Esta seção aborda os princípios gerais de geração e processamento de som eletrônico com mais detalhes, incluindo referências a Bass Station IIinstalações 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 Bass Station IIAs 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. Bass Station II 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”. Bass Station IIO 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.
Para ampliar a gama de sons que podem ser produzidos, sintetizadores analógicos típicos possuem mais de um oscilador. Ao usar múltiplos osciladores para criar um som, é possível obter mixagens harmônicas muito interessantes. Também é possível desafinar ligeiramente os osciladores individuais uns contra os outros, o que cria um som muito quente e "encorpado". Bass Station IIO Mixer do permite que você crie um som composto pelas formas de onda dos osciladores 1 e 2, o oscilador de sub-oitava separado, uma fonte de ruído, a saída do modulador de anel e um sinal externo, todos mixados conforme necessário.
Bass Station II é um sintetizador musical subtrativo. Subtrativo implica que parte do som é subtraída em algum ponto do 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.
7 tipos de filtros estão disponíveis em Bass Station II; são todas variações dos três tipos básicos de filtros: Passa-baixo, Passa-banda e Passa-alto. O tipo de filtro mais comumente usado em sintetizadores é o Passa-baixo. Em um Filtro Passa-baixo, uma "frequência de corte" é escolhida e quaisquer frequências abaixo dela são passadas, enquanto as frequências acima são filtradas ou removidas. A configuração do parâmetro Frequência do Filtro 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 inclinação do filtro. 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. Bass Station IIA seção de filtro do fornece duas inclinações, 12 dB/oitava e 24 dB/oitava.
Outro parâmetro importante do filtro é a sua ressonância. As frequências no ponto de corte podem ter o volume aumentado pelo controle de ressonância do filtro. 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 botão de Frequência (o 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 tipo tradicional de filtro passa-baixo, existem também os tipos passa-alto e passa-banda. Bass Station II, o tipo de filtro é selecionado com o Forma trocar .
Um filtro passa-altas é semelhante a um filtro passa-baixas, mas funciona no "sentido oposto", de modo que as frequências abaixo do ponto de corte são removidas. As frequências acima do ponto de corte são ignoradas. Quando o parâmetro "Frequência do Filtro" é definido como zero, o filtro fica completamente aberto e nenhuma frequência é removida das formas de onda brutas do oscilador.
Quando um filtro passa-banda é utilizado, 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.
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 nesse volume até que a tecla seja solta, momento em que o nível de volume cai instantaneamente para zero.
Uma nota de piano atinge rapidamente o volume máximo depois que uma tecla é pressionada e gradualmente cai até 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 alterações no caráter de um som que ocorrem ao longo da duração de uma nota são controladas por uma seção chamada Gerador de Envelope. Bass Station II possui dois Geradores de Envelope; um (Amp Env) está sempre relacionado ao Amplificador, que controla a amplitude da nota – ou seja, o volume do som – quando a nota é tocada. Cada gerador de envelope possui quatro controles principais, que são usados para ajustar o formato do envelope (frequentemente chamados de parâmetros ADSR).
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.