Сказать, что осцилляторы изменили музыкальное производство, не будет преувеличением. С момента зарождения синтеза звука в начале XX века осцилляторы были основой большинства электронных музыкальных инструментов, определяя способ генерации звука большинством этих инструментов.
Осцилляторы - это то, что генерирует сигналы, создающие мелодии, гармонии и текстуры. Для продюсера понимание того, как они работают, означает возможность создавать уникальные звуки, максимально использовать свои синтезаторы и плагины, а также овладеть "магией", происходящей в электронных музыкальных инструментах.
Сегодня мы поговорим об осцилляторах: что они собой представляют, какова их роль в создании музыки и как их использовать для формирования звуковой палитры.
Что делает осциллятор?
В двух словах, электронные осцилляторы издают звук, быстро переключаясь между двумя состояниями. Для этого они генерируют форму волны, которая повторяется с очень высокой скоростью, чтобы создать определенную высоту тона. Подобно вибрирующей струне акустической гитары, электронные схемы генерируют форму волны, которая может быть усилена для создания звука.
Выходной сигнал осциллятора имеет три основные характеристики: частоту, которая определяет высоту тона, амплитуду, которая влияет на громкость, и форму волны, которая влияет на тембр.
Частота - это скорость движения звуковой волны, она измеряется в герцах (Гц). Когда частота высокая, звук звучит высоко, а когда низкая - глубже.
Амплитуда определяет, насколько громким является звук. На "настоящем" инструменте, если вы играете сильнее, звук будет громче, потому что амплитуда больше. В электронной музыке более громкие звуки получаются из-за более высокого уровня напряжения.
Наконец, форма волны влияет на качество или тембр звука. Различные формы звуковых волн создают различные звуки. По форме волны, которую они создают, осцилляторы можно разделить на два типа: гармонические осцилляторы (их еще называют линейными) и релаксирующие осцилляторы.
Гармонический осциллятор создает плавные и регулярные волны, похожие на то, как качели двигаются вперед-назад. Они работают за счет перемещения энергии между двумя частями, например индукторами и конденсаторами в LC-осцилляторе или кристаллами кварца в кристаллическом осцилляторе. Подумайте об этом как о маятнике, который продолжает качаться, потому что он постоянно делится своей энергией между двумя точками.
Распространенными типами гармонических генераторов являются LC-генераторы, RC-генераторы и кварцевые генераторы. Их можно встретить в таких устройствах, как радиопередатчики, часовые сигналы и невероятно точные устройства, например атомные часы. Волны, которые они производят, очень чистые и стабильные.
С другой стороны, релаксационные осцилляторы создают волны путем зарядки и разрядки накопителей энергии, таких как конденсаторы. Вместо того чтобы создавать плавные волны, они генерируют более резкие формы волн, такие как квадратные, пилообразные или треугольные. Это похоже на выключатель света, который быстро включается и выключается, создавая быстрые изменения между высоким и низким состоянием.
Релаксационные генераторы можно встретить в таких устройствах, как RC-генераторы, генераторы с фазовым сдвигом и генераторы, управляемые напряжением, используемые в синтезаторах.
Теперь давайте проанализируем каждый тип формы волны.
Синусоидальная волна
Синусоидальная волна - самая простая из всех форм волны, имеющая только одну основную частоту без каких-либо гармоник.
Его ровный и чистый тон не отличается богатством и сложностью других форм волны, поэтому его часто используют для мягких и округлых звуков, таких как флейты, дышловые органы и суббасовые частоты.
Из-за своей простоты синусоида обычно используется в аддитивном синтезе и синтезе с частотной модуляцией, путем наслоения нескольких синусоид на разных частотах.
Пилообразная волна
Пилообразная волна - одна из самых гармонически насыщенных форм волны, все гармоники которой обратно пропорциональны их гармоническому номеру.
Это означает, что по мере увеличения частоты гармоники ее амплитуда уменьшается. В результате получается яркий и немного резковатый звук, который часто встречается у духовых, струнных или выдающихся ведущих тонов.
Поскольку пилообразная волна включает в себя все гармонические обертоны, она обладает естественным богатым характером, который прекрасно работает в субтрактивном синтезе, где фильтрация позволяет дополнительно регулировать ее тембр.
Квадратная волна
Хотя по силе она похожа на пилообразную волну, квадратная волна имеет уникальную гармоническую структуру, в которой присутствуют только нечетные гармоники, обратно пропорциональные их номеру.
Это придает звуку отчетливую пустоту, которая хорошо сочетается с кларнетами, тростниковыми инструментами и другими. Меньшее содержание гармоник в квадратной волне делает ее менее яркой, чем пилообразная волна, но все же достаточно насыщенной для свинцовых и басовых звуков.
Треугольная волна
Как и квадратная, треугольная волна содержит только нечетные гармоники, но с гораздо меньшей амплитудой.
Уменьшение гармоник происходит по квадратичной зависимости: третья гармоника составляет одну девятую от амплитуды основной, пятая - одну двадцать пятую и так далее.
В результате получается мягкий и плавный тон, напоминающий синусоиду, но с едва заметным жужжанием.
Импульсная волна
Импульсная волна - это вариация квадратной волны, в которой можно изменять соотношение между высокими и низкими частями волны. Это изменение симметрии изменяет содержание гармоник, подчеркивая или удаляя определенные гармоники.
Идеальная квадратная волна имеет рабочий цикл 1:2, в котором отсутствуют четные гармоники, в то время как импульсная волна 1:3 удаляет все гармоники, кратные трем. В сочетании с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), благодаря которой рабочий цикл динамически изменяется во времени, импульсная волна становится отличным вариантом для создания развивающихся звуковых ландшафтов.
Как работает синтезатор
Как вы уже, наверное, догадались, синтезатор - это комбинация различных компонентов, которые работают вместе, чтобы генерировать и формировать звук. Этими компонентами обычно являются: осцилляторы, фильтры, генераторы огибающей, усилители, управляемые напряжением (VCA), осцилляторы низкой частоты (LFO) и микшеры.
Принципы, определяющие все аппаратные синтезаторы, основаны на манипуляции электронным сигналом. Давайте рассмотрим все контроллеры, которые формируют звук, исходящий от синтезатора.
Роль осциллятора
Отправной точкой при формировании звуков с помощью синтезатора является схема электронного осциллятора, о которой мы говорили ранее.
Электронный осциллятор - это схема, которая производит определенный выходной сигнал: повторяющуюся волну, циклически изменяющуюся между двумя напряжениями. Скорость, с которой происходит этот цикл (называемая частотой колебаний), определяет высоту звука, а форма волны влияет на его тембр.
Концепция электронных осцилляторов не отличается от концепции механических осцилляторов. Механический осциллятор - это система, которая многократно перемещается вперед-назад, переключая энергию между кинетической и потенциальной формами. Отличный пример - маятник в часах, который качается благодаря силе тяжести.
Фильтр формирует содержание гармоник
После создания формы волны она проходит через фильтр, который удаляет или подчеркивает определенные частоты.
Фильтр имеет входной сигнал, выход и несколько регуляторов для определения способа обработки звука.
Существует несколько типов фильтров, но наиболее распространенными являются следующие:
- Фильтр низких частот пропускает низкие частоты, ослабляя при этом высокие.
- Фильтр высоких частот убирает низкие частоты и оставляет высокие.
- Полосно-пропускающий фильтр изолирует определенный диапазон частот, отсекая высокие и низкие частоты за пределами заданного диапазона.
Фильтры также имеют резонансную частоту - частоту, на которой они усиливают сигнал, а не ослабляют его. Этот резонанс усиливает точку среза и придает звуку характер.
Управление амплитудой с помощью VCA и генератора огибающей
Синтезатору нужен способ контролировать громкость звука. Для этого предназначены усилитель с контролем напряжения (VCA) и генератор огибающей.
VCA - это, по сути, регулятор громкости для настройки уровня выходной частоты на основе входящего управляющего сигнала.
Генератор огибающей изменяет характер развития звука. Наиболее распространенный тип огибающей повторяет модель ADSR:
- Атака: Время, необходимое звуку, чтобы подняться от тишины до полной громкости.
- Затухание: Время, необходимое для снижения громкости от пика до уровня затухания.
- Sustain: уровень, на котором держится звук при нажатии клавиши.
- Release: Время затухания звука после отпускания клавиши.
По сути, при нажатии клавиши клавиатура посылает два сигнала напряжения: один определяет высоту тона, а другой является сигналом строба, который запускает генератор огибающей. Огибающая затем управляет VCA, влияя на динамическое выражение звука.
Модуляция
Синтезаторы часто оснащаются функциями модуляции для придания звуку подвижности и вариативности, наиболее популярной из которых является осциллятор низкой частоты (LFO).
В отличие от основного генератора, который воздействует на звуковой диапазон слышимых музыкальных нот, LFO колеблется в гораздо более низком диапазоне частот (обычно ниже 20 Гц).
Поэтому вместо воспроизведения звуковых сигналов LFO используются для модуляции других параметров, таких как высота тона (вибрато), амплитуда (тремоло) или частота среза фильтра (эффект wah).
Другая форма модуляции - частотная модуляция (FM-синтез), когда один осциллятор (модулятор) изменяет частоту другого осциллятора (несущей), создавая более артикулированные тембры.
Цифровой и аналоговый синтез
Хотя в старинных синтезаторах используются аналоговые осцилляторы и схемы, современные синтезаторы часто могут воссоздать тот же эффект в цифровом виде.
Цифровая схема представляет звук в виде числовых значений, которые обрабатываются алгоритмом, а затем преобразуются в аналоговый сигнал с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
Некоторые синтезаторы сочетают аналоговые и цифровые компоненты, и, несмотря на популярность цифрового синтеза, аналоговые синтезаторы по-прежнему востребованы из-за теплоты и органического несовершенства аналоговых компонентов, таких как резонансные частотные фильтры и колебательные контуры.
Не утихают споры о том, могут ли VST-плагины идеально воссоздать звучание аналоговых синтезаторов. В своем музыкальном опыте я сталкивался со многими феноменальными плагинами, которые звучали точно так же, как оригинальные синтезаторы. На самом деле, их едва можно было отличить от настоящих, однако игра на настоящем оборудовании дает больше практического опыта, особенно при живых выступлениях.
При этом VST-плагины, как правило, стоят в разы дешевле аппаратного обеспечения, на которое они вдохновляют, поэтому их обязательно нужно принимать во внимание, особенно если вы только что вошли в мир синтеза звука.
Окончательный путь сигнала
Подводя итог, можно сказать, что стандартный субтрактивный синтезатор работает по такому пути прохождения сигнала:
- Осциллятор генерирует форму волны с постоянной амплитудой и выходной сигнал.
- Фильтр формирует содержание гармоник, ослабляя или усиливая частоты.
- Генератор огибающей и VCA управляют тем, как звук изменяется во времени.
- Источник модуляции, например LFO или осциллятор со сдвигом фазы, добавляет звуку движение.
- Конечный сигнал подается на микшер, радиопередатчик или аудиочастотное оборудование.
Нет нужды говорить, что многие синтезаторы способны на гораздо большее.
Многие синтезаторы высокого класса имеют больше возможностей для модуляции, например, фазово-замкнутые циклы, осцилляторы с обратной связью, кварцевые генераторы, опции сэмплирования, а также радиочастотные осцилляторы.
Использование синтеза звука для создания нового инструмента
Синтез звука дает музыкантам и продюсерам возможность создавать новые инструменты с нуля. В этом разделе мы рассмотрим, как использовать синтез звука для создания нового инструмента, независимо от того, используете ли вы настоящий синтезатор или плагин.
В основе характера любого электронного инструмента лежит его форма волны, и именно с нее следует начинать создание нового звука. Различные формы волн создают уникальные тональные качества, влияя на то, насколько ярким, теплым или жестким кажется звук.
Основываясь на свойствах каждой формы волны, выберите одну из них, исходя из того, какую роль будет играть ваш инструмент в создаваемом звуковом ландшафте. Затем используйте другие компоненты синтезатора, такие как фильтры, генераторы огибающей и настройки модуляции, чтобы сформировать окончательный звук.
Например, попробуйте создать простой субтрактивный синтезатор. Регулируя параметры фильтра и огибающей, которые управляют атакой, затуханием, задержкой и отпусканием звука, можно превратить длинный и продолжительный звук пэда в короткий и ударный.
Представьте, что вы начинаете с базового пресета для аккордеона в синтезаторе. Если отключить все дополнительные осцилляторы, низкочастотные осцилляторы (LFO) и вибрато, звук значительно упрощается. Усилив фильтр и укоротив настройки огибающей усилителя, вы можете превратить пэд в резкий звук удара.
Даже квадратная форма волны, которая часто используется для создания ярких и смелых звуков, может стать чем-то совершенно иным. С некоторыми изменениями среза фильтра и более длительной настройкой огибающей квадратная волна может послужить основой для мягкого эмбиентного пэда.
Для того чтобы создавать уникальные звуки, вам необходимо полностью понять характеристики основных форм волны. Смешивая различные формы волн с разной громкостью, вы сможете создавать сложные и захватывающие звуковые ландшафты.
Лиды
Говоря о роли инструмента, который вы создаете, помните, что лид должен обладать такими звуковыми характеристиками, которые позволят ему выделиться при смешивании с остальной частью трека.
В зависимости от формы волны и обработки, которую вы выберете, звуки свинца могут быть пронзительными, мягкими, гладкими или агрессивными. Обычно квадратная волна с открытым фильтром обеспечивает классический и мощный синтезаторный звук, в то время как треугольная волна может помочь создать эффект, напоминающий флейту.
Пилообразные волны помогут вам создать насыщенный и полный тон, который хорошо впишется в большинство электронных жанров. Смешивая синусоидальные и квадратные волны, вы можете придать округлость щипковым партиям, а также добавить шумовые элементы, которые придадут более грубый характер вашему звуку.
Басовые линии
Особенно в электронике и хип-хопе синтезаторы используются для создания уникальных басовых звуков. И здесь, опять же, возможности безграничны.
Для тонкого и глубокого баса лучшим вариантом будет простая синусоидальная волна, поскольку она естественным образом создает ровный, низкий звук. С другой стороны, если вы ищете кислотный бас, то пилообразная или квадратная волна в сочетании с дополнительным резонансом и модуляцией фильтра создает классический кислотный звук, напоминающий культовый Roland TB-303.
Вы также можете создать тяжелый басовый тон, смешивая пилообразную и квадратную волны, иногда дополняя их синусоидой для придания большей глубины. Более мягкий бас можно создать с помощью треугольной формы волны, которая имеет более естественный и менее синтетический характер звучания.
Колодки
Пэды - это фоновый звук, который придает треку вибрацию и ритм. Обычно они медленно нарастают и затухают, создавая многослойный звук, который двигает трек вперед.
При создании пэдов важен тип выбранной вами формы волны, но то, как вы ее настраиваете и фильтруете, - вот что действительно имеет значение.
Квадратные и импульсные волны могут напоминать звучание деревянных духовых или струнных инструментов, а пилообразные волны помогут создать более обволакивающий звук. Треугольные волны имеют мягкий и мечтательный характер, а синусоидальные волны придают звуковой текстуре глубокое богатство.
Использование более длительных настроек звука и приглушение высоких частот помогает создать настроение пэда. Даже более яркие формы волн можно сгладить с помощью тщательной фильтрации и реверберации, что сделает их более приятными для слуха.
Как создавать синтезаторные звуки
Настоящее волшебство происходит, когда вы беретесь за дело и начинаете экспериментировать.
Независимо от того, используете ли вы аппаратный синтезатор или VST-плагин, понимание работы осцилляторов позволит вам создавать звуки, которые существуют только в вашем воображении.
Речь идет не о том, чтобы крутить ручки наугад и надеяться, что получится что-то интересное; речь идет о том, чтобы знать, что происходит под капотом и как различные типы осцилляторов, схем и волновых форм взаимодействуют, формируя звук.
С чего же начать? Ответ прост: с генерирования осциллирующего сигнала, который создает звуковые волны. Этот сигнал - основа любого синтезаторного патча, и он бывает разных форм, о которых мы говорили.
Отличный способ попрактиковаться - использовать осциллятор, управляемый напряжением (VCO). Эти осцилляторы позволяют регулировать выходную частоту с помощью управляющего напряжения, что дает вам возможность на практике изучить звуковой дизайн.
Начните с выбора синусоидальной волны, которая не имеет дополнительных гармоник. Затем переключитесь на квадратную волну, которая вносит нечетные гармоники, и попробуйте изменить рабочий цикл, чтобы создать импульсные волны и услышать, как различные соотношения влияют на тон.
Теперь пришло время изучить осцилляторы с обратной связью и осцилляторы с фазовым сдвигом. Эти инструменты могут вносить как тонкие, так и экстремальные изменения в звук, подавая выходной сигнал обратно в цепь осциллятора. С помощью этой техники можно создавать все: от плавных эффектов вибрато до более хаотичных текстур.
Еще один важный аспект, который необходимо понять, - это принцип работы осцилляторов в различных синтезаторах. В одних синтезаторах используются LC-осцилляторы, в которых для генерации колебаний используются индукторы и конденсаторы, а в других - кристаллические осцилляторы, которые обеспечивают сверхстабильные частоты с помощью кварцевых кристаллов.
Они часто встречаются в цифровых синтезаторах, генераторах фиксированной частоты и радиочастотных генераторах для радиопередатчиков и приемников. Стабильность осциллятора определяет, насколько устойчивым остается его шаг.
Как только вы освоите основы, вы сможете экспериментировать с петлями с фазовой автоподстройкой (PLL) и релаксационными осцилляторами. PLL дают больше возможностей для управления частотой за счет фиксации входной частоты, что делает их полезными при синхронизации осцилляторов в модульных установках.
Релаксационные осцилляторы, с другой стороны, создают несинусоидальные формы волны за счет быстрой зарядки и разрядки конденсаторов, что является наилучшим вариантом при попытке создать перкуссионные звуки.
В конечном счете, то, насколько вы хороши в программировании синтезаторов, определяется тем, насколько умело вы формируете выходной сигнал осциллятора с помощью фильтров и модуляции.
Попробуйте пропустить колебательный сигнал через фильтр низких частот, чтобы сгладить резкие обертоны, или используйте фильтр высоких частот, чтобы смягчить эффект тяжелого басового звука. Модулируйте срез фильтра с помощью LFO (низкочастотного осциллятора) для получения эффекта колебаний или используйте генератор огибающей для создания динамичных взмахов и плюхов.
Чтобы глубже понять поведение осциллятора, узнайте больше о положительной обратной связи и петлях обратной связи в вашем синтезаторе. Например, усиление обратной связи в цепи задержки может превратить простой звук в развивающуюся текстуру. Или использование резонансной частоты может подчеркнуть определенные гармоники, создавая хлюпающий звук синтезатора, который может хорошо работать с лидами.
Наконец, при работе с цифровыми синтезаторами вы можете столкнуться с такими терминами, как тактовая частота, тактовый сигнал и тактовые импульсы. Эти термины относятся к синхронизации осциллятора в электронной схеме, которая помогает синтезатору синхронизироваться с другими элементами.
Практика создания звуков
Один из лучших способов попрактиковаться в создании синтезаторных звуков - воссоздать знакомые инструменты, используя только базовые формы волны. Начните с простой синусоиды и попробуйте придать ей форму звука флейты с помощью огибающей и небольшого вибрато. Затем возьмите пилообразную волну и создайте похожий на латунь синтезаторный звук, добавив огибающую фильтра и немного отстройки.
Многие синтезаторы имеют встроенные визуализаторы выходной формы волны, которые позволяют увидеть, как изменяются формы волны при изменении параметров. Наблюдение за тем, как квадратная волна превращается в пилообразную при небольшой фильтрации, может существенно изменить ваше понимание синтеза.
В целом, освоение синтезаторного саунд-дизайна - это практика работы с конкретным инструментом, который вам доступен.
Не тратьте время и деньги на покупку дорогих синтезаторов, которые можно бесконечно модулировать, а лучше потратьте время и силы на изучение всех возможностей того синтезатора, который есть у вас дома или в вашей DAW. Не спешите играть с различными схемами осцилляторов в вашем синтезаторе и посмотрите, как они влияют на звук. Проверьте влияние переменных конденсаторов на частотную характеристику и попробуйте довести возможности вашего синтезатора до предела.
Неважно, работаете ли вы с аналоговым оборудованием или цифровыми плагинами; секрет в том, чтобы исследовать, настраивать и экспериментировать, пока вы не найдете звуки, которые идеально подходят для вашего трека.
Заключительные размышления
Надеюсь, это руководство поможет вам максимально эффективно использовать ваш синтезатор!
Помните, что хотя у всех синтезаторов есть общие черты, каждый из них обладает собственным звуковым почерком, а это значит, что одни и те же звуки, манипулируемые разными синтезаторами, будут создавать разные звуковые ландшафты.
Потратьте время не только на то, чтобы понять, как каждый инструмент влияет на звук, но и на то, как различные формы волны и эффекты сочетаются друг с другом. Чтобы создавать сложные звуковые текстуры, необходимо знать, как накладывать звуки друг на друга, чтобы создать захватывающий звуковой опыт.
Наконец, воспользуйтесь бесчисленными учебниками, которые вы можете найти в Интернете. Какой бы синтезатор вы ни решили использовать, я уверен, что вы найдете множество обзоров и видео, которые объяснят вам, как максимально эффективно использовать ваш инструмент.
Удачи и творческих успехов!
