#16 SINTETIZZATORE: MODULAZIONE AUDIO

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La lezione di oggi è rivolta anche agli esperti  ma per quanto  possa sembrare complessa  i concetti sono molto semplici. Li chiariremo ulteriormente con qualche facile formuletta.
Come di consueto vi consigliamo di ripassare le lezioni precedenti:  non è questo un corso che si può iniziare da metà, perchè per comprendere le lezioni avete bisogno della giusta terminologia che vi abbiamo fornito.
Chi ha seguito il corso dall’inizio troverà infatti questa lezione molto chiara e semplice.

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Si parla di modulazione audio quando un segnale periodico in banda udibile viene utilizzato come segnale di controllo (per esempio utilizzando un VCO come controllo). I vari tipi di mdulazione audio sono accumunati dal fatto che originano nuove parziali, dette sidebands (parziali laterali). Queste parziali vengono ottenute tramite la somma e la differenza delle due frequenze in oggetto (quella del VCO sorgente e quella del VCO di controllo).

1. A.M (Amplitude Modulation): 

Si ottiene utilizzando un VCO come controllo di un VCA.
In questo caso il VCO sorgente viene detto portante, e il VCO di controllo viene detto modulante.

Indicando con la lettera A tutte le parziali del portante e con la lettera B tutte le parziali del modulante, la formula per calcolare le parziali risultanti è la seguente: (A), (A + B), (A – B).
Se ne deduce che lo spettro conserva le parziali di A, e in aggiunta tutte le possibili somme e sottrazioni tra tutte le parziali di A e tutte le parziali di B.
Per esempio se abbiamo due sinusoidi A = 100hz (portante) e B = 71hz (modulante), il risultato ottenuto è di tre parziali, di 100, 171 e 29 hz.

A questo punto ci si rende conto che non esiste passo armonico tra le parziali, si tratta quindi di uno spettro inarmonico. Questa è l’unica opportunità di dare luogo ad uno spettro inarmonico, ed è molto importante in quanto apre una serie di possibilità timbriche.

2. R.M (Ring Modulation):

Si ottiene utilizzando un VCO come controllo di un apposito VCA detto Ring Modulator ed anche in questo caso la modulazione agisce sull’ampiezza.

La formula per calcolare le parziale ottenute è (A + B), (A – B), e se ne deduce che differisce dalla AM in quanto restano soltanto le sidebands mentre vengono annullate le parziali del VCO portante.

E’ importante sottolineare la possibilità di invertire portante e modulante senza ottenere cambiamenti nelle parziali risultanti (in quanto le parziali del portante vengono comunque annullate).
Per questo motivo nel modulo non è specificato quale sia l’ingresso audio e quale quello di controllo.
Ponendo per esempio A = 100 e B = 71 le parziali risultanti sono 171 e 29, mentre invertendo, e ponendo quindi A = 71 e B = 100 si ottengono 171 e – 29. Anche se apparentemente i risultati appaiono diversi, in realtà il risultato non cambia, poiché il meno posto prima di una parziale sta ad indicare l’inversione di fase, che in questo caso non è da noi percepita.

Il Ring Modulator viene utilizzato anche al di fuori del sintetizzatore, come effetto (per esempio pedalina chitarra). In questo caso è interessante ricordare che al suo interno oltre al Ring Modulator conserva un oscillatore vero e proprio.

3. F.M (Frequency Modulator):

Agisce sulla frequenza, e quindi si ottiene facendo controllare un VCO da un altro VCO.

Le parziali ottenute sono date da quelle del VCO portante, più la somma e differenza tra tutte le parziali del portante e i multipli delle parziali del modulante.

La formula per calcolare le parziali ottenute è dunque la seguente (A), (A + B), (A – B), (A + 2B), (A – 2B), (A + 3B), (A -3B), etc etc…

Esiste un’ altra variabile chiamata quantità di controllo, tramite cui è possibile decidere fino a che multiplo di B sommare le parziali di A. Per esempio collegando il VCO modulante all’ingresso CV con attenuatore del vco portante, chiudendo completamente l’attenuatore le parziali risultanti sono solamente quelle di A, ruotandolo leggermente verso destra le parziali risultanti sono (A), (A + B), (AB), ruotando ulteriormente il potenziometro si ottiene (A), (A + B), (AB), (A + 2B), (A – 2B), causando un graduale arricchimento del suono.
La quantità di controllo viene espressa tramite un unità di misura nota come indice di modulazione.

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#13 SINTETIZZATORE: NOISE GENERATOR

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Ben ritrovati!
Oggi parliamo del rumore e del Noise Generator, un utilissimo modulo utilizzato sia come sorgente che come controllo.
Prima di affrontare l’argomento è fondamentale un ripasso della lezione su spettro, ottave, parziali e armoniche…tutti termini che diamo per acquisiti.

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Il Noise Generator è un modulo volto a originale un rumore di tipo elettronico, identificato col nome di vari colori (white, pink) a seconda delle differenze spettrali.

Si parla di segnali non periodici, quindi non si ha un altezza (o nota) definita, o per meglio dire il Noise contiene tutte le frequenze dello spettro al punto tale da non renderle distinguibili.
Pensate al rumore di una cascata, o della pioggia: è creato da un numero infinito di gocce e quindi di suoni diversi che, sommandosi, danno vita al rumore che tutti conosciamo.

 

Nel sintetizzatore vengono utilizzati principalmente due tipi di rumore:
1. White Noise: origina la stessa ampiezza (intesa come volume) per ciascuna delle frequenze dello spettro udibile.
2. Pink Noise. origina la stessa ampiezza per ciascuna ottava dello spettro udibile, e l’ampiezza si dimezza salendo di ogni ottava.

 

Nel Pink Noise l’energia per ottava è costante e ciò significa che quella corrispondente ad ogni frequenza si dimezza ad ogni ottava.

Nel White Noise l’energia per ottava raddoppia perchè l’ampiezza di ogni frequenza resta costante.

 

Se hai ben capito la lezione sui filtri capirai che dal White Noise si può ottenere il Pink Noise usando un filtro Low Pass a 1 polo (perchè togliere 6dB per ogni ottava equivale a dimezzare).

Il Noise Generator è utile sia per effettistica che per creare suoni percussivi elettronici e di seguito andiamo a vedere qualche esempio chiarendo il ruolo di ogni modulo usato.
Ricordiamo che scaricando questa riproduzione virtuale di sintetizzatore analogico e con le conoscenze finora acquisite potrete sperimentare voi stessi quanto scritto.
A proposito, in questo corso ogni parola è ben calibrata e per capire a pieno i collegamenti consigliamo una lettura molto lenta: ti renderai conto che tutte queste sigle rappresentano dispositivi il cui funzionamento è più facile di quel che sembra.

 

ESEMPIO 1 – EFFETISTICA
Colleghiamo il Noise Generator a un VCF (low pass) e successivamente a un VCA per poi raggiungere l’uscita.
Facciamo controllare il VCA dall’Envelope Generator, il VCF da un LFO e l’Envelope Generator dal Gate della tastiera.
Con questi collegamenti otteniamo il rumore del vento.
In questo caso il VCF serve a scurire il rumore, ed è fondamentale che sia controllato in tensione dall’ LFO
Il VCA serve per far attaccare il vento solamente quando premo un tasto, ed essendo controllato dall’Envelope Generator posso fare in modo che il rumore sia caratterizzato da un attacco e un rilascio lenti.
La risonanza permette di simulare i fischi prodotti in natura dal vento.
ESEMPIO 2 – SUONI PERCUSSIVI:
Per ottenere suoni percussivi occorre collegare il Noise Generator a un VCF, a sua volta collegato ad un VCA, infine collegato all’uscita.
Il Gate della tastiera in questo caso deve controllare due Envelope Generator: il primo controllerà a sua volta il VCA e il secondo controllerà il VCF.
Tramite gli inviluppi e i filtri è dunque possibile simulare andamenti e timbri dei suoni percussivi.
Nel prossimo capitolo parleremo del portamento, ovvero del passaggio graduale da una nota ad un altra, e di come riprodurlo col nostro sintetizzatore.
A presto!

 

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#11 SINTETIZZATORE: I FILTRI (VCF)

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Ora che abbiamo chiarito i concetti di parziali e armoniche, possiamo definire “filtro” come qualcosa che agisce in maniera sottrativa sul segnale sorgente, attenuando determinate parziali.
Daremo per scontate alcune conoscenze riguardo lo spettro, per cui consigliamo un ripasso del capitolo sulle forme d’onda, specie nella sua parte finale. 
Oggi, oltre a spiegare in maniera intuitiva come agiscono i filtri,  ci concentreremo sui parametri di intervento comuni a tutti i synth.

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In questo caso il modulo che ci interessa, appartenente alla categoria dei modificatori, si chiama VCF (voltage controlled filter) e di seguito ne spiegheremo il funzionamento, con tanto di parametri comuni ai vari sintetizzatori.
Il VCF si basa sulla presenza di quattro tipi di filtro: due primari (low pass / hi pass) e due composti (band pass / band reject):

 

 

Low Pass non permette alle alte frequenze di essere riprodotte, lasciando passare soltanto i bassi.

 

 

 

High Pass svolge la funzione opposta bloccando le frequenze basse e permettendo la riproduzione di quelle alte.

 

Band  Pass è ottenuto dal collegamento in serie dei filtri precedenti e permette una riduzione di alte e basse frequenze.

 

 

 

Band Reject (o Notch) è ottenuto tramite un collegamento in parallelo e da luogo ad un attenuamento delle parziali intermedie dello spettro.

Il parametro fondamentale, comune a tutti i sintetizzatori è  Frequency (frequenza di taglio) ed indica da che frequenza ha origine l’attenuamento.
Solitamente nei sintetizzatori il parametro Q/Slope (pendenza)  indica quanto l’intervento del filtro è ripido, e si misura in decibels di attenuazione per ottava, o poli. 
Ogni polo corrisponde a 6 decibel, e per darti un idea attenuare di 6dB equivale a dimezzare l’ampiezza della orma d’onda (il volume).

Un altro importante parametro è Resonance Peak, una manopola/potenziometro di tipo continuo che crea un’enfatizzazione delle parziali vicine alla frequenza di taglio.

Se portiamo la risonanza a livelli massimi il filtro entra in auto oscillazione generando una forma d’onda sinusoidale pari alla frequenza di taglio.

 

ESEMPIO:
con il filtro High Pass, impostiamo la frequenza di taglio a 10.000hz, con una pendenza di 12dB per ottava. Con questo settaggio, a 5000hz avremo una riduzione di 12dB, mentre a 2500hz di 24db e così via.

 

La gran parte dei  sintetizzatori lavora in sintesi sottrattiva, perchè il filtro attenua o toglie le parziali Le forme d’onda più utili al fine sottrattivo sono quelle con più parziali (quadra e dente di sega).
Con le conoscenze finora acquisite e con questa riproduzione virtuale di un sinth, puoi cominciare a creare i tuoi suoni partendo da un semplice segnale elettrico.

Nel prossimo capitolo parleremo dell’ oscillatore a bassa frequenza, modulo per eccellenza tra i controlli e che ci apre la strada a infinite possibilità.

 

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#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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