Sticky Topic Parametri regolabili del suono - Oscillatori (Read 6102 times)
madflyhalf
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Parametri regolabili del suono - Oscillatori
18. Dec 2009 at 23:14
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Con cosa si fa il suono!??!

Con gli oscillatori! Siam partiti dall'inviluppo e poi il filtro senza pensare alla base che genera il suono!  Lips Sealed  Grin

Visto che la catena di sintesi va da OSCILLATORI -> FILTRI -> AMPLIFICATORE (e noi siamo partiti al contrario!) eccoci agli oscillatori.

Il suono in qualunque sintetizzatore viene generato dagli oscillatori: che siano Voltage Controlled Oscillator o Digitally Controlled Oscillator (VCO e DCO) per ora non ci interessa, prenderemo in esame i VCO, quelli analogici perché più facili da spiegare e più "in tema" quando si parla di sintesi analogica (o virtual-analog nel 2000) sottrattiva.

Ecco un oscillatore:


Brutto eh?!  Grin


Bene, l'oscillatore è un generatore di segnale modulabile essenzialmente in frequenza e forma d'onda, segnale che poi andrà processato dal filtro, per finire amplificato in modo che si possa sentire.
Lascio da parte un po' di teoria dei segnali, specie quella riguardante cosa vuol dire frequenza di un segnale, cos'è il periodo T etc...

Le forme d'onda essenziali sono 3 +1:

Dente di sega (o rampa)

Triangolare

Pulse wave, che ha nell'onda quadra probabilmente la sua particolare onda più conosciuta, ovvero con duty cycle pari a 50% (vuol dire che per metà del periodo l'onda è nella parte alta e per l'altra metà è nella parte bassa...)

+ Sinusoide.

La sinusoide è trattata a parte perché nei primi sintetizzatori (1968-75) era parecchio difficile riuscire a realizzarla, la si otteneva mandando in auto-oscillazione il filtro (praticamente mandando al massimo la risonanza e al minimo il cutoff, con keyboard tracking esatto, il filtro si comportava come un oscillatore di sinusoide).


Ognuna di queste forme d'onda ha un suono diverso per un motivo molto semplice: amplificate, generano una serie di armonici molto differenti.

La sinusoide è di poco interesse anche perché genera un solo armonico, infatti il suo suono è molto freddo e sottile.

La rampa è in sostanza un'onda ottenuta dalla somma di infinite sinusoidi, la cui intensità (voltaggio per il circuito elettrico, volume per noi che ascoltiamo) è inversamente proporzionale all'armonico a cui si riferisce, cioè...
la sinusoide del 1° armonico con intensità 1   +
la sinusoide del 2° armonico con intensità 1/2 +
la sinusoide del 3° armonico con intensità 1/3 +
la sinusoide del 4° armonico con intensità 1/4 +
e così via                                    ...

Quindi via via, i vari armonici saranno sempre meno intensi e udibili...

l'onda quadra si genera dalla somma di infinite sinusoidi con lo stesso principio di sopra, solo che ha solo armonici dispari, quindi:
la sinusoide del 1° armonico con intensità 1   +
la sinusoide del 3° armonico con intensità 1/3 +
la sinusoide del 5° armonico con intensità 1/5 +
la sinusoide del 7° armonico con intensità 1/7 +
etc...


l'onda triangolare ha una formula simile a quella sopra perché genera solo armonici dispari, ma l'intensità si riduce ancora più in fretta, perché il denominatore della frazione è elevato al quadrato (in effetti è un'onda molto simile per suono a una triangolare, con pochi armonici e molto deboli):
la sinusoide del 1° armonico con intensità 1    +
la sinusoide del 3° armonico con intensità 1/9  +
la sinusoide del 5° armonico con intensità 1/25 +
la sinusoide del 7° armonico con intensità 1/49 +
etc..


Torniamo per un momento alle varianti dell'onda quadra, ovvero le onde ad impulso: esse hanno un controllo in più, ovvero il Duty Cycle (ciclo utile), cioè il tempo (frazione del periodo) in cui l'onda è nel valore alto.
La quadra ha DC = 50%, poi via via si può variare a piacere ottenendo risultati sonori (ed elettrici) diversi!

Cambiando quindi la sua forma, si cambia anche l'intensità degli armonici che genera (che sono sempre quelli dispari, non cambiano)!

È impossibile riuscire a spiegare tutte le variante (sono infinite!), però diciamo che pian piano cambiano (in modo regolare) il volume di questi armonici, fino ad avere una onda a impulso variabile con DC < 1% che ha tutti gli armonici della stessa ampiezza, pari sempre al valore massimo.
In italiano non viene il doppio senso, diciamo onda a impulso, ma poi ci riferiamo a impulso, proprio per indicare quella speciale variante con DC<1%, in Inglese è tutto più facile: Pulse Wave è la generica, impulse è l'impulso!  Grin


Per caratteristiche sonore, vi invito di nuovo a scaricare quel vst e spippolare un bel po'!

Comunque, indicativamente:

Onda sinusoide: praticamente non esiste in natura
Onda a dente di sega: è alla base per riprodurre famiglie di strumenti come gli archi e gli ottoni
Onda quadra: può essere quella di un flauto dolce o al panflute, nei quali la colonna d'aria che sta all'interno dello strumento, quando è messa in movimento, genera una vibrazione e delle oscillazioni simmetriche. La sua variante impulso è un'ottima base per un suono di Clavinet o chitarra..
Onda triangolare: può essere utilizzata per riprodurre qualche legno, o uno xilofono/vibrafono


Domani se ho un po' più di tempo, parlo di come poi si usano queste onde in base ai controlli a disposizione su un pannello di un synth!
  

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Lke
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Re: Parametri regolabili del suono -Parte I: Inviluppo
Reply #1 - 19. Dec 2009 at 08:43
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Interessantissimo...ho apprezzato molto!
Pur essendo abbastanza giovane, leggendo queste cose mi viene in mente il Commodore64, visto che non ho mai provato un synth.
  
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madflyhalf
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Re: Parametri regolabili del suono -Parte I: Inviluppo
Reply #2 - 22. Dec 2009 at 13:04
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Appena ho avuto un po' di tempo, visto che comunque si sta parlando di suoni, ho registrato al volo (e malissimo) tutte le varie onde e come suonano.

Premessa: ho registrato coi piedi e in frettissima, col vecchio pc con la scheda audio scassata, l'Equinox che comandava il vst Minimogue e l'uscita della scheda audio che entrava direttamente nell'ingresso.  Grin

Ma tanto sono solo degli esempi! In alcuni casi sentirete partire un po' l'audio, non vi preoccupate, è proprio la mia scheda audio Baracca.

Tra l'altro ho pure suonato coi piedi per via della latenza: praticamente da quando pigiavo il tasto sulla master a quando usciva il suono dalle casse, passava mezzo secondo!  Lips Sealed Undecided quindi non è che fossi proprio scioltissimo!  Cheesy


ok, let's go:

Sinusoide (potete sentire quanto poco è interessante questa onda e come detto, nei vst c'è, nei synth vintage analogici, quasi mai!).

Triangle: già qua si migliora, ma non di tanto (questa è una clip migliore, in quella precedente c'era un rumore di massa  Undecided )

Cominciamo a godere un po': Rampa (ascendente)
Rampa (discendente)
Un po' più gustoso: Onda quadra (dc=50%)
Pulse con dc=33%
Pulse con dc=10%

Ora, nel Minimogue va sono pre-impostate queste ultime 3 onde, ma poi mi sono ricordato che ho il vst Pro-53, che "clona" il glorioso e fantastico Sequential Circuits Prophet V, primo sintetizzatore polifonico (cacchio che bava alla bocca... Tongue), e in questo vst c'è il controllo "Power" che funziona solo con la quadra selezionata e appunto ne varia il ciclo utile!
Purtroppo avevo già scollegato e risistemato tutto (tastiera, cavi...), quello che vi toccherà ascoltare è una registrazione da cani, fatta pigiando i tasti della tastiera del pc come se fosse una master e col mouse a girare lo knob virtuale del vst!  Grin Chiedo di nuovo scusa Embarrassed

Square Pro-53 modulazione

Sentite come cambia il suono?

Ebbene, a partire dal Prophet V, venne inserito il controllo di PWM (Pulse-Width-Modulation), ovvero tramite un comando specifico si assegnava il doppio controllo alla rotella a lato, di power dell'onda a impulso e di un LFO, per dare una modulazione semi-casuale al DC dell'onda quadra che usciva dall'oscillatore. La rotella serviva per "dosare" tale modulazione (ad esempio, quando era a riposo, non sentivate il suono cambiare)!


Se volete vedere tali onde (senza bisogno di un oscilloscopio e di un synth, vst o reale che sia), aprite i file mp3 che vi ho linkato con un qualunque editor audio (io ho usato Nero Wave Editor), regolate bene la scala di misura e vedrete le onde!


Nota: se poi le guardate bene quelle onde, non sono precisissime! Questo dipende da tanti fattori (qualità degli algoritmi del vst, dispersione del segnale, disturbi...), ma cambia anche da sintetizzatore a sintetizzatore, per via dei differenti componenti al loro interno (tipo di oscillatori!).
Tant'è che ogni synth (analogico, ma anche i recenti virtual analog) ha una sua voce e le recenti workstation a campioni (motif, fantom, triton etc...) hanno al loro interno i campionamenti delle onde dei vari gloriosi sintetizzatori del passato!

Troverete qualcosa del tipo: mini saw (saw Minimoog), proph saw (saw del Prophet V), OB-X saw (la rampa dell'Oberheim OB-X, progenitore dell'OB-Xa, sì quello di Jump Grin), Jupiter8 ramp (la rampa del Roland Jupiter 8) etc...


Chiudo questo post con un video, perché dopo aver parlato (vagamente) del Minimoog (monofonico), del Prophet V (polifonico a 5 voci, il primo) dopo aver accennato all'OB-X (4, 6 o 8 voci) e al Jupiter (8 voci), è giusto citare quello che per me è il migliore (ma poco famoso) polysynth analogico di sempre.
È orgoglio del made in Italy, per quanto sia amaro visto che il progetto a lungo termine è ovviamente fallito, è stato il primo sintetizzatore a inserire un bandpass filter (sentite che suoni ne escono), un sequencer  a 4 tracce e un chorus che spettina:

Elka Synthex
  

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Re: Parametri regolabili del suono -Parte I: Inviluppo
Reply #3 - 04. Jan 2010 at 20:39
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Qualcuno ha sentito?  Lips Sealed Undecided

Vi interessa ancora?!?  Grin Cheesy
  

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Ray
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Re: Parametri regolabili del suono -Parte I: Inviluppo
Reply #4 - 04. Jan 2010 at 21:35
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yes!Great!
Specialmente se continui a postare chicche come il video dell'Elka Synthex! Non lo conoscevo, davvero interessante!
  
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madflyhalf
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Re: Parametri regolabili del suono -Parte I: Inviluppo
Reply #5 - 05. Jan 2010 at 11:50
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Allora ecco un altro video:

Minimooog D

Wink
  

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Re: Parametri regolabili del suono -Parte I: Inviluppo
Reply #6 - 03. Mar 2010 at 10:51
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