В простейшем виде в него входят три основных секции - генератор, фильтр и усилитель. Генератор генерирует основной звук, обычно синусоидальную, импульсную или пилообразную волну; фильтр контурирует частотный спектр волны генератора; а усилитель регулирует громкость сгенерированного и отфильтрованного сигнала во времени - это огибающая. Обратите внимание, что горизонтальные линии на схеме ниже указывают путь самого звука - вертикальные линии указывают сигналы управления. Например, огибающая только модулирует (управляет) усилителем - она ​​не влияет на звук напрямую.



Теперь мы рассмотрим каждую секцию по очереди, начиная с осцилляторов, так как именно здесь возникает звук. Поскольку они создают основной строительный блок звука, необходим некоторый метод управления их высотой тона с клавиатуры. В аналоговом мире это делается с помощью управляющих напряжений (отсюда и название «Voltage Controlled Oscillator» или «VCO»), и наиболее распространенным подходом была так называемая система «один вольт на октаву». Клавиатура устроена так, что всякий раз, когда нажимается клавиша, вырабатывается электрическое напряжение, которое фактически используется для настройки генератора на требуемую ноту.

Необработанный звук осциллятора обычно может иметь форму одной из множества различных форм волны, что позволяет вам выбирать из ряда основных тембров, соответствующих звуку, который вы, возможно, захотите достичь. Каждая форма волны имеет свой характерный спектр, по которому ее можно идентифицировать:

Пилообразный

Sawtooth - иногда известный как Saw, он содержит все гармоники, нечетные и четные, в пропорциональных значениях, и из-за этого он звучит «богато и шумно». Высокие гармоники имеют относительно большую амплитуду, что придает форме волны характерный яркий звук.

Пульс

Импульсная волна представляет собой прямоугольную форму волны, обычно с возможностью изменения отношения длины положительного цикла к отрицательному (или ширине) с помощью LFO (см. Ниже). Там, где ширина самая узкая, это звучит тонко и назойливо, и это иногда называют рабочим циклом. Если ширина одинакова в каждом цикле, это также известно как прямоугольная волна:

Площадь

Особый тип пульсовой волны, потому что он содержит только нечетные (и не четные) гармоники или части и в результате имеет глухой звук, не совсем похожий на звук кларнета. Гармоники уменьшаются по амплитуде с увеличением частоты.

Синус

Синусоидальная волна содержит только базовую или основную частоту и не содержит гармоник, поэтому она звучит просто или чисто. Очень сложно изменить звучание синусоиды!

Шум

Шум - или, точнее, белый шум, который чаще всего встречается в синтезаторах, содержит все частоты, постоянно меняющиеся случайным образом. В нем нет гармоник или парциальных частот, поскольку частоты даже не кратны друг другу. Он также не имеет базовой частоты или основной гармоники. Розовый шум содержит меньше высоких частот, чем белый шум, а коричневый шум еще меньше.

Синхронизировать

Большинство синтезаторов с несколькими осцилляторами имеют функцию синхронизации, обычно на втором осцилляторе. Это заставляет модулируемый генератор (обычно первый) перезапускать свою форму волны с нуля каждый раз, когда модулирующий генератор завершает один цикл. В результате, когда вы изменяете частоту модулированного генератора, вместо изменения высоты звука он меняет тембр, создавая характерный металлический звук.

Фильтр

Фильтр обычно считается наиболее важной частью любого синтезатора, почти независимо от типа используемого синтеза, поскольку это параметр, который наиболее сильно влияет на звук. Фильтры бывают разных форм - наиболее распространенный метод классификации основан на форме кривой затухания. Если синусоидальная волна заданной частоты проходит через фильтр, то выходной сигнал представляет собой ослабление фильтра на этой частоте. При измерении на нескольких частотах и ​​нанесении на график это называется кривой частотной характеристики фильтра. Наиболее распространенные типы кривых фильтра - это низкочастотный фильтр (отсекает высокие частоты и пропускает низкие частоты - наиболее распространенный из всех); high-pass (срезает низкие частоты и пропускает высокие частоты); полосовой (обрезает высокие и низкие частоты и пропускает средние);

Точка, в которой фильтр начинает влиять на сигнал, называется точкой отсечки, и обычно это основной элемент управления фильтра на синтезаторе. Крутизна спада среза также оказывает сильное влияние на звук - большинство современных аналоговых синтезаторов (или их моделей) имеют фильтры 12 или 24 дБ / октаву, что достигается путем каскадного соединения ряда более простых фильтров 6 дБ для получения более крутого наклон. Каждый из этих фильтров также известен как полюсный - фильтр 24 дБ / октаву часто называют 4-полюсным фильтром.

Последним важным аспектом фильтра является его регулировка резонанса. Увеличение резонанса подчеркивает очень узкую полосу частот около точки отсечки и создает звук вау, характерный для субтрактивного синтезатора. При экстремальных настройках некоторые фильтры переходят в «автоколебание», которое дает отчетливый синусоидальный тон вокруг частоты среза.

Конверт

Огибающая - термин, используемый для описания формы громкости звука во времени. Большинство синтезаторов имеют генератор огибающей, который модулирует усилитель для управления огибающей - его параметры обычно делятся на сегменты, называемые Attack, Decay, Sustain и Release. Время от тишины до начальной самой громкой точки - это атака, а время, за которое огибающая уменьшится после этого до устойчивого значения, - это затухание. Затем звук продолжается на уровне, известном как сустейн, и остается на этом уровне, пока клавиша удерживается нажатой. После отпускания клавиши звук возобновляет затухание, на этот раз со скоростью, определенной настройкой Release. Важно отметить, что в то время как Attack, Decay и Release контролируют скорость изменения настроек огибающей, параметр Sustain является уровнем.

LFO - низкочастотный осциллятор

LFO - низкочастотный осциллятор - используется не для воспроизведения звука (его частотный диапазон был бы слишком низким, чтобы его можно было слышать!), А, как и генераторы огибающей, в качестве управляющего сигнала. Чаще всего используется для модуляции высоты тона осциллятора для создания эффекта вибрато, но его также можно использовать для модуляции усилителя для тремоло или фильтра, например, синхронизированного с синхронизацией MIDI, чтобы производить длинные развертки фильтра во времени с Музыка. Как и обычные генераторы, LFO могут иметь много разных форм волны.

↑

Первым массовым коммерческим FM-синтезатором был Yamaha DX7, дебютировавший в 1983 году, с 16-нотной полифонией, с памятью на 32 патча и слотом для картриджа ROM / RAM. В те дни аналоговые синтезаторы той же ценовой категории, такие как Juno 6, имели максимум 6-нотную полифонию. Даже левиафаны, такие как Sequential T1, могли воспроизводить максимум 10 нот. DX7 был намного дешевле, мог воспроизводить 16 нот и был полностью цифровым, с совершенно другим звуком, чем все, что было раньше.

FM (частотная модуляция) в генераторах FM-тонов, таких как DX7, основана на том же принципе, что и FM-вещание - электрическая волна, называемая несущей, модулируется другим, называемым модулятором, и этот комбинированный сигнал точно передает исходное содержание вещания. при декодировании. Разница в том, что FM, используемый в синтезаторах, понижает эти волны до слышимых частот, и декодирование не требуется. В отличие от аналоговых синтезаторов, где формы волны (пила, квадрат, синус и т. Д.) Часто являются основным направлением элементов управления, FM, как и аддитивный синтез (редкий тип, который использует несколько синусоидальных волн для воссоздания звуков), гораздо больше касается гармоник частички и спектр звука.

Базовая структура представляет собой серию идентичных компонентов, называемых операторами. У каждого оператора есть программный эквивалент собственного генератора, усилителя и огибающей. Оператор может использоваться как источник звука (носитель) или как модулятор. Несущий сигнал определяет высоту ноты, а модулятор определяет форму или тембр. Когда низкочастотный выходной сигнал модулятора подается на несущую, он производит эффект тремоло, медленно меняя уровень несущей с течением времени, как мы могли бы получить с нормальной субтрактивной модуляцией амплитуды осциллятора. Но если частота модулятора увеличивается до слышимого диапазона, то тип производимого звука определяется тем, как частота модулятора соотносится с несущей гармонически, если вообще. Введение гармонически связанного сигнала генерирует гармоники, которые звучат более гармонично. Количество генерируемых гармоник зависит от уровня сигнала, подаваемого в основной генератор. Уровень модуляции или уровня громкости, применяемый ко второму генератору, обычно известен как индекс модуляции. Если мы увеличим индекс модуляции синусоиды, которая модулирует другую синусоиду, результирующая форма волны изменится с синусоиды с индексом модуляции 0 на все более сложную и яркую форму волны на шум с очень высоким индексом модуляции. Переход на шум происходит внезапно, и его можно использовать по-разному. Уровень модуляции или уровня громкости, применяемый ко второму генератору, обычно известен как индекс модуляции. Если мы увеличим индекс модуляции синусоиды, которая модулирует другую синусоиду, результирующая форма волны изменится с синусоиды с индексом модуляции 0 на все более сложную и яркую форму волны на шум с очень высоким индексом модуляции. Переход на шум происходит внезапно, и его можно использовать по-разному. Уровень модуляции или уровня громкости, применяемый ко второму генератору, обычно известен как индекс модуляции. Если мы увеличим индекс модуляции синусоиды, которая модулирует другую синусоиду, результирующая форма волны изменится с синусоиды с индексом модуляции 0 на все более сложную и яркую форму волны на шум с очень высоким индексом модуляции. Переход на шум происходит внезапно, и его можно использовать по-разному.

Из-за природы FM-синтеза был необходим метод обеспечения гибкой маршрутизации между операторами, чтобы можно было программировать широкий диапазон тембров. Это было достигнуто путем группировки операторов в заранее заданные алгоритмы. DX7 имел 32 различных алгоритма, каждый из которых содержал до 6 операторов.

Современный программный синтезатор FM8 от Native Instruments позволяет создавать любое количество алгоритмов, используя матрицу программирования. К выходу можно направить несколько операторов несущей, каждый из которых подключен к своим независимым модуляторам. Затем алгоритмы могут быть сохранены для последующего вызова в виде структуры другого звука.

Подобно оригинальным генераторам огибающих в серии DX, огибающие времени / уровня FM8s позволяют вам определять как уровень каждого этапа огибающей, так и время, необходимое для перехода от одного этапа к другому. Кроме того, вы можете определить, сколько всего этапов вы хотите, создав свои собственные точки останова - очень гибко!

↑