Sintetizatorji
Synthesizers
1. Uvod
Dobrodošli v našem spletnem vodiču po sintetizatorjih. Danes je na voljo ogromno sintetizatorjev, in sicer vse od klaviatur s strojno opremo do virtualnih programskih instrumentov, nekateri pa so vmes med obema možnostima. V tem vodiču si bomo ogledali različne načine, na katere oddajajo svoje zvoke, da bi vam pomagali pri odločitvi, kateri sintetizator je pravi za vas.
2. Zgodovina
Prvi komercialno razviti analogni sintetizator je leta 1967 zasnoval Robert Moog, ki je z uporabo krmiljenja napetosti uspel uvesti osnovne gradnike sinteze, kot jih poznamo danes. To so bili oscilator, filter in ojačevalec. Skoraj vsaka vrsta sodobnega sintetizatorja, analognega ali digitalnega, strojne ali programske opreme, bo uporabljala neko obliko teh elementov. Komercialni sintetizatorji so prvotno začeli življenje kot modularni monofonični instrumenti (ki so lahko igrali le eno noto naenkrat), sestavljeni iz zelo velikih kabinetov. V njih so bile nameščene ločene elektronske enote, katerih zvočna pot in njen nadzor sta bila povezana s povezovalnimi kabli.
Druga podjetja, kot je ARP, so sledila zgledu s svojimi izdelki, vključno s slavnima modeloma 2500 in 2600, dokler niso bili v zgodnjih 70. letih razviti bolj praktični, prenosni modeli. Takšna sta bila na primer MiniMoog in ARP Odessy, ki sta obdržala koncepte večjih modularnih sistemov. Oba modela sta se prodajala več let, dokler ni prišel še en pomemben izdelek, Sequential Circuits Prophet 5, ki je bil izdan na sejmu NAMM leta 1978. 5-tonski polifonični sintetizator z mikroprocesorskim nadzorom vseh parametrov, vključno z uglaševanjem, je postal resničnost. Dokler Yamaha v zgodnjih 80. letih ni predstavila modela DX7, ki so ji kmalu sledili nizkocenovni vzorčevalniki, kot je Ensoniq Mirage in PCM sintetizatorji, kot je Roland D50, je bila subtraktivna sinteza več let najpogostejša oblika produkcije elektronskega zvoka, ki je bila na voljo glasbenikom. Danes so tradicionalni subtraktivni sinti doživeli nekaj renesanse in jih še vedno proizvajajo podjetja, kot je Moog. Izdelani so v obliki analognih sintetizatorjev za modeliranje in omogočajo razširitev zmožnosti subtraktivne sinteze daleč preko tistih zgodnjih modelov.
3. Subtraktivni sintetizator
V najpreprostejši obliki so vključeni trije glavni deli: oscilator, filter in ojačevalec. Oscilator ustvari osnovni zvok, običajno sinusni, impulzni ali žagasti val. Filter oblikuje frekvenčni spekter valovanja iz oscilatorja. Ojačevalec pa nadzira glasnost generirane in filtrirane valovne oblike skozi čas - to je ovojnica. Upoštevajte, da vodoravne črte v spodnjem diagramu označujejo pot samega zvoka, navpične črte pa označujejo krmilne signale. Ovojnica na primer samo modulira (nadzira) ojačevalec in ne vpliva neposredno na zvok. Zdaj si bomo ogledali vsak del posebej, začenši z oscilatorji, saj od tod izvira zvok. Ker proizvajajo osnovni gradnik zvoka, je potrebna določena metoda za nadzor njihove višine s klaviaturo. V analognem svetu se to izvaja s krmilnimi napetostmi, najpogostejši pristop pa je bil tako imenovan sistem 'en volt na oktavo'. Klaviatura je urejena tako, da vsakič, ko pritisnete tipko, nastane električna napetost, ki se dejansko uporablja za uglasitev oscilatorja na zahtevano noto. Neobdelani zvok oscilatorja je običajno lahko v obliki ene od številnih različnih oblik valov, kar vam omogoča izbiro med nizom osnovnih tembrov, ki ustrezajo zvoku, ki ga želite doseči. Vsaka valovna oblika ima svoj značilen spekter, po katerem jo je mogoče prepoznati.
Žagasti zob
Žagasti zob, včasih znan preprosto kot žaga, vsebuje vse harmonije v proporcionalnih vrednostih. Zaradi tega zveni bogato in živahno. Visoke harmonije imajo razmeroma veliko amplitudo, ki daje valovni obliki značilen svetel zvok.
Utrip
Pulzni val je pravokotna valovna oblika, običajno z možnostjo spreminjanja razmerja med dolžino njegovega pozitivnega cikla in negativnega cikla (ali njegove širine). Kjer je širina najožja, zveni tanko in nazalno, in temu se včasih reče delovni cikel. Kjer je širina enaka v vsakem ciklu, je znana tudi kot kvadratni val.
Kvadrat
Posebna vrsta pulznega vala, ker vsebuje le lihe (in nobenih sodih) harmonije ali le dele in ima posledično prazen zvok, ki zveni podobno kot klarinet. Amplituda harmonij se zmanjšuje s frekvenco.
Sinus
Sinusni val vsebuje samo osnovno ali glasvno frekvenco in ne harmonij, zato zveni čisto ali preprosto. Težko je narediti veliko za spremembo zvoka sinusnega vala.
Šum
Šum ali natančneje beli šum, ki ga najpogosteje najdemo na sintetizatorjih, vsebuje vse frekvence, ki se nenehno naključno spreminjajo. Nima harmonij, saj frekvence med seboj niso niti večkratniki. Prav tako nima osnovne ali glavne frekvence. Roza šum ima manj visokofrekvenčne vsebine kot beli šum, medtem ko je rjavi šum manj miren.
Sinhronizacija
Večina sintetizatorjev z več oscilatorji ima funkcijo sinhronizacije, običajno na drugem oscilatorju. To prisili modulirani oscilator, da znova zažene svojo valovno obliko od nič vsakič, ko modulacijski oscilator zaključi en cikel. Posledično, ko spremenite frekvenco moduliranega oscilatorja, namesto da bi spremenili višino, spremeni tember, kar povzroči značilen kovinski zvok.
Filter
Filter na splošno velja za najpomembnejši del vsakega sintetizatorja, skoraj ne glede na vrsto uporabljene sinteze, saj je parameter, ki najbolj drastično vpliva na zvok. Filtri so na voljo v številnih različnih oblikah. Najpogostejša metoda razvrščanja temelji na obliki krivulje dušenja. Če se sinusni val dane frekvence napaja skozi filter, potem izhod predstavlja slabljenje filtra pri tej frekvenci. Če se meri na več frekvencah in nariše na grafu, se to imenuje krivulja frekvenčnega odziva filtra. Najpogostejši tipi filtrirnih krivulj so nizkoprepustni (izreže visoke frekvence in prepusti nizke frekvence – najpogostejši od vseh); visokoprepustni (prereže nizke frekvence in prepusti visoke frekvence); pasovno prepustni (prereže visoke in nizke frekvence ter prepusti srednji del); in zareza (prereže zelo ozek pas frekvenc). Točka, pri kateri začne filter vplivati na signal, se imenuje točka izklopa in to je običajno glavna kontrola filtra na sintetizatorju. Strmina mejnega naklona prav tako močno vpliva na zvok. Večina trenutnih analognih sintetizatorjev ima filtre 12 ali 24 dB/oktavo, kar se doseže s kaskadno združitvijo več enostavnejših 6 dB filtrov skupaj, da proizvedejo bolj strm naklon zvoka. Vsak od teh filtrov je znan tudi kot pol - filter s 24 dB/oktavo se pogosto imenuje 4-polni filter. Zadnji pomemben vidik filtra je njegova resonanca. Nadzor naraščajoče resonance poudari zelo ozek pas frekvenc okoli mejne točke in ustvari neverjeten zvok, ki je značilen za subtraktivne sintetizatorje. Pri skrajnih nastavitvah nekateri filtri preidejo v samooscilacijo, kar povzroči izrazit sinusni val.
Ovojnica
Ovojnica je izraz, ki se uporablja za opis oblike glasnosti zvoka skozi čas. Večina sintetizatorjev nudi generator ovojnice, ki modulira ojačevalec za nadzor ovojnice. Njegovi parametri so običajno razdeljeni na segmente, imenovane Attack, Decay, Sustain in Release. Čas od tišine do začetne najglasnejše točke je Attack, medtem ko je čas, ko se ovojnica po tem zmanjša na enakomerno vrednost, Decay. Zvok se nato nadaljuje na ravni, imenovani Sustain, in ostane na tej ravni, dokler je tipka pritisnjena. Ko je tipka izpuščena, zvok nadaljuje z upadanjem, tokrat s hitrostjo, ki jo določa nastavitev Sprostitev. Pomembno je omeniti, da medtem ko Attack, Decay in Release nadzorujejo hitrost spreminjanja nastavitev ovojnice, je parameter Sustain raven. Ko se je zamislila ideja o generatorjih ovojnic, je bilo ugotovljeno, da jih je mogoče uporabiti tudi za modulacijo drugih vidikov sinteze, kot je izklop filtra, in tako večina subtraktivnih sintetizatorjev ponuja vsaj dva.
LFO nizkofrekvenčni oscilator
LFO nizkofrekvenčni oscilator se ne uporablja za proizvajanje zvoka (njegov frekvenčni razpon bi bil prenizek, da bi ga slišali), temveč kot generator ovojnic, kot kontrolni signal. Najpogostejša uporaba je modulacija višine tona oscilatorja za ustvarjanje učinka vibrata, lahko pa se uporablja tudi za modulacijo ojačevalca za tremolo ali filter. Tako kot običajni oscilatorji imajo lahko tudi LFO veliko različnih oblik valov.
4. FM sintetizator
Prvi glavni komercialni FM sintetizator je bil Yamahin DX7, ki je debitiral leta 1983. Ta model je bil polifoničen s 16 notami in z režo za kartušo ROM/RAM. V tistih časih so imeli analogni sintetizatorji v istem cenovnem razredu, kot je Juno 6, največ 6-tonsko polifonijo. Celo leviatan, kot je Sequential T1, je lahko proizvedel največ 10 not. DX7 je bil veliko cenejši, lahko je ustvaril 16 not in je bil popolnoma digitalen, z radikalno drugačnim zvokom od vsega, kar so poznali prej.
FM (frekvenčna modulacija) v generatorjih tonov FM, kot je DX7, temelji na istem principu kot FM oddajanje. Električni val, imenovan nosilec, je moduliran z drugim, imenovanim modulator, in ta kombinirani signal zvesto prenaša izvirno vsebino oddajanja, ko je dekodiran. Razlika je v tem, da FM, ki se uporablja v sintetizatorjih, zniža te valove na slišne frekvence in dekodiranje ni potrebno. Za razliko od analognih sintetizatorjev, kjer so valovne oblike pogosto glavni poudarek kontrol, se FM, tako kot aditivna sinteza (redka vrsta, ki uporablja več sinusnih valov za poustvarjanje zvokov), veliko bolj ukvarja s harmonijami in zvočnimi spektri. Osnovna struktura je niz enakih komponent, imenovanih operatorji. Vsak operater ima programski ekvivalent lastnega oscilatorja, ojačevalca in ovojnice. Operator se lahko uporablja kot zvočni vir (nosilec) ali kot modulator. Nosilni signal določa višino proizvedene note, modulator pa določa obliko ali tember. Ko se nizkofrekvenčni izhod iz modulatorja dovaja v nosilec, povzroči tremolo učinek s počasnim spreminjanjem nivoja nosilca skozi čas, kot bi ga dobili z običajno subtraktivno modulacijo amplitude oscilatorja. Toda če se frekvenca modulatorja poveča v slišno območje, potem je vrsta proizvedenega zvoka določena s tem, kako je frekvenca modulatorja harmonično povezana z nosilcem, če sploh. Dodajanje harmonično povezanega signala ustvari harmonije, ki zvenijo bolj usklajeno. Količina proizvedenih harmonij je odvisna od ravni signala, dodanega v glavni oscilator. Količina modulacije ali raven glasnosti, uporabljena za drugi oscilator, je splošno znana kot modulacijski indeks. Če povečamo indeks modulacije sinusnega vala, ki modulira drugo sinusno valovanje, se nastala valovna oblika spremeni iz sinusnega vala pri modulacijskem indeksu 0 prek vse bolj zapletene in svetle valovne oblike v šum pri zelo visokem modulacijskem indeksu. Sprememba v hrup je precej nenadna in to je mogoče uporabiti na številne ustvarjalne načine. Zaradi narave FM sinteze je bila potrebna metoda zagotavljanja prilagodljivega usmerjanja med operaterji, da bi omogočili programiranje širokega spektra tonov. To je bilo doseženo z združevanjem operaterjev v prednastavljene algoritme. DX7 je imel 32 različnih algoritmov, od katerih je vsakega sestavljalo do 6 operaterjev. Sodobni programski sintetizator FM8 nemškega proizvajalca glasbene programske in strojne opreme Native Instruments omogoča ustvarjanje poljubnega števila algoritmov z uporabo programske matrike. Na izhod je mogoče usmeriti več operaterjev, od katerih je vsak povezan s svojimi neodvisnimi modulatorji. Algoritme lahko nato shranite za kasnejši priklic kot strukturo drugega zvoka.
Tako kot izvirni generatorji ovojnic v seriji DX vam tudi ovojnice FM8s Time/Level omogočajo, da določite nivo vsake stopnje ovojnice in čas, ki je potreben za prehod od ene stopnje do druge. Poleg tega lahko določite, koliko stopenj želite skupaj, tako da ustvarite lastne prelomne točke. Vse to omogoča zares visoko stopnjo prilagodljivosti.
5. PCM sintetizator
Čeprav skupini sintetizatorjev niso prinesli ničesar resnično novega, so številni instrumenti izkoristili tehnologijo vzorčenja in zamenjali standardne valovne oblike oscilatorja z vrsto PCM vzorcev pravih instrumentov, kot so godala, pihala in tolkala. Zgodnji sintetizatorji PCM (znani tudi kot sintetizatorji za predvajanje vzorcev) so znižali stroške z uporabo le zelo kratkih vzorcev napadalnih delov zvokov, kar je bilo dovolj za dokaj prepričljivo preslepitev ušesa. Čeprav je bilo malo mogoče storiti, da bi spremenili zvok vzorcev, je zaradi njihovega obsega postal priljubljen med koncertirajočimi glasbeniki, ki so prvič lahko priklicali dokaj realistično paleto zvokov. Tako Rolandov D50 kot Korgov M1 sta bila zelo priljubljena sintetizatorja. Razlog za to je, da sta nadaljevala propad analognega subtraktivnega sintetizatorja z bolj omejenim obsegom zvoka in naznanila začetek delovnih postaj. Trenutni modeli uporabljajo veliko daljše vzorce višje kakovosti in ponujajo tudi znatne možnosti sinteze za oblikovanje zvoka.
6. Sintetizator valovnih tabel
PPG s sedežem v Hamburgu v Nemčiji je razvil prve digitalne sintetizatorje valovnih tabel. Najzgodnejši model je bil Wave. Predstavljal je hibrid digitalnih oscilatorjev, ki se napajajo v analogne filtre in VCA (napetostno krmiljene ojačevalce). Najbolj zanimiva značilnost Wave-a je bila njegova sposobnost, da preleti 64 valovnih oblik v tem, kar je PPG poimenoval valovna tabela. Slednja predstavlja skupino valovnih oblik, shranjenih v pomnilniku, ki jih je mogoče nanizati v poljubnem vrstnem redu in jih nato predvajati v zaporedju kot osnovo zvoka. Rezultat te tehnologije je, da ima instrument veliko širšo paleto in bolj dinamičen tembralni zvok od tistega, ki ga ponujajo tipični žagasti, pulzni in sinusni valovi analognih sintetizatorjev, ki so se zanašali na filter za njihovo animiranje. Kasneje so bili primeri drugih podobnih vrst prehodne sinteze, kot je Sequential Circuits Prophet VS Vector Synthesis in Korgova lastna sinteza valovne tabele, ki uporablja celotne vzorce za vsako stopnjo.
7. Sintetizator za modeliranje
S prihodom cenovno dostopne hitre računalniške moči je sinteza modeliranja postala resničnost. Omogoča, da poustvarite fiziko opreme za ustvarjanje zvoka instrumenta, ne glede na to, ali gre za ubrane strune ali pihala. Zgodnji primer te vrste sinteze je bil Yamahin VL-1, ki je ponujal monofonično modeliranje solo glasbil, kot je klarinet. Zagotavljal je parametre za prilagajanje ambažure (tesnost ustnic okoli jezička) ter dolžine in menzure cevi. Tukaj prilagajate tisto, kar dejansko ustvarja zvočni val, in okolje, v katerem obstaja njegov val. Torej namesto preproste valovne oblike oscilatorja sinteza matematično opisuje lastnosti, kot so ustnice in sapa, ki piha v (na primer) ustnik za trobento v realnem času. To običajno omogoča veliko bolj realistično poustvarjanje dogajanja med notami kot vzorčenje.
Sinteza analognega modeliranja modelira lastnosti vsake notranje komponente strojne opreme sintetizatorja z algoritmom. Vsaka od komponent je programska rutina DSP, povezana z več programske opreme, tako da je mogoče preprosto dodati druge funkcije poleg tega, kar ponuja osnovna komponenta. Posledično so podjetja, kot sta Access in Nord, lahko ustvarila nove sintetizatorje na podlagi modelov starejših vrst sinteze, ki so jih pogosto kombinirala in dodala sodobnejše funkcije, da bi na primer proizvedla subtraktivni sintetizator s FM in vzorčenimi valovnimi oblikami ter nizom različnih filtrov, ki v analognem svetu preprosto ne bi bili mogoči.
8. Programska oprema sintetizatorjev
Virtualni instrumenti znotraj programskih sekvencerjev ali DAW (digitalnih zvočnih delovnih postaj) so postali standardni instrumenti za vsakogar, ki piše glasbo z računalniki. Obstaja veliko vtičnikov, ki ponujajo neposredne emulacije originalne strojne opreme. Kot primer lahko navedemo Native Instruments Pro 53 (Sequential Circuits Prophet V), FM7 (Yamaha DX7), Arturia CS80 (Yamaha CS-80) in ARP 2600. Ti so pogosto tako kakovostni, da je tako rekoč nemogoče ločiti original od pretendenta. Drugi vtičniki imajo izvirne uporabniške vmesnike in uporabljajo različne metode sinteze. Programski sekvencerji imajo pogosto vgrajene odlične programske sintetizatorje, kot sta Logic's ES2 in Sculpture. Velika prednost vtičnikov je, da se popolnoma integrirajo s svojim gostiteljem programske opreme, tako da je mogoče vse nastavitve (na primer: katere instrumente imate na posamezni skladbi in katere popravke uporabljate) shraniti s svojo skladbo.
9. Zaključek
Čeprav je strojna oprema dražja od programske opreme in zavzame več prostora, ponuja zajamčeno raven zmogljivosti in, kar je bistveno, običajno drsnik ali gumb za vsak parameter. Zaradi tega je nekako veliko bolj enostavna in hitra za uporabo. Toda ne glede na to, ali izberete strojno ali programsko opremo, je morda najpomembnejša odločitev, katero vrsto sinteze želite uporabiti, saj ima vsaka svoj zvočni podpis in metodo programiranja. Upamo, da ste pridobili dovolj informacij, da se odločite, kaj potrebujete in želite.