Att säga att oscillatorer förändrade musikproduktionen är ingen överdrift. Sedan ljudsyntesens födelse i början av 1900-talet har oscillatorer varit kärnan i de flesta elektroniska musikinstrument och definierat det sätt på vilket de flesta av dessa instrument genererar ljud.

Oscillatorer är i princip det som genererar de signaler som skapar melodier, harmonier och texturer. För en producent innebär det att få grepp om hur de fungerar att kunna skapa unika ljud, få ut mesta möjliga av sina syntar och plugins och bemästra den "magi" som sker i elektroniska musikinstrument.

Idag ska vi prata om allt som har med oscillatorer att göra: vad de är, deras roll i musikproduktion och hur du kan använda dem för att forma din ljudpalett.

Vad gör en oscillator?

Kortfattat kan man säga att elektroniska oscillatorer skapar ljud genom att snabbt växla mellan två tillstånd. De gör det genom att generera en vågform som loopas i en extremt hög hastighet för att skapa en specifik tonhöjd. Precis som den vibrerande strängen i en akustisk gitarr producerar elektroniska kretsar en vågform som kan förstärkas för att skapa ljud.

En oscillator har tre huvudsakliga egenskaper: frekvensen, som bestämmer tonhöjden, amplituden, som påverkar volymen, och vågformen, som påverkar tonen.

Frekvens handlar om hur snabbt en ljudvåg rör sig och mäts i Hertz (Hz). När frekvensen är hög låter tonhöjden hög, och när den är låg är ljudet djupare.

Amplituden definierar hur högt ett ljud är. Om du spelar hårdare på ett "riktigt" instrument blir ljudet högre eftersom amplituden är större. I elektronisk musik är högre ljud resultatet av högre spänningsnivåer.

Slutligen påverkar vågformen ljudets kvalitet eller klangfärg. Olika former av ljudvågor skapar olika ljud. Baserat på de vågformer de skapar kan vi dela in oscillatorer i två typer: harmoniska oscillatorer (även kallade linjära oscillatorer) och relaxerande oscillatorer.

En harmonisk oscillator skapar jämna och regelbundna vågmönster, på samma sätt som en gunga rör sig fram och tillbaka. De fungerar genom att flytta energi mellan två delar, t.ex. induktorer och kondensatorer i en LC-oscillator eller kvartskristaller i en kristalloscillator. Tänk på det som en pendel som fortsätter att svänga eftersom den hela tiden delar sin energi mellan två punkter.

Vanliga typer av harmoniska oscillatorer är LC-oscillatorer, RC-oscillatorer och kvartskristalloscillatorer. Du hittar dem i t.ex. radiosändare, klocksignaler och otroligt exakta enheter som atomklockor. De vågor som de producerar är mycket rena och stabila.

Relaxationsoscillatorer skapar däremot vågor genom att ladda och ladda ur energilagringsdelar, t.ex. kondensatorer. Istället för att producera jämna vågor genererar de skarpare vågformer som fyrkantsvågor, sågtandsvågor eller triangulära vågor. Det är som en strömbrytare som slås på och av snabbt, vilket skapar snabba förändringar mellan höga och låga tillstånd.

Relaxationsoscillatorer finns t.ex. i RC-oscillatorer, fasskiftsoscillatorer och spänningsstyrda oscillatorer som används i synthesizers.

Låt oss nu analysera varje typ av vågform.

Sinusvåg

Sinusvågen är den enklaste av alla vågformer, med bara en enda grundfrekvens utan några övertoner.

Dess mjuka och rena ton utstrålar inte den rikedom och komplexitet som andra vågformer har, vilket är anledningen till att den ofta används för mjuka och rundade ljud som flöjter, dragspel och subbasfrekvenser.

På grund av sin enkelhet används sinusvågen vanligtvis i additiv syntes och frekvensmodulationssyntes, genom att flera sinusvågor med olika frekvenser läggs i lager.

Sågtandsvåg

Sågtandsvågen är en av de mest harmoniskt rika vågformerna, med alla övertoner i omvänd proportion till deras övertonstal.

Det innebär att när den harmoniska frekvensen ökar, minskar dess amplitud. Resultatet är ett ljust och lite hårt ljud, som du ofta hittar i mässing, stråkar eller framträdande blytoner.

Eftersom sågtandsvågen innehåller alla harmoniska övertoner har den en naturligt rik karaktär som fungerar perfekt i subtraktiv syntes, där filtrering ytterligare kan justera dess klangfärg.

Fyrkantig våg

Kvadratvågen liknar sågtandsvågen i styrka, men har en unik harmonisk struktur, med endast udda övertoner i omvänd proportion till deras harmoniska nummer.

Detta ger en distinkt ihålig ljudsignatur som fungerar bra med klarinetter, vassinstrument och mycket mer. Fyrkantvågens mindre harmoniska innehåll gör den mindre ljus än en sågtandsvåg men ändå tillräckligt fyllig för lead- och basljud.

Triangelvåg

Precis som fyrkantsvågen innehåller triangelvågen bara udda övertoner, men med mycket lägre amplituder.

Den övertoniska reduktionen följer ett kvadratiskt förhållande: den tredje övertonen är en niondel av grundtonens amplitud, den femte är en tjugofemte och så vidare.

Resultatet är en mjuk och behaglig ton som påminner om en sinusvåg, men med en subtil och surrande kant.

Pulsvåg

Pulsvågen är en variant av fyrkantsvågen där förhållandet mellan vågens höga och låga delar kan justeras. Denna symmetriförändring ändrar övertonernas innehåll och framhäver eller tar bort specifika övertoner.

En perfekt fyrkantig våg har en 1:2 duty cycle som saknar jämna övertoner, medan en 1:3 pulsvåg tar bort alla övertoner som är multiplar av tre. När den kombineras med pulsbreddsmodulering (PWM), så att duty cycle skiftar dynamiskt över tiden, blir pulsvågen ett utmärkt alternativ för att skapa utvecklande ljudlandskap.

Hur en synthesizer fungerar

Som du kanske redan har gissat är en synthesizer en kombination av olika komponenter som arbetar tillsammans för att generera och forma ljud. Dessa komponenter är vanligtvis: oscillatorer, filter, envelope-generatorer, spänningskontrollerade förstärkare (VCA), lågfrekvensoscillatorer (LFO) och mixers.

Principerna som definierar alla hårdvarusynthesizers är baserade på elektronisk signalmanipulation. Låt oss ta en titt på alla kontroller som formar ljudet som kommer från en synt.

Oscillatorns roll

Utgångspunkten när du skapar ljud med en synthesizer är den elektroniska oscillatorkretsen, som vi diskuterade tidigare.

En elektronisk oscillator är en krets som producerar en specifik utsignal: en upprepad våg som cyklar mellan två spänningar. Den hastighet med vilken denna cykel sker (kallas oscillationsfrekvens) definierar ljudets tonhöjd, medan vågformens form påverkar dess klangfärg.

Konceptet bakom elektroniska oscillatorer är inte helt olikt det som gäller för mekaniska oscillatorer. En mekanisk oscillator är ett system som rör sig fram och tillbaka upprepade gånger och växlar energi mellan kinetisk och potentiell form. Ett bra exempel är pendeln i en klocka, som svänger tack vare gravitationen.

Filtret formar det harmoniska innehållet

När vågformen har skapats passerar den genom ett filter, som tar bort eller framhäver vissa frekvenser.

Ett filter har en ingångssignal, en utgång och flera reglage för att definiera hur ljudet ska bearbetas.

Det finns flera olika typer av filter, men de vanligaste är:

• Ett lågpassfilter låter lägre frekvenser passera medan högre dämpas.
• Ett högpassfilter tar bort lägre frekvenser och låter de högre frekvenserna vara kvar.
• Ett bandpassfilter isolerar ett specifikt frekvensområde och kapar både höga och låga frekvenser utanför det inställda området.

Filter har också en resonansfrekvens, vilket är den frekvens vid vilken de förstärker signalen i stället för att dämpa den. Resonansstyrningen förbättrar cutoff-punkten och ger ljudet karaktär.

Kontrollera amplituden med VCA och envelope-generator

En synthesizer behöver ett sätt att kontrollera hur högt ett ljud kan bli. Det är detta som den spänningsstyrda förstärkaren (VCA) och envelopegeneratorn är till för.

VCA:n är i princip en volymratt som justerar nivån på utgångsfrekvensen baserat på en inkommande styrsignal.

Envelope-generatorer ändrar hur ett ljud utvecklas. Den vanligaste typen av envelope följer ADSR-modellen:

• Attack: Den tid det tar för ett ljud att stiga från tystnad till full volym.
• Decay: Den tid det tar för volymen att sjunka från toppnivån till sustain-nivån.
• Sustain: Den nivå som ljudet håller sig på medan en tangent trycks ned.
• Release: Den tid det tar för ljudet att klinga ut efter att tangenten släppts.

När en tangent trycks ned skickar klaviaturen två spänningssignaler: den ena bestämmer tonhöjden, medan den andra är en gate-signal som triggar envelopegeneratorn. Kuvertet styr sedan VCA:n och påverkar ljudets dynamiska uttryck.

Modulering

Synthesizers har ofta modulationsalternativ för att ge rörelse och variation till ett ljud, varav den mest populära är lågfrekvensoscillatorn (LFO).

Till skillnad från den primära oscillatorkretsen, som påverkar ljudområdet för hörbara musiknoter, svänger en LFO i ett mycket lägre frekvensområde (vanligtvis under 20 Hz).

I stället för att producera hörbara toner används LFO:er därför för att modulera andra parametrar, t.ex. tonhöjd (vibrato), amplitud (tremolo) eller filtrets cutoff-frekvens (wah-effekt).

En annan form av modulering är frekvensmodulering (FM-syntes), där en oscillator (modulatorn) ändrar frekvensen hos en annan oscillator (bäraren), vilket ger mer artikulerade klangfärger.

Digital vs. analog syntes

Även om vintage-synthesizers använder analoga oscillatorer och kretsar, kan moderna synthesizers ofta återskapa samma effekt digitalt.

En digital krets representerar ljud som numeriska värden, som bearbetas av en algoritm innan de konverteras tillbaka till en analog signal genom en digital-till-analog-omvandlare (DAC).

Vissa synthesizers kombinerar analoga och digitala komponenter, och trots den digitala synthesizerns popularitet är analoga synthesizers fortfarande efterfrågade på grund av värmen och de organiska ofullkomligheterna hos analoga komponenter, som resonansfrekvensfilter och oscillerande kretsar.

Det finns en pågående debatt om huruvida VST-plugins perfekt kan återskapa ljudet från analoga synthesizers. I min erfarenhet som musiker har jag stött på många fenomenala plugins som lät precis som de ursprungliga syntarna. Faktum är att de knappt gick att skilja från den äkta varan, men att spela på den faktiska hårdvaran ger en mer praktisk upplevelse, särskilt när man uppträder live.

VST-plugins brukar dock kosta en bråkdel av den hårdvara som de är inspirerade av, så du bör definitivt ta hänsyn till dem, särskilt om du precis har kommit in i ljudsyntesens värld.

Den slutliga signalvägen

Sammanfattningsvis följer en vanlig subtraktiv synthesizer den här signalvägen:

1. Oscillatorn genererar en vågform med konstant amplitud och utsignal.
2. Filtret formar det harmoniska innehållet genom att dämpa eller förstärka frekvenser.
3. Envelopegeneratorn och VCA:n styr hur ljudet utvecklas över tiden.
4. En modulationskälla, t.ex. en LFO eller en fasskiftoscillator, ger ljudet rörelse.
5. Den slutliga signalen skickas till en mixer, radiosändare eller ljudfrekvensutrustning.

Det behöver inte sägas att många synthesizers kan göra mycket mer än så här.

Många avancerade synthesizers har fler moduleringsalternativ, som faslåsta loopar, återkopplade oscillatorer, kvartskristalloscillatorer, samplingsalternativ samt radiofrekvensoscillatorer.

Skapa ett nytt instrument med hjälp av ljudsyntes

Ljudsyntes ger musiker och producenter möjlighet att skapa nya instrument från grunden. I det här avsnittet går vi igenom hur du använder ljudsyntes för att skapa ett nytt instrument, oavsett om du använder en riktig synt eller ett plugin.

Kärnan i alla elektroniska instruments karaktär är vågformen, och det är där du bör börja när du skapar ditt nya ljud. Olika vågformer ger unika tonala egenskaper som påverkar hur ljust, varmt eller hårt ett ljud känns.

Baserat på egenskaperna hos varje vågform väljer du en utifrån den roll som ditt instrument kommer att ha i det ljudlandskap du bygger upp. Använd sedan de andra komponenterna i synthesizern, t.ex. filter, envelope-generatorer och moduleringsinställningar, för att forma det slutliga ljudet.

Försök till exempel att skapa en enkel subtraktiv synthesizer. Genom att justera filter- och envelopeinställningarna, som styr ljudets attack, decay, sustain och release, kan du ändra ett långt och ihållande pad-ljud till en kort och slagkraftig pluck.

Eller tänk dig att du börjar med en grundläggande förinställning för dragspel i en synthesizer. När du stänger av alla extra oscillatorer, lågfrekventa oscillatorer (LFO) och vibrato är ljudet mycket förenklat. Genom att göra filtret ljusare och förkorta förstärkarens envelope-inställningar kan du förvandla padden till ett skarpt stab-ljud.

Även en fyrkantig vågform, som ofta används för att skapa ljusa och djärva ljud, kan bli något helt annat. Med några justeringar av filtrets cutoff och en längre envelope-inställning kan en fyrkantsvåg fungera som grund för en mjuk ambient pad.

För att kunna skapa unika ljud måste du förstå de grundläggande vågformernas egenskaper. Genom att blanda olika vågformer med olika volym kan du skapa komplexa och fängslande ljudlandskap.

Ledningar

På tal om rollen för det instrument du skapar, kom ihåg att leads måste ha soniska egenskaper som gör att de sticker ut när de blandas med resten av spåret.

Beroende på vilken vågform och bearbetning du väljer kan lead-ljudet vara genomträngande, mjukt, mjukt eller aggressivt. Vanligtvis ger en fyrkantsvåg med ett öppet filter ett klassiskt och kraftfullt synthesizerljud, medan en triangelvåg kan bidra till att skapa en mer flöjtliknande effekt.

En lead med sågtandsvågor kan hjälpa dig att skapa en rik och fyllig ton som passar bra i de flesta elektroniska genrer. Genom att blanda sinus- och fyrkantsvågor kan du ge rundhet till plockade leads, samtidigt som du lägger till bruselement som kan ge en grynigare karaktär till ditt ljud.

Baslinjer

Speciellt inom elektronisk musik och hiphop används syntar för att skapa unika basljud. Och här är alternativen återigen oändliga.

För subtil och djup bas är det bästa alternativet en enkel sinusvåg, eftersom den naturligt producerar ett mjukt, lågt ljud. Om du däremot är ute efter en syrlig bas kan en sågtands- eller fyrkantsvåg, i kombination med extra resonans och filtermodulering, skapa det klassiska syrliga ljudet som påminner om den ikoniska Roland TB-303.

Du kan också skapa en tung baston genom att blanda sågtands- och fyrkantsvågor, ibland med en sinusvåg för att ge den mer djup. Mjuk bas kan skapas med en triangelvågform, som har en mer naturlig och mindre syntetisk ljudkvalitet.

Kuddar

Pads är bakgrundsljudet som ger ett spår dess atmosfär och rytm. De har vanligtvis långsamma uppbyggnader och nedtoningar, vilket ger liv åt ett skiktat ljud som för spåret framåt.

När du skapar pads är det viktigt vilken typ av vågform du väljer, men det är hur du justerar och filtrerar den som verkligen gör skillnad.

Kvadrat- och pulsvågor kan låta lite som träblåsare eller stråkar, medan sågtandsvågor kan bidra till att skapa ett mer omslutande ljud. Triangelvågor har en mjuk och drömsk kvalitet, och sinusvågor ger en djup rikedom till ljudstrukturen.

Genom att använda längre inställningar för ljudet och skruva ner de höga frekvenserna kan du skapa stämningen i en pad. Även ljusare vågformer kan jämnas ut med lite försiktig filtrering och reverb, vilket gör dem mer behagliga för öronen.

Hur man skapar synthljud

Den verkliga magin uppstår när du går in i det praktiska arbetet och börjar experimentera.

Oavsett om du använder en hårdvarusynth eller ett VST-plugin, är det genom att förstå hur oscillatorer fungerar som du kan skapa ljud som bara finns i ditt huvud.

Det handlar inte om att vrida på rattarna på måfå och hoppas att något intressant ska hända; det handlar om att veta vad som händer under huven och hur de olika typerna av oscillatorer, kretsar och vågformer samverkar för att forma ljudet.

Så var börjar man? Svaret är enkelt: generera en oscillerande signal som producerar ljudvågor. Den här signalen är grunden för alla syntpatchar, och den finns i de olika former som vi diskuterade.

Ett bra sätt att öva är att använda en spänningsstyrd oscillator (VCO). Med dessa oscillatorer kan du justera utgångsfrekvensen med en styrspänning, vilket ger dig ett praktiskt sätt att utforska ljuddesign.

Börja med att välja en sinusvåg, som inte har några ytterligare övertoner. Byt sedan till en fyrkantsvåg, som innehåller udda övertoner, och prova att justera arbetscykeln för att skapa pulsvågor och höra hur olika förhållanden påverkar tonen.

Nu är det dags att utforska feedbackoscillatorer och fasskiftoscillatorer. Med dessa verktyg kan du skapa både subtila och extrema förändringar i ljudet genom att mata tillbaka utsignalen till oscillatorkretsen. Du kan använda den här tekniken för att skapa allt från mjuka vibratoeffekter till mer kaotiska texturer.

En annan viktig aspekt att förstå är hur oscillatorkretsarna fungerar i olika syntkonstruktioner. Vissa syntar använder LC-oscillatorer, som förlitar sig på induktorer och kondensatorer för att generera svängningar, medan andra använder kristalloscillatorer, som ger ultrastabila frekvenser med hjälp av kvartskristaller.

Dessa är vanliga i digitala syntar, oscillatorer med fast frekvens och radiofrekvensoscillatorer för radiosändare och -mottagare. Stabiliteten hos en oscillator definierar hur jämn tonhöjden förblir.

När du har fått grepp om grunderna kan du experimentera med faslåsta loopar (PLL) och relaxationsoscillatorer. PLL:er ger dig mer frekvenskontroll genom att låsa fast en ingångsfrekvens, vilket gör dem användbara när du synkroniserar oscillatorer i modulära uppsättningar.

Relaxationsoscillatorer skapar å andra sidan icke-sinusformade vågformer genom snabb laddning och urladdning av kondensatorer, vilket är det bästa alternativet när man försöker skapa perkussiva ljud.

Hur bra du är på att programmera synthar beror i slutändan på hur skicklig du är på att forma oscillatorns utmatning med filter och modulering.

Försök att routa din oscillerande signal genom ett lågpassfilter för att jämna ut hårda övertoner, eller använd ett högpassfilter för att tunna ut en bastung ljudeffekt. Modulera filtrets cutoff med en LFO (lågfrekvensoscillator) för en wobbling-effekt, eller använd en envelope-generator för att skapa dynamiska svall och plucks.

Om du vill fördjupa dig i oscillatorns beteende kan du lära dig mer om positiv återkoppling och återkopplingsloopar i din synt. Om du till exempel ökar återkopplingen i en delay-krets kan du förvandla ett enkelt ljud till en utvecklande textur. Eller så kan du använda en resonansfrekvensförstärkning för att betona specifika övertoner och skapa ett knarrande synthljud som kan fungera bra med leads.

Slutligen, när du arbetar med digitala syntar kan du stöta på termer som klockfrekvens, klocksignal och klockpulser. Dessa termer hänvisar till tidpunkten för en oscillator i en elektronisk krets, vilket hjälper synten att hålla sig synkroniserad med andra element.

Öva på att skapa ljud

Ett av de bästa sätten att öva sig på att skapa syntljud är att återskapa välkända instrument med hjälp av enkla vågformer. Börja med en enkel sinusvåg och se om du kan forma den till ett flöjtljud med hjälp av ett envelope och lite vibrato. Ta sedan en sågtandsvåg och skapa en mässingsliknande syntledning genom att lägga till en filterkonvolut och lite detuning.

Många syntar har inbyggda visualiseringar av utgångsvågformer, som gör att du kan se hur vågformerna förändras när du justerar parametrarna. Att se hur en fyrkantsvåg förvandlas till en sågtandsvåg med lite filtrering kan göra hela skillnaden i din förståelse av syntes.

Allt som allt handlar det om att öva sig på att använda det specifika instrument som du har tillgängligt.

Slösa inte tid och pengar på att köpa dyra syntar som du kan modulera i all oändlighet, utan lägg hellre tid och energi på att lära dig allt om den synt du har hemma eller i din DAW. Ta dig tid att leka med olika oscillatorkretsar i din synt och se hur de påverkar ljudet. Testa effekten av variabla kondensatorer på frekvensresponsen och försök att pressa din synts kapacitet till det yttersta.

Det spelar ingen roll om du arbetar med analog hårdvara eller digitala plugins; hemligheten är att utforska, justera och experimentera tills du hittar de ljud som passar perfekt till ditt spår.

Slutliga tankar

Jag hoppas att den här guiden hjälper dig att få ut mesta möjliga av din synt!

Kom ihåg att även om alla synthesizers har gemensamma drag har var och en sin egen ljudsignatur, vilket innebär att samma ljud som manipuleras av olika synthesizers kommer att skapa olika ljudlandskap.

Ta dig tid att inte bara förstå hur varje verktyg påverkar ljudet utan också hur olika vågformer och effekter smälter samman med varandra. För att skapa komplexa ljudstrukturer måste du veta hur du lägger ljud i sammanhängande lager för att skapa en omslutande ljudupplevelse.

Slutligen, gör det bästa av de otaliga handledning du kan hitta online. Oavsett vilken synth du bestämmer dig för att använda, är jag ganska säker på att du hittar en uppsjö av recensioner och videor som förklarar hur du får ut det mesta av ditt instrument.

Lycka till och fortsätt vara kreativ!