Dizer que os osciladores mudaram a produção musical não seria um exagero. Desde o nascimento da síntese sonora no início do século XX, os osciladores têm sido o núcleo da maioria dos instrumentos musicais eletrônicos, definindo a forma como a maioria desses instrumentos gera som.
Os osciladores são basicamente o que gera os sinais que criam melodias, harmonias e texturas. Para um produtor, entender como eles funcionam significa ser capaz de criar sons exclusivos, aproveitar ao máximo seus sintetizadores e plug-ins e dominar a “mágica” que acontece nos instrumentos musicais eletrônicos.
Hoje, falaremos sobre tudo relacionado a osciladores: o que são, seu papel na produção musical e como você pode usá-los para moldar sua paleta sonora.
O que um oscilador faz?
Em poucas palavras, os osciladores eletrônicos emitem som alternando rapidamente entre dois estados. Eles fazem isso gerando uma forma de onda que é repetida a uma taxa extremamente alta para criar um tom específico. Assim como a corda vibrante de um violão acústico, os circuitos eletrônicos produzem uma forma de onda que pode ser amplificada para criar som.
A saída de um oscilador tem três características principais: frequência, que determina o tom, amplitude, que afeta o volume, e forma de onda, que influencia o tom.
A frequência é a velocidade com que uma onda sonora se move e é medida em Hertz (Hz). Quando a frequência está alta, o tom soa alto e, quando está baixo, o som é mais profundo.
A amplitude define o volume de um som. Com um instrumento “real”, se você tocar mais forte, o som fica mais alto porque a amplitude é maior. Na música eletrônica, sons mais altos resultam de níveis mais altos de voltagem.
Finalmente, a forma de onda afeta a qualidade ou o timbre do som. Diferentes formas de ondas sonoras criam sons diferentes. Com base nas formas de onda que eles criam, podemos dividir os osciladores em dois tipos: osciladores harmônicos (também chamados de osciladores lineares) e osciladores relaxantes.
Um oscilador harmônico cria padrões de onda suaves e regulares, semelhantes à forma como um balanço se move para frente e para trás. Eles funcionam movendo energia entre duas partes, como indutores e capacitores em um oscilador LC ou cristais de quartzo em um oscilador de cristal. Pense nisso como um pêndulo que continua balançando porque compartilha continuamente sua energia entre dois pontos.
Os tipos comuns de osciladores harmônicos são osciladores LC, osciladores RC e osciladores de cristal de quartzo. Você os encontrará em coisas como transmissores de rádio, sinais de relógio e dispositivos incrivelmente precisos, como relógios atômicos. As ondas que eles produzem são muito limpas e estáveis.
Por outro lado, os osciladores de relaxamento criam ondas carregando e descarregando peças de armazenamento de energia, como capacitores. Em vez de produzir ondas suaves, elas geram formas de onda mais nítidas, como ondas quadradas, ondas dente-de-serra ou ondas triangulares. É como um interruptor de luz que liga e desliga rapidamente, criando mudanças rápidas entre os estados alto e baixo.
Você pode encontrar osciladores de relaxamento em dispositivos como osciladores RC, osciladores de mudança de fase e osciladores controlados por tensão usados em sintetizadores.
Agora, vamos analisar cada tipo de forma de onda.
Onda senoidal
A onda senoidal é a mais simples de todas as formas de onda, com apenas uma única frequência fundamental sem nenhum harmônico.
Seu tom suave e puro não exala a riqueza e a complexidade de outras formas de onda, e é por isso que é frequentemente usado para sons suaves e arredondados, como flautas, órgãos com barra de tração e frequências sub-graves.
Devido à sua simplicidade, a onda senoidal é geralmente usada na síntese aditiva e na síntese por modulação de frequência, colocando várias ondas senoidais em diferentes frequências.
Onda Sawtooth
A onda dente de serra é uma das formas de onda mais harmonicamente ricas, com todos os harmônicos em proporção inversa ao seu número harmônico.
Isso significa que, à medida que a frequência harmônica aumenta, sua amplitude diminui. O resultado é um som brilhante e levemente áspero, que você costuma encontrar em metais, cordas ou tons de chumbo proeminentes.
Como a onda dente de serra inclui todos os tons harmônicos, ela tem um caráter naturalmente rico que funciona perfeitamente na síntese subtrativa, onde a filtragem pode ajustar ainda mais seu timbre.
Onda quadrada
Embora semelhante à onda dente de serra em intensidade, a onda quadrada tem uma estrutura harmônica única, com apenas harmônicos ímpares em proporção inversa ao número harmônico.
Isso dá uma assinatura sonora oca distinta que funciona bem com clarinetes, instrumentos de palheta e muito mais. O menor conteúdo harmônico da onda quadrada a torna menos brilhante do que uma onda dente de serra, mas ainda é rica o suficiente para sons de chumbo e baixo.
Onda triangular
Como a onda quadrada, a onda triangular contém apenas harmônicos ímpares, mas em amplitudes muito menores.
A redução harmônica segue uma relação quadrática: o terceiro harmônico é um nono da amplitude da fundamental, o quinto é um vigésimo quinto e assim por diante.
O resultado é um tom suave e suave que lembra uma onda senoidal, mas com um toque sutil e vibrante.
Onda de pulso
A onda de pulso é uma variação da onda quadrada em que a razão entre as partes alta e baixa da onda pode ser ajustada. Essa mudança na simetria altera o conteúdo harmônico, enfatizando ou removendo harmônicos específicos.
Uma onda quadrada perfeita tem um ciclo de trabalho de 1:2 que não possui harmônicos uniformes, enquanto uma onda de pulso de 1:3 remove todos os harmônicos que são múltiplos de três. Quando combinada com a modulação por largura de pulso (PWM), para que o ciclo de trabalho mude dinamicamente ao longo do tempo, a onda de pulso se torna uma ótima opção para criar paisagens sonoras em evolução.
Como funciona um sintetizador
Como você já deve ter adivinhado, um sintetizador é uma combinação de diferentes componentes que trabalham juntos para gerar e moldar o som. Esses componentes geralmente são: osciladores, filtros, geradores de envelope, amplificadores controlados por tensão (VCA), osciladores de baixa frequência (LFO) e misturadores.
Os princípios que definem todos os sintetizadores de hardware são baseados na manipulação eletrônica de sinais. Vamos dar uma olhada em todos os controladores que moldam o som vindo de um sintetizador.
O papel do oscilador
O ponto de partida ao moldar sons com um sintetizador é o circuito oscilador eletrônico, que discutimos anteriormente.
Um oscilador eletrônico é um circuito que produz um sinal de saída específico: um ciclo de onda repetido entre duas voltagens. A velocidade na qual esse ciclo ocorre (chamada de frequência oscilante) define o tom do som, enquanto a forma da onda afeta seu timbre.
O conceito por trás dos osciladores eletrônicos não é diferente do dos osciladores mecânicos. Um oscilador mecânico é um sistema que se move para frente e para trás repetidamente, alternando energia entre as formas cinética e potencial. Um ótimo exemplo é o pêndulo de um relógio, que oscila graças à gravidade.
O filtro molda o conteúdo harmônico
Depois que a forma de onda é criada, ela passa por um filtro, que remove ou enfatiza certas frequências.
Um filtro tem um sinal de entrada, uma saída e vários controles para definir como o som deve ser processado.
Existem vários tipos de filtros, mas os mais comuns são:
- Um filtro passa-baixo permite a passagem de frequências mais baixas enquanto atenua as mais altas.
- Um filtro passa-alto remove as frequências mais baixas e permite que as mais altas permaneçam.
- Um filtro passa-banda isola uma faixa específica de frequências, cortando os altos e baixos fora da faixa definida.
Os filtros também têm uma frequência ressonante, que é a frequência na qual eles aumentam o sinal em vez de atenuá-lo. Esse controle de ressonância aprimora o ponto de corte e adiciona personalidade ao som.
Controlando a amplitude com o VCA e o Envelope Generator
Um sintetizador precisa de uma forma de controlar o volume que um som pode atingir. É para isso que servem o amplificador controlado por tensão (VCA) e o gerador de envelope.
O VCA é basicamente um botão de volume para ajustar o nível da frequência de saída com base em um sinal de controle de entrada.
Um gerador de envelope muda a forma como o som evolui. O tipo mais comum de envelope segue o modelo ADSR:
- Ataque: o tempo necessário para que um som suba do silêncio para o volume máximo.
- Decadência: o tempo necessário para que o volume caia do pico para o nível de sustentação.
- Manter: o nível em que o som se mantém enquanto uma tecla é pressionada.
- Liberação: o tempo necessário para o som desaparecer após a tecla ser liberada.
Basicamente, quando uma tecla é pressionada, o teclado envia dois sinais de voltagem: um determina o tom, enquanto o outro é um sinal de porta que aciona o gerador de envelope. O envelope então controla o VCA, afetando a expressão dinâmica do som.
Modulação
Os sintetizadores geralmente apresentam opções de modulação para adicionar movimento e variação a um som, sendo o mais popular o oscilador de baixa frequência (LFO).
Ao contrário do circuito oscilador primário, que afeta a faixa de áudio das notas musicais audíveis, um LFO oscila em uma faixa de frequência muito mais baixa (geralmente abaixo de 20 Hz).
Portanto, em vez de produzir tons audíveis, os LFOs são usados para modular outros parâmetros, como tom (vibrato), amplitude (tremolo) ou frequência de corte do filtro (efeito wah).
Outra forma de modulação é a modulação de frequência (síntese FM), em que um oscilador (o modulador) altera a frequência de outro oscilador (o portador), produzindo timbres mais articulados.
Síntese digital versus analógica
Embora os sintetizadores antigos usem osciladores e circuitos analógicos, os sintetizadores modernos geralmente podem recriar o mesmo efeito digitalmente.
Um circuito digital representa o som como valores numéricos, que são processados por um algoritmo antes de serem convertidos novamente em um sinal analógico por meio de um conversor digital-analógico (DAC).
Alguns sintetizadores combinam componentes analógicos e digitais e, apesar da popularidade da síntese digital, os sintetizadores analógicos ainda são procurados devido ao calor e às imperfeições orgânicas dos componentes analógicos, como filtros de frequência ressonante e circuitos oscilantes.
Há um debate contínuo sobre se os plug-ins VST podem recriar perfeitamente o som dos sintetizadores analógicos. Em minha experiência como músico, encontrei muitos plugins fenomenais que soavam exatamente como os sintetizadores originais. Na verdade, eles mal se distinguiam dos reais, no entanto, jogar o hardware real oferece uma experiência mais prática, especialmente quando se apresenta ao vivo.
Dito isso, os plug-ins VST tendem a custar uma fração do hardware em que são inspirados, então você definitivamente deve levá-los em consideração, especialmente se você acabou de entrar no mundo da síntese de som.
O caminho final do sinal
Resumindo, um sintetizador subtrativo padrão segue esse caminho de sinal:
- O oscilador gera uma forma de onda com amplitude e sinal de saída constantes.
- O filtro molda o conteúdo harmônico atenuando ou aumentando as frequências.
- O gerador de envelope e o VCA controlam como o som evolui com o tempo.
- Uma fonte de modulação, como um LFO ou um oscilador de mudança de fase, adiciona movimento ao som.
- O sinal final é enviado para um mixer, transmissor de rádio ou equipamento de frequência de áudio.
Nem é preciso dizer que muitos sintetizadores podem fazer muito mais do que isso.
Muitos sintetizadores de última geração apresentam mais opções de modulação, como loops de bloqueio de fase, osciladores de feedback, osciladores de cristal de quartzo, opções de amostragem e osciladores de radiofrequência.
Usando a síntese sonora para criar um novo instrumento
A síntese sonora oferece aos músicos e produtores a capacidade de criar novos instrumentos do zero. Nesta seção, exploraremos como usar a síntese de som para criar um novo instrumento, esteja você usando um sintetizador real ou um plugin.
No centro do caráter de qualquer instrumento eletrônico está sua forma de onda, e é aí que você deve começar ao criar seu novo som. Diferentes formas de onda produzem qualidades tonais únicas, afetando a sensação de brilho, calor ou intensidade de um som.
Com base nas propriedades de cada forma de onda, escolha uma com base no papel que seu instrumento terá na paisagem sonora que você está construindo. Em seguida, use os outros componentes oferecidos pelo sintetizador, como filtros, geradores de envelope e configurações de modulação, para moldar o som final.
Por exemplo, tente criar um sintetizador subtrativo simples. Ajustar as configurações do filtro e do envelope, que controlam o ataque, a deterioração, a sustentação e a liberação do som, pode transformar um som de teclado longo e sustentado em um toque curto e percussivo.
Ou imagine começar com uma predefinição básica de acordeão em um sintetizador. Quando você desliga qualquer oscilador extra, oscilador de baixa frequência (LFOs) e vibrato, o som é bastante simplificado. Ao iluminar o filtro e encurtar as configurações do envelope do amplificador, você pode transformar o teclado em um som de punhalada nítido.
Até mesmo uma forma de onda quadrada, que geralmente é usada para criar sons brilhantes e ousados, pode se tornar algo totalmente diferente. Com alguns ajustes no corte do filtro e uma configuração de envelope mais longa, uma onda quadrada pode servir como base para uma almofada ambiente macia.
Para criar sons exclusivos, você precisará entender completamente as características das formas de onda básicas. Ao combinar diferentes formas de onda em diferentes volumes, você pode criar paisagens sonoras complexas e cativantes.
Leads
Falando sobre o papel do instrumento que você está criando, lembre-se de que os leads precisam ter características sonoras que os destaquem quando misturados com o resto da faixa.
Dependendo da forma de onda e do processamento que você escolher, os sons principais podem ser penetrantes, suaves, suaves ou agressivos. Normalmente, um cabo de onda quadrada com um filtro aberto fornece um som de sintetizador clássico e poderoso, enquanto um cabo de onda triangular pode ajudar a criar um efeito mais parecido com o de uma flauta.
Um cabo ondulado em forma de dente de serra pode ajudá-lo a criar um tom rico e completo que se encaixa bem com a maioria dos gêneros eletrônicos. Ao misturar ondas senoidais e quadradas, você pode adicionar redondeza aos cabos dedilhados e, ao mesmo tempo, adicionar elementos de ruído que podem dar um caráter mais arenoso ao seu som.
Linhas de baixo
Especialmente na eletrônica e no hip-hop, os sintetizadores são usados para gerar sons de baixo exclusivos. E aqui, mais uma vez, as opções são infinitas.
Para graves sutis e profundos, a melhor opção é uma onda senoidal simples, porque ela produz naturalmente um som suave e grave. Por outro lado, se você está procurando um baixo ácido, uma onda quadrada ou dente de serra, combinada com ressonância adicional e modulação de filtro, cria aquele som ácido clássico que lembra o icônico Roland TB-303.
Você também pode criar um tom de baixo pesado misturando ondas dentadas e quadradas, às vezes sustentadas por uma onda senoidal para dar mais profundidade. O baixo suave pode ser criado usando uma forma de onda triangular, que tem uma qualidade de som mais natural e menos sintética.
Almofadas
Os pads são o som de fundo que dá à faixa sua vibração e ritmo. Eles geralmente têm construções e desvanecimentos lentos, dando vida a um som em camadas que move a faixa para frente.
Ao criar blocos, o tipo de forma de onda que você escolhe é importante, mas a forma como você a ajusta e filtra é o que realmente faz a diferença.
Ondas quadradas e pulsantes podem soar um pouco como sopros ou cordas, enquanto ondas dente-de-serra podem ajudar a criar um som mais envolvente. As ondas triangulares têm uma qualidade suave e sonhadora, e as ondas senoidais adicionam uma riqueza profunda à textura sonora.
Usar configurações mais longas para o som e diminuir as altas frequências ajuda a criar o clima de um teclado. Formas de onda ainda mais brilhantes podem ser suavizadas com uma filtragem e reverberação cuidadosas, tornando-as mais fáceis para os ouvidos.
Como criar sons de sintetizador
A verdadeira mágica acontece quando você coloca a mão na massa e começa a experimentar.
Independentemente de você estar usando um sintetizador de hardware ou um plug-in VST, entender como os osciladores funcionam é o que permitirá que você crie sons que só existem em sua mente.
Não se trata de girar os botões aleatoriamente e esperar que algo interessante aconteça; trata-se de saber o que está acontecendo sob o capô e como os diferentes tipos de osciladores, circuitos e formas de onda interagem para moldar o som.
Então, por onde você começa? A resposta é simples: gere um sinal oscilante que produz ondas sonoras. Esse sinal é a base de qualquer patch de sintetizador e vem nas várias formas que discutimos.
Uma ótima maneira de praticar é usar um oscilador controlado por tensão (VCO). Esses osciladores permitem ajustar a frequência de saída com uma tensão de controle, oferecendo uma maneira prática de explorar o design de som.
Comece selecionando uma onda senoidal, que não tem harmônicos adicionais. Em seguida, mude para uma onda quadrada, que introduz harmônicos ímpares, e tente ajustar o ciclo de trabalho para criar ondas de pulso e ouvir como diferentes proporções afetam o tom.
Agora é hora de explorar os osciladores de feedback e os osciladores de mudança de fase. Essas ferramentas podem introduzir mudanças sutis e extremas no som, devolvendo o sinal de saída ao circuito do oscilador. Você pode usar essa técnica para criar qualquer coisa, desde efeitos suaves de vibrato até texturas mais caóticas.
Outro aspecto importante a ser entendido é como os circuitos osciladores funcionam em diferentes designs de sintetizadores. Alguns sintetizadores usam osciladores LC, que dependem de indutores e capacitores para gerar oscilações, enquanto outros usam osciladores de cristal, que fornecem frequências ultraestáveis usando cristais de quartzo.
Eles são comumente encontrados em sintetizadores digitais, osciladores de frequência fixa e osciladores de radiofrequência para transmissores e receptores de rádio. A estabilidade de um oscilador define o quão estável o tom permanece.
Depois de entender o básico, você pode experimentar com circuitos de bloqueio de fase (PLLs) e osciladores de relaxamento. Os PLLs oferecem mais controle de frequência ao bloquear uma frequência de entrada, o que os torna úteis ao sincronizar osciladores em configurações modulares.
Os osciladores de relaxamento, por outro lado, criam formas de onda não sinusoidais por meio da rápida carga e descarga de capacitores, que é a melhor opção ao tentar criar sons percussivos.
Em última análise, o quão bom você é na programação de sintetizadores será definido pela sua habilidade em moldar a saída do seu oscilador com filtros e modulação.
Experimente rotear o sinal oscilante por meio de um filtro passa-baixo para suavizar os tons graves ou use um filtro passa-alto para diminuir um efeito sonoro com graves pesados. Module o corte do filtro com um LFO (oscilador de baixa frequência) para obter um efeito de oscilação ou use um gerador de envelope para criar inchaços e arranques dinâmicos.
Para se aprofundar no comportamento do oscilador, saiba mais sobre feedback positivo e ciclos de feedback em seu sintetizador. Por exemplo, aumentar o feedback em um circuito de atraso pode transformar um som simples em uma textura em evolução. Ou usar um aumento de frequência ressonante pode enfatizar harmônicos específicos, criando um som de sintetizador silencioso que pode funcionar bem com os leads.
Finalmente, ao trabalhar com sintetizadores digitais, você pode se deparar com termos como frequência do relógio, sinal do relógio e pulsos do relógio. Esses termos se referem ao tempo de um oscilador dentro de um circuito eletrônico, o que ajuda o sintetizador a se manter sincronizado com outros elementos.
Pratique a criação de sons
Uma das melhores maneiras de praticar a criação de sons de sintetizador é recriar instrumentos familiares usando apenas formas de onda básicas. Comece com uma onda senoidal simples e veja se você pode moldá-la em um som de flauta usando um envelope e um pouco de vibrato. Em seguida, pegue uma onda em dente de serra e crie um cabo de sintetizador semelhante a latão adicionando um envelope de filtro e um pouco de destinação.
Muitos sintetizadores têm visualizadores de forma de onda de saída integrados, que permitem que você veja como as formas de onda mudam à medida que você ajusta os parâmetros. Observar como uma onda quadrada se transforma em uma onda dente de serra com um pouco de filtragem pode fazer toda a diferença em sua compreensão da síntese.
Em suma, dominar o design de som de sintetizador significa praticar o uso do instrumento específico que você tem disponível.
Não perca seu tempo e dinheiro comprando sintetizadores caros que você pode modular sem parar, mas invista tempo e energia aprendendo tudo sobre qualquer sintetizador que você tenha em casa ou em sua DAW. Aproveite o tempo para tocar com diferentes circuitos osciladores em seu sintetizador e veja como eles afetam o som. Teste o efeito dos capacitores variáveis na resposta de frequência e tente levar as capacidades do seu sintetizador ao limite.
Não importa se você está trabalhando com hardware analógico ou plug-ins digitais; o segredo é explorar, ajustar e experimentar até encontrar os sons que se encaixam perfeitamente na sua faixa.
Considerações finais
Espero que este guia ajude você a aproveitar ao máximo seu sintetizador!
Lembre-se de que, embora todos os sintetizadores compartilhem características comuns, cada um tem sua própria assinatura sonora, o que significa que os mesmos sons manipulados por sintetizadores diferentes criarão paisagens sonoras diferentes.
Não se apresse apenas para entender como cada ferramenta afeta os sons, mas também como diferentes formas de onda e efeitos se misturam. Para criar texturas sonoras complexas, você precisa saber como colocar o som em camadas coesas para criar uma experiência auditiva envolvente.
Por fim, aproveite ao máximo os inúmeros tutoriais que você pode encontrar on-line. Seja qual for o sintetizador que você decidir usar, tenho certeza de que encontrará uma infinidade de resenhas e vídeos que explicarão como aproveitar ao máximo seu instrumento.
Boa sorte e mantenha-se criativo!
