좁은 주파수 대역을 남깁니다. 이 대역의 폭은 두 차단 주파수의 차이 또는 "분리" 정도에 따라 달라집니다.
동일한 필터를 병렬로 결합하면 두 섹션의 응답이 사실상 합산되기 때문에 상당히 다른 결과가 생성됩니다. 저주파는 저역 통과 필터에 의해, 고주파는 고역 통과 필터에 의해 통과되어 두 차단 주파수 사이의 영역에서 응답이 낮아지거나 높아지게 됩니다.
앞 단락에서는 소리의 음높이와 음색 합성에 대해 설명했습니다. 이번 합성 튜토리얼에서는 소리의 크기를 조절하는 방법에 대해 설명합니다. 악기의 종류에 따라 악기에서 발생하는 음의 크기는 음의 지속 시간 동안 크게 변하는 경우가 많습니다.
예를 들어, 오르간에서 건반을 누르면 음이 순식간에 최대 음량에 도달합니다. 건반에서 손을 뗄 때까지 최대 음량을 유지하다가, 손을 떼면 음량이 즉시 0으로 떨어집니다.
피아노 건반을 누르면 소리가 순식간에 최대 음량에 도달하지만, 건반을 계속 누르고 있어도 몇 초 후에는 음량이 점차 줄어들어 0이 됩니다.
현악기 연주를 모방한 기능은 건반을 누르면 음량이 서서히 최대치에 도달합니다. 건반을 누르고 있는 동안에는 최대 음량을 유지하지만, 건반에서 손을 떼면 음량이 상당히 천천히 0으로 떨어집니다.
아날로그 신시사이저에서 음표의 지속 시간 동안 발생하는 소리의 특성 변화는 엔벨로프 제너레이터라고 불리는 부분에 의해 제어됩니다. 이 중 하나(앰프 환경)는 항상 앰프와 관련이 있으며, 앰프는 음이 연주될 때 음의 진폭, 즉 소리의 크기를 조절합니다. Summit각 엔벨로프 생성기에는 엔벨로프의 모양을 결정하는 다섯 가지 주요 매개변수가 있으며, 이를 AHDSR 매개변수 또는 엔벨로프 "위상"이라고 합니다.
이 매개변수는 많은 신디사이저에서 찾아볼 수 없지만, 일부 신디사이저에서는 사용 가능합니다. Summit이는 어택 타임 이후 음량이 최대 수준으로 유지되는 시간을 결정하며, 이후 디케이 타임에 따라 음량이 서서히 감소하기 시작합니다.
서스테인은 다른 엔벨로프 컨트롤과 달리 시간 간격이 아닌 레벨을 설정합니다.
이 설정은 어택 및 디케이 시간 이후, 건반을 누르고 있는 동안 엔벨로프가 유지하는 볼륨 레벨을 지정합니다.
릴리즈 값은 건반에서 손을 떼었을 때 볼륨이 서스테인 레벨에서 0으로 떨어지는 데 걸리는 시간을 조절합니다. 릴리즈 값을 길게 설정하면 소리가 서서히 사라지는 효과를 낼 수 있습니다.
다이어그램에 또 다른 초기 단계인 지연(Delay)이 포함되어 있는 것을 알 수 있습니다. 이는 건반을 누른 후 어택 타임(Attack Time)과 전체 AHDSR 시퀀스가 시작되는 데 걸리는 시간입니다. 이는 다른 신시사이저에서는 일반적으로 찾아볼 수 없는 또 다른 인벨로프 단계이지만, Summit지연 시간을 추가함으로써 완전성을 위해 봉투 시퀀스의 이름을 DAHDSR로 변경했습니다(하지만 많은 사용자는 이를 보다 전통적인 용어인 ADSR로 계속 참조할 것입니다).
대부분의 현대 합성기는 여러 개의 엔벨로프를 생성할 수 있습니다. Summit 3개의 봉투 생성기가 있습니다. 앰프 환경 전용 하드웨어 ADSR 슬라이더 컨트롤 세트가 있으며(딜레이와 홀드는 메뉴를 통해 별도로 제어됨), 위에서 설명한 바와 같이 항상 앰프에 적용되어 연주되는 각 음의 볼륨을 조절합니다. 두 개의 모듈레이션 엔벨로프(모드 환경 1 그리고 모드 환경 2)는 동일한 컨트롤 세트를 공유하며, 할당 스위치를 통해 제어할 엔벨로프를 선택할 수 있습니다. 변조 엔벨로프를 사용하면 각 음표의 지속 시간 동안 신시사이저의 다른 섹션을 동적으로 변경할 수 있습니다. Summit'에스 모드 환경 예를 들어, 생성기는 필터 차단 주파수나 발진기 사각파 출력의 펄스 폭을 수정하는 데 사용될 수 있습니다.
신시사이저의 LFO(저주파 발진기) 부분은 변조기입니다. 소리 합성 자체에 관여하는 것이 아니라, 신시사이저의 다른 부분을 변경(변조)하는 데 사용됩니다. 예를 들어, LFO는 발진기 피치, 필터 차단 주파수 및 기타 여러 파라미터를 변경하는 데 자주 사용됩니다.
대부분의 악기는 시간에 따라 음량, 음높이, 음색이 변하는 소리를 냅니다. 이러한 변화는 때로는 매우 미묘할 수 있지만, 최종적인 소리의 특징을 규정하는 데에는 큰 영향을 미칩니다.
엔벨로프는 단일 음표의 지속 시간 동안 일회성 변조를 제어하는 데 사용되는 반면, LFO는 반복적인 주기적 파형 또는 패턴을 사용하여 변조합니다.
앞서 설명했듯이, 오실레이터는 일정한 파형을 생성하며, 이는 반복되는 사인파, 삼각파 등의 형태를 띨 수 있습니다. LFO도 이와 유사한 방식으로 파형을 생성하지만, 일반적으로 사람의 귀가 직접 인지할 수 있는 소리보다 훨씬 낮은 주파수를 사용합니다. 엔벨로프와 마찬가지로, LFO에서 생성된 파형은 신시사이저의 다른 부분으로 전달되어 시간에 따른 원하는 변화, 즉 소리의 '움직임'을 만들어낼 수 있습니다.
이 저주파 파동이 발진기의 음높이에 가해진다고 상상해 보세요. 그 결과 발진기의 음높이는 원래 음높이보다 천천히 오르내리게 됩니다. 이는 예를 들어 바이올린 연주자가 활을 켜면서 현 위를 손가락으로 위아래로 움직이는 것을 모방한 것입니다. 이러한 미묘한 음높이의 오르내림을 '비브라토' 효과라고 합니다.
또는 동일한 LFO 신호가 발진기 피치 대신 필터 차단 주파수를 변조하면 '와우와우'라고 알려진 익숙한 흔들림 효과가 나타납니다.
신시사이저는 소리를 생성하거나 소리를 변형(변조)하는 다섯 가지 주요 블록으로 나눌 수 있습니다.
신시사이저를 사용하는 데 있어 가장 큰 즐거움 중 하나는 기본 제공되는 사운드(패치)를 가지고 실험해 보고 새로운 사운드를 만들어내는 것입니다.
직접 경험하는 것만큼 중요한 것은 없습니다. 조정을 위한 실험을 해보세요. Summit다양한 컨트롤을 통해 궁극적으로 다양한 신디사이저 섹션이 어떻게 변화하고 새로운 사운드를 만들어내는지 더 완벽하게 이해할 수 있게 될 것입니다.
이 장에서 배운 지식과 노브와 스위치를 조작했을 때 신디사이저에서 실제로 어떤 일이 일어나는지 이해하게 되면 새롭고 흥미로운 소리를 만들어내는 과정이 훨씬 쉬워질 것입니다.