#08 SINTETIZZATORE: L’OSCILLATORE (VCO)

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Eccoci finalmente a presentare il dispositivo da cui ha origine il segnale elettrico nel nostro sinth, ma prima di parlare questo modulo consigliamo una veloce rilettura dei capitoli precedenti, in modo da avere una completa padronanza dei termini che useremo.

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Parole come “periodico“,  “voltaggio“, “hertz” o “ottava” devono essere per noi ben chiare.
Nella prima parte del capitolo oltre a definire il modulo in questione, faremo luce sui suoi parametri, mentre nella parte finale  chiariremo il concetto di spettro e armoniche.
A fine capitolo conoscerai il ruolo di ognuna delle manopole (il termine tecnico per manopola è potenziometro) e dei vari ingressi/uscite che vedi nell’oscillatore qui sotto.

 

Partiamo!
VCO è l’ abbreviazione di “voltage controlled oscillator“, in italiano  “oscillatore controllato dal voltaggio”.

 

Questo modulo è il principale tra i moduli sorgenti e genera un segnale periodico in banda udibile (tra i 20 e i 20000 hertz) la cui frequenza è controllabile dal voltaggio e la cui forma d’onda (il timbro) è caratterizzata da determinati andamenti geometrici. 

 

Se questa definizione ti sembra complessa non disperare, una volta letto il capitolo ne capirai a pieno il significato.

 

I parametri su cui possiamo agire nel nostro VCO sono:

 

1) FORMA D’ ONDA:  come abbiamo ormai capito, i suoni dotati di una frequenza derivano dalla ripetizione continua di un determinato ciclo di oscillazioni.
La forma d’onda rappresenta l’andamento dell’oscillazione durante questo ciclo e ne troviamo principalmente di quattro tipi:
Sinusoidale

Triangolare

Quadra

A dente di sega
A seconda della forma d’onda scelta otterremo un suono più rotondo (come nel caso dell’onda sinusoidale) o più graffiante (come  nella “dente di sega).
Nei sintetizzatori compatti è possibile selezionare la  forma d’onda che intendiamo utilizzare tramite un potenziometro, mentre  nella gran parte dei sintetizzatori modulari (come quello in foto) troviamo quattro uscite corrispondenti ognuna ad una delle quattro principali forme d’onda.
A seconda dell’uscita che sceglieremo, otterremo un timbro di partenza diverso.
Ricordiamo per maggiore chiarezza che in questo tipo di sintetizzatori ogni modulo è dotato di un ingresso e di un uscita: il suono esce dal vco tramite un uscita a cui viene collegato un cavo, che porterà il segnale elettrico nell’ingresso di un modulo modificatore.

 

2) FREQUENZA: è l’altro parametro fondamentale di ogni VCO ed è controllato solitamente da due potenziometri.
Il primo si muove a scatti, è detto commutatore e serve a selezionare l’ottava (nel tuo sinth questo tasto può chiamrsi “range” o “octave“).
Il secondo potenziometro non si muove a scatti, ma in modo graduale e nel tuo synth può prendere il nome di frequency, pitch, o tune.
Sostanzialmente: una volta scelta l’ottava possiamo scegliere la frequenza esatta di partenza tramite questo frequenziometro, che ha due tipi di utilizzo
Il primo è curativo (perchè anche i sintetizzatori si scordano e vanno accordati) e il secondo è creativo (se per esempio stiamo utilizzando due VCO sovrapposti, possiamo creare lievi differenze di accordatura per  ottenere un timbro più ricco).

 

L’ingresso per i moduli di controllo (se non sai cosa sono vedi il capitolo precedente) è detto CV (control voltage) e troviamo spesso un secondo ingresso noto come CV2, a cui corrisponde un potenziometro noto come attenuatore del segnale di controllo.
Questo potenziometro permette di diminuire la quantità d’intervento del segnale di controllo (funziona come un rubinetto e quindi può solo attenuare).

 

Nei sintetizzatori  compatti, che sono precablati, per evitare che un controllo influisca su un certo parametro bisogna chiudere l’attenuatore.
Una volta acceso, il vco continua ad oscillare ininterrottamente, sarà compito del VCA (voltage controlled amplifier – modulo che studieremo tra poco) zittirlo, in modo da non avere suono a meno che non venga premuto un tasto della tastiera
Come accEnnato nei capitoli precedenti, ad ogni tasto corrisponde un voltaggio e quindi una frequenza.

E’ questo voltaggio che viene trasmesso al VCO, controllandolo.

SPETTRO, ARMONICHE e FORME D’ONDA

 

Lo spettro è la scomposizione di una forma d’onda nelle sue parziali (forme d’onda sinusoidale non ulteriormente scomponibili)
Le parziali che  hanno una frequenza multipla della fondamentale (la parziale di riferimento della nota che stiamo suonando),  vengono dette armoniche.

 

 

 

Nell’onda a dente di sega lo spettro è costituito da tutte le parziali della serie naturale delle armoniche, ciascuna avente ampiezza pari all’inverso del proprio numero d’ordine (andamento discendente).
Nell’ onda quadra lo spettro è identico a quello della dente di sega ma mancano le parziali di ordine paro.
Nell’onda triangolare lo spettro è come quello della quadra ma l’ampiezza delle parziali presenti è pari all’inverso del quadrato del proprio numero d’ordine.

Nell’onda sinusoidale lo spettro è costituito dalla sola parziale fondamentale.

Bene….ogni VCO di ogni sintetizzatore si bassa sui principi qui esposti!
Nella prossima lezione inizieremo ad occuparci dei moduli modificatori, più precisamente VCA (voltage controlled amplifier), assolutamente fondametale per gestire l’ampiezza (e quindi anche volume e silenzio) del nostro segnale audio!
A presto!

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#05 SINTETIZZATORE: CARATTERISTICHE E PARAMETRI

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Ora che conosciamo le caratteristiche fisiche del suono, possiamo rivolgere la nostra attenzione al sintetizzatore e delineare le sue caratteristiche principali, per poi arrivare ad una spiegazione dettagliata delle parti che lo compongono passando ovviamente per qualche cenno storico!

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Mentre negli strumenti acustici il suono è conseguenza di una vibrazione meccanica, negli strumenti elettronici la generazione sonora è priva di parti meccaniche, ed è data esclusivamente dall’elettronica.

 

 

Nonostante la nascita dei primi strumenti elettronici risalga all’inizio del novecento, i primi modelli di sintetizzatore hanno origini ben più recenti. Si può datare infatti la loro invenzione verso metà degli anni sessanta, per opera di Robert Moog e Donald Buchla.

 

Si trattava di sintetizzatori modulari (composti da più moduli che, a seconda del suono desiderato, venivano o meno utilizzati), monofonici (in grado di originare una sola nota per volta, diversamente dagli strumenti polifonici, ovvero dotati di più sorgenti sonore che l’esecutore può controllare indipendentemente le une dalle altre) e analogici.

 

Il fatto che fossero monofonici è conseguenza di due fattori: per suonare due note contemporaneamente erano necessari due sintetizzatori, e questo comportava una grossa spesa e una grandissima precisione nel settare in modo identico tutti i moduli. Inoltre le tastiere stesse erano progettate per gestire un solo sintetizzatore.

 

La distinzione tra analogico e digitale (da “digit”, numero) risiede nel fatto che nel primo caso il segnale che rappresenta l’ informazione è analogo all’informazione stessa (nel giradischi e nelle musicassette il solco che viene letto è una rappresentazione continua dell’onda sonora, che ricalca completamente il suo andamento) mentre nel secondo caso il segnale che rappresenta l’informazione è una codifica numerica dell’informazione stessa, che viene rappresenta con un numero FINITO di numeri.

Per esempio, la risoluzione di una fotografia è data dal numero di pixel che contiene ma, per quanti che siano, non saranno mai in grado di rappresentare tutti i punti effettivi che compongono l’oggetto fotografato, poichè essi sono infiniti.

Se ne deduce che il digitale è caratterizzato da una perdita di informazioni rispetto all’analogico.

I sintetizzatori erano, e sono tuttora, dotati di un interfaccia, ovvero di un sistema che permette di collegare due o più entità al fine di scambiarsi informazioni.

I requisiti tramite cui due entità possono comunicare sono di tipo fisico (devono poter essere fisicamente in relazione tra loro, per esempio tramite dei cavi) e di tipo logico (le due entità devono parlare lo stesso linguaggio). Un chiaro esempio di interfaccia è la tastiera, che opportunamente collegata al sintetizzatore è in grado di inviare a quest’ultimo le informazioni desiderate dal musicista.

 

I comandi sono inviati al sintetizzatore tramite una caratteristica della corrente elettrica, il voltaggio. Nelle tastiere ogni tasto corrisponde ad un preciso voltaggio, ed ogni voltaggio ad una frequenza. La corrispondenza tra voltaggio e frequenza è di un volt per ottava (per ogni salto di ottava il voltaggio sale di uno, quindi il volt è diviso in dodici, come le note della scala musicale).

 

Controllare il sintetizzatore significa intervenire su tre parametri oggettivi, che trovano una corrispondenza soggettiva nella percezione umana (vedi capitolo 1):

  1. La frequenza indica il numero di cicli della forma d’onda in ogni secondo, ed è quindi misurabile. Equivale percettivamente all’altezza di un suono, ovvero alla nota che caratterizza il suono: l’altezza è soggettiva in quanto relativa alle nostre percezioni e può cambiare a seconda del contesto culturale
  2. L’ampiezza corrisponde all’ escursione dell’onda sonora, ovvero all’ampiezza del movimento dell’oscillazione. Corrisponde soggettivamente all’intensità, la quale viene percepita in maniera diversa a seconda dell’individuo (con l’avanzare dell’età si tende a percepire meno suoni ad una bassa intensità)
  3. La forma d’onda indica appunto la forma dell’onda, che può essere di vario tipo ma comunque misurabile. Questa determina il timbro di un suono, ovvero l’identità sonora, ciò che ci permette di distinguere il suono di un pianoforte da quello di una chitarra. Anche tra strumenti dello stesso tipo il timbro cambia, a seconda della qualità, ma la scelta di un timbro rispetto ad un altro da parte del musicista o dell’ascoltatore dipende dal gusto personale. Pizzicando per esempio la corda di una chitarra in vari punti diversi posso ottenere suoni metallici o più pieni.
Prima di spiegare il funzionamento vero e proprio del sintetizzatore è bene raccontarne la storia e l’evoluzione.
Non è bene, invece, condensare in una sola lezione troppe informazioni o rischiereste di perderne qualcuna.
A tra qualche giorno per un nuovo capitolo!

 

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#01: CATENA SONORA E CARATTERISTICHE DEL SUONO

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Il primo passo per introdursi nel mondo della fonia è capire il significato di “catena sonora“.
Con questi termini si intende quel ciclo di trasmissione del suono che vede coinvolti  una sorgente sonora, un mezzo di trasmissione e un ascoltatore.

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Con sorgente sonora si intende un corpo rigido elastico che vibra in quanto sollecitato, e vibrando genera delle onde di pressione che si propagano nel mezzo di trasmissione (per esempio l’aria) dando luogo a zone di compressione e rarefazione (in quanto l’aria è un mezzo elastico), che infine raggiungono un ascoltatore (il timpano, che riceve le vibrazioni che vengono poi interpretate dal cervello).

 

Queste onde infinitesimali generano sia suoni armonici che inarmonici.
La differenza tra armonici e inarmonici risiede nel fatto che i primi possono essere ricondotti ad un altezza (o nota) definita, in quanto scaturiscono da onde di pressione periodiche (che si ripetono costantemente nel tempo), e quindi da vibrazioni periodiche.

 

 

Viene definito ciclo quella porzione d’onda che descrive valori sempre diversi, ed è dato dalla fase ascendente (compressione) e dalla fase discendente (rarefazione).
La porzione di forma d’onda si ripete costantemente nel tempo, e la durata di un ciclo viene detta periodo (T).
Il numero di cicli ogni secondo si chiama frequenza (f). e si misura in Hertz (hz), e determina l’altezza di un suono: più il suo valore è alto più il suono è acuto, più è basso più il suono è grave.
 
Con velocità del suono si intende invece la velocità con cui un suono si propaga in una determinata sostanza, ed è una caratteristica del mezzo di trasmissione.
Questa caratteristica è indipendente dalla frequenza, mentre invece è soggetta a variazioni a seconda della pressione e dell’umidità in cui il suono si propaga. Nell’aria la velocità del suono è la seguente Vs = 330 + 0,5 t (m/s) in cui t corrisponde alla temperatura (nell’aria di 20°).

 

Infine la lunghezza d’onda è la distanza tra due punti ripetitivi di una forma d’onda, ed è inversamente proporzionale alla frequenza. Si calcola in questo modo λ = Vs / f (m). Per attenuare frequenze di un onda di pressione necessito di ostacoli con dimensioni paragonabili alla lunghezza d’onda di tali onde.

 
Le caratteristiche di un suono oggettive, e quindi misurabili, sono ampiezza, frequenza e spettro, e corrispondono, in base alla nostra percezione a volume (intensità sonora), altezza (tono) e timbro (tipo di suono).
 

Queste poche definizioni stanno  alla base della fonia, ora sei pronto per il passo successivo! Stay tuned!

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