Esta seção aborda os princípios gerais de geração e processamento de som eletrônico com mais detalhes, incluindo referências a Summitinstalações da , quando relevante. Recomenda-se a leitura atenta deste capítulo caso a síntese analógica de som não seja um assunto familiar. Usuários familiarizados com este assunto podem pular esta seção e passar para a próxima.
Para entender como um sintetizador gera som, é útil ter uma noção dos componentes que compõem um som, tanto musicais quanto não musicais.
A única maneira de detectar um som é pela vibração regular e periódica do ar no tímpano. O cérebro interpreta essas vibrações (com muita precisão) em um dentre uma infinidade de tipos diferentes de som.
Notavelmente, qualquer som pode ser descrito em termos de três propriedades, e todos os sons sempre as possuem. São elas:
O que torna um som diferente de outro são as magnitudes relativas das três propriedades inicialmente presentes no som e como as propriedades mudam ao longo da duração do som.
Com um sintetizador musical, buscamos deliberadamente ter controle preciso sobre essas três propriedades e, em particular, como elas podem ser alteradas ao longo da "vida" do som. As propriedades costumam receber nomes diferentes, por exemplo, Volume pode ser chamado de Amplitude, Loudness ou Nível, Altura como Frequência e, às vezes, Timbre como Tom.
Como mencionado, o som é percebido pela vibração do ar no tímpano. O tom do som é determinado pela velocidade das vibrações. Para um ser humano adulto, a vibração mais lenta percebida como som é cerca de vinte vezes por segundo, o que o cérebro interpreta como um som grave; a mais rápida é milhares de vezes por segundo, o que o cérebro interpreta como um som agudo.
Se o número de picos nas duas formas de onda (vibrações) for contado, há exatamente o dobro de picos na Onda B do que na Onda A. (A Onda B é, na verdade, uma oitava mais alta em tom do que a Onda A.) O número de vibrações em um determinado período determina o tom de um som. É por isso que o tom às vezes é chamado de frequência. É o número de picos da forma de onda contados durante um determinado período de tempo que define o tom, ou frequência.
Os sons musicais consistem em várias alturas diferentes e relacionadas que ocorrem simultaneamente. A mais grave é chamada de altura "fundamental" e corresponde à nota percebida do som. As outras alturas que compõem o som e que estão relacionadas à fundamental em proporções matemáticas simples são chamadas de harmônicas. A intensidade relativa de cada harmônica, em comparação com a intensidade da fundamental, determina o tom geral ou "timbre" do som.
Considere dois instrumentos, como um cravo e um piano, tocando a mesma nota no teclado e com o mesmo volume. Apesar de terem o mesmo volume e altura, os instrumentos ainda soam distintamente diferentes. Isso ocorre porque os diferentes mecanismos de formação de notas dos dois instrumentos geram conjuntos distintos de harmônicos; os harmônicos presentes no som de um piano são diferentes daqueles encontrados no som de um cravo.
O volume, frequentemente chamado de amplitude ou intensidade do som, é determinado pela intensidade das vibrações. Em termos simples, ouvir um piano a um metro de distância soaria mais alto do que se estivesse a cinquenta metros de distância.
Tendo demonstrado que apenas três elementos podem definir qualquer som, esses elementos agora precisam ser implementados em um sintetizador musical. É lógico que diferentes seções do sintetizador "sintetizam" (ou criam) cada um desses diferentes elementos.
Uma seção do sintetizador, a Osciladores, geram sinais de forma de onda bruta que definem a altura do som juntamente com seu conteúdo harmônico bruto (tom). Esses sinais são então mixados em uma seção chamada Misturador, e a mistura resultante é então alimentada em uma seção chamada Filtro. Isso faz alterações adicionais no timbre do som, removendo (filtrando) ou aprimorando certos harmônicos. Por fim, o sinal filtrado é alimentado no Amplificador, que determina o volume final do som.
Seções adicionais do sintetizador - LFOs e Envelopes - fornecer outras maneiras de alterar o tom, o tom e o volume de um som interagindo com o Osciladores, Filtro e Amplificador, proporcionando mudanças no caráter do som que podem evoluir ao longo do tempo. Porque LFOs' e Envelopes' o único propósito é controlar (modular) as outras seções do sintetizador, elas são comumente conhecidas como 'moduladores'.
Essas várias seções do sintetizador serão abordadas agora com mais detalhes.
A seção Oscilador é o coração do sintetizador. Ela gera uma onda eletrônica (que cria as vibrações quando finalmente alimentada em um alto-falante). Essa forma de onda é produzida em um tom musical controlável, inicialmente determinado pela nota tocada no teclado ou contida em uma mensagem de nota MIDI recebida. O tom ou timbre característico da forma de onda é, na verdade, determinado pelo formato da forma de onda.
Há muitos anos, os pioneiros da síntese musical descobriram que apenas algumas formas de onda distintas continham muitos dos harmônicos mais úteis para a produção de sons musicais. Os nomes dessas ondas refletem sua forma real quando visualizadas em um instrumento chamado osciloscópio, e são elas: ondas senoidais, ondas quadradas, ondas dente de serra, ondas triangulares e ruído. Cada uma delas SummitAs seções Oscillator podem gerar todas essas formas de onda e também formas de onda de sintetizador não tradicionais. (Observe que o Ruído é gerado de forma independente e mixado com as outras formas de onda na seção Mixer.)
Cada forma de onda (exceto Ruído) tem um conjunto específico de harmônicos relacionados à música que podem ser manipulados por outras seções do sintetizador.
Os diagramas abaixo mostram a aparência dessas formas de onda em um osciloscópio e ilustram os níveis relativos de seus harmônicos. Lembre-se: são os níveis relativos dos vários harmônicos presentes em uma forma de onda que determinam o caráter tonal do som final.
Elas possuem apenas um harmônico. Uma forma de onda senoidal produz o som "mais puro" porque possui apenas essa única altura (frequência).
Eles contêm apenas harmônicos ímpares. O volume de cada um diminui com o quadrado de sua posição na série harmônica. Por exemplo, o 5º harmônico tem um volume de 1/25 do volume da fundamental.
São ricos em harmônicos e contêm harmônicos pares e ímpares da frequência fundamental. O volume de cada um é inversamente proporcional à sua posição na série harmônica.
Ondas quadradas/de pulso contêm apenas harmônicos ímpares, que estão no mesmo volume que os harmônicos ímpares em uma onda dente de serra.
A forma de onda quadrada passa a mesma quantidade de tempo em seu estado "alto" e "baixo". Essa proporção é conhecida como "ciclo de trabalho". Uma onda quadrada sempre tem um ciclo de trabalho de 50%, o que significa que ela é "alta" durante metade do ciclo e "baixa" na outra metade. Summit permite ajustar o ciclo de trabalho da forma de onda quadrada básica (por meio do Forma controles) para produzir uma forma de onda com formato mais "retangular". Essas formas são frequentemente conhecidas como formas de onda de pulso. À medida que a forma de onda se torna cada vez mais retangular, harmônicos mais uniformes são introduzidos e a forma de onda muda de característica, tornando-se mais "nasal".
A largura da forma de onda do pulso (a "Largura do Pulso") pode ser alterada dinamicamente por um modulador, o que resulta em constante mudança no conteúdo harmônico da forma de onda. Isso pode conferir à forma de onda uma qualidade "gorda" quando a largura do pulso é alterada a uma taxa moderada.
Uma forma de onda de pulso soa igual, independentemente do ciclo de trabalho ser – por exemplo – 40% ou 60%, já que a forma de onda é apenas “invertida” e o conteúdo harmônico é exatamente o mesmo.
Ruído é um sinal aleatório e não possui uma frequência fundamental (e, portanto, não possui a propriedade de altura). O ruído contém todas as frequências e todas estão no mesmo volume. Por não possuir altura, o ruído costuma ser útil para criar efeitos sonoros e sons de percussão.
Um modulador de anel é um gerador de som que recebe sinais de dois osciladores e efetivamente os “multiplica”. SummitO Modulador em Anel de usa o Oscilador 1 e o Oscilador 2 como entradas. A saída resultante depende das diversas frequências e do conteúdo harmônico presentes em cada um dos dois sinais do oscilador e consistirá em uma série de frequências de soma e diferença, bem como das frequências presentes nos sinais originais.
Outro método de combinar sinais de duas fontes é a Modulação de Frequência, ou FM. Nessa técnica, a frequência de um oscilador – às vezes chamada de "portadora" – é dinamicamente variada em torno de seu valor nominal "central" por um valor correspondente à amplitude instantânea do sinal do segundo oscilador. Summit possui um conjunto de controles no painel dedicado à adição de efeitos FM.
O resultado sonoro preciso dependerá das formas de onda de cada oscilador, de seu tom relativo e da amplitude máxima do sinal de modulação: Summit este último parâmetro pode ser controlado manualmente e pode ser ainda mais variado pelo LFO e pelo Envelope.
O resultado da modulação em frequência é a geração de uma ampla gama de harmônicos adicionais (na verdade, teoricamente infinitos), tanto acima quanto abaixo da altura do oscilador modulado. Na linguagem FM, esses harmônicos são frequentemente chamados de bandas laterais. O número de bandas laterais "significativas" é proporcional à amplitude do sinal modulante e inversamente proporcional à diferença de frequência entre a portadora e o modulador. Se o modulador já for rico em harmônicos, por exemplo, algo diferente de uma simples onda senoidal, cada harmônico cria seu próprio conjunto de bandas laterais, enriquecendo ainda mais o conteúdo espectral do resultado.
Para ampliar a gama de sons que você pode produzir, os sintetizadores analógicos típicos têm mais de um oscilador (Summit (tem três para a Parte A e três para a Parte B). Ao usar múltiplos osciladores para criar um som, é possível obter mixagens harmônicas interessantes. Também é possível desafinar ligeiramente os osciladores individuais uns contra os outros, o que cria um som quente e "encorpado".
SummitO Mixer do permite que você crie um som composto pelas formas de onda dos osciladores 1, 2 e 3, uma fonte de ruído e a saída do modulador de anel, todos mixados conforme necessário.
Summit é um subtrativo sintetizador. Subtrativo implica que parte do som é subtraída em algum lugar no processo de síntese.
Os osciladores fornecem formas de onda brutas com bastante conteúdo harmônico e a seção Filtro subtrai alguns dos harmônicos de maneira controlada.
Existem três tipos básicos de filtros, todos disponíveis em Summit: passa-baixa, passa-banda e passa-alta. O tipo de filtro mais comumente usado em sintetizadores é o passa-baixa. Em um filtro passa-baixa, uma "frequência de corte" é escolhida e quaisquer frequências abaixo dela são ignoradas, enquanto as frequências acima são filtradas ou removidas.
A configuração do Frequência do filtro O parâmetro Frequência determina o ponto acima do qual as frequências são removidas. Esse processo de remoção de harmônicos das formas de onda tem o efeito de alterar o caráter ou timbre do som. Quando o parâmetro Frequência está no máximo, o filtro está completamente "aberto" e nenhuma frequência é removida das formas de onda brutas do oscilador.
Na prática, há uma redução gradual (em vez de repentina) no volume dos harmônicos acima do ponto de corte de um filtro passa-baixa. A rapidez com que esses harmônicos reduzem o volume à medida que a frequência aumenta acima do ponto de corte é determinada pela frequência do filtro. Declive parâmetro. A inclinação é medida em "unidades de volume por oitava". Como o volume é medido em decibéis, essa inclinação geralmente é expressa em tantos decibéis por oitava (dB/oitava). Quanto maior o número, maior a rejeição de harmônicos acima do ponto de corte e mais pronunciado o efeito de filtragem. Cada um dos SummitAs seções de filtro têm uma inclinação de 12 dB/oitava, mas duas do mesmo tipo podem ser colocadas em cascata (colocadas em série) para produzir uma inclinação de 24 dB/oitava. Summit também permite que dois tipos diferentes de filtros sejam colocados em cascata, ou mesmo colocados “em paralelo”, para que a saída do mixer seja tratada por ambos.
Outro parâmetro importante do filtro é a ressonância. As frequências no ponto de corte podem ser aumentadas em volume avançando o filtro. Ressonância controle. Isso é útil para enfatizar certos harmônicos do som.
À medida que a Ressonância aumenta, uma qualidade semelhante a um assobio é introduzida no som que passa pelo filtro. Quando definida em níveis muito altos, a Ressonância faz com que o filtro oscile automaticamente sempre que um sinal passa por ele. O tom de assobio resultante é, na verdade, uma onda senoidal pura, cuja altura depende da configuração do filtro. Freqüência controle (ponto de corte do filtro). Essa onda senoidal produzida pela ressonância pode ser usada para alguns sons como uma fonte sonora adicional, se desejado.
O diagrama abaixo mostra a resposta de um filtro passa-baixa típico. Frequências acima do ponto de corte têm seu volume reduzido.
Quando a ressonância é adicionada, as frequências ao redor do ponto de corte são aumentadas em volume.
Além do filtro passa-baixa tradicional, existem também os filtros passa-alta e passa-banda. Summit, o tipo de filtro é selecionado com o Forma trocar .
Um filtro passa-alta é semelhante a um filtro passa-baixa, mas funciona no "sentido oposto", ou seja, as frequências abaixo do ponto de corte são removidas. As frequências acima do ponto de corte são ignoradas. Quando o filtro Freqüência o parâmetro é definido como mínimo, o filtro é completamente aberto e nenhuma frequência é removida das formas de onda brutas do oscilador.
Com um filtro passa-banda, apenas uma faixa estreita de frequências centradas em torno do ponto de corte é passada. Frequências acima e abaixo da faixa são removidas. Não é possível abrir totalmente este tipo de filtro e permitir a passagem de todas as frequências.
Relações mais complexas entre volume e frequência podem ser obtidas usando filtros simples dos tipos descritos acima em combinação. Summit permite "em cascata" dois filtros de tipos diferentes, criando uma combinação em "série". Essa combinação geralmente resulta na remoção de mais frequências do que com uma única seção de filtro, já que ambos os filtros são subtrativos. No entanto, resultados interessantes podem surgir se os dois filtros tiverem frequências de corte diferentes.
Por exemplo, se um filtro passa-baixa for seguido por um filtro passa-alta, o filtro passa-baixa
passará apenas frequências muito altas para o filtro passa-altas, que removerá algumas delas, deixando uma faixa estreita de frequências "entre" as frequências de corte de ambos os filtros. A largura dessa faixa depende da diferença entre, ou "separação" entre, as duas frequências de corte.
A combinação dos mesmos filtros em paralelo produz um resultado bastante diferente, pois as respostas das duas seções são efetivamente somadas. As frequências baixas serão filtradas pelo filtro passa-baixa e as frequências altas pelo filtro passa-alta, resultando em uma queda ou elevação na resposta na região entre as duas frequências de corte.
Nos parágrafos anteriores, descrevemos a síntese da altura e do timbre de um som. A próxima parte do Tutorial de Síntese descreve como o volume do som é controlado. O volume de uma nota criada por um instrumento musical frequentemente varia muito ao longo da duração da nota, de acordo com o tipo de instrumento.
Por exemplo, uma nota tocada em um órgão atinge rapidamente o volume máximo quando uma tecla é pressionada. Ela permanece no volume máximo até que a tecla seja solta, e então o nível de volume cai instantaneamente para zero.
Uma nota de piano atinge rapidamente o volume máximo depois que uma tecla é pressionada, mas gradualmente cai para zero após vários segundos, mesmo se a tecla for pressionada.
Uma emulação de seção de cordas só atinge o volume máximo gradualmente quando uma tecla é pressionada. Ela permanece no volume máximo enquanto a tecla é pressionada, mas assim que a tecla é solta, o volume cai para zero lentamente.
Em um sintetizador analógico, as mudanças no caráter de um som que ocorrem ao longo da duração de uma nota são controladas por seções chamadas Geradores de Envelope. Uma delas (Amp Env) está sempre relacionado ao Amplificador, que controla a amplitude da nota – ou seja, o volume do som – quando a nota é tocada. Summit, cada gerador de envelope tem cinco parâmetros principais, que determinam a forma do envelope; estes são chamados de parâmetros AHDSR, ou “fases” do envelope.
Ajusta o tempo que leva para o volume subir de zero ao volume máximo após o pressionamento de uma tecla. Pode ser usado para criar um som com fade-in lento.
Este parâmetro não é encontrado em muitos sintetizadores, mas está disponível em Summit. Ele determina por quanto tempo o volume da nota permanece em seu nível máximo após o Tempo de Ataque, antes de iniciar a queda de volume definida pelo Tempo de Decaimento.
Ajusta o tempo que o volume leva para cair do volume inicial máximo para o nível definido pelo controle Sustain, enquanto uma tecla é pressionada.
Isso é diferente dos outros controles de Envelope, pois define um nível em vez de um período de tempo.
Define o nível de volume que o envelope permanece enquanto a tecla é pressionada, após o tempo de decaimento ter expirado.
Ajusta o tempo que o volume leva para cair do nível de Sustain para zero após a tecla ser solta. Pode ser usado para criar sons com qualidade de "fade-out".
Você notará que o diagrama também inclui uma fase inicial adicional, Delay. Este é o tempo que leva para o Tempo de Ataque – e, portanto, toda a sequência AHDSR – começar após a tecla ser pressionada. Esta é outra fase de envelope que geralmente não é encontrada em outros sintetizadores, mas está disponível em Summit. A adição de um Tempo de Atraso nos leva a renomear a sequência de envelope DAHDSR para ficar mais completa (embora muitos usuários continuem a se referir a ela pelo termo mais tradicional ADSR).
A maioria dos sintetizadores modernos pode gerar múltiplos envelopes. Summit tem três geradores de envelope: Amp Env Possui um conjunto dedicado de controles deslizantes ADSR de hardware (Delay e Hold são controlados separadamente pelo menu) e é sempre aplicado ao amplificador para moldar o volume de cada nota tocada, conforme detalhado acima. Os dois Envelopes de Modulação (Mod Env 1 e Mod Env 2) compartilham um conjunto idêntico de controles, com uma chave de atribuição selecionando o envelope a ser controlado. Envelopes de modulação podem ser usados para alterar dinamicamente outras seções do sintetizador durante a vida útil de cada nota. Summit's Mod Env Geradores podem ser usados para modificar a frequência de corte do filtro ou a largura de pulso das saídas de onda quadrada dos osciladores, por exemplo.
Assim como os Geradores de Envelope, a seção LFO (Oscilador de Baixa Frequência) de um sintetizador é um Modulador. Em vez de fazer parte da síntese sonora em si, ela é usada para alterar (ou modular) outras seções do sintetizador. Por exemplo, os LFOs podem ser usados para alterar a afinação do oscilador, a frequência de corte do filtro e muitos outros parâmetros.
A maioria dos instrumentos musicais produz sons que variam ao longo do tempo, tanto em volume quanto em altura e timbre. Às vezes, essas variações podem ser bastante sutis, mas ainda assim contribuem significativamente para a caracterização do som final.
Enquanto um Envelope é usado para controlar uma modulação única ao longo da vida útil de uma única nota, os LFOs modulam usando uma forma de onda ou padrão cíclico repetitivo. Como discutido anteriormente, os osciladores produzem uma forma de onda constante, que pode assumir a forma de uma onda senoidal repetitiva, uma onda triangular, etc. Os LFOs produzem formas de onda de maneira semelhante, mas normalmente em uma frequência muito baixa para produzir um som que o ouvido humano possa perceber diretamente. Assim como um Envelope, as formas de onda geradas pelos LFOs podem ser enviadas a outras partes do sintetizador para criar as mudanças desejadas ao longo do tempo – ou "movimentos" – no som.
Imagine essa onda de baixa frequência sendo aplicada à afinação de um oscilador. O resultado é que a afinação do oscilador sobe e desce lentamente acima e abaixo da afinação original. Isso simularia, por exemplo, um violinista movendo um dedo para cima e para baixo na corda do instrumento enquanto ele é tocado com o arco. Esse sutil movimento de afinação para cima e para baixo é conhecido como efeito "Vibrato".
Uma forma de onda frequentemente usada para um LFO é uma onda triangular.
Alternativamente, se o mesmo sinal LFO modulasse a frequência de corte do filtro em vez do tom do oscilador, o resultado seria um efeito de oscilação conhecido como "wah-wah".
Um sintetizador pode ser dividido em cinco blocos principais de geração ou modificação (modulação) de som:
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Osciladores que geram formas de onda em vários tons.
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Um mixer que mistura as saídas dos osciladores (e adiciona ruído e outros sinais).
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Filtros que removem certos harmônicos, alterando o caráter ou timbre do som.
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Um amplificador controlado por um gerador de envelope, que altera o volume de um som ao longo do tempo quando uma nota é tocada.
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LFOs e envelopes que podem ser usados para modular qualquer um dos itens acima.
Grande parte do prazer que se pode obter com um sintetizador está na experimentação de sons predefinidos de fábrica (Patches) e na criação de novos.
Não há substituto para a experiência prática. Experimentos com ajustes SummitOs vários controles eventualmente levarão a uma compreensão mais completa de como as várias seções do sintetizador alteram e ajudam a moldar novos sons.
Munido do conhecimento deste capítulo e de uma compreensão do que realmente acontece no sintetizador quando são feitos ajustes nos botões e interruptores, o processo de criação de sons novos e emocionantes se tornará fácil.