Dire che gli oscillatori hanno cambiato la produzione musicale non sarebbe un'esagerazione. Dalla nascita della sintesi sonora all'inizio del XX secolo, gli oscillatori sono stati il cuore della maggior parte degli strumenti musicali elettronici, definendo il modo in cui la maggior parte di questi strumenti genera il suono.

Gli oscillatori generano i segnali che creano melodie, armonie e strutture. Per un produttore, conoscere il loro funzionamento significa essere in grado di creare suoni unici, sfruttare al meglio i propri sintetizzatori e plugin e padroneggiare la "magia" che avviene negli strumenti musicali elettronici.

Oggi parleremo di tutto ciò che riguarda gli oscillatori: cosa sono, il loro ruolo nella produzione musicale e come si possono usare per modellare la vostra tavolozza sonora.

Cosa fa un oscillatore?

In poche parole, gli oscillatori elettronici producono suoni passando rapidamente da uno stato all'altro. Lo fanno generando una forma d'onda che viene riprodotta in loop a una velocità estremamente elevata per creare un'intonazione specifica. Proprio come la corda vibrante di una chitarra acustica, i circuiti elettronici producono una forma d'onda che può essere amplificata per creare il suono.

L'uscita di un oscillatore presenta tre caratteristiche principali: la frequenza, che determina l'altezza, l'ampiezza, che influisce sul volume, e la forma d'onda, che influenza il tono.

La frequenza indica la velocità con cui si muove un'onda sonora e si misura in Hertz (Hz). Quando la frequenza è alta, il suono è alto, mentre quando è bassa il suono è più profondo.

L'ampiezza definisce il volume di un suono. Con uno strumento "reale", se si suona più forte, il suono è più forte perché l'ampiezza è maggiore. Nella musica elettronica, i suoni più forti derivano da livelli di tensione più elevati.

Infine, la forma d'onda influisce sulla qualità o sul timbro del suono. Forme diverse di onde sonore creano suoni diversi. In base alle forme d'onda che creano, possiamo dividere gli oscillatori in due tipi: oscillatori armonici (detti anche oscillatori lineari) e oscillatori rilassanti.

Un oscillatore armonico crea schemi d'onda regolari e uniformi, simili a quelli di un'altalena che si muove avanti e indietro. Funziona spostando l'energia tra due parti, come induttori e condensatori in un oscillatore LC o cristalli di quarzo in un oscillatore a cristalli. Si pensi a un pendolo che continua a oscillare perché condivide continuamente la sua energia tra due punti.

I tipi più comuni di oscillatori armonici sono gli oscillatori LC, gli oscillatori RC e gli oscillatori a cristallo di quarzo. Si trovano in apparecchi come trasmettitori radio, segnali di orologio e dispositivi incredibilmente precisi come gli orologi atomici. Le onde che producono sono molto pulite e stabili.

Gli oscillatori di rilassamento, invece, creano onde caricando e scaricando parti di accumulo di energia come i condensatori. Invece di produrre onde uniformi, generano forme d'onda più nette, come onde quadre, onde a dente di sega o onde triangolari. È come un interruttore della luce che si accende e si spegne rapidamente, creando rapidi cambiamenti tra stati alti e bassi.

Gli oscillatori di rilassamento sono presenti in dispositivi come gli oscillatori RC, gli oscillatori a sfasamento e gli oscillatori controllati in tensione utilizzati nei sintetizzatori.

Analizziamo ora ciascun tipo di forma d'onda.

Onda sinusoidale

L'onda sinusoidale è la più semplice di tutte le forme d'onda, con una sola frequenza fondamentale senza armoniche.

Il suo tono morbido e puro non emana la ricchezza e la complessità di altre forme d'onda, motivo per cui viene spesso utilizzato per suoni morbidi e arrotondati come flauti, organi a timone e frequenze sub-basse.

Per la sua semplicità, l'onda sinusoidale viene solitamente utilizzata nella sintesi additiva e nella sintesi a modulazione di frequenza, stratificando più onde sinusoidali a frequenze diverse.

Onda a dente di sega

L'onda a dente di sega è una delle forme d'onda più ricche di armoniche, con tutte le armoniche in proporzione inversa al loro numero armonico.

Ciò significa che all'aumentare della frequenza armonica diminuisce la sua ampiezza. Il risultato è un suono brillante e leggermente aspro, che spesso si trova negli ottoni, negli archi o nei toni principali.

Poiché l'onda a dente di sega include tutti gli overtones armonici, ha un carattere naturalmente ricco che funziona perfettamente nella sintesi sottrattiva, dove il filtraggio può regolare ulteriormente il suo timbro.

Onda quadra

Sebbene sia simile all'onda a dente di sega in termini di forza, l'onda quadra ha una struttura armonica unica, con solo armoniche dispari in proporzione inversa al loro numero armonico.

Ciò conferisce una distinta impronta sonora vuota che funziona bene con clarinetti, strumenti ad ancia e altro ancora. Il contenuto armonico minore dell'onda quadra la rende meno brillante di un'onda a dente di sega, ma comunque sufficientemente ricca per i suoni di basso e di piombo.

Onda a triangolo

Come l'onda quadra, l'onda triangolare contiene solo armoniche dispari, ma con ampiezze molto inferiori.

La riduzione armonica segue un rapporto al quadrato: la terza armonica è un nono dell'ampiezza della fondamentale, la quinta è un venticinquesimo e così via.

Il risultato è un timbro morbido e pastoso che assomiglia a un'onda sinusoidale, ma con un sottile margine di ronzio.

Onda d'impulso

L'onda impulsiva è una variante dell'onda quadra in cui è possibile regolare il rapporto tra le porzioni alte e basse dell'onda. Questo cambiamento di simmetria modifica il contenuto armonico, enfatizzando o eliminando specifiche armoniche.

Un'onda quadra perfetta ha un duty cycle di 1:2 che manca di armoniche pari, mentre un'onda pulsata di 1:3 elimina tutte le armoniche che sono multipli di tre. Se combinata con la modulazione dell'ampiezza degli impulsi (PWM), in modo che il duty cycle si sposti dinamicamente nel tempo, l'onda pulsata diventa un'ottima opzione per creare paesaggi sonori in evoluzione.

Come funziona un sintetizzatore

Come avrete già intuito, un sintetizzatore è una combinazione di diversi componenti che lavorano insieme per generare e modellare il suono. Questi componenti sono solitamente: oscillatori, filtri, generatori di inviluppo, amplificatori controllati in tensione (VCA), oscillatori a bassa frequenza (LFO) e mixer.

I principi che definiscono tutti i sintetizzatori hardware si basano sulla manipolazione del segnale elettronico. Diamo un'occhiata a tutti i controlli che modellano il suono proveniente da un sintetizzatore.

Il ruolo dell'oscillatore

Il punto di partenza per la creazione di suoni con un sintetizzatore è il circuito dell'oscillatore elettronico, di cui abbiamo parlato in precedenza.

Un oscillatore elettronico è un circuito che produce un segnale di uscita specifico: un'onda ripetuta che oscilla tra due tensioni. La velocità con cui avviene questo ciclo (detta frequenza di oscillazione) definisce l'altezza del suono, mentre la forma d'onda ne influenza il timbro.

Il concetto alla base degli oscillatori elettronici non è diverso da quello degli oscillatori meccanici. Un oscillatore meccanico è un sistema che si muove ripetutamente avanti e indietro, commutando l'energia tra forma cinetica e potenziale. Un ottimo esempio è il pendolo di un orologio, che oscilla grazie alla gravità.

Il filtro modella il contenuto armonico

Una volta creata la forma d'onda, questa passa attraverso un filtro che rimuove o enfatizza determinate frequenze.

Un filtro ha un segnale di ingresso, un'uscita e diversi controlli per definire il modo in cui il suono deve essere elaborato.

Esistono diversi tipi di filtri, ma quelli più comuni sono:

• Un filtro passa-basso lascia passare le frequenze più basse attenuando quelle più alte.
• Un filtro passa-alto rimuove le frequenze più basse e lascia quelle più alte.
• Un filtro passa-banda isola una gamma specifica di frequenze, tagliando gli alti e i bassi al di fuori della gamma impostata.

I filtri hanno anche una frequenza di risonanza, ovvero la frequenza alla quale potenziano il segnale anziché attenuarlo. Questo controllo della risonanza migliora il punto di taglio e aggiunge carattere al suono.

Controllo dell'ampiezza con il VCA e il generatore d'inviluppo

Un sintetizzatore ha bisogno di un modo per controllare il volume del suono. A questo servono l'amplificatore controllato in tensione (VCA) e il generatore di inviluppo.

Il VCA è fondamentalmente una manopola del volume che regola il livello della frequenza di uscita in base a un segnale di controllo in ingresso.

Un generatore di inviluppo modifica il modo in cui un suono si evolve. Il tipo più comune di inviluppo segue il modello ADSR:

• Attacco: il tempo necessario a un suono per passare dal silenzio al volume massimo.
• Decadimento: il tempo necessario al volume per scendere dal picco al livello di sustain.
• Sustain: il livello a cui il suono si mantiene mentre si preme un tasto.
• Rilascio: il tempo necessario affinché il suono si affievolisca dopo il rilascio del tasto.

In pratica, quando si preme un tasto, la tastiera invia due segnali di tensione: uno determina l'intonazione, mentre l'altro è un segnale di gate che attiva il generatore di inviluppo. L'inviluppo controlla il VCA, influenzando l'espressione dinamica del suono.

Modulazione

I sintetizzatori sono spesso dotati di opzioni di modulazione per aggiungere movimento e variazioni al suono, la più popolare delle quali è l'oscillatore a bassa frequenza (LFO).

A differenza del circuito dell'oscillatore primario, che agisce sulla gamma delle note musicali udibili, un LFO oscilla su una gamma di frequenze molto più bassa (di solito inferiore a 20 Hz).

Pertanto, invece di produrre toni udibili, gli LFO vengono utilizzati per modulare altri parametri, come l'altezza (vibrato), l'ampiezza (tremolo) o la frequenza di taglio del filtro (effetto wah).

Un'altra forma di modulazione è la modulazione di frequenza (sintesi FM), in cui un oscillatore (il modulatore) altera la frequenza di un altro oscillatore (la portante), producendo timbri più articolati.

Sintesi digitale e analogica

Sebbene i sintetizzatori vintage utilizzino oscillatori e circuiti analogici, i sintetizzatori moderni possono spesso ricreare lo stesso effetto in digitale.

Un circuito digitale rappresenta il suono come valori numerici, che vengono elaborati da un algoritmo prima di essere riconvertiti in un segnale analogico attraverso un convertitore digitale-analogico (DAC).

Alcuni sintetizzatori combinano componenti analogici e digitali e, nonostante la popolarità della sintesi digitale, i sintetizzatori analogici sono ancora richiesti per il calore e le imperfezioni organiche dei componenti analogici, come i filtri di frequenza risonanti e i circuiti oscillanti.

È in corso un dibattito per stabilire se i plug-in VST siano in grado di ricreare perfettamente il suono dei sintetizzatori analogici. Nella mia esperienza di musicista, mi sono imbattuto in molti plug-in fenomenali che suonavano proprio come i sintetizzatori originali. Tuttavia, suonare l'hardware reale offre un'esperienza più pratica, soprattutto quando si suona dal vivo.

Detto questo, i plugin VST tendono a costare una frazione dell'hardware a cui si ispirano, quindi è bene tenerli in considerazione, soprattutto se si è appena entrati nel mondo della sintesi sonora.

Il percorso finale del segnale

In sintesi, un sintetizzatore sottrattivo standard segue questo percorso del segnale:

1. L'oscillatore genera una forma d'onda con ampiezza e segnale di uscita costanti.
2. Il filtro modella il contenuto armonico attenuando o amplificando le frequenze.
3. Il generatore di inviluppo e il VCA controllano l'evoluzione del suono nel tempo.
4. Una sorgente di modulazione, come un LFO o un oscillatore a spostamento di fase, aggiunge movimento al suono.
5. Il segnale finale viene inviato a un mixer, a un trasmettitore radio o a un'apparecchiatura a frequenza audio.

Inutile dire che molti sintetizzatori possono fare molto di più di questo.

Molti sintetizzatori di fascia alta offrono più opzioni di modulazione, come loop a blocco di fase, oscillatori a retroazione, oscillatori a cristallo di quarzo, opzioni di campionamento e oscillatori a radiofrequenza.

Utilizzo della sintesi sonora per creare un nuovo strumento

La sintesi sonora offre a musicisti e produttori la possibilità di creare nuovi strumenti da zero. In questa sezione, esamineremo come utilizzare la sintesi sonora per creare un nuovo strumento, sia che si utilizzi un sintetizzatore reale o un plugin.

Il cuore del carattere di qualsiasi strumento elettronico è la sua forma d'onda, ed è da qui che bisogna partire per creare un nuovo suono. Forme d'onda diverse producono qualità tonali uniche, che influenzano la brillantezza, il calore o l'asprezza di un suono.

In base alle proprietà di ciascuna forma d'onda, sceglietene una in base al ruolo che lo strumento avrà nel paesaggio sonoro che state costruendo. Quindi, utilizzate gli altri componenti offerti dal sintetizzatore, come i filtri, i generatori di inviluppo e le impostazioni di modulazione, per modellare il suono finale.

Ad esempio, provate a creare un semplice sintetizzatore sottrattivo. Regolando le impostazioni del filtro e dell'inviluppo, che controllano l'attacco, il decadimento, il sustain e il rilascio del suono, si può trasformare un suono di pad lungo e sostenuto in un pizzico breve e percussivo.

Oppure immaginate di partire da un preset di fisarmonica di base in un sintetizzatore. Disattivando gli oscillatori supplementari, gli oscillatori a bassa frequenza (LFO) e il vibrato, il suono si semplifica notevolmente. Schiarendo il filtro e accorciando le impostazioni dell'inviluppo dell'amplificatore, è possibile trasformare il pad in un suono tagliente di pugnalata.

Anche una forma d'onda quadra, spesso utilizzata per creare suoni brillanti e decisi, può diventare qualcosa di totalmente diverso. Con alcune regolazioni del cutoff del filtro e un'impostazione più lunga dell'inviluppo, un'onda quadra può servire come base per un morbido pad ambientale.

Per creare suoni unici, è necessario comprendere a fondo le caratteristiche delle forme d'onda di base. Miscelando forme d'onda diverse a volumi differenti, è possibile creare paesaggi sonori complessi e accattivanti.

Conducenti

A proposito del ruolo dello strumento che state creando, ricordate che i lead devono avere caratteristiche sonore che li facciano risaltare quando vengono mixati con il resto della traccia.

A seconda della forma d'onda e dell'elaborazione scelta, i suoni lead possono essere penetranti, morbidi, dolci o aggressivi. Di solito, una traccia a onda quadra con un filtro aperto offre un suono di sintetizzatore classico e potente, mentre una traccia a onda triangolare può contribuire a creare un effetto più simile a quello di un flauto.

Una traccia a dente di sega può aiutare a creare un tono ricco e pieno che si adatta bene alla maggior parte dei generi elettronici. Mescolando onde sinusoidali e quadre, è possibile aggiungere rotondità alle tracce pizzicate, aggiungendo al contempo elementi di rumore che possono conferire un carattere più grintoso al suono.

Linee di basso

Soprattutto nell'elettronica e nell'hip-hop, i sintetizzatori vengono utilizzati per generare suoni di basso unici. E qui, ancora una volta, le opzioni sono infinite.

Per bassi sottili e profondi, l'opzione migliore è una semplice onda sinusoidale, perché produce naturalmente un suono morbido e di fascia bassa. Se invece si cerca un basso acido, un'onda a dente di sega o quadra, combinata con l'aggiunta di risonanza e modulazione del filtro, crea il classico suono acido che ricorda l'iconico Roland TB-303.

È anche possibile creare un tono di basso pesante mescolando onde a dente di sega e onde quadre, a volte sostenute da un'onda sinusoidale per dare maggiore profondità. I bassi più morbidi possono essere realizzati con una forma d'onda triangolare, che ha una qualità sonora più naturale e meno sintetica.

Tappetini

I pad sono il suono di sottofondo che dà a un brano la sua vibrazione e il suo ritmo. Di solito sono caratterizzati da lenti accumuli e dissolvenze, che danno vita a un suono stratificato che fa progredire il brano.

Quando si creano pad, il tipo di forma d'onda scelta è importante, ma il modo in cui la si regola e la si filtra è ciò che fa davvero la differenza.

Le onde quadrate e quelle a impulsi possono avere un suono simile a quello dei fiati o degli archi, mentre le onde a dente di sega possono contribuire a creare un suono più avvolgente. Le onde a triangolo hanno una qualità morbida e sognante, mentre le onde sinusoidali aggiungono una ricchezza profonda alla struttura sonora.

L'uso di impostazioni più lunghe per il suono e l'abbassamento delle alte frequenze aiutano a creare l'atmosfera di un pad. Anche le forme d'onda più brillanti possono essere attenuate con un filtraggio e un riverbero accurati, che le rendono più facili da ascoltare.

Come creare suoni di sintetizzatore

La vera magia avviene quando si mette mano alla pratica e si inizia a sperimentare.

Indipendentemente dal fatto che si utilizzi un sintetizzatore hardware o un plugin VST, la comprensione del funzionamento degli oscillatori vi permetterà di creare suoni che esistono solo nella vostra mente.

Non si tratta di girare manopole a caso e sperare che succeda qualcosa di interessante; si tratta di sapere cosa succede sotto il cofano e come i diversi tipi di oscillatori, circuiti e forme d'onda interagiscono per dare forma al suono.

Da dove si comincia? La risposta è semplice: generare un segnale oscillante che produca onde sonore. Questo segnale è alla base di qualsiasi patch di sintetizzatore e si presenta nelle varie forme di cui abbiamo parlato.

Un ottimo modo per esercitarsi è utilizzare un oscillatore controllato in tensione (VCO). Questi oscillatori consentono di regolare la frequenza di uscita con una tensione di controllo, offrendo un modo pratico per esplorare la progettazione del suono.

Iniziate selezionando un'onda sinusoidale, che non presenta armoniche aggiuntive. Passate poi a un'onda quadra, che introduce armoniche dispari, e provate a modificare il ciclo di lavoro per creare onde a impulsi e sentire come i diversi rapporti influenzano il tono.

Ora è il momento di esplorare gli oscillatori a retroazione e gli oscillatori a spostamento di fase. Questi strumenti possono introdurre cambiamenti sia sottili che estremi nel suono, reimmettendo il segnale di uscita nel circuito dell'oscillatore. È possibile utilizzare questa tecnica per creare qualsiasi cosa, da effetti di vibrato omogenei a texture più caotiche.

Un altro aspetto importante da comprendere è il funzionamento dei circuiti degli oscillatori nei diversi synth. Alcuni sintetizzatori utilizzano oscillatori LC, che si basano su induttori e condensatori per generare le oscillazioni, mentre altri utilizzano oscillatori a cristallo, che forniscono frequenze ultra-stabili utilizzando cristalli di quarzo.

Si trovano comunemente nei sintetizzatori digitali, negli oscillatori a frequenza fissa e negli oscillatori a radiofrequenza per trasmettitori e ricevitori radio. La stabilità di un oscillatore definisce la costanza dell'intonazione.

Una volta acquisite le nozioni di base, è possibile sperimentare i loop a blocco di fase (PLL) e gli oscillatori di rilassamento. I PLL offrono un maggiore controllo della frequenza grazie all'aggancio a una frequenza di ingresso, il che li rende utili per la sincronizzazione degli oscillatori nelle configurazioni modulari.

Gli oscillatori relax, invece, creano forme d'onda non sinusoidali attraverso la rapida carica e scarica dei condensatori, che è l'opzione migliore quando si cerca di creare suoni percussivi.

In definitiva, la bravura nella programmazione di un sintetizzatore dipenderà dalla capacità di modellare l'uscita dell'oscillatore con i filtri e la modulazione.

Provate a far passare il segnale oscillante attraverso un filtro passa-basso per smussare i toni aspri, oppure utilizzate un filtro passa-alto per attenuare un effetto sonoro pesante come quello dei bassi. Modulate il cutoff del filtro con un LFO (oscillatore a bassa frequenza) per ottenere un effetto di oscillazione, oppure utilizzate un generatore di inviluppi per creare ondate e pizzichi dinamici.

Per approfondire il comportamento degli oscillatori, imparate a conoscere il feedback positivo e i loop di feedback all'interno del vostro sintetizzatore. Ad esempio, aumentando il feedback in un circuito di ritardo si può trasformare un suono semplice in una trama in evoluzione. Oppure l'uso di un aumento della frequenza di risonanza può enfatizzare armoniche specifiche, creando un suono di synth squelchy che potrebbe funzionare bene con i lead.

Infine, quando si lavora con i sintetizzatori digitali, ci si può imbattere in termini come frequenza di clock, segnale di clock e impulsi di clock. Questi termini si riferiscono alla temporizzazione di un oscillatore all'interno di un circuito elettronico, che aiuta il sintetizzatore a rimanere sincronizzato con altri elementi.

Esercitarsi a creare suoni

Uno dei modi migliori per esercitarsi a creare suoni di sintetizzatore è ricreare strumenti familiari usando solo forme d'onda di base. Iniziate con una semplice onda sinusoidale e vedete se riuscite a trasformarla in un suono di flauto usando un inviluppo e un po' di vibrato. Quindi, prendete un'onda a dente di sega e create una traccia di synth simile all'ottone aggiungendo un inviluppo di filtro e un po' di detuning.

Molti sintetizzatori sono dotati di visualizzatori di forme d'onda in uscita, che permettono di vedere come cambiano le forme d'onda quando si modificano i parametri. Osservare come un'onda quadra si trasforma in un'onda a dente di sega con un po' di filtraggio può fare la differenza nella comprensione della sintesi.

In definitiva, per padroneggiare il sound design dei sintetizzatori è necessario esercitarsi con lo strumento specifico che si ha a disposizione.

Non sprecate tempo e denaro acquistando costosi sintetizzatori che potete modulare all'infinito, ma investite tempo ed energia nell'imparare tutto ciò che riguarda il sintetizzatore che avete a casa o nella vostra DAW. Prendetevi il tempo necessario per giocare con i diversi circuiti degli oscillatori del vostro synth e vedere come influiscono sul suono. Provate l'effetto dei condensatori variabili sulla risposta in frequenza e cercate di spingere al limite le capacità del vostro synth.

Non importa se si lavora con hardware analogico o con plugin digitali; il segreto è esplorare, modificare e sperimentare fino a trovare i suoni che si adattano perfettamente alla traccia.

Pensieri finali

Spero che questa guida vi aiuti a sfruttare al meglio il vostro sintetizzatore!

Ricordate che, sebbene tutti i sintetizzatori abbiano caratteristiche comuni, ognuno di essi ha una propria firma sonora, il che significa che gli stessi suoni manipolati da sintetizzatori diversi creeranno paesaggi sonori diversi.

Prendetevi il tempo necessario non solo per capire come ogni strumento influisce sul suono, ma anche come le diverse forme d'onda e gli effetti si fondono l'uno con l'altro. Per creare texture sonore complesse, è necessario sapere come stratificare il suono in modo coesivo per creare un'esperienza sonora coinvolgente.

Infine, approfittate degli innumerevoli tutorial che potete trovare online. Qualunque sintetizzatore decidiate di utilizzare, sono sicuro che troverete una pletora di recensioni e video che vi spiegheranno come sfruttare al meglio il vostro strumento.

Buona fortuna e siate creativi!