Аддитивный синтез звука: SynthMusic — студия звукозаписи, аранжировка :: Какие бывают виды синтеза

SynthMusic — студия звукозаписи, аранжировка :: Какие бывают виды синтеза

• Главная
• Оборудование
• Услуги
• Цены
• Работы
• Коллектив
• Контакты

• Продакшн
• Композиция
• Аранжировка
• Записать песню
• Саунд-дизайн
• Сведение

Все существующие виды синтеза звука объять довольно сложно, как и четко классифицировать синтезаторы по принадлежности строго только к одному из видов. Однако, существуют основные типы, в совокупности охватывающие большинство существующих в мире инструментов.

Субтрактивный синтез

Субтрактивный синтез (Subtractive Synthesis) — это метод синтеза, основанный на вычитании элементов друг из друга. В синтезаторах определяющим элементом субтрактивного синтеза является наличие фильтров. Фильтр «вырезает» часть спектра из звука, формируя нужную тембральную окраску.

Читать о субтрактивном синтезе

Аддитивный синтез

Аддитивный синтез (Additive Synthesis) — метод получения сложного тембра сложением различного количества простых волн. Аддитивный синтез часто называют также синтезом Фурье — по имени французского математика Жозефа Фурье, который описал возможность формирования сложных волн путем сложения простых синусоидальных волн.

Читать об аддитивном синтезе

Формантный синтез

Формантный синтез (Formant Shaping Synthesis) — синтез, в основе которого лежит воссоздание в спектре звука акустических резонансов, формирующихся из групп обертонов и называемых формантами. Изначально формантный синтез ассоциировался с синтезом речи. Речевой аппарат человека устроен таким образом, что нос и глотка являются, по сути, природными фильтрами. В процессе формирования звука эти фильтры чисто механически принимают определенные формы, исходя из которых в звуковом потоке образуются группы акустических резонансов, «сгустки» обертонов.

Читать о формантном синтезе

Частотная модуляция

Частотная модуляция (FM-synthesis, FM-синтез) — это тип синтеза, при котором тембр звука формируется воздействием одной простой волны на другую с целью изменения ее частоты.

Под воздейтсвием частотной модуляции возникают более спектрально богатые и сложные звуки, которые невозможно получить другими типами синтеза.

Читать о частотной модуляции

Аналоговое моделирование

Аналоговое моделирование (Analog Modeling) — это имитация аналогового синтеза в цифровой среде на основе использования специализированных процессоров обработки сигнала (DSP — Digital Signal Processor). Синтезаторы, построенные по принципу аналогового моделирования, называют также «виртуальными аналогами», или VA (Virtual Analog). Такое название происходит от латинского virtus, что означает «воображаемый», «мнимый».

Читать об аналоговом моделировании

Векторный синтез

Векторный синтез (Vector Synthesis) — тип синтеза, построенный на динамическом морфинге (перетекании) аудиосигналов для получения более богатых и сложных тембров. Впервые векторный синтез был представлен компанией Дэйва Смита (Dave Smith) Sequential Circuits nstruments (SCI) в инструменте Prophet VS в 1986 году.

Читать о векторном синтезе

Линейно-арифметический синтез

Линейно-арифметический синтез (Linear Arithmetic Synthesis, LA) — тип синтеза, основанный на формировании звука путем совмещения семплированной атаки с генерируемой остальной частью сигнала. Безусловно, как и некоторые другие типы, линейно-арифметический синтез является гибридным, поскольку совмещает в себе два метода синтеза для получения сложного тембра.

Читать о линейно-арифметическом синтезе

Таблично-волновой синтез

Таблично-волновой синтез (Wavetable Synthesis) — тип синтеза, основанный на последовательном воспроизведении ограниченных по длительности циклических волновых форм, расположенных в памяти инструмента в виде матрицы (таблицы). Сама последовательность вызова той или иной волны, динамические изменения спектра, амплитуды и других характеристик задаются специальной псевдопериодической функцией (зависимостью).

Читать о таблично-волновом синтезе

24.04.2009
Алексей Данилов
При перепечатывании ссылка на источник обязательна
© SynthMusic

Похожие статьи

 

SynthMusic — студия звукозаписи, аранжировка :: Аддитивный синтез

• Главная
• Оборудование
• Услуги
• Цены
• Работы
• Коллектив
• Контакты

• Продакшн
• Композиция
• Аранжировка
• Записать песню
• Саунд-дизайн
• Сведение

Аддитивный синтез (Additive Synthesis) — метод получения сложного тембра сложением различного количества простых волн.

Аддитивный синтез часто называют также

синтезом Фурье — по имени французского математика Жозефа Фурье, который описал возможность формирования сложных волн путем сложения простых синусоидальных волн.

Предпосылки

Известно, что любой звук состоит из основного тона и тембрального спектра, который формируется его гармониками и негармоническими элементами. Например, если мы возьмем любую ноту, допустим, «ля» первой октавы, и вслушаемся в нее — мы сможем различить в ее звуке и другие ноты. В зависимости от остроты и тренированности слуха, а также от характеристик тембра конкретного инструмента, на котором мы берем «ля», мы сможем различить в звуке различное количество обертонов. Они образуются в результате того, что вибрирующее тело (например, струна) колеблется не только как целое, но и как сумма составных частей. Возникающие в результате колебания этих частей «дополнительные» призвуки и называются обертонами. Обертона могут быть двух типов — гармонические и негармонические. Гармонические обертона называют гармониками, негармонические складываются в группы и образуют так называемые «форманты». Эти два вида обертонов и формируют общий тембр любого звука, голоса, инструментов.

Гармоники возникают на «кратных» частотах относительно основной частоты звука. Например, в уже взятой нами «ля» первой октавы (440 герц) мы различим «ля» второй октавы (880 герц), который будет второй гармоникой, и будет звучать на частоте, равной удвоенной исходной частоте. Третьей гармоникой станет «ми» второй октавы и ее частота составит 1320 герц, и так далее. Слух опытного музыканта может легко вычленить из звука около 6 гармоник. В «живых» инструментах обычно каждая следующая гармоника звучит тише предыдущей, и громкость их зависит от тембра конкретного инструмента.

Особенности

Возвращаясь к аддитивному синтезу, нужно отметить, что в результате экспериментов с гармониками и формантами можно не просто воссоздавать уже существующие звуки живых инструментов, но и моделировать новые звуки. В любом случае, воссоздание будет условным, потому что полностью синтезировать спектр живого инструмента довольно сложно, и это требует очень большого количества слагаемых волн. Конечно, при желании можно получить довольно близкие имитации. А вот область применения аддитивного синтеза в саунд-дизайне — практически безгранична.

Самыми простыми примерами аддитивного синтеза являются обычные органы. Тембр органа формируется сложением волн кратных частот, которые и являются гармониками основного тона. Духовые и электронные органы имеют обычно для формирования тембра 4 — 8 гармоник, достаточных для получения необходимого звучания. Естественно, чем их больше — тем шире возможности для получения насыщенного тембра.

Следует учесть важную особенность аддитивного синтеза — полученный этим методом тембр в чистом виде будет иметь статичный характер звучания, то есть — он не будет изменяться во времени. Не будет ни атаки, ни затухания. Поэтому наряду с синтезом Фурье аддитивные синтезаторы снабжаются фильтрами, огибающими, процессорами эффектов и так далее — то есть тем, что позволяет использовать максимум возможностей этого вида синтеза для формирования тембра новых звуков.

Где можно встретить

В качестве примеров синтезаторов этого типа можно привести Fairlight CMI, NED Synclavier, Kawai K5m, Kawai K5000, и другие.

 

24.04.2009
Алексей Данилов
При перепечатывании ссылка на источник обязательна
© SynthMusic

Похожие статьи

 

Введение в аддитивный синтез

Каждый тональный звук можно рассматривать как набор отдельных синусоидальных волн на частотах, связанных с основной тональностью. Гордон Рид представляет мощный метод синтеза, который работает, манипулируя этими отдельными гармониками.

В течение последних двух месяцев Synth Secrets сосредоточились на частотной модуляции, показав (я надеюсь), что FM-синтез (или «кросс-модуляция», как его часто называют) применим как к аналоговым синтезаторам, так и к цифровым синтезаторам. это сделало его именем нарицательным. Итак, пришло время двигаться дальше — в другую область создания звука, которая обычно ассоциируется только с цифровыми синтезаторами. В этом месяце Synth Secrets перенесет нас в мрачный мир аддитивного синтеза.

Концепция, лежащая в основе аддитивного синтеза, очень проста, и я могу лучше всего объяснить ее, вернувшись к «Секретам синтеза, часть 1» (SOS, май 1999 г.). Здесь я показал, что любую форму волны можно представить в виде набора синусоид. Для простого гармонического осциллятора каждая из этих синусоид имеет частоту, которая является целым числом, кратным основной частоте, и мы называем их «гармониками» звука. Просто чтобы освежить нашу память, давайте возьмем в качестве примера наиболее распространенную форму волны синтезатора — пилообразную волну.

Рис. 1: [вверху] Идеализированный пилообразный сигнал. Рис. 2: [внизу] первые девять компонентов гармонического ряда пилообразной волны. На рис. 1 показана идеализированная пилообразная волна. Вы никогда не увидите этого в природе, потому что Вселенная не позволяет физическим объектам, таким как молекулы воздуха или конусы шкафа 4×12, ускоряться или двигаться бесконечно быстро. К сожалению, именно этого требует идеальная форма волны, поскольку она мгновенно движется от надира к зениту, но мы не будем об этом беспокоиться. Теперь вы можете вспомнить, что этот сигнал имеет простое гармоническое соотношение, выраженное следующим образом: присутствует каждая гармоника, а амплитуда n-й гармоники в 1/n раз больше, чем у основной гармоники. Мы рисуем это, как показано на рисунке 2.

Важно, чтобы вы полностью осознавали, что в некоторых пределах рисунки 1 и 2 представляют одно и то же. Я сократил количество гармоник на рис. 2 до девяти, тогда как теоретически должен быть бесконечный ряд, но ни мой экран, ни ваша копия SOS не бесконечно широки, так что это должно быть сделано. Если вы беспокоитесь, что столь сильное усечение ряда испортит мои аргументы, взгляните на рисунок 3. Это форма волны, генерируемая девятью гармониками на рисунке 2, и никакими другими. Это удивительно близко к идеальной пилообразной форме, не так ли?

Рис. 3: [вверху] Форма волны, генерируемая девятью гармониками в ряду 1/n. Рисунок 4: [внизу] Девять гармоник сигнала, каждая с одинаковой амплитудой. Двигаясь дальше, давайте зададим себе следующий вопрос. Если мы можем представить форму волны в любой момент, описав ее гармоническое содержание в этот момент, разумно ли предположить, что мы можем взять ряд гармоник и вывести из него уникальную форму волны? Конечно, это является! (Ну, если быть точным… если мы упускаем из виду фазовые соотношения гармоник, конечно, так и есть!) Это потому, что, как я уже говорил, форма волны и ряд гармоник — это просто разные способы выражения то же самое.

Рисунок 5: [вверху] Форма волны, генерируемая рядом гармоник на рисунке 4. Рисунок 6: [внизу] Первые три гармоники прямоугольной волны. Вооружившись этими знаниями, мы можем взять наш ряд из девяти гармоник и использовать их. для создания огромного диапазона волновых форм. Например, зададим каждому из девяти одинаковую амплитуду. Если мы теперь предположим, что это единственные гармоники в звуке, мы можем рассчитать форму волны. (См. рис. 4 и 5.) Как вы можете видеть, этот сигнал выглядит совершенно иначе, чем тот, который был у нас раньше. Итак, есть временное сходство, но все «загогулины» в волне показывают, что она имеет гораздо большее содержание высоких частот, и действительно, она звучит намного ярче, чем пилообразная форма на рис. 3. Точно так же вы можете создать приемлемую приближение к прямоугольной волне, используя ваши знания о том, какие гармоники присутствуют и в каких количествах. (См. рис. 6 и 7.)

Итак, вот основа аддитивного синтеза: поскольку в любой момент вы можете описать любую форму волны с точки зрения частот и амплитуд ее компонентов, вы можете взять соответствующее количество синусоидальных волн и смешать их вместе в нужное время. частотах и ​​в соответствующих количествах для восстановления формы волны. Действительно, если у вас есть большой модульный синтезатор, вы можете легко воссоздать примеры, показанные выше. Все, что вам нужно, — это девять генераторов, девять VCA, микшер и некоторая форма гейт-импульса, чтобы открывать усилители по желанию (см. рис. 8). Да, это безнадежно неэффективно, но принцип соблюдается.

Рис. 7: [вверху] Форма волны, создаваемая только первыми тремя гармониками «прямоугольной волны». Рис. 8: [внизу] Настройка 20 модулей в качестве аддитивного синтезатора. Если бы в аналоговой области аддитивный синтез ограничивался чудовищно перегруженными модульными синтезаторами, вы могли бы подумать, что это был бы конец нашей истории. Но это не так, поэтому это не так. Выбор девяти гармоник в каждом из этих примеров не случаен, потому что он описывает очень распространенный аналог, аддитивный синтезатор. Конечно, вы можете не думать об этом таким образом, и вы можете быть удивлены, обнаружив, что он предшествует тому, что мы сейчас называем «обычным» аналоговым синтезом VCO-VCF-VCA примерно на 30 лет. Этот инструмент представляет собой аддитивный синтезатор Hammond Tonewheel. Ой, извини. Я имею в виду, это Хаммонд Орган.

При условии, что рассматриваемый Hammond является классической моделью с «дыбом», а не одной из современных моделей с «вкладками» для звуков, давайте развеем любые сомнения, которые могут у вас возникнуть относительно его статуса как мощного аддитивного синтезатора. Для этого я опишу сам Hammond немного подробнее…

Звук органа с тоновым колесом создается 91 диском, сидящим на оси, которая проходит большую часть длины инструмента. Каждый из них имеет форму старой трехпенсовой биты, поэтому при вращении перед звукоснимателем он генерирует электрический ток, который довольно близок к синусоидальному (т.е. довольно близок к синусоиде). Если во время игры у вас выдвинут только один регистр, каждая клавиша касается выхода только одного диска, что делает каждую ноту достаточно чистой синусоидой. (В этом утверждении игнорируются искажения, вносимые ламповой схемой, которая заражает винтажный Hammond, но мы не рассматриваем здесь такие деликатесы!) Если вы одновременно выдвинете второе дышло, вы добавите в звук вывод с другого диска. Это означает, что теперь у вас будет две синусоидальные волны на ноту. Вытяните третью, и добавится третья синусоида… и так далее.

Рис. 9: Классическая конфигурация Hammond с девятью тягами на регистрацию.

На рис. 9 показана классическая конфигурация Hammond, состоящая из девяти тяг (см. таблицу выше). Каждый из них имеет девять позиций амплитуды (от 1 до 8 плюс «выкл»), поэтому доступны многие миллионы возможных комбинаций (чаще называемых «регистрациями»). (Есть несколько моделей Hammond с более чем девятью тягами на регистрацию, а модели Spinet имеют только семь с нижним ручным управлением, но мы собираемся игнорировать такие сложности.)

Вот и все: девять гармонически связанных нот, каждая с девятью возможными громкостями, и вы можете комбинировать их по своему усмотрению. Это очень маленький скачок, чтобы понять, что это почти по определению аддитивный синтезатор, способный создавать миллионы уникальных волновых форм. Но разве это не может быть главным и конечным пунктом аддитивного синтеза? Когда все сказано и сделано, Hammond звучит как орган, а не как мощный синтезатор. Явно чего-то не хватает.

Мы начали эту статью с подведения итогов «Секретов синтезатора, часть 1», так что теперь давайте перенесемся на несколько месяцев вперед, к частям с 4 по 8 «Секреты синтезатора» (SOS, август — декабрь 1999 г. ). В моих дискуссиях о фильтрах и огибающих я постулировал, что звуки всегда будут звучать статично и неинтересно, если они не меняются во времени. Таким образом, это дает нам ключ к сегодняшней проблеме: Хаммонд, хотя и является мощным генератором сигналов, не имеет средств для преобразования этих сигналов в нечто более интересное. Итак, давайте инкапсулируем это в другой Synth Secret:

Органы звучат как органы не из-за простоты (или нет) их волновых генераторов, а потому, что их звуки не меняются со временем.

Или, другими словами:

Каким бы умным ни был метод синтеза и какой бы сложной ни была исходная форма волны, любой тембр будет звучать статично и «органно», если он не меняется во время.

Один из способов добавить изюминку — применить к основному сигналу «эффекты», такие как фейзеры, фленджеры или эхо. К сожалению, это не влияет на сущность звука. Действительно, у Hammond есть свой особый набор эффектов — хорус/вибрато, реверберация и замечательный вращающийся динамик Leslie — и они помогают придать инструменту характерный звук. Но вы не могли бы назвать эти эффекты методом синтеза, поэтому мы должны искать в другом месте, если мы хотим значительно улучшить наш аддитивный синтезатор.

Рассмотрите выборку выходного сигнала с колеса Hammond без хоруса/вибрато, реверберации или эффектов Лесли. Теперь рассмотрите возможность воспроизведения этого сэмпла через контурные фильтры и усилители, которые, несомненно, находятся в вашем сэмплере. Как вы можете себе представить, результат будет больше похож на обычный синтезатор, хотя и с более сложной начальной формой волны, чем у обычных генераторов. Затем это предполагает, как мы можем изменить «инструмент» на рисунке 8, чтобы разработать более интересный аддитивный синтезатор: просто добавить изменяющийся во времени фильтр и изменяющийся во времени усилитель после выхода из микшера (рисунок 10).

Рисунок 10: [вверху] Добавление контуров фильтра и амплитуды к нашему основному аддитивному синтезатору. Рисунок 11: [внизу] Более сложный и полезный аддитивный синтезатор. Однако это все еще не очень интересный аддитивный синтезатор. Действительно, если мы игнорируем отсутствие модуляторов (и тот факт, что это обсуждение до сих пор ограничивалось синусоидальными генераторами), это не сильно отличается от синтезатора с несколькими осцилляторами, такого как Minimoog. Просто у нас девять осцилляторов вместо трех.

Теперь рассмотрим эволюцию реального звука, такого как струна. По опыту мы знаем, что в начале ноты она громкая и яркая, а с течением времени становится тише и «темнее». Итак, давайте возьмем это упрощенное описание и посмотрим, как мы можем изменить «синтезатор» на рисунке 10, чтобы более точно воссоздать эти тональные изменения. Во-первых, мы должны назначить высоту тона осцилляторов, чтобы имитировать гармоническую природу струны. Это просто — это гармонический ряд 1/n, уже много раз обсуждавшийся ранее. Во-вторых, мы должны рассмотреть, как каждая из этих гармоник изменяется во времени. Это тоже просто: мы знаем, что со временем звук становится тусклее, поэтому высокочастотные гармоники должны затухать быстрее, чем низкочастотные. В-третьих, мы должны определить, как меняется общая яркость и громкость звука по мере продвижения ноты, и создать профили фильтров и усилителей, которые имитируют это. Но подождите минутку — если звук можно в любой момент определить по относительным высотам и амплитудам составляющих его гармоник, нам не нужны эти фильтры и усилители — изменения в гармониках делают всю работу за нас. Это понимание затем приводит нас к рисунку 11, который намного ближе к описанию того, как работает настоящий аддитивный синтезатор.

Рис. 12: [вверху] Четыре контура, управляющие усилителями на Рис. 11. Рис. 13: [внизу] Четыре затухающие гармоники, определяемые контурами на Рис. обычный синтезатор. Тем не менее, он по-прежнему способен создавать большинство тембров типичной конфигурации VCO-VCF-VCA, а также многие другие.

Теперь давайте создадим наш простой звук щипковых струн. Например, предположим, что Генератор 1 генерирует синусоиду на основной частоте (1-й гармонике), Генератор 2 генерирует синусоиду на частоте 2-й гармоники и так далее. Теперь предположим, что Усилитель 1 вызывает затухание звука Генератора 1 от его полного уровня до тишины за некоторое время T, Усилитель 2 заставляет звук Генератора 2 затухать от своего максимального уровня до тишины за половину времени, T/2 … и так далее. Эти отношения означают, что более высокие гармоники в начале звучат громче, поэтому этот звук в первую очередь особенно яркий, как струна, натянутая или ударенная молотком. Обратите также внимание на то, что, поскольку более высокие частоты затухают быстрее, звук становится «темнее» с течением времени. Это похоже на фильтр нижних частот, следующий простому контуру AD с A = 0 и D = T. Я показал на рисунке 12 четыре огибающих, созданных четырьмя генераторами контуров.

Рисунок 14: [вверху] Окончательная форма волны, выводимая нашим «аддитивным» синтезатором. Рисунок 15: [внизу] Комбинация контуров гармоник, которую вы можете получить на обычном аналоговом синтезаторе. Если мы теперь вычислим форму волны, мы увидим, что высокие частоты быстро затухают и что к тому времени, когда форма волны затухает до тишины, остается только основное. Я показал отдельные синусоидальные волны на рисунке 13, а объединенный результат – на рисунке 14. с помощью одного двухступенчатого контурного генератора. Но теперь давайте спросим себя, что произойдет, если мы заставим отдельные гармоники изменяться менее очевидным образом. Как насчет того, чтобы третья и четвертая гармоники начинались тихо, становились все громче и громче, а затем быстро затухали до нуля в конце ноты? Теперь у нас есть ситуация, когда четыре контура выглядят так, как показано на рисунке 15, а форма выходного сигнала выглядит так, как показано на рисунке 16.

Рисунок 16: Применение контуров на рисунке 15 к синусоидальным генераторам в нашем аддитивном синтезаторе. Глядя на рисунок 16, вы можете видеть, что форма волны становится намного более сложной с течением времени. Если вы имеете опыт наблюдения за такими волновыми формами, вы также можете заметить, что высокочастотный контент начинает доминировать примерно в середине ноты. Это результат, которого вы просто не можете получить на Minimoog, Odyssey, Prophet 5 или любом другом синтезаторе с одним сигнальным путем. Хорошо, вы можете аппроксимировать этот простой пример на синтезаторах с несколькими сигнальными путями (таких как Korg 800DV и, на другом конце спектра, Prophet 10), но даже они ограничены самыми простыми из таких случаев. Напротив, настоящий аддитивный синтезатор позволит вам индивидуально манипулировать амплитудами 32, 64, 128 или даже 256 гармоник, а это то, на что не способен ни один аналоговый синтезатор с предварительными исправлениями.

Этот метод создания сложного звука часто называют синтезом Фурье. (Это в честь Жозефа Фурье, математика, открывшего основу того, что мы сейчас называем анализом Фурье — математическим методом, используемым для разложения звуков на синусоидальные волны — и синтезом Фурье — их повторным построением.) Общий термин «аддитивный синтез» не предполагает, что ваши генераторы ограничены синусоидальными волнами. Ничто не мешает вам использовать прямоугольные волны, пилообразные волны или более сложные волны, такие как импульсные волны ШИМ или выходы кольцевых модуляторов, для создания чрезвычайно сложных изменяющихся во времени спектров. Тем не менее, эти сложные волны сами по себе могут быть разбиты на составляющие их синусоидальные волны, поэтому основной принцип всегда один и тот же.

К сожалению, если вам нужны сложные, развивающиеся и вовлекающие звуки, вам понадобится много синусоидальных генераторов в вашем аддитивном синтезаторе. Вот почему метод всегда реализуется в цифровой технологии, а не в аналоговой. В конце концов, в цифровом мире генераторы — это просто числа в уравнении, тогда как для аналогового аддитивного синтезатора потребуются тонны (буквально) VCO, EG, VCA и микшеров. И хотя ничто не мешает вам создавать аддитивные звуки, используя всего несколько осцилляторов, вам понадобятся десятки или даже сотни, если вы попытаетесь воссоздать естественные звуки, содержащие много обертонов.

Но даже это не конец истории, потому что для реалистичности каждому осциллятору потребуются модификаторы, модулирующие его высоту и амплитуду. Без них частоты различных обертонов остаются постоянными по отношению друг к другу, что опять же приводит к дрянным органным тембрам. Кроме того, опыт показывает, что один LFO, одновременно модулирующий все гармоники, усилит эту убогость, поэтому наш аналоговый аддитивный синтезатор теперь должен вырасти до гигантских размеров, когда каждый осциллятор может похвастаться LFO высоты тона, огибающей высоты тона, LFO амплитуды и огибающей амплитуды.

Более того, прежде чем мы полностью увлечемся простым генерированием тембров, мы также должны помнить, что музыка — это не просто создание звуков, это их воспроизведение, желательно с некоторой экспрессией и характером. Итак, ко всему вышеперечисленному нам нужно добавить некоторую форму управления чувствительностью к скорости и давлению и, возможно, некоторые другие контроллеры реального времени. Теперь у вас есть аналоговый аддитивный синтезатор, которым вы можете гордиться. Конечно, будет почти невозможно протащить эту штуку в вашу спальню-студию, но вы все равно не собирались там спать. А ты?

К этому моменту вы можете почувствовать, что ваш аддитивный синтезатор размером с дом готов. К сожалению, это не так, и я с сожалением должен вам сообщить, что — несмотря на все, что я уже много раз писал — есть много звуков, которые вы не можете разложить на сумму их синусоид. На данный момент я должен заверить вас, что все, что мы обсуждали до сих пор, на самом деле не так, это просто неполно.

Рассмотрим звуки оркестровых инструментов, таких как флейты и трубы. Если у вас есть соответствующее (дорогое) оборудование, вы можете разделить их звуки на составляющие их гармоники. Однако, если вы затем вычтете эти гармоники из исходного звука, останется остаточный элемент: шум. Этот шум может быть не очень громким или навязчивым, но, тем не менее, он есть. Следовательно, многие из ваших синтезированных звуков останутся неубедительными, если в них будет отсутствовать небольшой шум. Итак, нашему аддитивному синтезатору нужен еще один источник звука — генератор шума. Имейте в виду, что шум, производимый оркестровыми инструментами, далек от «белого» или «розового»; он сильно фильтруется природой самого инструмента. Итак, несмотря ни на что, нам нужен хотя бы один фильтр в нашем аддитивном синтезаторе. И для этого, конечно же, понадобится собственный генератор контуров, чтобы цвет шума реалистично менялся с течением времени. Генератору шума также потребуется VCA и связанный с ним генератор контуров.

Если этот анализ кажется немного загадочным, это не так. Фактически, у этого расширения чистого аддитивного синтеза даже есть название: если анализ выполняется заранее, он называется синтезом спектрального моделирования. Без анализа сигналов вы могли бы просто назвать это моделью генерации звука «синусоиды плюс шум» (рис. 17).

Рис. 17: Синусоидальный синтезатор плюс шум.

Несмотря на эту потенциальную сложность, простой аддитивный синтез возможен на весьма скромных аналоговых синтезаторах. Так и синтез «синусоиды плюс шум». Действительно, я гарантирую, что любой, кто играет на инструменте с двумя или более независимо настраиваемыми осцилляторами (и, возможно, с источником шума), создавал звуки, используя настроенные квинты, октавы или что-то еще. Как только вы это сделаете, вы попадете в странный и чудесный мир аддитивного синтеза. Так что иди и найди несколько дополнительных осцилляторов и будь серьезен. Добавки могут быть полезны для вас, и это очень весело, я обещаю.

Я впервые столкнулся с аддитивным синтезом в конце 70-х во время короткого знакомства с CMI Fairlight. Это была машина мечты, и я влюбился в концепцию возможности манипулировать самими строительными блоками звука. В середине 80-х Kawai выпустила K5. Благодаря мощному аддитивному движку он теоретически был способен воспроизводить все виды звуков, недоступных для обычных аналоговых или цифровых синтезаторов. К сожалению, реальность не оправдала обещаний, и K5, хотя и был интересен, пострадал от проклятия многих цифровых синтезаторов 80-х: если не относиться к нему с большой любовью и вниманием, он звучал стерильно и неинтересно.

Заключительный этап в этой истории о аддитивной похоти переносит нас в наши дни и мой Kawai K5000S, синтезатор, который мне так нравится, что я недавно попросил своего продюсера Ника Магнуса купить его, чтобы мне не приходилось перемещать свой между наши студии. Ааа… счастливый конец!

Что такое аддитивный синтез? Полное руководство для начинающих

(Изображение предоставлено Native Instruments)

В отличие от субтрактивного синтеза, который используется в большинстве аналоговых синтезаторов, когда вы начинаете с гармонически богатой формы волны и удаляете частоты с помощью фильтров, аддитивный синтез строится с нуля.

Он использует теорию быстрого преобразования Фурье, согласно которой любой звуковой сигнал, независимо от его сложности, может быть разбит на серию синусоид; вы можете воссоздать любую форму волны с помощью правильной комбинации синусоидальных «строительных блоков». Сложите синусоидальные волны (т. е. гармоники) с родственными гармоническими целыми числами с разными амплитудами, и вы получите знакомые формы сигналов.

Например, начните с простой синусоиды 100 Гц в качестве основной частоты, а затем сложите больше синусоид с нечетно-целыми гармоническими интервалами от основной частоты (т. е. одну с частотой 300 Гц, другую с частотой 500 Гц), чтобы создать базовую прямоугольную волну.

Возьмите тот же первоначальный синусоидальный сигнал с частотой 100 Гц и добавьте синусоидальные сигналы, кратные основной гармонике (200 Гц, 300 Гц, 500 Гц и т. д.), и вы получите пилообразную волну.

Этот процесс сложения так называемых «частичных» сигналов для создания более сложных сигналов является основой аддитивного синтеза.

Вещи становятся более тембрально интересными, если вы смешиваете дополнительные синусоидальные волны с негармоническими интервалами от основного, модулируете амплитуды этих гармоник во времени, изменяете фазу отдельных синусов по отношению друг к другу и подмешиваете шум для большей остроты.

Звучит технично, но, по сути, та же концепция используется во многих классических органах, где трубы или тяги накладывают простые звуки, изменяя тембр инструмента.

(Изображение предоставлено Future)

В отличие от FM или волнового синтеза, аддитивные синтезаторы еще не возродились в аппаратной сфере (хотя мы думаем, что пришло время возродить классику Kawai 80-х). Однако существует множество отличных дополнительных плагинов.

Среди специализированных аддитивных инструментов Razor от Native Instruments, разработанный берлинским производителем Errorsmith, является давним фаворитом. Arturia’s Pigments недавно также приобрела мощный аддитивный движок для своей третьей версии.

Более того, многие распространенные программные синтезаторы обладают аддитивными возможностями, которые легко упустить из виду. Alchemy от Logic, Ableton Operator и Xfer Serum имеют встроенные аддитивные движки, поэтому вы вполне можете иметь аддитивный синтезатор в своем арсенале, даже не подозревая об этом!

УТП аддитивного синтеза заключается в том, что он может делать множество вещей, но специализируется на диссонансных гулах, звуках колокольчиков и воздушных пэдах. Если в вашем синтезаторе есть редактор партиалов, начните с экспериментов с тем, как звучат разные аранжировки.

Случайно разбросанные «шипы» частичных звуков будут создавать диссонирующие звуки перезвона.

Создание «волн» партиалов, которые поднимаются и опускаются по всему спектру, будет генерировать формантные или вокалоподобные звуки. Попробуйте модулировать амплитуду (уровень) обертонов как способ создания интересных звуков пэда.

Некоторые синтезаторы, такие как Arturia Pigments или NI Razor, упрощают процесс создания аддитивов с помощью инструментов, которые могут упорядочивать и модулировать распределение партиалов без необходимости редактировать все с нуля самостоятельно. Давайте посмотрим на это в действии…

(Изображение предоставлено Arturia)

Новый движок Arturia Pigments 3 Harmonic предлагает удобный подход к аддитивному синтезу с инструментами для автоматизации распределения частичных изображений, поэтому пользователям не нужно рисовать их вручную. Это начинается с определения того, сколько частей звука будет иметь значение, варьируемое от 1 до 512. 

(Изображение предоставлено Arturia)

Соотношение регулирует отношение высоты тона между каждой частью звука, что оказывает значительное влияние на тональность звука. Паритет, тем временем, регулирует баланс нечетных и четных гармоник, изменяя характер создаваемого сигнала.

(Изображение предоставлено Arturia)

Раздел «Визуализация пигментов» особенно интересен. Это позволяет пользователям контролировать распространение частичных сигналов по стереополю. Пользователи могут разделять нечетные и четные гармоники влево и вправо (режим разделения), распределять кластеры частичных гармоник (периодический режим) или рандомизировать распределение.

Не пропустите последние предложения, новости, обзоры, функции и учебные пособия.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить новости и предложения от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Future Music — журнал номер один для современных продюсеров. Вооруженные техникой и технологиями, мы поможем вам создать отличную новую музыку. Полноценные интервью с артистами, подробные обзоры снаряжения, основные учебные пособия и многое другое.