Het zou niet overdreven zijn om te zeggen dat oscillatoren de muziekproductie hebben veranderd. Sinds de geboorte van geluidssynthese aan het begin van de 20e eeuw vormen oscillatoren de kern van de meeste elektronische muziekinstrumenten en bepalen ze de manier waarop de meeste van deze instrumenten geluid genereren.

Oscillatoren genereren in feite de signalen die melodieën, harmonieën en texturen creëren. Als je als producer weet hoe ze werken, kun je unieke geluiden maken, het beste uit je synths en plugins halen en de "magie" van elektronische muziekinstrumenten beheersen.

Vandaag praten we over alles wat met oscillatoren te maken heeft: wat ze zijn, hun rol in muziekproductie en hoe je ze kunt gebruiken om je sonische palet vorm te geven.

Wat doet een oscillator?

In een notendop maken elektronische oscillatoren geluid door snel tussen twee toestanden te schakelen. Ze doen dit door een golfvorm te genereren die met een extreem hoge snelheid wordt herhaald om een specifieke toonhoogte te creëren. Net als de trillende snaar van een akoestische gitaar produceren elektronische schakelingen een golfvorm die versterkt kan worden om geluid te maken.

De uitgang van een oscillator heeft drie hoofdkenmerken: frequentie, die de toonhoogte bepaalt, amplitude, die het volume beïnvloedt, en golfvorm, die de toon beïnvloedt.

Frequentie gaat over hoe snel een geluidsgolf beweegt en wordt gemeten in Hertz (Hz). Als de frequentie hoog is, klinkt de toonhoogte hoog, en als de frequentie laag is, klinkt het geluid dieper.

Amplitude bepaalt hoe hard een geluid is. Als je harder speelt op een "echt" instrument, klinkt het geluid harder omdat de amplitude groter is. In elektronische muziek wordt een luider geluid veroorzaakt door een hoger spanningsniveau.

Tot slot beïnvloedt de golfvorm de kwaliteit of het timbre van het geluid. Verschillende vormen van geluidsgolven creëren verschillende geluiden. Op basis van de golfvormen die ze creëren, kunnen we oscillatoren onderverdelen in twee soorten: harmonische oscillatoren (ook wel lineaire oscillatoren genoemd) en ontspannende oscillatoren.

Een harmonische oscillator creëert vloeiende en regelmatige golfpatronen, vergelijkbaar met hoe een schommel heen en weer beweegt. Ze werken door energie te verplaatsen tussen twee onderdelen, zoals spoelen en condensatoren in een LC oscillator, of kwartskristallen in een kristal oscillator. Zie het als een slinger die blijft slingeren omdat hij voortdurend zijn energie deelt tussen twee punten.

Veel voorkomende soorten harmonische oscillatoren zijn LC-oscillatoren, RC-oscillatoren en kwartskristaloscillatoren. Je vindt ze bijvoorbeeld in radiozenders, kloksignalen en ongelooflijk nauwkeurige apparaten zoals atoomklokken. De golven die ze produceren zijn erg zuiver en stabiel.

Aan de andere kant creëren ontspanningsoscillatoren golven door energieopslagdelen zoals condensatoren op te laden en te ontladen. In plaats van gladde golven te produceren, genereren ze scherpere golfvormen zoals vierkante golven, zaagtandgolven of driehoekige golven. Het is als een lichtschakelaar die snel aan en uit gaat, waardoor snelle veranderingen tussen hoge en lage toestanden ontstaan.

Je kunt ontspanningsoscillatoren vinden in apparaten zoals RC-oscillatoren, faseverschuivingsoscillatoren en spanningsgestuurde oscillatoren die worden gebruikt in synthesizers.

Laten we nu elk type golfvorm analyseren.

Sinusgolf

De sinus is de eenvoudigste van alle golfvormen, met slechts één fundamentele frequentie zonder harmonischen.

Zijn gladde en zuivere toon straalt niet de rijkdom en complexiteit van andere golfvormen uit, daarom wordt hij vaak gebruikt voor zachte en ronde geluiden zoals fluiten, trekharmonica's en subbasfrequenties.

Vanwege zijn eenvoud wordt de sinus meestal gebruikt in additieve synthese en frequentiemodulatiesynthese, door meerdere sinusgolven met verschillende frequenties in lagen op te bouwen.

Zaagtandgolf

De zaagtandgolf is een van de meest harmonisch rijke golfvormen, met alle harmonischen omgekeerd evenredig aan hun harmonisch getal.

Dit betekent dat als de harmonische frequentie toeneemt, de amplitude afneemt. Het resultaat is een helder en enigszins hard geluid, dat je vaak aantreft bij koperblazers, strijkers of prominente leadtonen.

Omdat de zaagtandgolf alle harmonische boventonen bevat, heeft hij van nature een rijk karakter dat perfect werkt in subtractieve synthese, waar filtering de klankkleur verder kan aanpassen.

Vierkante golf

De blokgolf lijkt qua sterkte op de zaagtandgolf, maar heeft een unieke harmonische structuur, met alleen oneven harmonischen in omgekeerde verhouding tot hun harmonisch getal.

Dit geeft een duidelijk hol geluid dat goed werkt met klarinetten, rietinstrumenten en meer. De kleinere harmonische inhoud van de blokgolf maakt hem minder helder dan een zaagtandgolf, maar nog steeds rijk genoeg voor lead- en basgeluiden.

Driehoeksgolf

Net als de blokgolf bevat de driehoeksgolf alleen oneven harmonischen, maar met veel lagere amplitudes.

De harmonische reductie volgt een kwadratische verhouding: de derde harmonische is een negende van de amplitude van de grondtoon, de vijfde is een vijfentwintigste, enzovoort.

Het resultaat is een zachte en zachte toon die lijkt op een sinus maar met een subtiel en zoemend randje.

Impulsgolf

De pulsgolf is een variatie op de blokgolf waarbij de verhouding tussen het hoge en lage deel van de golf kan worden aangepast. Deze verandering in symmetrie verandert de harmonische inhoud en benadrukt of verwijdert specifieke harmonischen.

Een perfecte blokgolf heeft een duty cycle van 1:2 zonder gelijkmatige harmonischen, terwijl een pulsgolf van 1:3 alle harmonischen verwijdert die een veelvoud van drie zijn. In combinatie met pulsbreedtemodulatie (PWM), zodat de duty cycle in de loop van de tijd dynamisch verschuift, wordt de pulsgolf een geweldige optie voor het maken van evoluerende soundscapes.

Hoe een synthesizer werkt

Zoals je misschien al geraden hebt, is een synthesizer een combinatie van verschillende componenten die samenwerken om geluid te genereren en vorm te geven. Deze componenten zijn meestal: oscillatoren, filters, envelopgeneratoren, spanningsgestuurde versterkers (VCA), laagfrequente oscillatoren (LFO) en mixers.

De principes die alle hardwaresynthesizers definiëren zijn gebaseerd op elektronische signaalmanipulatie. Laten we eens kijken naar alle regelaars die het geluid van een synthesizer vormgeven.

De rol van de oscillator

Het uitgangspunt bij het vormgeven van geluiden met een synthesizer is het elektronische oscillatorcircuit, dat we eerder hebben besproken.

Een elektronische oscillator is een schakeling die een specifiek uitgangssignaal produceert: een herhaalde golf die heen en weer gaat tussen twee spanningen. De snelheid waarmee deze cyclus plaatsvindt (oscillatiefrequentie genoemd) bepaalt de toonhoogte van het geluid, terwijl de vorm van de golfvorm het timbre beïnvloedt.

Het concept achter elektronische oscillatoren is niet anders dan dat van mechanische oscillatoren. Een mechanische oscillator is een systeem dat herhaaldelijk heen en weer beweegt, waarbij energie wordt gewisseld tussen kinetische en potentiële vormen. Een goed voorbeeld is de slinger in een klok, die slingert dankzij de zwaartekracht.

Het filter vormt de harmonische inhoud

Zodra de golfvorm is gecreëerd, gaat deze door een filter dat bepaalde frequenties verwijdert of benadrukt.

Een filter heeft een ingangssignaal, een uitgang en verschillende regelaars om te bepalen hoe het geluid moet worden verwerkt.

Er zijn verschillende soorten filters, maar de meest voorkomende zijn:

• Een laagdoorlaatfilter laat lagere frequenties door terwijl het hogere frequenties verzwakt.
• Een hoogdoorlaatfilter verwijdert lagere frequenties en laat de hogere frequenties staan.
• Een banddoorlaatfilter isoleert een specifiek frequentiebereik en onderdrukt zowel hoge als lage frequenties buiten het ingestelde bereik.

Filters hebben ook een resonantiefrequentie, dat is de frequentie waarbij ze het signaal versterken in plaats van verzwakken. Deze resonantieregeling versterkt het kantelpunt en geeft het geluid meer karakter.

Amplitude regelen met de VCA en envelopgenerator

Een synthesizer heeft een manier nodig om te regelen hoe luid een geluid kan worden. Daar zijn de spanningsgestuurde versterker (VCA) en de envelopgenerator voor.

De VCA is in feite een volumeknop om het niveau van de uitgangsfrequentie aan te passen op basis van een binnenkomend stuursignaal.

Een envelopgenerator verandert de manier waarop een geluid evolueert. Het meest voorkomende type envelop volgt het ADSR-model:

• Attack: De tijd die een geluid nodig heeft om van stilte naar vol volume te gaan.
• Decay: De tijd die het volume nodig heeft om van de piek naar het sustainniveau te zakken.
• Sustain: Het niveau waarop het geluid aanhoudt terwijl een toets wordt ingedrukt.
• Release: De tijd die het geluid nodig heeft om te vervagen nadat de toets is losgelaten.

Wanneer een toets wordt ingedrukt, stuurt het keyboard twee spanningssignalen: het ene bepaalt de toonhoogte, terwijl het andere een gate-signaal is dat de envelopgenerator activeert. De envelop stuurt vervolgens de VCA aan en beïnvloedt zo de dynamische expressie van het geluid.

Modulatie

Synthesizers hebben vaak modulatiemogelijkheden om beweging en variatie toe te voegen aan een geluid, waarvan de meest populaire de laagfrequente oscillator (LFO) is.

In tegenstelling tot het primaire oscillatorcircuit, dat het audiobereik van hoorbare muzieknoten beïnvloedt, oscilleert een LFO in een veel lager frequentiebereik (meestal onder 20 Hz).

In plaats van hoorbare tonen te produceren, worden LFO's daarom gebruikt om andere parameters te moduleren, zoals toonhoogte (vibrato), amplitude (tremolo) of filteruitschakelfrequentie (wah-effect).

Een andere vorm van modulatie is frequentiemodulatie (FM-synthese), waarbij een oscillator (de modulator) de frequentie van een andere oscillator (de drager) verandert, waardoor meer gearticuleerde timbres worden geproduceerd.

Digitale vs. analoge synthese

Hoewel vintage synthesizers analoge oscillatoren en circuits gebruiken, kunnen moderne synthesizers hetzelfde effect vaak digitaal nabootsen.

Een digitaal circuit geeft geluid weer als numerieke waarden die worden verwerkt door een algoritme voordat ze terug worden omgezet in een analoog signaal via een digitaal-naar-analoog omzetter (DAC).

Sommige synthesizers combineren analoge en digitale componenten, en ondanks de populariteit van digitale synthese zijn analoge synths nog steeds in trek vanwege de warmte en organische imperfecties van analoge componenten, zoals resonante frequentiefilters en oscillerende circuits.

Er is een voortdurende discussie over de vraag of VST-plugins het geluid van analoge synthesizers perfect kunnen nabootsen. In mijn ervaring als muzikant ben ik veel fenomenale plugins tegengekomen die net zo klonken als de originele synthesizers. In feite waren ze nauwelijks van echt te onderscheiden, maar het bespelen van de echte hardware biedt een meer praktijkgerichte ervaring, vooral als je live optreedt.

Dat gezegd hebbende, VST-plugins kosten vaak maar een fractie van de hardware waarop ze geïnspireerd zijn, dus je moet er zeker rekening mee houden, vooral als je net in de wereld van de geluidssynthese bent gestapt.

Het uiteindelijke signaalpad

Samengevat volgt een standaard subtractieve synthesizer dit signaalpad:

1. De oscillator genereert een golfvorm met een constante amplitude en uitgangssignaal.
2. Het filter geeft vorm aan de harmonische inhoud door frequenties te verzwakken of te versterken.
3. De envelopgenerator en VCA bepalen hoe het geluid in de tijd evolueert.
4. Een modulatiebron, zoals een LFO of faseverschuivingsoscillator, voegt beweging toe aan het geluid.
5. Het uiteindelijke signaal wordt naar een mixer, radiozender of audiofrequentie-apparatuur gestuurd.

Onnodig te zeggen dat veel synthesizers veel meer kunnen dan dit.

Veel high-end synthesizers hebben meer modulatiemogelijkheden, zoals phase-locked loops, feedbackoscillatoren, kwartskristaloscillatoren, bemonsteringsopties en radiofrequentieoscillatoren.

Geluidssynthese gebruiken om een nieuw instrument te maken

Geluidssynthese biedt muzikanten en producers de mogelijkheid om nieuwe instrumenten vanaf nul te creëren. In dit gedeelte onderzoeken we hoe je geluidssynthese kunt gebruiken om een nieuw instrument te maken, of je nu een echte synthesizer of een plugin gebruikt.

De kern van het karakter van elk elektronisch instrument is de golfvorm, en dat is waar je moet beginnen bij het creëren van je nieuwe geluid. Verschillende golfvormen produceren unieke klankkwaliteiten en beïnvloeden hoe helder, warm of hard een geluid aanvoelt.

Op basis van de eigenschappen van elke golfvorm kies je er een op basis van de rol die je instrument zal hebben in de soundscape die je aan het bouwen bent. Gebruik vervolgens de andere componenten die de synthesizer biedt, zoals filters, envelopgeneratoren en modulatie-instellingen, om het uiteindelijke geluid vorm te geven.

Probeer bijvoorbeeld een eenvoudige subtractieve synthesizer te maken. Door de filter- en envelop-instellingen aan te passen, die de attack, decay, sustain en release van het geluid regelen, kun je een lang aanhoudend padgeluid veranderen in een kort en percussief getokkel.

Of stel je voor dat je begint met een basis accordeonpreset in een synthesizer. Als je alle extra oscillatoren, laagfrequente oscillatoren (LFO's) en vibrato uitschakelt, wordt het geluid sterk vereenvoudigd. Door het filter helderder te maken en de amp envelope-instellingen te verkorten, kun je de pad veranderen in een scherp steekgeluid.

Zelfs een blokgolfvorm, die vaak wordt gebruikt om heldere en krachtige geluiden te maken, kan iets totaal anders worden. Met wat aanpassingen aan de filter cutoff en een langere envelope-instelling kan een blokgolf dienen als basis voor een zachte ambientpad.

Om unieke geluiden te maken, moet je de eigenschappen van basisgolfvormen volledig begrijpen. Door verschillende golfvormen op verschillende volumes te mixen, kun je complexe en boeiende soundscapes creëren.

Leads

Als we het hebben over de rol van het instrument dat je maakt, vergeet dan niet dat leads geluidskarakteristieken moeten hebben waardoor ze opvallen in de mix met de rest van de track.

Afhankelijk van de golfvorm en bewerking die je kiest, kunnen leadklanken doordringend, zacht, vloeiend of agressief zijn. Meestal levert een blokgolf lead met een open filter een klassiek en krachtig synthesizergeluid, terwijl een driehoeksgolf lead meer een fluitachtig effect kan creëren.

Met een lead met zaagtandgolven kun je een rijke en volle toon creëren die goed past bij de meeste elektronische genres. Door sinus- en blokgolven te mixen, kun je rondheid toevoegen aan getokkelde leads, terwijl je ruiselementen toevoegt die je geluid een korreliger karakter kunnen geven.

Basslines

Vooral in elektronica en hiphop worden synths gebruikt om unieke basgeluiden te genereren. En ook hier zijn de mogelijkheden eindeloos.

Voor een subtiele en diepe bas is een eenvoudige sinusgolf de beste optie, omdat deze van nature een vloeiend laag geluid produceert. Aan de andere kant, als je op zoek bent naar een acid bas, creëert een zaagtand- of blokgolf, gecombineerd met toegevoegde resonantie en filtermodulatie, dat klassieke acid geluid dat doet denken aan de iconische Roland TB-303.

Je kunt ook een zware bastoon maken door zaagtand- en blokgolven te mixen, soms ondersteund door een sinusgolf om het meer diepte te geven. Een zachte bas kan worden gemaakt met een driehoeksgolfvorm, die een natuurlijker en minder synthetische geluidskwaliteit heeft.

Pads

Pads zijn het achtergrondgeluid dat een track zijn vibe en ritme geeft. Ze hebben meestal langzame builds en fades, waardoor een gelaagd geluid ontstaat dat de track vooruithelpt.

Bij het maken van pads is het type golfvorm dat je kiest belangrijk, maar hoe je die tweakt en filtert maakt pas echt het verschil.

Vierkante en pulserende golven kunnen een beetje klinken als houtblazers of strijkers, terwijl zaagtandgolven kunnen helpen om een meer omhullend geluid te creëren. Driehoeksgolven hebben een zachte en dromerige kwaliteit en sinusgolven voegen een diepe rijkdom toe aan de geluidstextuur.

Door het geluid langer in te stellen en de hoge frequenties zachter te zetten, kun je de sfeer van een pad vormgeven. Zelfs helderdere golfvormen kunnen worden afgevlakt met wat voorzichtige filtering en galm, waardoor ze beter in het gehoor liggen.

Synth-geluiden maken

De echte magie ontstaat wanneer je zelf aan de slag gaat en begint te experimenteren.

Ongeacht of je een hardwaresynthesizer of een VST-plugin gebruikt, als je begrijpt hoe oscillatoren werken, kun je geluiden creëren die alleen in je hoofd bestaan.

Het gaat er niet om dat je willekeurig aan knoppen draait en hoopt dat er iets interessants gebeurt; het gaat erom dat je weet wat er onder de motorkap gebeurt en hoe de verschillende soorten oscillatoren, circuits en golfvormen samenwerken om het geluid vorm te geven.

Dus waar begin je? Het antwoord is simpel: genereer een oscillerend signaal dat geluidsgolven produceert. Dit signaal vormt de basis van elke synthpatch en is verkrijgbaar in de verschillende vormen die we hebben besproken.

Een geweldige manier om te oefenen is met een spanningsgestuurde oscillator (VCO). Met deze oscillatoren kun je de uitgangsfrequentie aanpassen met een regelspanning, waardoor je op een praktische manier geluidsontwerp kunt verkennen.

Begin met het selecteren van een sinusgolf, die geen extra harmonischen heeft. Schakel vervolgens over naar een blokgolf, die oneven harmonischen introduceert, en probeer de duty cycle te tweaken om pulsgolven te creëren en te horen hoe verschillende verhoudingen de toon beïnvloeden.

Nu is het tijd om feedbackoscillatoren en faseverschuivingsoscillatoren te verkennen. Deze gereedschappen kunnen zowel subtiele als extreme veranderingen in het geluid aanbrengen door het uitgangssignaal terug te voeren in het oscillatorcircuit. Je kunt deze techniek gebruiken om van alles te creëren, van gladde vibrato-effecten tot meer chaotische texturen.

Een ander belangrijk aspect om te begrijpen is hoe oscillatorcircuits werken in verschillende synthontwerpen. Sommige synths gebruiken LC-oscillatoren, die vertrouwen op spoelen en condensatoren om oscillaties te genereren, terwijl andere kristaloscillatoren gebruiken, die ultrastabiele frequenties leveren met behulp van kwartskristallen.

Deze worden vaak gevonden in digitale synthesizers, oscillatoren met een vaste frequentie en radiofrequentie-oscillatoren voor radiozenders en -ontvangers. De stabiliteit van een oscillator bepaalt hoe stabiel de toonhoogte blijft.

Als je de basis eenmaal onder de knie hebt, kun je experimenteren met phase locked loops (PLL's) en ontspanningsoscillatoren. PLL's geven je meer frequentiecontrole door te locken op een ingangsfrequentie, waardoor ze handig zijn bij het synchroniseren van oscillatoren in modulaire opstellingen.

Ontspanningsoscillatoren creëren daarentegen niet-sinusvormige golfvormen door condensatoren snel op te laden en te ontladen, wat de beste optie is om percussieve geluiden te creëren.

Uiteindelijk wordt hoe goed je bent in het programmeren van synthesizers bepaald door hoe vaardig je bent in het vormgeven van de uitgang van je oscillator met filters en modulatie.

Probeer je oscillerende signaal door een laagdoorlaatfilter te leiden om harde boventonen af te vlakken, of gebruik een hoogdoorlaatfilter om een zwaar basgeluid uit te dunnen. Moduleer de filter cutoff met een LFO (low frequency oscillator) voor een wiebelend effect, of gebruik een envelopgenerator om dynamische zwellingen en plukken te creëren.

Om dieper in oscillatorgedrag te duiken, leer je meer over positieve feedback en feedbacklussen binnen je synthesizer. Zo kan het verhogen van de feedback in een vertragingscircuit een eenvoudig geluid veranderen in een evoluerende textuur. Of het gebruik van een resonantiefrequentieversterking kan specifieke harmonischen benadrukken, waardoor een squelchy synthesizergeluid ontstaat dat goed zou kunnen werken met leads.

Als je met digitale synths werkt, kun je termen tegenkomen als klokfrequentie, kloksignaal en klokpulsen. Deze termen verwijzen naar de timing van een oscillator in een elektronisch circuit, waardoor de synth synchroon blijft met andere elementen.

Oefenen met het creëren van geluiden

Een van de beste manieren om te oefenen met het maken van synthesizergeluiden is het nabootsen van bekende instrumenten met alleen basisgolfvormen. Begin met een eenvoudige sinusgolf en kijk of je die kunt omvormen tot een fluitgeluid met behulp van een envelop en een beetje vibrato. Neem vervolgens een zaagtandgolf en maak een koperachtige synthesizer lead door een filterenvelop toe te voegen en wat te ontstemmen.

Veel synthesizers hebben ingebouwde output waveform visualizers, waarmee je kunt zien hoe golfvormen veranderen als je parameters aanpast. Kijken hoe een blokgolf verandert in een zaagtandgolf met een beetje filtering kan het verschil maken in je begrip van synthese.

Al met al gaat het er bij het beheersen van synthesizergeluidsontwerp om dat je oefent met het specifieke instrument dat je tot je beschikking hebt.

Verspil je tijd en geld niet aan het kopen van dure synths die je eindeloos kunt moduleren, maar investeer liever tijd en energie in het leren van alles over de synth die je thuis of in je DAW hebt staan. Neem de tijd om te spelen met verschillende oscillatorcircuits in je synth en kijk hoe die het geluid beïnvloeden. Test het effect van variabele condensatoren op de frequentierespons en probeer de mogelijkheden van je synth tot het uiterste te drijven.

Het maakt niet uit of je met analoge hardware of digitale plugins werkt; het geheim is om te verkennen, te tweaken en te experimenteren tot je de geluiden vindt die perfect bij je track passen.

Laatste gedachten

Ik hoop dat deze gids je helpt het beste uit je synth te halen!

Onthoud dat, hoewel alle synthesizers gemeenschappelijke kenmerken hebben, elke synthesizer zijn eigen geluidssignatuur heeft, wat betekent dat dezelfde geluiden gemanipuleerd door verschillende synthesizers verschillende soundscapes zullen creëren.

Neem de tijd om niet alleen te begrijpen hoe elk gereedschap geluiden beïnvloedt, maar ook hoe verschillende golfvormen en effecten met elkaar versmelten. Om complexe geluidstexturen te maken, moet je weten hoe je geluid op elkaar kunt laten aansluiten om een meeslepende geluidservaring te creëren.

Maak tot slot gebruik van de talloze tutorials die je online kunt vinden. Welke synth je ook besluit te gebruiken, ik ben er vrij zeker van dat je een overvloed aan reviews en video's zult vinden die je uitleggen hoe je het beste uit je instrument kunt halen.

Veel succes en blijf creatief!