Не буде перебільшенням сказати, що осцилятори змінили музичне виробництво. З моменту зародження синтезу звуку на початку 20-го століття осцилятори були основою більшості електронних музичних інструментів, визначаючи спосіб, у який більшість з них генерують звук.

Осцилятори в основному генерують сигнали, які створюють мелодії, гармонії та текстури. Для продюсера розуміння того, як вони працюють, означає можливість створювати унікальні звуки, максимально ефективно використовувати свої синтезатори та плагіни, а також опанувати "магію", що відбувається всередині електронних музичних інструментів.

Сьогодні ми поговоримо про все, що стосується осциляторів: що це таке, їх роль у виробництві музики і як ви можете використовувати їх для формування своєї звукової палітри.

Що робить осцилятор?

Якщо коротко, то електронні генератори створюють звук шляхом швидкого перемикання між двома станами. Вони генерують форму хвилі, яка зациклюється з надзвичайно високою швидкістю, створюючи певну висоту звуку. Подібно до вібруючої струни акустичної гітари, електронні схеми створюють форму хвилі, яку можна підсилити, щоб створити звук.

Вихід генератора має три основні характеристики: частоту, яка визначає висоту тону, амплітуду, яка впливає на гучність, і форму сигналу, яка впливає на тембр.

Частота - це швидкість, з якою рухається звукова хвиля, і вимірюється вона в герцах (Гц). Коли частота висока, висота звуку висока, а коли низька - звук глибший.

Амплітуда визначає, наскільки гучним є звук. На "справжньому" інструменті, якщо ви граєте сильніше, звук буде гучнішим, тому що амплітуда більша. В електронній музиці гучніші звуки виникають через вищі рівні напруги.

Нарешті, форма хвилі впливає на якість або тембр звуку. Різні форми звукових хвиль створюють різні звуки. Залежно від форми хвилі, яку вони створюють, ми можемо розділити осцилятори на два типи: гармонійні осцилятори (також звані лінійними осциляторами) і релаксаційні осцилятори.

Гармонійний генератор створює плавні та регулярні хвильові патерни, подібно до того, як гойдалки рухаються вперед-назад. Вони працюють, переміщуючи енергію між двома частинами, такими як котушки індуктивності та конденсатори в LC-генераторі або кристали кварцу в кварцовому генераторі. Уявіть собі маятник, який продовжує гойдатися, тому що він постійно ділить свою енергію між двома точками.

Найпоширенішими типами гармонічних генераторів є LC-генератори, RC-генератори та генератори на кварцових кристалах. Ви знайдете їх у радіопередавачах, годинникових сигналах та неймовірно точних пристроях, таких як атомний годинник. Хвилі, які вони виробляють, дуже чисті та стабільні.

З іншого боку, релаксаційні генератори створюють хвилі, заряджаючи і розряджаючи накопичувачі енергії, такі як конденсатори. Замість того, щоб виробляти плавні хвилі, вони генерують гостріші форми хвиль, такі як квадратні, пилкоподібні або трикутні хвилі. Це схоже на вимикач, який швидко вмикається і вимикається, створюючи швидкі зміни між високим і низьким станом.

Ви можете знайти релаксаційні генератори в таких пристроях, як RC-генератори, генератори з фазовим зсувом і генератори, керовані напругою, що використовуються в синтезаторах.

Тепер давайте проаналізуємо кожен тип форми сигналу.

Синусоїда

Синусоїда - найпростіша з усіх форм сигналу, що має лише одну основну частоту без жодних гармонік.

Його гладкий і чистий тон не випромінює багатства і складності інших форм хвиль, тому його часто використовують для м'яких і округлих звуків, таких як флейти, дишлові органи і суббасові частоти.

Через свою простоту синусоїда зазвичай використовується в адитивному синтезі та синтезі частотної модуляції, шляхом нашарування декількох синусоїд на різних частотах.

Пилкоподібна хвиля

Пилкоподібна хвиля є однією з найбільш гармонійно багатих форм хвиль, з усіма гармоніками в обернено пропорційній залежності від їхнього гармонійного номера.

Це означає, що зі збільшенням частоти гармоніки її амплітуда зменшується. В результаті виходить яскраве і трохи різке звучання, яке ви часто зустрічаєте у мідних, струнних або яскраво виражених свинцевих тонів.

Оскільки пилкоподібна хвиля включає в себе всі гармонійні обертони, вона має природний багатий характер, який чудово працює в субтрактивному синтезі, де фільтрація може додатково налаштувати її тембр.

Квадратна хвиля

Хоча за силою вона схожа на пилкоподібну хвилю, квадратна хвиля має унікальну гармонійну структуру, в якій лише непарні гармоніки обернено пропорційні до їхнього гармонійного номера.

Це дає виразний порожнистий звуковий почерк, який добре підходить для кларнетів, очеретяних інструментів тощо. Менший вміст гармонік у прямокутній хвилі робить її менш яскравою, ніж пилкоподібна хвиля, але все ж достатньо насиченою для звучання свинцевих і басових інструментів.

Трикутна хвиля

Як і прямокутна хвиля, трикутна хвиля містить лише непарні гармоніки, але з набагато меншими амплітудами.

Редукція гармонік відбувається за квадратичною залежністю: третя гармоніка становить одну дев'яту амплітуди основної, п'ята - одну двадцять п'яту і так далі.

В результаті виходить м'який і м'який тон, що нагадує синусоїду, але з тонким і дзвінким краєм.

Імпульсна хвиля

Імпульсна хвиля - це варіація прямокутної хвилі, де співвідношення між високою і низькою частинами хвилі можна регулювати. Така зміна симетрії змінює гармонійний склад, підкреслюючи або прибираючи певні гармоніки.

Ідеальна прямокутна хвиля має робочий цикл 1:2, в якому відсутні парні гармоніки, в той час як імпульсна хвиля 1:3 видаляє всі гармоніки, кратні трьом. У поєднанні з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ), завдяки чому робочий цикл динамічно змінюється в часі, імпульсна хвиля стає чудовим варіантом для створення звукових пейзажів, що розвиваються.

Як працює синтезатор

Як ви вже могли здогадатися, синтезатор - це комбінація різних компонентів, які працюють разом, щоб генерувати і формувати звук. Зазвичай це генератори, фільтри, генератори огинаючої, підсилювачі з регулюванням напруги (VCA), генератори низької частоти (LFO) і мікшери.

Принципи, що визначають роботу всіх апаратних синтезаторів, засновані на електронній маніпуляції сигналами. Давайте розглянемо всі контролери, які формують звук, що виходить від синтезатора.

Роль осцилятора

Відправною точкою при формуванні звуків за допомогою синтезатора є схема електронного генератора, про яку ми говорили раніше.

Електронний генератор - це схема, яка виробляє специфічний вихідний сигнал: повторювані хвилі, що циклічно змінюються між двома напругами. Швидкість, з якою відбувається цей цикл (так звана частота коливань), визначає висоту звуку, а форма хвилі впливає на його тембр.

Концепція електронних осциляторів не відрізняється від концепції механічних осциляторів. Механічний осцилятор - це система, яка рухається вперед і назад, перемикаючи енергію між кінетичною та потенційною формами. Чудовим прикладом є маятник у годиннику, який гойдається завдяки силі тяжіння.

Фільтр формує гармонійний вміст

Після того, як форма сигналу створена, вона проходить через фільтр, який видаляє або підкреслює певні частоти.

Фільтр має вхідний сигнал, вихід і кілька елементів керування для визначення способу обробки звуку.

Існує кілька типів фільтрів, але найпоширеніші з них такі:

• Фільтр низьких частот пропускає нижчі частоти, послаблюючи вищі.
• Фільтр високих частот видаляє нижчі частоти і залишає вищі.
• Смуговий фільтр ізолює певний діапазон частот, відсікаючи як максимуми, так і мінімуми за межами встановленого діапазону.

Фільтри також мають резонансну частоту, тобто частоту, на якій вони підсилюють сигнал, а не послаблюють його. Цей резонансний контроль покращує точку відсікання і додає звуку характерності.

Керування амплітудою за допомогою VCA та генератора огинаючої

Синтезатору потрібен спосіб контролювати гучність звуку. Саме для цього призначені підсилювач з регулюванням напруги (VCA) і генератор огинаючої.

VCA - це, по суті, регулятор гучності для регулювання рівня вихідної частоти на основі вхідного керуючого сигналу.

Генератор огинаючої змінює спосіб еволюції звуку. Найпоширеніший тип огинаючої відповідає моделі ADSR:

• Атака: час, необхідний для того, щоб звук піднявся від тиші до повної гучності.
• Спад: час, необхідний для зниження гучності з пікового рівня до рівня підтримки.
• Sustain: рівень, на якому звук утримується під час натискання клавіші.
• Release: час, протягом якого звук зникає після відпускання клавіші.

По суті, при натисканні клавіші клавіатура посилає два сигнали напруги: один визначає висоту тону, а інший - строб-сигнал, який запускає генератор огинаючої. Огинаюча керує VCA, впливаючи на динамічну виразність звуку.

Модуляція

Синтезатори часто мають опції модуляції, які додають звуку руху і варіацій, найпопулярнішою з яких є генератор низьких частот (LFO).

На відміну від первинного генератора, який впливає на звуковий діапазон чутних музичних нот, ГНЧ коливається в набагато нижчому діапазоні частот (зазвичай нижче 20 Гц).

Тому замість того, щоб створювати звукові тони, ГНЧ використовуються для модуляції інших параметрів, таких як висота тону (вібрато), амплітуда (тремоло) або частота зрізу фільтра (ефект wah).

Іншою формою модуляції є частотна модуляція (FM-синтез), коли один генератор (модулятор) змінює частоту іншого генератора (несучої), створюючи більш артикульовані тембри.

Цифровий чи аналоговий синтез

Хоча вінтажні синтезатори використовують аналогові генератори і схеми, сучасні синтезатори часто можуть відтворити той самий ефект у цифровому вигляді.

Цифрова схема представляє звук у вигляді числових значень, які обробляються алгоритмом перед перетворенням назад в аналоговий сигнал за допомогою цифро-аналогового перетворювача (ЦАП).

Деякі синтезатори поєднують аналогові та цифрові компоненти, і, незважаючи на популярність цифрового синтезу, аналогові синтезатори все ще користуються попитом через теплоту і органічну недосконалість аналогових компонентів, таких як фільтри резонансних частот і коливальні контури.

Тривають суперечки про те, чи можуть VST-плагіни ідеально відтворювати звучання аналогових синтезаторів. У своєму музичному досвіді я стикався з багатьма феноменальними плагінами, які звучали так само, як оригінальні синтезатори. Насправді, їх ледве можна було відрізнити від справжніх, проте гра на справжньому обладнанні дає більш практичний досвід, особливо під час виступів наживо.

Тим не менш, VST плагіни, як правило, коштують лише частину вартості обладнання, на яке вони натхненні, тому ви обов'язково повинні взяти їх до уваги, особливо якщо ви тільки увійшли в світ синтезу звуку.

Кінцевий шлях сигналу

Підсумовуючи, можна сказати, що стандартний субтрактивний синтезатор наслідує цей шлях сигналу:

1. Генератор генерує форму сигналу з постійною амплітудою і вихідним сигналом.
2. Фільтр формує вміст гармонік, зменшуючи або збільшуючи частоти.
3. Генератор огинаючої і VCA контролюють розвиток звуку в часі.
4. Джерело модуляції, таке як ГНЧ або генератор фазового зсуву, додає руху звуку.
5. Кінцевий сигнал надсилається на мікшер, радіопередавач або аудіочастотне обладнання.

Зрозуміло, що багато синтезаторів можуть набагато більше.

Багато синтезаторів високого класу мають більше можливостей модуляції, наприклад, фазові петлі, генератори зворотного зв'язку, кварцові генератори, опції семплювання, а також радіочастотні генератори.

Використання синтезу звуку для створення нового інструменту

Синтез звуку пропонує музикантам і продюсерам можливість створювати нові інструменти з нуля. У цьому розділі ми розглянемо, як використовувати синтез звуку для створення нового інструменту, незалежно від того, чи використовуєте ви справжній синтезатор, чи плагін.

В основі звучання будь-якого електронного інструмента лежить форма його хвилі, і саме з неї слід починати створення нового звуку. Різні форми хвиль створюють унікальні тональні якості, впливаючи на те, наскільки яскравим, теплим або різким буде звук.

Виходячи з властивостей кожної форми сигналу, виберіть одну з них, виходячи з ролі вашого інструмента у звуковому ландшафті, який ви будуєте. Потім використовуйте інші компоненти синтезатора, такі як фільтри, генератори огинаючої та параметри модуляції, щоб сформувати кінцевий звук.

Наприклад, спробуйте створити простий субтрактивний синтезатор. Регулюючи параметри фільтра та огинаючої, які контролюють атаку, спад, сустейн і реліз звуку, можна перетворити довгий і витриманий звук педа на короткий і ударний щипок.

Або уявіть, що ви починаєте з базового акордеонного пресету в синтезаторі. Коли ви вимкнете всі додаткові осцилятори, низькочастотні генератори (LFO) і вібрато, звук значно спроститься. Посилюючи фільтр і скорочуючи налаштування огинаючої підсилювача, ви можете перетворити пед на гострий ударний звук.

Навіть квадратна форма сигналу, яка часто використовується для створення яскравих і сміливих звуків, може стати чимось зовсім іншим. З деякими коригуваннями зрізу фільтра і довшим налаштуванням огинаючої, прямокутна хвиля може слугувати основою для м'якого ембієнт-паду.

Для того, щоб створювати унікальні звуки, вам потрібно повністю розуміти характеристики базових форм хвиль. Змішуючи різні форми хвиль з різною гучністю, ви можете створювати складні та захоплюючі звукові пейзажі.

Зачіпки.

Говорячи про роль інструменту, який ви створюєте, пам'ятайте, що ліди повинні мати звукові характеристики, які виділяють їх при зведенні з рештою треку.

Залежно від обраної форми хвилі та обробки, звуки свинцю можуть бути пронизливими, м'якими, плавними або агресивними. Зазвичай, квадратна форма хвилі з відкритим фільтром забезпечує класичний і потужний синтезаторний звук, в той час як трикутна форма хвилі може допомогти створити ефект, схожий на флейту.

Пилкоподібна хвиля може допомогти вам створити багатий і повний тон, який добре підходить для більшості електронних жанрів. Змішуючи синусоїдальні і прямокутні хвилі, ви можете додати округлості щипковим відведенням, одночасно додаючи елементи шуму, які можуть надати вашому звучанню більш грубого характеру.

Басові лінії

Особливо в електроніці та хіп-хопі синтезатори використовуються для створення унікальних басових звуків. І тут, знову ж таки, можливості безмежні.

Для тонкого і глибокого баса найкращим варіантом є проста синусоїда, тому що вона природним чином створює плавний, низькочастотний звук. З іншого боку, якщо ви шукаєте кислотний бас, пилкоподібна або прямокутна хвиля в поєднанні з додаванням резонансу і модуляції фільтрів створює класичний кислотний звук, що нагадує культовий Roland TB-303.

Ви також можете створити важкий бас, змішуючи пилкоподібні та прямокутні хвилі, іноді підкріплені синусоїдою, щоб надати йому більшої глибини. М'який бас можна створити за допомогою трикутної форми хвилі, яка має більш природну і менш синтетичну якість звуку.

Подушечки

Пэды - це фоновий звук, який надає треку вібрацію і ритм. Зазвичай вони повільно наростають і затухають, створюючи багатошарове звучання, яке рухає трек вперед.

При створенні педів важливий тип форми сигналу, який ви обираєте, але те, як ви його налаштовуєте і фільтруєте - ось що дійсно має значення.

Квадратні та імпульсні хвилі можуть звучати як дерев'яні духові або струнні інструменти, тоді як пилкоподібні хвилі допомагають створити більш об'ємне звучання. Трикутні хвилі мають м'яку і мрійливу якість, а синусоїдальні хвилі додають глибокого багатства звуковій текстурі.

Використання довших налаштувань звуку і зменшення високих частот допомагає створити настрій педа. Навіть більш яскраві форми хвиль можна згладити за допомогою ретельної фільтрації та реверберації, що зробить їх більш приємними для слуху.

Як створювати синтезаторні звуки

Справжня магія відбувається, коли ви беретеся за руки і починаєте експериментувати.

Незалежно від того, чи використовуєте ви апаратний синтезатор або VST плагін, розуміння того, як працюють осцилятори, дозволить вам створювати звуки, які існують тільки у вашій уяві.

Йдеться не про те, щоб крутити ручки навмання і сподіватися, що станеться щось цікаве; йдеться про те, щоб знати, що відбувається під капотом і як різні типи осциляторів, схем і форм хвиль взаємодіють, щоб сформувати звук.

З чого ж почати? Відповідь проста: згенеруйте коливальний сигнал, який створює звукові хвилі. Цей сигнал є основою будь-якого синтезаторного патчу, і він буває різних форм, про які ми говорили.

Чудовим способом попрактикуватися є використання генератора, керованого напругою (VCO). Ці генератори дозволяють регулювати вихідну частоту за допомогою керуючої напруги, що дає вам практичний спосіб дослідити звуковий дизайн.

Почніть з вибору синусоїди, яка не має додаткових гармонік. Потім перейдіть до синусоїди, яка містить непарні гармоніки, і спробуйте змінити скважність, щоб створити імпульсні хвилі, і послухайте, як різні співвідношення впливають на тембр.

Тепер настав час вивчити генератори зі зворотним зв'язком і генератори фазового зсуву. Ці інструменти можуть вносити як тонкі, так і екстремальні зміни в звук, подаючи вихідний сигнал назад в ланцюг генератора. Ви можете використовувати цю техніку для створення чого завгодно - від плавних ефектів вібрато до більш хаотичних текстур.

Ще один важливий аспект, який слід розуміти - це те, як працюють схеми генераторів у різних конструкціях синтезаторів. Деякі синтезатори використовують LC-генератори, які покладаються на котушки індуктивності і конденсатори для генерації коливань, в той час як інші використовують кристалічні генератори, які забезпечують надстабільні частоти за допомогою кварцових кристалів.

Вони часто зустрічаються в цифрових синтезаторах, генераторах фіксованої частоти та радіочастотних генераторах для радіопередавачів і приймачів. Стабільність генератора визначає, наскільки стабільною залишається висота тону.

Опанувавши основи, ви можете поекспериментувати з петлями з фазовою автопідстроюванням (ФАПЧ) та релаксаційними генераторами. ФАПЧ дають вам більше контролю над частотою, фіксуючись на вхідній частоті, що робить їх корисними для синхронізації генераторів у модульних установках.

Релаксаційні генератори, з іншого боку, створюють несинусоїдальні форми хвиль за рахунок швидкої зарядки і розрядки конденсаторів, що є найкращим варіантом при спробі створити перкусійні звуки.

Зрештою, те, наскільки добре ви розбираєтеся в програмуванні синтезатора, буде визначатися тим, наскільки ви вмієте формувати вихідний сигнал вашого генератора за допомогою фільтрів і модуляції.

Спробуйте пропустити коливальний сигнал через фільтр низьких частот, щоб згладити різкі обертони, або використовуйте фільтр високих частот, щоб розрідити звуковий ефект, насичений басами. Модулюйте зріз фільтра за допомогою LFO (генератора низьких частот) для отримання ефекту коливання або використовуйте генератор огинаючої для створення динамічних сплесків і висмикувань.

Щоб глибше зануритися в поведінку осцилятора, дізнайтеся більше про позитивний зворотний зв'язок і петлі зворотного зв'язку у вашому синтезаторі. Наприклад, збільшення зворотного зв'язку в ланцюзі затримки може перетворити простий звук в еволюціонуючу текстуру. Або використання резонансного підсилювача частоти може підкреслити певні гармоніки, створюючи хлюпаючий синтезаторний звук, який може добре працювати з відведеннями.

Нарешті, працюючи з цифровими синтезаторами, ви можете зіткнутися з такими термінами, як тактова частота, тактовий сигнал і тактові імпульси. Ці терміни стосуються синхронізації генератора в електронній схемі, яка допомагає синтезатору синхронізуватися з іншими елементами.

Практикуйтеся у створенні звуків

Один з найкращих способів попрактикуватися у створенні синтезаторних звуків - це відтворити знайомі інструменти, використовуючи лише базові форми хвиль. Почніть з простої синусоїди і подивіться, чи зможете ви перетворити її на звук флейти за допомогою огинаючої і трохи вібрато. Потім візьміть пилкоподібну хвилю і створіть синтезаторний лід, схожий на мідний, додавши огинаючу фільтр і трохи розстроювання.

Багато синтезаторів мають вбудовані візуалізатори форми вихідного сигналу, які дозволяють побачити, як змінюється форма сигналу при зміні параметрів. Спостереження за тим, як прямокутна хвиля перетворюється на пилкоподібну за допомогою невеликої фільтрації, може суттєво змінити ваше розуміння синтезу.

Загалом, освоєння синтезаторного саунд-дизайну полягає в тому, щоб практикуватись на конкретному інструменті, який у вас є в наявності.

Не витрачайте час і гроші на купівлю дорогих синтезаторів, які можна модулювати нескінченно, а краще витратьте час і енергію на вивчення всього про той синтезатор, який є у вас вдома або у вашій DAW. Не поспішайте, пограйтеся з різними схемами осциляторів у вашому синтезаторі і подивіться, як вони впливають на звук. Випробуйте вплив змінних конденсаторів на частотну характеристику і спробуйте розширити можливості вашого синтезатора до межі.

Не має значення, чи працюєте ви з аналоговим обладнанням, чи з цифровими плагінами; секрет у тому, щоб досліджувати, налаштовувати і експериментувати, поки не знайдете звуки, які ідеально підходять для вашого треку.

Заключні думки

Сподіваюся, цей посібник допоможе вам отримати максимум від вашого синтезатора!

Пам'ятайте, що хоча всі синтезатори мають спільні риси, кожен з них має власний звуковий почерк, а це означає, що одні й ті ж звуки, якими маніпулюють різні синтезатори, створюватимуть різні звукові ландшафти.

Не поспішайте, щоб зрозуміти, як кожен інструмент впливає на звук, а також як різні форми хвиль та ефекти поєднуються один з одним. Щоб створювати складні звукові текстури, вам потрібно знати, як накладати звукові шари, щоб створити ефект повного занурення у звучання.

Нарешті, скористайтеся незліченними навчальними матеріалами, які ви можете знайти в Інтернеті. Який би синтезатор ви не обрали, я впевнений, що ви знайдете безліч оглядів і відео, які пояснять вам, як максимально ефективно використовувати ваш інструмент.

Щасти вам і залишайтеся креативними!