Syntezator od środka — oscylator, filtr i obwiednia ADSR

Wiele osób grających na klawiszach korzysta z gotowych brzmień: pianino, organy, smyczki, pad. Pokrętła z napisami „cutoff”, „resonance” czy „attack” pozostają nieruszane, bo nie wiadomo, co robią. Tymczasem zrozumienie, jak działa syntezator, otwiera ogromne możliwości: można dopasować brzmienie do utworu, poprawić gotowe presety i tworzyć własne. Podstawy są prostsze, niż się wydaje. W tym artykule wyjaśniamy najważniejsze elementy syntezatora.

Synteza subtraktywna — podstawa

Najczęściej spotykanym rodzajem syntezy jest synteza subtraktywna. Polega ona na wytworzeniu bogatego w alikwoty dźwięku, a następnie „odejmowaniu” od niego części częstotliwości za pomocą filtra. Proces wygląda tak: oscylator wytwarza dźwięk, filtr kształtuje jego barwę, a wzmacniacz z obwiednią decyduje, jak dźwięk zaczyna się, trwa i kończy. Do tego dochodzi modulacja, która dodaje ruchu. Zrozumienie tych czterech elementów pozwala zrozumieć większość syntezatorów.

Oscylator i kształty fal

Oscylator to źródło dźwięku. Wytwarza falę o określonej wysokości i kształcie, a kształt decyduje o barwie:

• sinus — czysty, gładki dźwięk bez alikwotów, przypominający gwizd lub flet;
• trójkąt — miękki, łagodny, z niewielką ilością alikwotów;
• piła — jasna, bogata w alikwoty, świetna do smyczków, basów i leadów;
• prostokąt — „pusty”, nieco nosowy, kojarzony z klarnetem i brzmieniami z gier;
• szum — losowy dźwięk bez wysokości, przydatny do efektów i perkusji.

Wiele syntezatorów ma dwa lub więcej oscylatorów, które można lekko rozstroić względem siebie, co daje szersze, pełniejsze brzmienie.

Filtr — kształtowanie barwy

Filtr usuwa część częstotliwości z dźwięku oscylatora. Najczęściej używa się filtra dolnoprzepustowego, który przepuszcza niskie częstotliwości, a tłumi wysokie. Dwa najważniejsze parametry to:

• częstotliwość odcięcia (cutoff) — powyżej niej filtr tłumi dźwięk. Niska wartość daje ciemne, stłumione brzmienie, wysoka — jasne;
• rezonans — podbicie częstotliwości w okolicy odcięcia, które daje charakterystyczny, „piszczący” lub „mokry” efekt.

Ruch częstotliwości odcięcia w czasie, na przykład otwieranie filtra, to jeden z najbardziej rozpoznawalnych efektów syntezatorowych. Istnieją też filtry górnoprzepustowe i pasmowe, które dają inne efekty.

Obwiednia ADSR

Obwiednia opisuje, jak parametr zmienia się w czasie od naciśnięcia do puszczenia klawisza. Najczęściej spotykana to ADSR:

• Attack (atak) — czas narastania od ciszy do pełnej głośności. Krótki daje uderzenie jak w pianinie, długi — powolne narastanie jak w padzie;
• Decay (opadanie) — czas spadku do poziomu podtrzymania;
• Sustain (podtrzymanie) — poziom, na którym dźwięk trwa, dopóki klawisz jest wciśnięty;
• Release (wybrzmienie) — czas zanikania po puszczeniu klawisza.

Obwiednia steruje zwykle głośnością, ale osobna obwiednia może sterować filtrem, zmieniając barwę w czasie. Na przykład krótki atak i krótkie wybrzmienie dają perkusyjne, „pluckowe” brzmienie, a długi atak i długie wybrzmienie — miękki pad.

LFO — ruch w brzmieniu

LFO, czyli oscylator niskiej częstotliwości, nie wytwarza słyszalnego dźwięku, ale powoli zmienia inne parametry. Gdy LFO steruje wysokością, powstaje vibrato. Gdy głośnością — tremolo. Gdy filtrem — efekt „falowania” barwy. Szybkość i głębokość LFO decydują o charakterze efektu. Delikatne LFO dodaje brzmieniom życia, a mocne daje wyraźne efekty, popularne w muzyce elektronicznej.

Inne rodzaje syntezy

Poza syntezą subtraktywną istnieją inne metody:

• synteza FM — modulacja częstotliwości jednego oscylatora drugim, dająca jasne, metaliczne i dzwonkowe brzmienia, typowe dla elektrycznych pianin z lat 80.;
• synteza wavetable — oparta na tablicach kształtów fal, które można płynnie zmieniać;
• synteza oparta na próbkach — odtwarzanie nagranych dźwięków instrumentów, podstawa większości keyboardów i pianin cyfrowych;
• synteza addytywna — budowanie dźwięku z wielu sinusoid.

Współczesne instrumenty często łączą kilka metod (zobacz keyboard, pianino cyfrowe czy syntezator).

Polifonia i tryby gry

Polifonia to liczba dźwięków, które syntezator może zagrać jednocześnie. Syntezatory monofoniczne grają jeden dźwięk naraz i są świetne do basów i leadów. Polifoniczne pozwalają grać akordy i pady. Tryb portamento, czyli glide, sprawia, że wysokość płynnie przechodzi z jednego dźwięku do drugiego, co daje charakterystyczny efekt w leadach i basach.

Brzmienia do zespołu

W kapeli weselnej i zespole rozrywkowym syntezator służy do wielu brzmień: padów, smyczków, organów, basów syntezatorowych, leadów, efektów. Znajomość podstaw pozwala szybko dopasować gotowe brzmienie do utworu: przyciemnić zbyt jasny pad filtrem, skrócić wybrzmienie, by nie zlewało się z gitarą, dodać lekkie LFO do smyczków. Warto zapisywać własne wersje brzmień i układać je w kolejności setlisty, by przełączanie na scenie było szybkie (zobacz brzmienia klawiszowe w kapeli i instrumentacja zespołu).

Jak eksperymentować

1. wybierz prosty preset, na przykład pojedynczą piłę bez efektów;
2. poruszaj częstotliwością odcięcia i rezonansem, słuchając zmian;
3. zmieniaj parametry obwiedni głośności: atak, wybrzmienie;
4. dodaj drugą obwiednię do filtra i posłuchaj, jak barwa zmienia się w czasie;
5. dodaj LFO do wysokości, głośności, filtra;
6. zapisz udane brzmienia z czytelną nazwą.

Pomocne są też wirtualne syntezatory w programach do nagrywania, w których łatwo zobaczyć wszystkie parametry na ekranie (zobacz DAW dla muzyków i MIDI).

Typowe brzmienia krok po kroku

Znając podstawowe elementy, można samodzielnie zbudować kilka klasycznych brzmień. Miękki pad: dwie piły lekko rozstrojone względem siebie, filtr dolnoprzepustowy ustawiony dość nisko, długi atak i długie wybrzmienie obwiedni głośności, delikatne LFO na wysokości. Bas syntezatorowy: jeden oscylator piłowy lub prostokątny, filtr z wyraźnym rezonansem, krótka obwiednia filtra dająca „klik” na początku dźwięku, tryb monofoniczny. Brzmienie typu pluck: krótki atak, krótkie opadanie, niskie podtrzymanie, filtr szybko zamykający się po uderzeniu. Lead: piła z lekkim portamento, filtr otwarty, vibrato z LFO dodawane kółkiem modulacji. Smyczki: kilka pił rozstrojonych, łagodny atak, filtr dość otwarty i pogłos. Każde z tych brzmień można potem dopracować do konkretnego utworu. Warto zapisywać je pod nazwami, które od razu mówią, do czego służą, na przykład „pad ballada” czy „bas disco”. Dzięki temu na próbie i koncercie łatwo je znaleźć (zobacz klawisze w zespole).