Токак зверь она завоет: то заплачет, как дитя

Токак зверь она завоет: то заплачет, как дитя

    Тернистый путь сигнала

Современные цифровые синтезаторы разрешают с необыкновенной точностью воспроизводить звучание любого музыкального инструмента, составлять сложные аранжировки в любом музыкальном стиле. В обновляемых библиотеках звуков находятся записанные в совершенных студийных условиях образцы звучания лучших в мире роялей, барабанов, скрипок, флейт, кроме того целых оркестров и хоров. Но откуда в записях музыкантов берутся звуки, которых в природе нет и быть не имеет возможности: космические ветры Pink Floyd, демонические вскрикивания Prodigy, скрежет и потусторонние стоны Marilyn Manson, сотрясающий стенки глубочайший бас в стиле Drum n Base?

Применяя аппарат аналогового синтеза, музыкант может воплотить в судьбу фактически любой звук, что придет ему в голову, не принимая за базу существующий музыкальный инструмент, а создавая звук с нуля. Для этого нужно всего-навсего мочь обрисовать желаемое звучание в несложных физических размерах и настроить синтезатор соответствующим образом.

Примечательно, что больше всего ценятся не современные цифровые автомобили, талантливые хранить в памяти много разных настроек, а ветхие всецело аналоговые инструменты, выполненные на лампах и транзисторах. Перенастройка для того чтобы синтезатора на новый звук может занимать часы, но лишь он может подарить слушателям по-настоящему теплый, толстый, громадный звук.

Три кита звука

Фактически любой звук, в особенности музыкальный, возможно обрисовать рядом главных параметров. В первую очередь это его базисная частота — она определяет ноту, на которой звучит инструмент. К примеру, частота 440 Гц соответствует ноте «ля» первой октавы.

В случае если звуковая волна содержит лишь одну частоту, она имеет форму синусоиды. Синусоидальную волну генерирует колеблющаяся гитарная струна. Звучит синусоида субъективно бедно, тускло, скучно.

При с гитарой за струной в дело вступает древесный резонатор. Дека инструмента взаимодействует со струной так, что излучаемая ими звуковая волна получает более сложную конфигурацию, нежели синусоидальная функция. Посредством преобразования Фурье любую сложную функцию возможно разложить на множество синусоид разной частоты, фазы и амплитуды (на частотные составляющие).

На более «музыкальном» языке это указывает, что сигнал обогащается гармониками, в нем появляются частоты, хорошие от базисной. Послушайте электрогитару — ее спектр богат частотами от гудящих басов до высокочастотного визга. Умелый музыкант с узким слухом может выделить в этом естественном аккорде нотки отдельных гармоник. Но самой громкой остается базисная частота, определяющая ноту.

Гармоники определяют тембр звука — его вторую серьёзную чёрта.

Третья базисная черта звука — динамика. Громкость (амплитуда) звука, в большинстве случаев, изменяется во времени. Для описания трансформаций амплитуды принято выделять четыре фазы: атака, спад, сустейн и затухание.

Время атаки — это время, за которое громкость увеличивается с нуля до большого значения, к примеру при нажатии на клавишу либо щипке струны. Время спада — это время, за которое громкость падает до стабильного значения (к примеру, при ударе по струне получается весьма громкий звук, что делается тише через мгновение). Время сустейна — время, за который громкость остается неизменной.

К примеру, у звуковой гитары сустейн весьма маленький, а у электрооргана — нескончаемый (нота звучит, пока надавлена клавиша). За время затухания громкость падает со значения сустейна до нуля. Все четыре фазы совместно являются огибающую амплитуды.

Прекрасно зная трех китов звука — ноту, тембр и динамику — и умея использовать кое-какие технические хитрости, возможно воссоздать любой желаемый звук.

Складывать либо вычитать?

Воссоздать динамику звука и вынудить его звучать на определенной ноте легко: достаточно только проигрывать пример волны с определенной скоростью (с ростом скорости растет и высота звука) и руководить усилителем в соответствии с нужной огибающей. Взять волну с нужной тембральной окраской — это более непростая задача, существует пара вариантов ее решения.

Самый несложный метод — записать пример нужного звука (сэмпл) и, имея готовую волну нужного тембра, руководить динамикой и высотой тона. Так трудятся синтезаторы с волновой таблицей (wavetable). Дабы минимально искажать исходные сэмплы, возможно расширить их количество: записать образцы звучания инструмента в различных октавах а также на отдельных нотах, в различных фазах амплитудной огибающей.

Синтезаторы с волновой таблицей превосходно имитируют звуки реально существующих инструментов, но весьма не хорошо подходят для собственных звуков. Чуть больше свободы дает гранулярный синтез. В нем, как и в wavetable, употребляются сэмплы, но они дробятся на маленькие фрагменты по 1−50 мс. Эти микроскопические звуковые кирпичики проигрываются приятель за втором, в пара слоев, образуя замысловатый звуковой ландшафт.

Гранулярный синтезатор разрешает создавать увлекательные фоновые звуки, шумовые эффекты.

Пожалуй, самый прямой и очевидный метод создания нужной звуковой волны без всяких образцов — это аддитивный синтез. Принцип аддитивного синтеза наглядно демонстрирует орган. Каждой его клавише соответствует пара труб (тоновых колес либо генераторов при с электроорганом), звучащих в различных регистрах.

Любая труба играется определенную гармонику главного тона. Подключая либо отключая отдельные трубы, регулируя их громкость, музыкант может определять тембральные составляющие звука. Недочёт аддитивного синтеза очевиден: в музыкальном звуке возможно на большое количество порядков больше гармонических составляющих, чем регистров кроме того у самого сложного органа.

Самый универсальный инструмент создания звуков музыканты взяли в виде субтрактивного синтеза. За базу берется сигнал, изначально богатый гармониками, к примеру пилообразная волна либо меандр, и пропускается через фильтр высокой частоты, отсекающий лишние гармонические составляющие. Принцип работы субтрактивного синтезатора демонстрирует отечественный личный голосовой аппарат.

Голосовые связки певца вкупе с резонаторами (грудным, гортанным и головным) создают тембрально богатый сигнал с нужной базисной частотой (нотой). Роль фильтра делает ротовая полость: изменяя ее конфигурацию, певец может издавать звуки от открытого и броского «а» до глухого мычания с закрытым ртом.

Пульт управления звуком

Любой субтрактивный синтезатор имеет модульную схему. Основной ее элемент — осциллятор VCO (Voltage Controlled Oscillator). Приобретая управляющие напряжения от клавиатуры, осциллятор генерирует колебания нужной частоты (на нужной ноте) с определенной формой волны.

Кроме того самые простые аналоговые осцилляторы предлагают музыканту на выбор синусоидальную, пилообразную, пульсирующую волну, меандр. Любая из них имеет собственный комплект гармоник с характерным звучанием. Современные цифровые модели синтезаторов разрешают применять записанную звуковую волну либо кроме того нарисовать ее на графике самостоятельно.

В большинстве случаев, синтезатор содержит пара осцилляторов. Они смогут звучать в один момент в унисон либо с промежутком, воспроизводить различные волны, формируя более сложные звуки.

Сигнал осциллятора направляется в фильтр. В хорошем аналоговом синтезаторе употребляются фильтры высокой частоты (low-pass filter). Главный параметр фильтра — частота среза. Понижая ее, музыкант убирает из сигнала высокочастотные гармоники, делая его глухим, а повышая — прибавляет сигналу яркости. Вспомните популярный прием в танцевальных жанрах — музыка как словно бы звучит из-под воды, а после этого неспешно выходит наружу.

Еще один параметр фильтра — резонанс — разрешает руководить занимательным эффектом: фильтры способны подчеркивать высокочастотные гармоники сигнала, создавая враждебный электронный звук. По окончании фильтра сигнал направляется в усилитель VCA (Voltage Controlled Amplifier).

В аналоговом синтезе не столь серьёзны статичные настройки параметров модулей, сколько их трансформации в настоящем времени. К примеру, изменение резонанса фильтра и частоты среза — это весьма броский ясный прием. Само собой разумеется, у музыканта неизменно под рукой все ручки управления осцилляторами, фильтрами, эффектами и усилителями. Но главную работу делает вовсе не он, а огибающие (Envelopes) и осцилляторы низкой частоты LFO (Low Frequency Oscillators).

С амплитудной огибающей, которая руководит усилителем, мы уже привычны. Такие же огибающие возможно применить фактически к любому параметру синтезатора. К примеру, посредством огибающей фильтра возможно создать «квакающий» звук, а огибающая высоты тона осциллятора может имитировать звук разгоняющейся сирены.

Осцилляторы низкой частоты (LFO), как и огибающие, употребляются для управления вторыми модулями, которое в этом случае именуется модуляцией. LFO, как и VCO, разрешают выбрать частоту и форму волны. К примеру, модуляция высоты тона синусоидой маленькой амплитуды оказывает помощь имитировать вибрато, дрожащий голос.

Окончательной огранке сигнал подвергается в блоке эффектов. Реверберация (имитация пространства), эхо, хорус (как словно бы играются пара инструментов в унисон), эффект вращающихся динамиков разрешают сделать сигнал основательным и объемным, заполнить им всю звуковую сцену и сразить слушателя наповал.

Смешать, но не взбалтывать

Посредством инструментов аналогового синтеза возможно создать нескончаемое количество разнообразнейших звуков. Основное в этом деле — умение использовать разные приемы синтеза и соединять их воедино. К примеру, FM-синтез (обоюдная модуляция двух осцилляторов по частоте) разрешает создать розовый либо белый шум (очевидно, в диапазоне звучания инструмента).

Сами по себе шумы очень неблагозвучны, но, будучи подмешанными в нужных пропорциях к музыкальному сигналу, смогут имитировать шум ветра, прибоя, дыхание певца либо свист флейты. Применив к осциллятору амплитудную огибающую с весьма резкой атакой и фактически мгновенным затуханием, возможно смоделировать барабан. Добавив к маленькому щелчку вибрирующий сигнал от другого осциллятора, возьмём ксилофон.

Цифровые разработки сделали возможности математического синтеза звука фактически бесконечными.

К примеру, в случае если ранние аналоговые синтезаторы были монофоническими и имели возможность проигрывать только одну ноту в единицу времени, сейчас к услугам музыкантов полифония и многоканальный звук. Детальное управление формой волны разрешает более совершенно верно выбирать тембр, возможность сохранения настроек в памяти облегчает живые выступления. Единственное, чего не имеет возможности дать цифровая техника, — это тот теплый, основательный, всепоглощающий звук, на что были способны ветхие аналоговые модели.

Исключение составляют разве что современные модели, выполненные по всецело аналоговой схеме с цифровым управлением. Но множество музыкантов в мире сейчас охотятся за ветхим хорошим Minimoog 1970-х годов выпуска.

Тернистый путь сигнала

    Так выглядит схема несложного аналогового синтезатора. Похожим образом был устроен легендарный Minimoog. Современный синтезатор, к примеру Alesis Andromeda с аналоговым трактом, имеет намного более сложную структуру

За полвека внешний вид субтрактивных синтезаторов изменился, но принцип работы не изменился

Стихия аналоговых синтезаторов — создание новых необыкновенных звуков. Однако, чтобы выяснить, как ими пользоваться и какие конкретно возможности они открывают, попытаемся сымитировать звук живого музыкального инструмента, к примеру флейты.

1. микшер и Осцилляторы

В качестве главного тона для флейты выберем пульсирующую волну. Посредством верной настройки ширины пульсаций возможно добиться мягкого, но богатого звука. Звучание чистого пульса совсем не похоже на флейту, ему не достаточно дыхания.

Переведём второй осциллятор в режим генератора шума. Шум имитирует характерное для флейты шипение воздуха. Посредством микшера подберем такое сочетание шума и основного тона, дабы шипение не выходило на первый замысел, а органично сливалось со звуком.

2. Фильтр и LFO

Фильтр — это главный инструмент управления звуком. С его помощью мы убираем лишние высокочастотные гармоники сигнала, создавая тембр, характерный для имитируемого инструмента. Флейта звучит достаточно высоко и звонко, исходя из этого солидную часть гармоник мы покинем.

Дабы сделать отечественный инструмент реалистичней, добавим ему живого дыхания — пускай осциллятор низкой частоты (LFO), управляющий фильтром, иногда легко меняет тембр флейты, как словно бы в нее дует настоящий флейтист с прекрасно поставленным дыханием.

3. Огибающие

По окончании настройки огибающей амплитуды отечественный звук будет вправду похож на флейту. Атака инструмента возможно как весьма резкой, так и плавной, в зависимости от дыхания флейтиста. Сустейн установим долгий и ровный, а затухание мягкое. Дабы обыграть особенно динамичные партии, возможно сымитировать флажолеты посредством огибающей фильтра, управляющей частотой среза.

Для этого установим уровень спада, сустейна и затухания на определенную ранее частоту, а уровень атаки — на значительно более высокую.

4. Эффекты

В то время, когда отечественный звук уже организован, остается только мало его приукрасить. Флейтист в большинстве случаев играется в каком-то помещении, акустика которого влияет на восприятие звука. Роль помещения в блоке эффектов делает ревербератор, благодаря которому возможно добавить к звучанию искажения и отражения, которые связаны с распространением звука в пространстве.

Посредством задержки возможно добавить к сигналу эхо, появляющееся в такт музыке, а стереохорус поделит отечественную флейту на пара инструментов и сделает из нее сводный хор.

Лучший среди первых, первый среди лучших

До 1960-х синтезаторы воспринимались скорее как научный опыт, нежели инструмент для музыкантов. Модули огромного Mark II занимали целую помещение, потребовали многочасовой перестройки для создания нового звука, а музыку великан имел возможность воспроизводить только по заблаговременно записанной программе. Возникновением синтезатора как эргономичного и функционального музыкального инструмента музыканты обязаны Роберту Артуру Мугу, что представил общественности собственный первый аппарат в 1964-м.

А в первой половине 70-ых годов XX века Муг потряс мир инструментом, которым до сих пор жаждут владеть многие музыканты во всем мире. Minimoog сочетал в себе портативность, простоту применения (Муг решил отказаться от модулей в угоду компактности), функциональность и потрясающий звук. Мелкий субтрактивный синтезатор имел встроенную 44-клавишную клавиатуру, три осциллятора, генератор белого и розового шума, резонансный фильтр, настраиваемую амплитудную огибающую и много возможностей модуляции.

Minimoog применяли такие музыканты, как Кейт Эмерсон из Emerson, Lake & Palmer, Рик Райт из Pink Floyd, Фрэнк Заппа, Дэвид Боуи, Фил Коллинз, Питер Гэбриэл. На данный момент фактически все производители синтезаторов ориентируются на звучание Minimoog, разрабатывая личные модели. Помимо этого, выпускается множество современных копий легендарного инструмента.

Инструмент на компакт-диске

    Сейчас синтезатор аналогового моделирования может воображать собой как тяжелый клавишный инструмент, так и несложный компакт-диск с соответствующей программой

Мощность современных персональных компьютеров разрешает воссоздать модель самого сложного аналогового синтезатора в программном виде. Программные синтезаторы, кроме очевидной компактности и относительно низкой стоимости, имеют последовательность своеобразных преимуществ — в первую очередь только наглядный интерфейс и гибкую структуру.

С их помощью значительно несложнее изучать принципы работы аналогового синтеза — так как они предоставляют в распоряжение пользователя подробные схемы прохождения сигнала, графическое изображение спектра звука и формы волны, и множество заводских предустановок, каковые являются отличным примером для начинающих музыкантов. Однако настоящие аппаратные синтезаторы не провалились сквозь землю с прилавков под натиском компьютерной борьбе. Кроме того при наличии самой современной звуковой карты и высококлассных звуковых совокупностей звук программных синтезаторов не получит той теплоты, монолитности и мощи, которую ожидает взять клиент древнего Minimoog.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№55, май 2007).

<

h4>

Зимний вечер. Пушкин А.С. (\

Статьи, которые будут Вам интересны: