Cинтезаторы
и семплеры
Лев Орлов
Редакционный
обзор синтезаторов и семплеров совпал с моментом, когда цикл статей
об основах синтеза звука подошел к "новейшей истории" электронных
музыкальных инструментов.
Первый коммерческий
синтезатор, в современном смысле этого слова, был выпущен в 1965
году. Его создателем был Роберт Муг (Robert Moog), владелец одноименной
компании Moog Music. (На самом деле фамилия этого замечательного
изобретателя и инженера произносится Мог).
Роберт Муг,
как и другие изобретатели синтезаторов 60-70 годов, о которых мы
еще поговорим, в своих работах опирался на теоретические и практические
результаты деятельности талантливого инженера Харальда Бодэ (Harald
Bode), немца по происхождению, в 50-х годах эмигрировавшего в США.
Пионером электронных инструментов можно назвать чуть ли не каждого
изобретателя, приложившего к проблеме руку. Но Бодэ, пожалуй, единственный,
кого можно было бы рискнуть назвать "отцом".
Судите сами:
первый же инструмент, разработанный этим талантливым человеком,
Warbo Formant Orgel (1937), выпускался германской промышленностью
массовыми тиражами. К тому времени звучание коммерческих органов
было более или менее одинаковым, а отличались они друг от друга,
в основном, "пользовательским интерфейсом" и дополнительными возможностями.
Не правда ли, так похоже на сегодняшний день? Warbo Orgel, как и
многие другие устройства Бодэ, обладал некоторыми функциями, предвосхитившими
стандартные возможности электронных музыкальных инструментов сегодняшнего
дня. Например, динамикой звука управлял электронный формирователь
огибающей. В Warbo Orgel этот рабочий блок назывался envelope shaper,
в современных синтезаторах называется envelope generator. Любопытно,
что динамику можно было изменять в реальном времени с помощью потенциометров
на передней панели для каждой клавиши в отдельности, благо их было
немного - всего три октавы. Частотные фильтры "системы Бодэ" уже
тогда в 1937 году отличались музыкальностью. В Warbo Orgel применялась
система из нескольких взаимозависимых фильтров, делающих тембровую
окраску инструмента, по отзывам покупателей, "благородной".
Второй
инструмент, который создал Бодэ, Melodium (1938), также обладал
уникальными для своего времени особенностями - его клавиатура была
чувствительной к касанию (touch sensitive), имелась возможность
изменять диапазон клавиатуры. Делалось это с помощью переключателей,
коммутирующих клавиатуру со вторым ламповым генератором, настроенным
на три октавы выше. Были предусмотрены также педаль для создания
вибрато и потенциометр общей настройки инструмента. Напомню, что
проблемы "недержания строя" были у всех без исключения электронных
музыкальных инструментов, вплоть до применения в начале 80-х годов
первого звукового осциллятора с цифровым управлением.
Работая на компании,
выпускающие коммерческие инструменты, Бодэ имел возможность получать
и анализировать статистические данные с оценками тех или иных функций,
которые он разрабатывал. Надо отметить, что Бодэ тесно общался с
музыкантами, со многими из них обсуждал и тестировал прототипы своих
разработок. Не в последнюю очередь по этой причине каждый последующий
инструмент этого мастера был лучше предыдущего.
Так, инструмент
под названием Melochord, который Харальд Бодэ разрабатывал в течение
2 лет (с 1947 по 1949 годы, когда еще господствовала ламповая технология),
был хоть и монофоническим, в отличие от предшествующих, но обладал
гораздо более привлекательными, с точки зрения исполнительства,
особенностями. Например, в инструменте было две клавиатуры, одна
из которых служила для голосоведения, а вторая - для изменения тембровой
окраски, или, по современной терминологии, модуляции звучания. В
1950-х годах Melochord широко использовался в электронной студии
Боннского университета, возглавляемой доктором Вернером Мейер-Эпплером
(Werner Meyer-Eppler), а позже был установлен на радиостанции в
Кельне. Музыканты-новаторы, ставшие впоследствии культовыми фигурами,
- Карел Гойвартс (Karel Goeyvarts), Джорджи Лигети (Gyorgy Ligeti),
Карлхейнц Штокхаузен (Karlheinz Stockhausen) и другие, с удовольствием
его "пользовали". Кроме того, практически все лекции по теме "Современные
средства выражения в музыке", читавшиеся в то время в европейских
учебных заведениях (в том числе "Klangmodelle" Мейер-Эпплера), были
основаны на Melochord'е.
Начиная с 1950
года Харальд Бодэ, оттачивая существующие тогда методы схемотехники
до совершенства, занимался разработкой самых разнообразных электромузыкальных
инструментов для разных фирм, в том числе для Hohner (Германия)
и Estey Organ Co. (США), доживших до сегодняшних дней. Им были созданы
электроорганы Polychord (1950), Bode Organ (1951), Tuttivox (1953),
клавесин с электростатическими датчиками и усилителем Cembaphon,
(1951) и концертный электроорган Clavioline, (1953). Все больше
заказов поступало от американских компаний, производящих музыкальные
инструменты, и в 1954 году Бодэ эмигрировал в США, где стал разрабатывать
новую модель электропиано для компании Wurlitzer.
В то время в
этой стране авангардная музыкальная "тусовка" была сосредоточена
вокруг центра электронной музыки Колумбийского университета в Принстоне.
Именно там был установлен самый современный на тот период синтезатор
- MKII RCA. Название свое он получил "в наследство" от крупной фирмы
грамзаписи RCA Victor, инициировавшей его создание. С Принстонским
центром электронной музыки сотрудничали такие талантливые музыканты-новаторы,
как Отто Люнинг (Otto Luening), Владимир Усачевский (Vladimir Ussachevsky),
Милтон Баббит (Millton Bubbit) и другие. Не могу удержаться и не
рассказать забавную историю об этом аппарате. В 1949 году Гарри
Ф. Олсон (Harry F. Olsоn) опубликовал статью под названием "Математическая
теория музыки". В ней доказывалось, что, используя математические
методы для создания случайных сочетаний уже созданных популярных
песен, можно создавать новые произведения, которые будут пользоваться
повышенной популярностью у слушателей. В 1956 году Олсону удалось
"раскрутить" на финансирование исследований крупную звукозаписывающую
компанию, и вместе с инженером Гербертом Бэларом (Herbert Belar)
они, в конце концов, создали аппарат, с помощью которого все заинтересованные
лица надеялись "штамповать" популярную музыку. Этим надеждам тогда
не суждено было сбыться, и компания RCA избавилась от дорогостоящего,
занимающего много места (лампы ведь!) инструмента. Слава доброму
дядюшке Рокфеллеру, чей фонд выкупил "игрушку" и передал ее в Колумбийский
университет. Так был создан самый мощный для того времени музыкальный
инструмент, источником звука в котором служили ламповые генераторы
(12 в модели MKI и 24 в модели MKII). Инструмент, обладающий множеством
новых возможностей, позволил тогдашним музыкантам-авангардистам
вдохновенно экспериментировать с произведениями, партитуры которых
были слишком сложны, чтобы обрабатывать их вручную.
Самым современным
на то время методом передачи информации была перфолента - не забывайте,
кибернетика уже существовала и потихоньку обрастала аппаратным обеспечением.
Вот и в RCA MKII использовался подобный аппарат, позволяющий композитору
программировать сложнейшие сочетания звуковых параметров: смешивать
звуки всех имеющихся генераторов, управлять частотными фильтрами,
генераторами огибающей, модуляторами и резонаторами.
Харальд Бодэ,
всегда живо интересовавшийся современной музыкой, часто гостил в
Колумбийском центре электронной музыки и был в курсе надежд и чаяний
музыкантов.
В начале шестидесятых
в технике свершилась очередная революция - был изобретен транзистор,
а следом - интегральная микросхема.
В 1961 Харальд
Бодэ опубликовал в журнале AES научную статью, в которой описывались
схемотехника и метод работы синтезатора модульного типа. Электрические
схемы всех узлов, по расчетам Бодэ, следовало изготавливать по транзисторной
технологии, что позволило бы значительно уменьшить размеры аппарата.
А принципиальная схема этого устройства на долгие годы послужила
эталоном для создания синтезаторов. Идеи, изложенные в этой статье,
были высоко оценены коллегами Харальда Бодэ, и воплощены в синтезаторах
Роберта Муга, Дональда Бучлы (Donald Buchla) и других пионеров современного
синтезаторостроения.
В современной
музыкальной индустрии синтезаторы и семплеры являются едва ли не
самыми распространенными музыкальными инструментами. С их помощью
создаются как произведения академических жанров, так и популярная
музыка. В последней они явно доминируют.
Задача, которая
в контексте нашего обзора стоит перед звукорежиссером, выглядит
грандиозно - изучить все типы звукового синтеза, все модели "клавишных",
как для краткости называют этот тип музыкальных инструментов, и
уметь применить эти знания на практике. В реальной жизни все немного
прозаичней: приходит на запись человек с клавишными, и даже если
знает свой инструмент "как пять пальцев", не довольствуется набором
готовых "коммерческих" тембров и не руководствуется лозунгом "в
пианиста не стрелять - играет, как умеет" - все равно, именно со
звукорежиссера спросят за конечный результат.
Уже поэтому
следует научиться так же управляться с клавишными, как с акустическими
инструментами или вокалом. Тем более, что это не так сложно, как
кажется на первый взгляд. Стоит только разобраться в иерархии рабочих
элементов которые, единообразны во всех типах и моделях электронных
устройств, независимо от марки и применяемой технологии.
Это необходимое
и достаточное условие. Конечно, проблемы в конкретных случаях могут
возникнуть, но, в основном, из-за терминологии, различной для технического
и музыкального языков, с одной стороны, и для описаний разными производителями
практически идентичных функций - с другой. В этой связи хочется
еще раз напомнить о необходимости постоянно совершенствовать языковую
подготовку, о чем многократно говорили коллеги на страницах нашего
журнала. Ведь все без исключения руководства (мануалы), инструкции
и спецификации написаны на английском языке.
Иерархия, или
принципиальная схема узлов синтезатора, уже упомянутая в нашем обзоре,
была разработана Бодэ еще 40 лет назад. Согласно Бодэ, для того,
чтобы отвечать высокому званию "синтезатор звуков", электронное
устройство должно состоять из следующих узлов: звукового генератора,
набора фильтров, усилителя и одного или нескольких генераторов огибающей
и низкой частоты.
Давайте посмотрим,
как эти узлы работают в разных типах синтезаторов, насколько по-разному
могут называться, и как взаимодействуют между собой.
Генератор
звуковой частоты
Традиционно
слуховое восприятие музыкального звука определяется высотой, тембром
и громкостью. Соответствующее физическое явление может быть описано
частотой, формой и амплитудой колебаний.
В основе звука
лежит вибрация, периодические колебания, создаваемые или испытываемые
каким-либо механизмом или физическим телом. Это, например, струна
(гитара или рояль), голосовые связки (вокал), трость или столб воздуха
(разные виды духовых музыкальных инструментов). В аналоговых синтезаторах
источником звука служит электрическая схема, на выходе которой создается
периодическое изменение напряжения - тоже вибрация, но электрическая.
В цифровых синтезаторах и семплерах (со всеми промежуточными разновидностями)
- цифро-аналоговый преобразователь, на выходе которого также создается
изменяющееся напряжение.
Для понимания
процессов, происходящих в одной отрасли, часто и с успехом применяют
аналогию с другой, смежной отраслью. Давайте так и поступим, используя
понятия, принятые в механике и акустике для изучения процессов,
происходящих в синтезаторах - электротехнических устройствах.
Звуковые волны
представляют собой периодические колебания давления и плотности
воздушной среды с частотой от 16 Гц до 20 кГц.
Отсюда в музыкальный
язык пришли термины wave, waveform, wavesample, waveshape и другие.
Под высотой
звука мы подразумеваем, прежде всего, слуховое ощущение, связанное
с изменением частоты колебаний фундаментальной гармоники, или основного
тона. Но ни в природе, ни в музыке практически не существует звуков,
состоящих из одного простого колебания. Мы всегда имеем дело с комплексом:
фундаментальная гармоника + обертоны. Амплитуды этих колебаний состоят
в определенном математическом соотношении. Это соотношение является
главным качеством, которое позволяет отличить один звук от другого,
и на музыкальном языке называется тембром. Например, у одного источника
больше амплитуды нечетных гармоник, а у другого наоборот - четных.
Первый источник по тембру будет звучать глуховато по сравнению со
вторым. Хорошим примером могут служить кларнет и гобой. Говоря об
амплитудах каждого отдельного колебания внутри сложного звука, я
специально избегаю термина "громкость", чтобы не получилось путаницы,
так как под громкостью мы понимаем слуховое ощущение, наиболее близко
связанное с изменением звукового давления.
Для анализа
совокупности всех величин, характеризующих колебательные процессы,
в частности, звук и его аналог - электрический сигнал, применяются
стандартные математические методы, в том числе графики. Я упомянул
об этом для того, чтобы указать источник термина, который используется
в описаниях многих синтезаторов и семплеров - "форма волны" (Waveform).
Форма волны - это не просто "картинка", но исчерпывающий материал
для анализа и вычислений всех составляющих звука. В обратном процессе,
при синтезировании звука, понимание этого термина представляется
тем более важным.
Современные
типы синтеза звука
Напомню, что
на протяжении всей, более чем вековой, истории электронных музыкальных
инструментов их создатели стремились именно к тому, чтобы создавать
как можно более разнообразные тембры.
В 1962 году
американская компания Bell Laboratories развернула массовое производство
транзисторов и интегральных схем. У изобретателей появилась возможность
создавать устройства небольшого размера, способные генерировать
колебания пяти различных форм: синусоидальной, прямоугольной, пилообразной,
пульсирующей и треугольной.
Из всех перечисленных
с помощью аналоговой электрической цепи проще всего сформировать
волну прямоугольной формы (square wave). Понятно, что в этом случае
электронной схеме надо просто достаточно быстро включать и выключать
напряжение. На выходе создается сигнал, в котором, кроме фундаментальной,
присутствуют только нечетные гармоники - третья, пятая, седьмая
и т. д.
Пульсирующая
форма волны (pulse wave) - это разновидность прямоугольной. Разница
в том, что при формировании квадратной волны промежутки времени,
в течение которых напряжение включается/выключается, остаются равными
(50/50), а при формировании импульсной волны они варьируются (переменная
скважность). От соотношения длительностей присутствия/отсутствия
напряжения на выходе зависит гармоническая составляющая звука. Таким
образом, звук с пульсирующей формой может быть и мягким-приглушенным
и жестким-ярким.
Пилообразная
форма волны (sawtooth wave) наиболее богата гармониками, как четными,
так и нечетными. Ее звучание "в чистом виде" напоминает зуммер.
Как правило, чем "острее" экстремумы (верхняя и нижняя точки амплитуды)
звуковой волны, тем ярче она звучит.
Самая простая,
синусоидальная волна (sine wave) не содержит никаких гармоник, кроме
фундаментальной. Такой сигнал, мягкий и чистый, является важным
элементом для синтезирования звуков. Если помните, тип синтеза,
при котором простые волны разной частоты накладываются друг на друга,
называется additive.
Сигнал треугольной
формы (triangle wave) сочетает некоторые характеристики синусоидального
и квадратного. От синусоиды ему досталась гладкость и мягкость звучания,
проявляющаяся благодаря значительному преобладанию энергии фундаментальной
гармоники. А от квадратной формы - только нечетные гармоники, но
в иной пропорции.
Хочется отметить,
что аналоговая электрическая схема, являющаяся источником колебаний
в диапазоне звуковых частот, в синтезаторах называется не генератор,
а осциллятор. Этот термин предложил использовать Харальд Бодэ, так
как в предложенной им технологии имелись еще несколько генераторов:
огибающей (envelope generator) и низкой частоты (LFO, low frequency
generator). Это важно, так как использование правильной терминологии
облегчает понимание.
Еще о терминологии.
В документах и на передних панелях как старых, так и сегодняшних
"ренессансных" аналоговых синтезаторов, пользователю может встретиться
слово oscillator, его аббревиатура OSC, а также VCO (Voltage Controlled
Oscillator) или DCO (Digital Controlled Oscillator). Два последних
требуют пояснения.
VCO
или "осциллятор, управляемый напряжением", был сконструирован Робертом
Мугом в соавторстве с Хербертом Дойчем (Herbert Deutsch) в процессе
создания первого в мире аналогового синтезатора модульного типа,
Moog Modular System. Термин VCO отображает принцип формирования
основного тона: благодаря применению транзисторов при нажатии определенной
клавиши на вход осциллятора подавалось управляющее напряжение, а
на выходе генерировался сигнал пропорциональной частоты. Типично
напряжение увеличивалось на 1 В на каждую октаву; увеличение управляющего
напряжения на 1/12 В соответствовало изменению частоты на полтона.
Сегодня все
синтезаторы - полифонические. А в самом начале их появления, для
того, чтобы обеспечить полифоническое звучание, просто увеличивали
общее количество осцилляторов. Причем, даже в одноголосных: для
того, чтобы звук был интересным с точки зрения тембра, применялись,
как минимум, два осциллятора. Высоту основного тона, начальную громкость
и форму волны каждого из них можно было выбирать индивидуально,
что давало возможность создавать необычайно богатые по тембру звуки.
Изменение параметров в ранних моделях синтезаторов осуществлялось
с помощью потенциометров.
Еще в середине
80-х в западных профессиональных журналах (Keyboard) публиковались
так называемые charts, схемы, в точности отображающие положение
всех элементов передней панели того или иного синтезатора; известные
музыканты делились с коллегами своими тембрами. Публиковались также
отдельные фолианты - на сто и более страниц. Стоили они недешево,
как, впрочем, и теперешние собрания готовых звуков. Положения всех
ручек восстанавливались с помощью этих зарисовок, и не было никакой
иной возможности повторить понравившийся звук.
Это было проблемой,
но не самой неприятной. Самое худое, с чем сталкивались все без
исключения разработчики и пользователи аналоговых синтезаторов,
- недержание строя. Казалось бы, вполне естественно, - каждый музыкальный
инструмент ведет себя также. Беда в том, что ранние синтезаторы
после включения электропитания и предварительной настройки слишком
быстро теряли строй, за час-другой.
А применение
комплектующих с более стабильными параметрами сильно удорожало их
стоимость.
Со временем
для обеспечения стабильности строя осцилляторов стали использовать
дискретные логические микросхемы. Первой цифровой "ласточкой" был
DCO, осциллятор, управляющее напряжение для которого формировалось
с помощью двоичного кода (впервые применен в синтезаторе JX3P компании
Roland).
По мере совершенствования
аппаратной базы микросхемам доверяли все больше функций, но, до
поры до времени, только управляющих. Ведь транзисторная технология
позволяла использовать для управления выходными параметрами других
рабочих блоков синтезатора (фильтров, усилителей, генераторов низкой
частоты и т.д.) тот же метод, CV, Control Voltage, управляющее напряжение.
Так появились аналоговые синтезаторы с цифровым управлением (их
еще называют "гибридными"). В них источником колебаний служит усовершенствованная
электронная схема, собранная из аналоговых компонентов.
Последнее слово
в синтезе звука - метод физического моделирования. Интересующихся
отсылаю к подробной статье С. Батова, опубликованной в 4 номере
журнала.
Изобретатели
музыкальных инструментов не могли пройти мимо возможности подавать
управляющее напряжение на осциллятор звуковых колебаний и другие
функциональные узлы не со встроенной клавиатуры, а извне, подключив
к соответствующему разъему совместимый источник. В 1965 году, одновременно
с началом массового производства домашней звуковой техники класса
Hi-fi, Роберт Муг выпустил первую коммерческую модель синтезатора,
в которой все рабочие блоки были под одной крышкой, а на задней
панели имелось гнездо CV-входа. Компания ARP создала первый в мире
гитарный синтезатор, в котором напряжение с выхода звукоснимателя
использовалось для управления параметрами осциллятора и фильтров
синтезатора. Открывались и другие возможности, например, избавиться
от беспорядка в студийных аппаратных, царившего в них из-за множества
инструментов, занимавших очень много места. Это сегодня, благодаря
MIDI, в студиях может использоваться одна клавиатура для извлечения
звуков из всех остальных инструментов, выполненных в виде рэковых
модулей. А в то время возникали проблемы, хотя синтезаторы и назывались
модульными, но совсем в ином смысле.
Исходя из предложенной
Харальдом Бодэ схемы, первые производители - Moog и ARP в США, EMS
в Великобритании - паяли крупные, состоящие из отдельных модулей
синтезаторные системы. Конечно, они были меньше по размеру, чем,
скажем, Теллармониум Кахилла, но все же... Чтобы создать сложный
звук, нужно было соединять модули, выполняющие различные функции,
с помощью коммутационных шнуров (patch cord). Кроме того, модульные
синтезаторы были очень дороги, ведь они делались на заказ для студий
и известных групп и исполнителей.
В принципе,
благодаря CV, одной клавиатуры было достаточно для управления несколькими
разными инструментами. Ясно, что в других она лишняя, причем не
самая дешевая часть. Однако, купить три модульные системы и выбросить
из двух клавиатуры мог себе позволить не каждый. Музыканты предпочитали
покупать относительно дешевые подержанные экземпляры и переделывать
их в звуковой модуль, убирая клавиатуру.
Кроме того,
необходимость объединения нескольких синтезаторов диктовалась естественным
желанием музыкантов и композиторов сделать звучание более богатым
и "наваристым". Но схема с подключением через CV не всегда работала
корректно. Производители использовали разные номиналы напряжений
для управления VCO, причем различия проявлялись по географическому
принципу. Например, все американцы использовали шаг в 1 В для удвоения
высоты тона, а японцы - нет. Поэтому, например, соединив через интерфейс
CV ранние модели аналоговых синтезаторов Moog и Korg, при нажатии
определенной клавиши на управляющем инструменте мы не получим ту
же ноту на управляемом. А в отношении управления огибающей, порядка
не было и вовсе. Инструменты-"соотечественники", например, американские
Moog и ARP, в отношении управления высотой тона работали однотипно,
а в отношении управления огибающей - нет. Кроме того, описанная
схема работала только с монофоническими синтезаторами.
Но "спрос рождает
предложение". Потребность в стандартном интерфейсе для всех электромузыкальных
инструментов стала настолько актуальной, что производители музыкальных
инструментов объединили усилия в поиске приемлемого варианта, и
в 1984 году был создан единый интерфейс - MIDI. С момента выпуска
первого синтезатора прошло двадцать лет…
На что же ушли
эти годы? Хотя компьютер, как "счетная машинка", существует с середины
50-х, объединение цифровой и аналоговой технологий в музыкальной
индустрии шло трудно. Они развивались параллельно, но независимо.
В реальной жизни "аналог" и "цифра" эффективно "сожительствуют"
в гибридных синтезаторах. Следующей ступенью были FM-синтезаторы,
в которых использовался одноименный тип синтеза звука. Принцип FM
(Frequency Modulation), или частотной модуляции, завоевал огромную
популярность у музыкантов благодаря компании Yamaha, выпустившей
в 1983 году серию синтезаторов DX.
Принцип FM-синтеза
известен - один сигнал синусоидальной формы в диапазоне звуковых
частот модулирует другой. Результирующий сигнал настолько богат
гармониками, что для создания чего-то подобного методом аддитивного
синтеза потребовалось бы как минимум 100 осцилляторов, генерирующих
сигналы синусоидальной формы! Yamaha обошлась шестью, причем каждый
из них может использоваться в обоих качествах - источника или модулятора
сигнала. Тональное качество создаваемых с помощью FM-синтеза звуков
оказалось настолько высоким, что, например, компания Fender Rhodes,
производитель акустических электропиано, разорилась, так как музыканты
предпочитали купить инструмент, в котором отличная имитация электропиано
была всего лишь одним из множества разнообразнейших тембров, реализованных
с помощью FM-синтеза.
Синтезаторы
серии DX были первыми полностью цифровыми (за исключением, конечно,
выходного каскада), так как сигналы синусоидальной формы генерировались
в виде дискретных импульсов напряжения, сглаживаемых на выходе обрезным
ВЧ-фильтром. Примеру Yamaha последовали и другие фирмы, например,
Casio. Но, чтобы избежать проблем с использованием патентованного
названия, хитрые японцы выдумали другой термин - Phase Distortion.
Годом позже
ямаховского DX'а появился на свет первый коммерческий семплер -
Emulator II американской компании E-mu Systems. А его аналоговым
прообразом был выпущенный в 1974 году инструмент под названием Mellotron,
в котором источником звуковых колебаний служили закольцованные отрезки
магнитной ленты с записанными звуками "живых" музыкальных инструментов
- скрипок, флейт и т. д.
Фильтр
При аналоговом
синтезе после того, как сигнал определенной формы сформирован осциллятором,
его можно подвергнуть частотной обработке с помощью частотного фильтра.
Выходные параметры этой электрической схемы также находились в пропорциональной
зависимости от управляющего напряжения. В цифровых устройствах фильтры,
кроме выходных, реализованы программно: их функцию, наряду со всеми
другими, выполняет специализированная микросхема - DSP (процессор
обработки цифрового сигнала, Digital Signal Processor). Типичные
термины - Filter и VCF (Voltage Controlled Filter).
Два самых важных
параметра любого фильтра - частота среза (filter cutoff) и резонанс
(resonanse, Q). Cutoff отсекает гармоники, и в полностью закрытом
состоянии слышна только фундаментальная гармоника. Частота среза
в синтезаторах редко определяется конкретной величиной в Гц, чаще
это некоторая логарифмическая шкала, максимальное значение которой
может быть и 10 (черточка на передней панели) и 150 (число на дисплее
в соответствующем меню). Тем не менее, максимальное значение всегда
означает полностью открытый фильтр.
Резонансный
фильтр можно найти не во всяком инструменте. В частности, не во
всех аналоговых синтезаторах, и уж тем более семплерах. Однако это
просто замечательный инструмент синтеза, и недаром многие музыканты
гоняются именно за инструментами, имеющими резонансные фильтры.
Resonanse, он же Q, он же Emphasis, он же Regeneration. Этот фильтр
представляет собой обратную связь (feedback) в схеме фильтра (или
соответствующий набор компьютерных команд). В синтезе звука резонанс
используется для придания звуку большей красочности… Резонанс подчеркивает
частоты вокруг точки среза.
Интересным оказывается
вариант, при котором фильтр начинает сам работать как осциллятор.
Это бывает при большом значении обратной связи.
Существуют разные
типы фильтров. Наиболее распространенный в синтезе - lowpass, но
в некоторых моделях аналоговых синтезаторов, а тем более в цифровых
устройствах, могут применяться и другие типы - highpass, bandpass
и notch. Все они, так или иначе, предназначены для "вычитания" (subtracting)
некоторых частот из исходного сигнала.
Генераторы
огибающей (EG) и низкой частоты (LFO)
Дальше речь
пойдет об основных типах модуляции. В принципе любой сигнал, или
устройство, его производящее, каким-либо образом изменяющее другой
сигнал, можно назвать модулятором. Один из двух видов модуляции,
без которых не обходится ни один синтезатор, - генератор огибающей
(Envelope Generator, Envelope, ENV, EG, иногда в гибридных синтезаторах
DEG). Под огибающей мы понимаем форму кривой, согласно которой во
время звучания изменяется общая громкость звука. В аналоговых синтезаторах
применяется как минимум две таких электрических схемы, в цифровых
устройствах, где они, как и все остальное, лишь набор чисел - гораздо
больше. Согласно базовой схеме Бодэ, один генератор должен модулировать
громкость суммарного выходного сигнала, второй - частоту среза фильтра.
Генератор огибающей формирует непериодический управляющий сигнал
по графику, разделенному на несколько сегментов: предварительную
задержку (delay), атаку (attack), спад (decay), удерживание (sustain)
и восстановление (release). Как правило, для их обозначения используют
аббревиатуру DADSR, ADSR и т.д. Минимальное количество сегментов
- три (ADR) в простеньких аналоговых синтезаторах, максимальное
- семь (DAD1D2S1S2R) в семплерах.
Второй тип модуляции,
который непременно встретится в синтезаторах, - генератор низкой
частоты (LFO, Low Frequency Oscillator), он же генератор модуляции
(MG, Modulation Generator) или просто "свип" (sweep). Этот рабочий
блок формирует периодический управляющий сигнал, типичным примером
которого может служить вибрато (высотная модуляция) или тремоло
(громкостная модуляция). Основной параметр этого типа модуляции
- форма сигнала. Варианты те же, что и для осциллятора звуковой
частоты.
Обязательным
рабочим блоком любого синтезатора является выходной усилитель, устанавливающий
относительный уровень громкости на звуковых выходах. Выходная громкость
всегда регулируется отдельным потенциометром или фейдером, при этом
пропорции между взаимодействующими функциями не изменяются.
Здесь изложены
только основные аспекты, связанные с "изготовлением" звуков. Это
необходимый и достаточный минимум для того, чтобы не попасть в неприятную
ситуацию на работе. Сегодня к нам вернулись аналоговые синтезаторы,
потомки великих Муга, Оберхейма и иже с ними. А что выбирать, семплер
или синтезатор, - дело вкуса. Но лучше всего - "мирное сосуществование".
[дальше]
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
