Det er ingen overdrivelse å si at oscillatorer har forandret musikkproduksjonen. Siden lydsyntesens fødsel på begynnelsen av 1900-tallet har oscillatorer vært kjernen i de fleste elektroniske musikkinstrumenter, og de har definert måten de fleste av disse instrumentene genererer lyd på.

Oscillatorer er i bunn og grunn det som genererer signalene som skaper melodier, harmonier og teksturer. For en produsent betyr det å forstå hvordan de fungerer at man kan skape unike lyder, få mest mulig ut av synther og plugins og mestre "magien" som skjer i elektroniske musikkinstrumenter.

I dag skal vi snakke om alt som har med oscillatorer å gjøre: hva de er, hvilken rolle de spiller i musikkproduksjon, og hvordan du kan bruke dem til å forme lydpaletten din.

Hva gjør en oscillator?

Kort fortalt lager elektroniske oscillatorer lyd ved å veksle raskt mellom to tilstander. Det gjør de ved å generere en bølgeform som loopes i en ekstremt høy hastighet for å skape en bestemt tonehøyde. Akkurat som den vibrerende strengen på en akustisk gitar, produserer elektroniske kretser en bølgeform som kan forsterkes for å skape lyd.

En oscillators utgangssignal har tre hovedfunksjoner: frekvens, som bestemmer tonehøyden, amplitude, som påvirker volumet, og bølgeform, som påvirker tonen.

Frekvens handler om hvor raskt en lydbølge beveger seg, og den måles i Hertz (Hz). Når frekvensen er høy, høres tonehøyden høy ut, og når den er lav, er lyden dypere.

Amplituden definerer hvor høy en lyd er. Hvis du spiller hardere på et "ekte" instrument, blir lyden høyere fordi amplituden er større. I elektronisk musikk er høyere lyder et resultat av høyere spenningsnivåer.

Til slutt påvirker bølgeformen lydens kvalitet eller klangfarge. Ulike former på lydbølgene skaper ulike lyder. Basert på bølgeformene de skaper, kan vi dele oscillatorer inn i to typer: harmoniske oscillatorer (også kalt lineære oscillatorer) og avslappende oscillatorer.

En harmonisk oscillator skaper jevne og regelmessige bølgemønstre, på samme måte som en huske beveger seg frem og tilbake. De fungerer ved å flytte energi mellom to deler, som induktorer og kondensatorer i en LC-oscillator, eller kvartskrystaller i en krystalloscillator. Tenk på det som en pendel som fortsetter å svinge fordi den hele tiden deler energien sin mellom to punkter.

Vanlige typer harmoniske oscillatorer er LC-oscillatorer, RC-oscillatorer og kvartskrystalloscillatorer. Du finner dem i ting som radiosendere, klokkesignaler og utrolig nøyaktige enheter som atomklokker. Bølgene de produserer, er svært rene og stabile.

Relaksasjonsoscillatorer skaper derimot bølger ved å lade og utlade energilagringsdeler som kondensatorer. I stedet for å produsere jevne bølger, genererer de skarpere bølgeformer som firkantbølger, sagtannbølger eller trekantede bølger. Det er som en lysbryter som slås raskt av og på, noe som skaper raske endringer mellom høy og lav tilstand.

Du finner relaxasjonsoscillatorer i enheter som RC-oscillatorer, faseskiftoscillatorer og spenningsstyrte oscillatorer som brukes i synthesizere.

La oss nå analysere hver type bølgeform.

Sinusbølge

Sinusbølgen er den enkleste av alle bølgeformer, med bare én grunnfrekvens uten overtoner.

Den glatte og rene tonen utstråler ikke samme fylde og kompleksitet som andre bølgeformer, og derfor brukes den ofte til myke og avrundede lyder som fløyter, trekkorgler og subbassfrekvenser.

På grunn av sin enkelhet brukes sinusbølgen vanligvis i additiv syntese og frekvensmodulasjonssyntese, ved å legge flere sinusbølger med forskjellige frekvenser i lag.

Sawtooth Wave

Sagtannbølgen er en av de mest harmonisk rike bølgeformene, med alle overtoner omvendt proporsjonalt med overtonetallet.

Dette betyr at når den harmoniske frekvensen øker, reduseres amplituden. Resultatet er en lys og litt hard klang, som du ofte finner i messingblåsere, strykere eller fremtredende blytoner.

Fordi sagtannbølgen inneholder alle harmoniske overtoner, har den en naturlig rik karakter som fungerer perfekt i subtraktiv syntese, der filtrering kan justere klangfargen ytterligere.

Firkantbølge

Selv om den ligner på sagtannbølgen i styrke, har firkantbølgen en unik harmonisk struktur, med bare oddetallsharmoniske overtoner som er omvendt proporsjonale med det harmoniske antallet.

Dette gir en tydelig hul lydsignatur som fungerer godt med klarinetter, rørbladsinstrumenter og mer. Firkantbølgens mindre harmoniske innhold gjør den mindre lys enn en sagtannbølge, men fortsatt fyldig nok for lead- og basslyder.

Triangelbølge

I likhet med firkantbølgen inneholder trekantbølgen bare oddetallsharmoniske overtoner, men med mye lavere amplituder.

Den harmoniske reduksjonen følger et kvadratisk forhold: Den tredje overtonen er en niendedel av grunntonens amplitude, den femte er en tjuefemtedel, og så videre.

Resultatet er en myk og myk tone som minner om en sinusbølge, men med en subtil og brummende kant.

Pulsbølge

Pulsbølgen er en variant av firkantbølgen der forholdet mellom den høye og den lave delen av bølgen kan justeres. Denne symmetriendringen endrer det harmoniske innholdet, slik at bestemte overtoner fremheves eller fjernes.

En perfekt firkantbølge har en duty cycle på 1:2 og mangler jevne overtoner, mens en pulsbølge på 1:3 fjerner alle overtoner som er multiplum av tre. Når pulsbølgen kombineres med pulsbreddemodulering (PWM), slik at duty cycle skifter dynamisk over tid, blir pulsbølgen et flott alternativ for å skape utviklende lydbilder.

Slik fungerer en synthesizer

Som du kanskje allerede har gjettet, er en synthesizer en kombinasjon av ulike komponenter som jobber sammen for å generere og forme lyd. Disse komponentene er vanligvis: oscillatorer, filtre, envelope-generatorer, spenningsstyrte forsterkere (VCA), lavfrekvensoscillatorer (LFO) og miksere.

Prinsippene som definerer alle maskinvaresynthesizere er basert på elektronisk signalmanipulering. La oss ta en titt på alle kontrollerne som former lyden som kommer fra en synth.

Oscillatorens rolle

Utgangspunktet for å skape lyder med en synthesizer er den elektroniske oscillatorkretsen, som vi har omtalt tidligere.

En elektronisk oscillator er en krets som produserer et bestemt utgangssignal: en gjentatt bølge som veksler mellom to spenninger. Hastigheten denne syklusen skjer med (kalt svingningsfrekvensen) definerer tonehøyden til lyden, mens formen på bølgeformen påvirker klangfargen.

Konseptet bak elektroniske oscillatorer er ikke ulikt det som ligger til grunn for mekaniske oscillatorer. En mekanisk oscillator er et system som beveger seg frem og tilbake gjentatte ganger og veksler energi mellom kinetisk og potensiell form. Et godt eksempel er pendelen i en klokke, som svinger takket være tyngdekraften.

Filteret former det harmoniske innholdet

Når bølgeformen er opprettet, passerer den gjennom et filter som fjerner eller fremhever visse frekvenser.

Et filter har et inngangssignal, en utgang og flere kontroller som definerer hvordan lyden skal bearbeides.

Det finnes flere typer filtre, men de vanligste er:

• Et lavpassfilter slipper gjennom lavere frekvenser, mens høyere frekvenser dempes.
• Et høypassfilter fjerner de lavere frekvensene og lar de høyere bli igjen.
• Et båndpassfilter isolerer et bestemt frekvensområde og kutter både høye og lave frekvenser utenfor det innstilte området.

Filtre har også en resonansfrekvens, som er den frekvensen der de forsterker signalet i stedet for å dempe det. Denne resonanskontrollen forbedrer cutoff-punktet og gir lyden karakter.

Kontrollere amplituden med VCA og konvoluttgenerator

En synthesizer trenger en måte å kontrollere hvor høy lyden kan bli. Det er dette den spenningsstyrte forsterkeren (VCA) og envelope-generatoren er til for.

VCA er i utgangspunktet en volumknapp som justerer nivået på utgangsfrekvensen basert på et innkommende styresignal.

En envelope-generator endrer måten en lyd utvikler seg på. Den vanligste typen envelope følger ADSR-modellen:

• Attack: Tiden det tar for en lyd å stige fra stillhet til fullt volum.
• Decay: Tiden det tar for volumet å synke fra toppnivået til sustain-nivået.
• Sustain: Nivået som lyden holder seg på mens en tast trykkes ned.
• Release: Tiden det tar før lyden forsvinner etter at tasten slippes opp.

Når en tangent trykkes ned, sender klaviaturet to spenningssignaler: Det ene bestemmer tonehøyden, mens det andre er et gate-signal som utløser envelope-generatoren. Konvolutten styrer deretter VCA-en og påvirker lydens dynamiske uttrykk.

Modulering

Synthesizere har ofte moduleringsmuligheter for å tilføre bevegelse og variasjon til en lyd, og den mest populære av disse er lavfrekvensoscillatoren (LFO).

I motsetning til den primære oscillatorkretsen, som påvirker lydområdet for hørbare musikktoner, svinger en LFO i et mye lavere frekvensområde (vanligvis under 20 Hz).

I stedet for å produsere hørbare toner brukes LFO-er derfor til å modulere andre parametere, for eksempel tonehøyde (vibrato), amplitude (tremolo) eller filterets cutoff-frekvens (wah-effekt).

En annen form for modulering er frekvensmodulering (FM-syntese), der en oscillator (modulatoren) endrer frekvensen til en annen oscillator (bæreren), noe som gir mer artikulerte klangfarger.

Digital vs. analog syntese

Selv om vintage-synthesizere bruker analoge oscillatorer og kretser, kan moderne synthesizere ofte gjenskape den samme effekten digitalt.

En digital krets representerer lyd som numeriske verdier, som behandles av en algoritme før de konverteres tilbake til et analogt signal gjennom en digital-til-analog-omformer (DAC).

Noen synthesizere kombinerer analoge og digitale komponenter, og til tross for den digitale syntesens popularitet er analoge synthesizere fortsatt etterspurt på grunn av de analoge komponentenes varme og organiske ufullkommenhet, som resonansfrekvensfiltre og svingningskretser.

Det er en pågående debatt om hvorvidt VST-plugins kan gjenskape lyden av analoge synthesizere på en perfekt måte. I min erfaring som musiker har jeg støtt på mange fenomenale plugins som hørtes ut akkurat som de originale synthene. Faktisk var de knapt til å skille fra den ekte varen, men å spille på den faktiske maskinvaren gir en mer praktisk opplevelse, spesielt når du opptrer live.

Når det er sagt, koster VST-plugins ofte en brøkdel av maskinvaren de er inspirert av, så du bør absolutt ta dem i betraktning, spesielt hvis du nettopp har begynt å jobbe med lydsyntese.

Den endelige signalveien

For å oppsummere følger en standard subtraktiv synthesizer denne signalveien:

1. Oscillatoren genererer en bølgeform med konstant amplitude og utgangssignal.
2. Filteret former det harmoniske innholdet ved å dempe eller forsterke frekvenser.
3. Konvoluttgeneratoren og VCA-en kontrollerer hvordan lyden utvikler seg over tid.
4. En moduleringskilde, som en LFO eller en faseskiftoscillator, tilfører bevegelse til lyden.
5. Det endelige signalet sendes til en mikser, radiosender eller lydfrekvensutstyr.

Mange synthesizere kan selvsagt gjøre mye mer enn dette.

Mange avanserte synthesizere har flere moduleringsmuligheter, som faselåste sløyfer, feedback-oscillatorer, kvartskrystalloscillatorer, samplingsmuligheter og radiofrekvensoscillatorer.

Bruke lydsyntese til å lage et nytt instrument

Lydsyntese gir musikere og produsenter muligheten til å skape nye instrumenter fra bunnen av. I denne delen skal vi se nærmere på hvordan du kan bruke lydsyntese til å lage et nytt instrument, enten du bruker en ekte synth eller en plugin.

Kjernen i ethvert elektronisk instruments karakter er bølgeformen, og det er der du bør begynne når du skal skape din nye lyd. Ulike bølgeformer gir unike klangkvaliteter, og påvirker hvor lys, varm eller hard en lyd føles.

Basert på egenskapene til hver bølgeform kan du velge en basert på hvilken rolle instrumentet ditt skal ha i lydbildet du bygger. Deretter bruker du de andre komponentene i synthesizeren, for eksempel filtre, envelope-generatorer og modulasjonsinnstillinger, til å forme den endelige lyden.

Prøv for eksempel å lage en enkel subtraktiv synthesizer. Ved å justere filter- og envelope-innstillingene, som styrer lydens attack, decay, sustain og release, kan du endre en lang og vedvarende padlyd til et kort og perkussivt plukk.

Eller tenk deg at du starter med en grunnleggende trekkspillinnstilling i en synthesizer. Når du slår av alle ekstra oscillatorer, lavfrekvente oscillatorer (LFO-er) og vibrato, blir lyden svært forenklet. Ved å gjøre filteret lysere og amp-envelope-innstillingene kortere, kan du forvandle puten til en skarp stab-lyd.

Selv en firkantbølgeform, som ofte brukes til å skape lyse og dristige lyder, kan bli noe helt annet. Med noen justeringer av filterets cutoff og en lengre envelope-innstilling kan en firkantbølge danne grunnlaget for en myk, ambient pad.

For å kunne lage unike lyder må du forstå egenskapene til grunnleggende bølgeformer. Ved å blande ulike bølgeformer med forskjellig volum kan du skape komplekse og fengslende lydlandskaper.

Leder

Når vi snakker om instrumentets rolle, må du huske at leads må ha klanglige egenskaper som gjør at de skiller seg ut når de mikses med resten av sporet.

Avhengig av hvilken bølgeform og prosessering du velger, kan leadlyden være gjennomtrengende, myk, glatt eller aggressiv. Vanligvis gir en firkantbølge med et åpent filter en klassisk og kraftig synthesizerlyd, mens en trekantbølge kan bidra til å skape en mer fløytelignende effekt.

Med en sagtannbølgelyd kan du skape en fyldig og fyldig tone som passer godt til de fleste elektroniske sjangre. Ved å blande sinus- og firkantbølger kan du gjøre plukkede leads rundere, samtidig som du legger til støyelementer som kan gi lyden din en mer grynete karakter.

Basslinjer

Spesielt innen elektronisk musikk og hiphop brukes synther til å generere unike basslyder. Og her er det nok en gang uendelige muligheter.

For subtil og dyp bass er det beste alternativet en enkel sinusbølge, fordi den naturlig nok gir en jevn, dyp lyd. Hvis du derimot er ute etter en syrlig bass, kan en sagtann- eller firkantbølge, kombinert med ekstra resonans og filtermodulering, skape den klassiske acid-lyden som minner om den ikoniske Roland TB-303.

Du kan også skape en tung basstone ved å blande sagtann- og firkantbølger, noen ganger understøttet av en sinusbølge for å gi den mer dybde. En dempet bass kan skapes ved hjelp av en trekantbølgeform, som har en mer naturlig og mindre syntetisk lydkvalitet.

Pads

Pads er bakgrunnslyden som gir et spor stemning og rytme. De har vanligvis langsomme oppbygginger og fades, og gir liv til en lagdelt lyd som beveger sporet fremover.

Når du lager pads, er det viktig hvilken type bølgeform du velger, men det er hvordan du justerer og filtrerer den som virkelig utgjør forskjellen.

Kvadrat- og pulsbølger kan høres litt ut som treblåsere eller strykere, mens sagtannbølger kan bidra til å skape en mer omsluttende lyd. Trekantbølger har en myk og drømmende kvalitet, og sinusbølger gir en dyp fylde til lydbildet.

Ved å bruke lengre innstillinger for lyden og skru ned de høye frekvensene kan du skape stemningen i en pad. Selv lysere bølgeformer kan glattes ut med litt forsiktig filtrering og romklang, slik at de blir mer behagelige å høre på.

Hvordan lage synthlyder

Den virkelige magien oppstår når du går i gang og begynner å eksperimentere.

Uansett om du bruker en maskinvaresynth eller en VST-plugin, er det å forstå hvordan oscillatorer fungerer det som gjør at du kan skape lyder som bare eksisterer i tankene dine.

Det handler ikke om å vri på knotter på måfå og håpe at noe interessant skal skje; det handler om å vite hva som skjer under panseret, og hvordan de ulike oscillatorene, kretsene og bølgeformene samvirker for å forme lyden.

Så hvor skal man begynne? Svaret er enkelt: Generer et oscillerende signal som produserer lydbølger. Dette signalet er fundamentet i enhver synth-patch, og det finnes i de ulike formene vi har snakket om.

En fin måte å øve seg på er å bruke en spenningsstyrt oscillator (VCO). Med disse oscillatorene kan du justere utgangsfrekvensen med en kontrollspenning, noe som gir deg en praktisk måte å utforske lyddesign på.

Begynn med å velge en sinusbølge, som ikke har noen ekstra overtoner. Bytt deretter til en firkantbølge, som introduserer odde overtoner, og prøv å justere driftssyklusen for å skape pulsbølger og høre hvordan ulike forhold påvirker tonen.

Nå er det på tide å utforske feedback-oscillatorer og faseskiftoscillatorer. Disse verktøyene kan introdusere både subtile og ekstreme endringer i lyden ved å mate utgangssignalet tilbake til oscillatorkretsen. Du kan bruke denne teknikken til å skape alt fra jevne vibratoeffekter til mer kaotiske teksturer.

Et annet viktig aspekt å forstå er hvordan oscillatorkretser fungerer i ulike synth-design. Noen synther bruker LC-oscillatorer, som bruker induktorer og kondensatorer for å generere svingninger, mens andre bruker krystalloscillatorer, som gir ultrastabile frekvenser ved hjelp av kvartskrystaller.

Disse finnes ofte i digitale synthesizere, oscillatorer med fast frekvens og radiofrekvensoscillatorer for radiosendere og -mottakere. Stabiliteten til en oscillator definerer hvor stabil tonehøyden forblir.

Når du har fått grep om det grunnleggende, kan du eksperimentere med faselåste sløyfer (PLL) og avslappingsoscillatorer. PLL-er gir deg mer frekvenskontroll ved at de låser seg til en inngangsfrekvens, noe som gjør dem nyttige når du synkroniserer oscillatorer i modulære oppsett.

Relaxation-oscillatorer, derimot, skaper ikke-sinusformede bølgeformer gjennom rask lading og utlading av kondensatorer, noe som er det beste alternativet når du prøver å skape perkussive lyder.

Hvor god du er til å programmere synther, vil til syvende og sist defineres av hvor dyktig du er til å forme oscillatorens utgangssignal med filtre og modulasjon.

Prøv å rute det oscillerende signalet gjennom et lavpassfilter for å jevne ut harde overtoner, eller bruk et høypassfilter for å tynne ut en basstung lydeffekt. Moduler filterets cutoff med en LFO (lavfrekvensoscillator) for å få en wobbling-effekt, eller bruk en konvoluttgenerator for å skape dynamiske dønninger og plucks.

Hvis du vil gå dypere inn i oscillatorens virkemåte, kan du lære mer om positiv feedback og feedback-løkker i synthen din. Hvis du for eksempel øker tilbakekoplingen i en delay-krets, kan du forvandle en enkel lyd til en tekstur i utvikling. Eller ved å bruke en resonansfrekvensforsterkning kan du fremheve spesifikke overtoner og skape en knitrende synthlyd som kan fungere godt med leads.

Når du arbeider med digitale synther, vil du kanskje støte på begreper som klokkefrekvens, klokkesignal og klokkepulser. Disse begrepene refererer til timingen til en oscillator i en elektronisk krets, som hjelper synthen med å holde seg synkronisert med andre elementer.

Øv deg på å skape lyder

En av de beste måtene å øve seg på å lage synthlyder på, er å gjenskape kjente instrumenter ved hjelp av enkle bølgeformer. Begynn med en enkel sinusbølge, og se om du kan forme den til en fløytelyd ved hjelp av en konvolutt og litt vibrato. Ta deretter en sagtannbølge og lag en messinglignende synthlyd ved å legge til en filterkonvolutt og litt detuning.

Mange synther har innebygde visualiseringer av utgangsbølgeformer, slik at du kan se hvordan bølgeformene endrer seg når du justerer parametrene. Å se hvordan en firkantbølge forvandles til en sagtannbølge med litt filtrering kan utgjøre en stor forskjell i forståelsen av syntese.

Alt i alt handler mestring av synthlyddesign om å øve seg på å bruke det spesifikke instrumentet du har tilgjengelig.

Ikke kast bort tid og penger på å kjøpe dyre synther du kan modulere i det uendelige, men invester heller tid og energi i å lære deg alt om den synthen du har hjemme eller i DAW-en din. Ta deg tid til å leke med ulike oscillatorkretser i synthen din og se hvordan de påvirker lyden. Test effekten av variable kondensatorer på frekvensresponsen, og prøv å presse synthens muligheter til det ytterste.

Det spiller ingen rolle om du jobber med analog maskinvare eller digitale plugins; hemmeligheten er å utforske, finjustere og eksperimentere til du finner lydene som passer perfekt til sporet ditt.

Avsluttende tanker

Jeg håper denne guiden hjelper deg med å få mest mulig ut av synthen din!

Husk at selv om alle synthesizere har fellestrekk, har hver og en sin egen lydsignatur, noe som betyr at de samme lydene manipulert av forskjellige synthesizere vil skape forskjellige lydbilder.

Ta deg god tid til å forstå ikke bare hvordan de ulike verktøyene påvirker lydene, men også hvordan ulike bølgeformer og effekter blandes med hverandre. For å skape komplekse lydteksturer må du vite hvordan du kan legge lyd lag på lag for å skape en oppslukende lydopplevelse.

Til slutt, få mest mulig ut av de utallige opplæringsprogrammene du kan finne på nettet. Uansett hvilken synth du bestemmer deg for å bruke, er jeg ganske sikker på at du vil finne en mengde anmeldelser og videoer som forklarer deg hvordan du får mest mulig ut av instrumentet ditt.

Lykke til, og vær kreativ!