Первый аналоговый синтезатор, который будет коммерчески разработан, был разработан Робертом Мугом в 1967 году, который с помощью управления напряжением преуспел в создании основных строительных блоков синтеза, которые мы знаем сегодня - осциллятор, фильтр и усилитель. Практически любой современный синтезатор, аналоговый или цифровой, аппаратный или программный, будет использовать те или иные формы этих элементов.

Коммерческие синтезаторы первоначально начали свою жизнь как модульные монофонические инструменты (которые могли воспроизводить только одну ноту за раз), состоящие из очень больших шкафов, в которых размещались отдельные электронные блоки, звуковой тракт которых и управление им были соединены вместе патч-кордами, например Модульный 3C от Moog, теперь увековеченный в программном обеспечении разработчиком подключаемого модуля Артурией.

Другие компании, такие как ARP, последовали их примеру со своими собственными продуктами, включая знаменитые 2500 и 2600, до тех пор, пока в начале 70-х не были разработаны более практичные портативные модели, такие как MiniMoog и ARP Odessy, которые сохранили концепции более крупных модульных систем, но сделали это. избавьтесь от ограничений, связанных с их размером (и расходами!). Обе модели продавались в течение многих лет, пока не появился другой знаковый продукт - Sequential Circuits Prophet 5, который был представлен на торговой выставке NAMM 1978 года. Стал реальностью 5-нотный полифонический синтезатор с микропроцессорным управлением всеми параметрами, включая настройку.

Пока Yamaha не представила DX7 в начале 80-х, вскоре за ним последовали недорогие сэмплеры, такие как Ensoniq Mirage и синтезаторы PCM, такие как Roland D50, субтрактивный синтез в течение многих лет был наиболее распространенной формой производства электронного звука, доступной для музыкантов. Сегодня традиционные субтрактивные синтезаторы пережили что-то вроде возрождения и до сих пор производятся такими компаниями, как Moog со своими аналоговыми Voyager и Little Phatty, а также в форме аналоговых синтезаторов моделирования, таких как Access Virus, Waldorf Q и Clavia Nord. расширяет возможности субтрактивного синтеза далеко за пределы возможностей ранних моделей.

↑

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!

↑

Хотя это и не принесло ничего нового в сторону синтезаторов, ряд инструментов воспользовались технологией сэмплирования и заменили стандартные формы волны осциллятора рядом сэмплов PCM реальных инструментов, таких как струнные, деревянные духовые и ударные. Ранние синтезаторы PCM (также известные как синтезаторы воспроизведения сэмплов) снижали затраты за счет использования только очень коротких сэмплов атакующих звуков, которых было достаточно, чтобы сделать достаточно убедительную работу по обману слуха. Хотя мало что можно было сделать для изменения звучания сэмплов, их диапазон сделал их популярными среди выступающих музыкантов, которые впервые смогли вызвать довольно реалистичную палитру звуков. И Roland D50, и Korg M1 были очень популярны, продолжая упадок аналогового субтрактивного синтезатора с его более ограниченным звуковым диапазоном, и знаменуя начало инструмента для рабочих станций. Современные модели используют гораздо более длинные семплы более высокого качества, а также предлагают существенные возможности синтеза для формирования звука.

↑

Компания PPG из Гамбурга, Германия, разработала первые синтезаторы с цифровыми волновыми таблицами. Самой ранней моделью была Wave - гибрид цифровых генераторов, подключенных к аналоговым фильтрам и VCA (усилители, управляемые напряжением). Самой интересной особенностью Wave была его способность прокручивать 64 формы волны в том, что PPG назвал волновой таблицей - группой волновых форм, хранящейся в памяти, которые можно связать вместе в любом порядке, а затем воспроизводить их последовательно как основу звука. Результатом этой технологии является то, что инструмент имеет гораздо более широкую палитру и более динамичный тембровый звук, чем у типичных пилообразных, импульсных и синусоидальных волн аналоговых синтезаторов, которые используют фильтр для их оживления. Были и более поздние примеры других подобных типов переходного синтеза,

↑

С появлением доступных по цене быстрых вычислительных мощностей синтез моделирования стал реальностью, позволяя воссоздать физику звукоизвлекающего оборудования инструмента, будь то струна или духовой инструмент, как в «физическом» моделировании, или аналоговая электронная схема. как в «аналоговом» моделировании. Ранним примером этого типа синтеза был Yamaha VL-1, который предлагал монофоническое моделирование сольных инструментов, таких как кларнет, предоставляя параметры для регулировки амбушюра (уплотнение губ вокруг язычка), длины и диаметра трубки. Здесь вы настраиваете то, что на самом деле генерирует звуковую волну, и среду, в которой существует ее стоячая волна. Итак, вместо простой формы волны осциллятора,

Синтез аналогового моделирования моделирует свойства каждого внутреннего аппаратного компонента синтезатора с помощью алгоритма. Каждый из «компонентов» представляет собой программные подпрограммы DSP, связанные с большим количеством программного обеспечения, поэтому можно легко добавить другие функции помимо того, что могут предложить базовые компоненты. Следовательно, такие компании, как Access и Nord, смогли создать новые синтезаторы на основе моделей более старых типов синтеза, часто комбинируя их и добавляя более современные функции, например, для производства субтрактивного синтезатора с FM и дискретизированными формами волны, а также ряда разные фильтры, которые были бы невозможны в аналоговом мире.

↑

Виртуальные инструменты в программных секвенсорах или DAW (цифровых аудио рабочих станциях) теперь стали стандартными инструментами для любого, кто пишет музыку с помощью компьютера. Существует множество плагинов, которые предлагают прямую эмуляцию оригинального оборудования, например Pro 53 (Sequential Circuits Prophet V) и FM7 (Yamaha DX7) от Native Instruments, CS80 (Yamaha CS-80) и ARP 2600 от Arturia. настолько хорошего качества, что отличить оригинал от притворщика практически невозможно! Другие плагины имеют оригинальные пользовательские интерфейсы и используют различные методы синтеза, которые мы обсуждали здесь. Программные секвенсоры часто поставляются со встроенными превосходными программными синтезаторами, такими как Logic ES2 и Sculpture. Большим преимуществом плагинов является то, что они полностью интегрируются со своим программным хостом, так что все настройки,

↑

Хотя оборудование дороже программного обеспечения и занимает больше места, оно предлагает гарантированный уровень производительности и, что особенно важно, обычно наличие ползунка, ручки или кнопки для каждого параметра, что делает его более быстрым в использовании, и поэтому такие инструменты, как Access Virus и Moog Voyager продолжают продаваться. Но независимо от того, выбираете ли вы аппаратное или программное обеспечение, возможно, наиболее важным решением является то, какой тип (ы) синтеза вы хотите использовать, поскольку каждый из них имеет свою звуковую сигнатуру и метод программирования, мы надеемся, что содержащаяся здесь информация оставила вас в достаточной степени осведомленным о подлежит принятию решения!

↑