La creciente popularidad de los sintetizadores ha elevado el interés por conocer estas fascinantes máquinas y cómo funcionan. Aprender de síntesis puede parecer abrumador; con su extenso vocabulario abstracto, su formación en la ciencia y la academia, y sus formas y métodos de interacción en constante evolución, puede ahuyentar fácilmente al recién llegado.

La jungla de cables generalmente asociada con los sintetizadores modulares no ayuda realmente a combatir esta aprensión, pero, irónicamente, los sintetizadores modulares pueden ser el mejor lugar para comenzar a aprender. Cualquier sistema complejo es tan complejo como la suma de sus partes, por lo tanto, la clave para comprenderlo radica en descomponerlo todo en elementos individuales.

Obtener un conocimiento profundo de los diferentes tipos de módulos y su funcionalidad servirá como una base sólida. El objetivo de esta serie de artículos es deconstruir un sintetizador arbitrario en sus módulos básicos. Comenzaremos abordando los conceptos generales y los actores clave en este artículo, y profundizaremos en los detalles en futuros episodios.

Divide y conquista

Las partes de un sintetizador se pueden clasificar en cuatro categorías generales. Los generadores que producen señales audibles. Por lo general, vienen en forma de osciladores, pero también incluyen varios dispositivos de reproducción de audio, como samplers (muestreadores) y otras entidades no orgánicas que emiten ruido. Los moduladores son circuitos que están diseñados para controlar y animar los parámetros de un sintetizador determinado. Estos pueden incluir relojes, LFOs, funciones de envolvente, sample and holds, generadores de voltaje aleatorio, secuenciadores y otras interfaces de controlador. Los procesadores son unidades que dejan pasar las señales pero las modifican de una forma u otra, por ejemplo filtros, unidades de efectos, waveshapers, wavefolders, ecualizadores, y mezcladores. Utilidades es una categoría que incluye cosas como módulos lógicos, cuantificadores, atenuadores, polarizadores, interruptores, amplificadores y más.

Dialectos del lenguaje de la síntesis de sonido

Cualquier sintetizador maneja principalmente tres tipos de señales: audio, CV y gate (compuerta).

• Audio: son aquellas que ocupan una porción del espectro que está en nuestros límites auditivos (17Hz-22Khz).
• Voltaje de control (CV): son señales que viven en el ámbito infrasónico abarcando frecuencias por debajo de nuestro rango de audición. Usamos voltajes de control para automatizar y manipular los parámetros del sintetizador.
• Volts por octava (V/8) y Hertz por volt: son señales calibradas de entrada a los voltajes de control que se utilizarán para los ajustes del parámetro de tono.

Los gates y los triggers a menudo se usan indistintamente. Ambos se representan como un pulso, funcionan de manera similar a un interruptor de encendido/apagado y generalmente se usan para iniciar eventos musicales. El gate se diferencia explícitamente de una señal de trigger por el atributo del ancho. Si bien los triggers son pulsos cortos, los gates pueden tener un ancho definido por el usuario.

 

La polaridad es otro concepto importante en la síntesis de sonido. Dado que las señales se pueden representar como voltajes tanto positivos como negativos, comprender la direccionalidad de un voltaje es esencial para controlar parámetros específicos. Debido a la falta de un voltaje estándar, hay sintetizadores que operan cerca de los +/-15 volts, pero hay también como el formato Eurorack que se mantiene en +/-12 volts. Los señales unipolares CV generalmente están contenidas dentro del rango de 0-10 volts, mientras que las bipolares comúnmente residen entre -5 y 5 volts. La salida de triggers y gates tiene un voltaje fijo cuando son activadas, que varía drásticamente entre los fabricantes, en el rango de 2 y 10 volts.

Ten en cuenta que CV/gate es una solución analógica para el control del sintetizador. Hay otros dos métodos de interacción que nacieron con la evolución de las tecnologías digitales: MIDI y OSC.

MIDI (interfaz digital de instrumentos musicales) es un protocolo de comunicación estandarizado de la industria desarrollado a principios de los años 80, que reemplazó a varios protocolos específicos de cada fabricante, incluido el DCB (bus de control digital) de Roland y otros.

Muchos de los equipos musicales modernos (y ocasionalmente de video e iluminación) de hardware y software tienen protocolo MIDI implementado en su arquitectura.Es probablemente el método de control y comunicación más utilizado para instrumentos de música electrónica hasta el día de hoy. 

OSC, Open Sound Control (2002), es un protocolo para conectar en red sintetizadores, ordenadores y otros dispositivos multimedia con fines como la interpretación musical o el control de espectáculos. Aunque no está tan extendido, Open Sound Control ofrece muchas ventajas sobre MIDI, específicamente en términos de resolución, flexibilidad, precisión e interoperabilidad.

Los tres (CV/Gate, MIDI y OSC) son, en su mayor parte, intercambiables. Simplemente representan diferentes caminos para lograr resultados sónicos similares, y cada uno tiene fortalezas y debilidades particulares.

Generadores

Como probablemente ya sepas, existen muchas técnicas diferentes de síntesis de sonido: sustractiva, aditiva, granular, modulación de frecuencia, modulación de fase, etc. Por este motivo, la elección del tipo de fuente sonora juega un papel definitivo tanto para el proceso de síntesis como para el propio sonido resultante. Por ejemplo, en el contexto de la síntesis aditiva necesitamos mezclar varias ondas sinusoidales en varias proporciones para lograr una forma de onda compleja, mientras que el método sustractivo requiere filtrar parciales de formas de onda armónicamente ricas. Samplers, sintetizadores granulares y algoritmos de convolución son ejemplos de técnicas que implementan sonidos acústicos y electrónicos pregrabados y/o en vivo.

Los osciladores vienen en muchas formas, pero la mecánica principal es muy similar de un modelo a otro. Por definición, una oscilación es una fluctuación repetitiva de voltajes a una velocidad específica. En nuestro caso, el resultado es un sonido. Todos los osciladores comparten parámetros fundamentales similares.

Una forma de onda suele ser una variable seleccionable que determina la forma de las oscilaciones y se traduce directamente en las características tímbricas del sonido. Las formas de onda más comunes que se encuentran en los sintetizadores son la cuadrada, la triangular, la diente de sierra y la sinusoidal.

 

Técnicamente, el número total de formas de onda posibles es ilimitado, ya que tomar una instantánea de un solo ciclo de cualquier señal de audio y hacerla oscilar generará nuevas estructuras tímbricas, que es de lo que se tratan la síntesis de tabla de ondas (wavetable) y el sampleo.

La frecuencia especifica la velocidad de las oscilaciones medidas en Hertz (ciclos por segundo) y está relacionada con la percepción del pitch. Frecuentemente, se le representa con dos perillas de control: coarse para un ajuste aproximado y fine para una afinación más detallada. Ocasionalmente, un oscilador tiene un interruptor de octava para estrechar aún más la banda de frecuencia.

Cuando se utiliza la forma de onda cuadrada como forma de onda del oscilador, se aplica un parámetro denominado ciclo de trabajo (duty cycle), que define la relación entre el ancho del pulso y el periodo de un ciclo. 

El ruido a menudo se puede encontrar como una de las formas de onda seleccionables en una sección de oscilador, pero con frecuencia se desplaza a una sección separada en un sintetizador, y por buenas razones. Estructuralmente, el ruido es la antítesis de la forma de onda periódica y, como resultado, es muy diferente de un oscilador. A menudo utilizamos lenguaje sinestésico para describir las cualidades sonoras de los circuitos de ruido a través de referencias de color: rosa, blanco, gris, violeta.

En las técnicas de síntesis utilizamos ruido tanto de forma audible (para agregar cualidades más naturales al sonido) y, combinándolo con otros circuitos de sintetizador, para fines de control (sample & holds y generadores de voltaje aleatorios a menudo utilizan el ruido como semilla para producir fluctuaciones de voltaje no repetitivo).

La última variante de un generador que vamos a analizar es un conjunto de dispositivos que tratan el audio grabado como fuente, como samplers y motores de reproducción granular. Estos pueden funcionar fácilmente con formas de onda de más de un solo ciclo, lo que abre un montón de posibilidades para la complejidad sonora. Por lo general, la reproducción puede realizarse en bucle de forma variable o activarse como un solo disparo. Los tiempos de inicio y finalización de los samplers son parámetros relevantes que se encuentran en casi todos los dispositivos relacionados.

Moduladores

Sin moduladores, los sintetizadores no serían ni remotamente tan interesantes como son. Esta categoría representa los elementos de control cruciales con los que esculpimos nuevos sonidos e influenciamos en su evolución a lo largo del tiempo. Los moduladores pueden ser tan simples como un control deslizante asignado a algún parámetro específico del sintetizador, o tan complejos como un secuenciador multicanal que actúa como algo parecido a la versión electrónica de la batuta del director para navegar por la orquesta de circuitos.

Uno de los tipos de modulación más conocidos es el LFO (oscilador de baja frecuencia). Es exactamente lo que parece: un oscilador con un rango de frecuencia establecido por debajo o alrededor del umbral de la audición humana. Usamos el LFO para controlar de forma autónoma los parámetros del sintetizador. Un ejemplo de esta aplicación es un efecto de vibrato genérico, que no es otra cosa que una simple modulación de amplitud limitada del tono del oscilador a través de otro oscilador que funciona a una frecuencia muy baja.

Los Generadores de Envolvente (EG) definen la ruta para que los parámetros seleccionados del sintetizador cambien con el tiempo. Drones pueden transformarse en percusiones, y tonos estáticos “sin vida” se vuelven animados y sonoramente interesantes. En el nivel más básico, se aplica una envolvente a la amplitud del sonido, facilitando una decisión ejecutiva sobre si el resultado es corto y percusivo o largo y tonal.

En realidad, las envolventes son inmensamente útiles para todo tipo de aplicaciones de control de parámetros: una envolvente es simplemente una trayectoria de cómo se desarrollan partes de un sonido a lo largo del tiempo. La trayectoria está determinada además por la respuesta de curvatura de la envolvente, que puede ser lineal, exponencial o logarítmica. A menudo necesitamos activar envolventes con un trigger o gate, pero algunas tienen una opción de autociclo, lo que las hace funcionalmente similares a los LFO. Las envolventes normalmente constan de unos pocos segmentos de rutas o etapas de voltaje, que se pueden organizar en una gran cantidad de combinaciones posibles: ADSR, AR, ASR, AD, AHR, etc.

Attack especifica el tiempo que tarda la señal en pasar desde su estado inicial hasta su nivel máximo de salida. Decay es la cantidad de tiempo que tarda una envolvente en pasar desde su punto máximo, alcanzado durante la etapa de ataque, a la siguiente fase. Sustain es el nivel en el que se mantiene el sonido hasta que se suelta la tecla. Release suele ser la etapa final de la envolvente que define cuánto tiempo le toma a la envolvente alcanzar su estado original después de que el gate de entrada vuelve a cero. Ocasionalmente, también verás un adicional Hold stage, que básicamente te permite especificar el tiempo que se mantendrá la etapa pico antes de que pase a decaer.

 

Los generadores de voltaje aleatorio son unidades que aprovechan la impredecibilidad y facilitan la creación musical y el diseño de sonido en niveles realmente diferentes. Como sugiere el nombre, generan voltajes indiscriminados. El posible uso puede ir desde algo muy suave, como “animar” un poco las texturas sonoras, hasta algo mucho más radical, como controlar e interferir en el proceso de composición en sí.

El tipo de unidad generador de voltaje aleatorio más conocido es el sample & hold. Los circuitos S&H están diseñados para recibir una señal externa (a menudo ruido) en su entrada y samplear los valores de voltaje a una frecuencia de reloj específica. La salida escalonada resultante se puede suavizar aún más con un limitador de velocidad si se prefieren transiciones de valores graduales.

A diferencia de los instrumentos acústicos, los sintetizadores tienen una gama increíblemente amplia de formas de controlarlos. El tipo de controlador más convencional es un teclado estilo piano. Hasta el día de hoy, la combinación de teclas en blanco y negro sigue siendo quizás la forma más utilizada de interactuar con el instrumento, lo cual tiene sentido dado que esta interfaz familiar es exactamente la que fue responsable de la popularización de los sintetizadores – después de todo, es posible que no estemos donde estamos hoy sin el Minimoog o el ARP Odyssey.

Un secuenciador es una especie de centro de comandos de sonidos al que se le estructuran algunas frases musicales y composiciones para que la máquina las interprete. Teclados y secuenciadores usualmente son usados de forma conjunta.

Por supuesto, existen muchas otras formas de interactuar con un sintetizador. Las superficies de placa táctil capacitiva, los joysticks, varios sensores digitales y analógicos y, posiblemente, los instrumentos tradicionales como las guitarras son fuentes de control potencialmente poderosas. Estos todavía se tratan como bastante experimentales, pero es increíblemente divertido jugar con ellos y siempre arrojan resultados que serían difíciles, si no imposibles, de lograr de otra manera.

Procesadores

La paleta de posibilidades para la modificación y alteración de señales es enorme. Los filtros son probablemente la primera categoría que se viene a la mente en relación con los sintetizadores. Pariente cercano a un ecualizador, el propósito principal de un filtro es alterar el contenido armónico de una onda de sonido, ya sea atenuando ciertos parciales, realzando una banda estrecha de frecuencias o eliminando por completo una parte del contenido espectral. Es importante mencionar que la aplicación creativa de los filtros se extiende mucho más allá de su funcionalidad utilitaria y las exploraremos en el futuro.

Hay cuatro tipos de filtros más comunes. El filtro pasa-bajas atenúa las frecuencias altas en una posición de corte. El pasa altas hace prácticamente lo contrario: preserva el contenido espectral de alta frecuencia y elimina los “bajos”. El filtro pasa banda acentúa un espectro de frecuencia específico, que a veces tiene un ancho de banda variable. Finalmente, el filtro rechaza banda permite el paso de todas las frecuencias, excepto una banda estrecha específica.

 

Wavefolding es otra herramienta que puede alterar el contenido espectral de una onda. Generalmente se atribuye a las técnicas de síntesis de la costa oeste y apareció comercialmente por primera vez en instrumentos de Buchla & Associates y Serge Modular Music Systems. A diferencia de los filtros, que normalmente necesitan sonidos armónicamente ricos en la base, los wavefolders brillan cuando se aplican a sonidos simples, como las ondas sinusoidales puras. En lugar de cortar una señal, como es el caso de los filtros, los wavefolders pretenden recortarla invirtiendo los picos de amplitud en una serie de pliegues. Esto da como resultado timbres armónicamente complejos, a veces bastante agresivos.

Efectos basados en el tiempo son un grupo de procesadores que incluye el delay, reverbs, chorus, phasers, pitch-shifters y harmonizers. Por naturaleza, estos procesadores manipulan el sonido en su relación con el tiempo y el espacio. Los sonidos pueden cambiar de manera irreconocible cuando pasan por uno de estos procesadores. Cambiar completamente el sonido fuente no es la única aplicación de estos efectos, ya que muchas veces resultan útiles cuando queremos implicar ciertas características espaciales relacionadas con el sonido. Las complejidades y el alcance completo de los procesadores de señales basados en el tiempo se explorarán en profundidad en episodios futuros.

Utilidades

Las utilidades son quizás el tipo de módulo que más se pasa por alto, pero sin ellas, la mayoría de los parches simplemente se desmoronarían. Incluyen amplificadores controlados por voltaje (VCA), mezcladores, atenuadores y polarizadores de señal, conmutadores y enrutadores, circuitos lógicos y cuantificadores. Necesitamos utilidades para “pegar” nuestros parches.

Por ejemplo, los VCA nos permiten controlar la amplitud de las señales mediante voltaje. Esto se aplica tanto a las señales de audio como a los voltajes de control.

Los atenuadores y polarizadores nos ayudan a marcar la cantidad y, respectivamente, la dirección de la modulación. Los mezcladores se utilizan para combinar varias señales. Las operaciones lógicas son útiles cuando queremos programar un comportamiento específico dentro de un parche, es decir, derivar un valor de voltaje mínimo o máximo de varias fuentes, activar un evento cuando la señal alcanza un cierto valor umbral y más. Los conmutadores y enrutadores nos ayudan a dirigir señales a diferentes lugares con solo girar una perilla (o presionar un botón). Con los cuantificadores, podemos convertir voltajes aleatorios y otras fuentes de señales en secuencias melódicas.

En el primer parche, se envía un oscilador portador a una entrada del amplificador controlaoa por voltaje. El segundo oscilador (modulador), que funciona a una frecuencia baja, controla la amplitud del VCA. Como resultado, escuchamos un tono con una amplitud de volumen alternada controlada por voltaje. A frecuencias más altas del oscilador modulador, el timbre de la portadora se transforma drásticamente. Esta técnica se conoce como modulación de amplitud (AM). El segundo parche representa una de las formas más comunes de interconectar módulos de sintetizador. Como en el primer ejemplo, el oscilador se dirige a un VCA, que en este caso está controlado por el generador de envolvente. El secuenciador envía simultáneamente una señal de puerta para activar el EG y una señal CV para controlar el parámetro de frecuencia del oscilador. La velocidad del secuenciador está determinada por la unidad de reloj maestro. En consecuencia, obtenemos un sistema con un contorno de sonoridad moldeable, capaz de generar melodías. El secuenciador puede ser reemplazado fácilmente por el teclado controlador si se prefiere un enfoque más manual para generar sonido.

Por último, tenemos un generador de melodías aleatorias con un módulo de sample & hold que ocupa la posición central en el parche. Un reloj maestro activa un generador de envolvente conectado al VCA y establece el intervalo de muestreo del S&H. El ruido blanco se introduce en la entrada del módulo de sample & hold, actuando como una fuente de valores aleatorios. Las fluctuaciones de voltaje aleatorias escalonadas resultantes controlan la frecuencia del oscilador. La salida del oscilador se envía al amplificador controlado por voltaje. El sonido resultante resultará familiar para cualquiera que haya presenciado alguna vez una antigua película de ciencia ficción.

Intercambiabilidad de señales

Un hecho importante a tener en cuenta es que, si bien los protocolos MIDI y OSC ofrecen un gran nivel de control de parámetros y, por su naturaleza digital, pueden transmitir datos de forma inalámbrica, los tipos de señales son mutuamente excluyentes y no pueden sustituirse directamente entre sí. Hay una línea clara entre el sonido en sí y la nota activada/desactivada y los datos CC. En el ámbito de las CV/puerta analógicas, este no es el caso, ya que todas las señales (la salida de un oscilador, la salida de la envolvente que da forma a su amplitud y el disparador que activa la envolvente son igualmente intercambiables). Esto facilita un enorme campo de juego para la interactividad entre diferentes circuitos y abre su capacidad para mutaciones de una categoría a otra. Esto es lo que hace que la síntesis modular se destaque como la forma más versátil y flexible de abordar la síntesis de sonido.

Fuente: Perfect Circuit

Traducido al español por Audiomáquinas