Deze stof is niet alleen voor synthesizer-mensen, ook in keyboards worden veel van de dingen die worden uitgelegd gebruikt. Zeker in professionele keyboards van vandaag kun je erg veel veranderen aan een geluid. Dan is deze kennis zeer handig.
En ook als je een synthesizer wilt gaan kopen is dit mooie info, dan weet je iig wat de verkoper bedoeld als hij zegt dat je een lfo op de osc kunt plaatsen! ;-)
Datum laatste update: 5-6-2007
Inhoud:
De essentie van geluid
- Volume
- Pitch
- Timbre
- Samenvatting
Componenten
- Oscillators
- Filter
- Amplifier
- Samenvatting
Enveloppes
- De enveloppe
- Nog meer enveloppe
Modulatie
- Vibrato
- Tremolo
- LFO
Samenvatting
- …en toen was er muziek!
1. De essentie van geluid
Om te begrijpen hoe een synthesizer geluid maakt moet je eerst begrijpen hoe een geluid in elkaar zit. Zoals iedereen wel ooit geleerd heeft bestaat geluid uit trillingen in de lucht. Deze komen van een bron af, en daarvandaan worden ze steeds groter, tot ze helemaal verdwenen zijn.
Hetzelfde als je een steen in het water gooit. Je ziet er rimpels vanaf de bron komen, ze worden steeds groter en verdwijnen uiteindelijk.
Een geluid bestaat uit 3 hoofdonderdelen:
1. Volume
2. Pitch
3. Timbre
1. Volume
Wat het volume precies inhoud mogen duidelijk zijn. Bijna iedereen zal het verschil horen tussen een speld dat valt, of een vliegtuig dat opstijgt. Dit ga ik hier ook niet verder uitleggen. Verderop krijgen we wel even wat taaie (of saaie) stof over volume.
2. Pitch
Druk eens de meest linkse knop van jouw keyboard in, goedzo. Nu de meest rechtse, mooi.
Je hebt zojuist gehoord wat de pitch inhoud. Je hoorde de pitch zojuist omhoog gaan. Pitch is dus toonhoogte.
Pitch wordt uitgedrukt in frequentie. Hiermee bedoelen ze aantal herhalingen per seconden.
Frequentie wordt aangeduid met Hertz (HZ).
1000 Hz is 1 Kilo Hz (KHz)
Een gemiddeld mens kan geluiden horen tussen de 30 Hz en de 18.000 Hz (18 KHz)
Als je je stem opneemt op de computer en dan sneller laat afspelen dan klinkt jouw stem ook veel hoger. Je hebt nu de frequentie van jouw stem veranderd.
Let op, frequentie is niet de toonhoogte, want als ik een stem van een man opneem en vervolgens met 40 Hz (40 herhalingen per seconden) laat afspelen hoor ik een lagere toon als dat ik hetzelfde zou doen bij een vrouw.
Als je een geluid exact 2x zo snel afspeelt hoor je het geluid exact één octaaf hoger.
Om herhalingen te kunnen bepalen moet de vorm van het geluid ook contant zijn. Je hebt ook willekeurige vormen, denk aan een waterval, daar wordt natuurlijk helemaal niets herhaald. Aangezien dit te uitgebreid is, en ook totaal niet van toepassing is, ga ik er ook niet verder op in.
3. Timbre
Oké , nu hebben we inmiddels een volume en een toonhoogte. Maar daar heb je natuurlijk erg weinig aan. Dat zou hetzelfde zijn als iemand heel hoog en hard horen praten hoewel hij niet eens longen en stembanden heeft. Je zult dus ook niets horen.
Dus wát moet volume hebben en wát moet met veel herhalingen per seconden hoorbaar zijn?
Goed geraden, de Timbre. Timbre is de klankkleur van het geluid.
Als je het geluid van een fluit zou horen herken je dat geluid meteen als een fluit. Als je dezelfde noot zou spelen op een orgel op dezelfde volume hoor je duidelijk het verschil.
Deze instrumenten hebben verschillende klankkleuren – timbres.
Als je op een oscilloscoop zou kijken wat er gebeurt bij dit voorbeeld zie je dat de vorm van het geluid veranderd.
Een timbre bestaat eigenlijk alleen maar uit een vorm van een wave. Dit noemt met een waveform. Iedere waveform heeft zijn eigen geluid en karakteristieke kenmerken.
Samenvatting
|
Dit is een voorbeeld van een waveform. De horizontale lijn geeft de tijd aan. De verticale lijn het volume, en de vorm van de lijn is de waveform. Als ik de vorm nou vertikaal zou uitrekken hoor je hem luider.
Als ik dit geluid 1x zou afspelen verdeeld over een seconde zou je het geluid niet eens horen. Je hebt daarvoor minimaal 30 herhalingen per seconden (30 Hz) vor nodig. Sneller als 18 KHz gaat dus ook al niet.
Hoger dan 18 KHz noemt men Ultrasonisch. Lager dan 30 Hz noemt met subsonisch. Dit kun je niet horen. Wat niet wil zeggen dat je het niet kunt waarnemen. Als een subsonisch geluid van een vliegtuig langs jouw raam scheurt zal het raam waarschijnlijk springen. Als de subsonische geluiden hard genoeg zijn kun je zelfs een heel huis in puin helpen!
Aangezien het niet onze bedoeling is om huizen tegen de vlakten aan te helpen gaan we gewoon verder met synthesizeren in het volgende hoofdstuk.
2. Componenten
Leuke stof hè? Het is zo leuk, we gaan het gewoon leuker maken!
We hebben nu geleerd waar geluid uit bestaat. Nu ga je leren hoe een synthesizer geluiden produceert.
(Nog ff dit hoofdstukje en dan mag je gaan lezen hoe we geluid kunnen bewerken/synthesizen)
Een synthesizer heeft 3 hoofdcomponenten:
1. Oscillator
2. Filter
3. Amplifier (géén versterker)
1. Oscillator
We hebben geleerd dat een geluid uit een waveform bestaat. Een synth moet dus iets hebben wat een waveform kan creëren. Meestal noemt met zo’n ding een oscillator.
De eerste synthesizer gebruikte een elektronische circuit om waveforms te creëren, dit noemt met een VCO (Voltage Controlled Oscillator). Tegenwoordig gebruikt men DCO ’s ( Digitally Controlled Oscillators).
Een simpele Oscillator kan 2 of 3 waveforms maken. Dit zijn de meest gebruikte waveforms:
Deze geluiden zijn niet echt natuurlijke geluiden. Ze zien er niet alleen kaal uit, zo klinken ze ook. Toch kun je theoretisch gezien alle geluiden maken met deze waves. Een synthesizer gooit het geluid over jouw klavier heen met verschillende frequenties. Frequentie van het geluid staat gelijk aan pitch/toonhoogte, en zo kun je de waves spelen als een instrument.
2. Filters
De naam zegt het eigenlijk al. Een Filter filtert het geluid.
Om de scherpe hoeken van een waveform af te ronden.
Als je luistert naar de sawtooth wave hoor je een heel scherp geluid. Dat komt omdat de waveform hele scherpe hoeken heeft. In de acoustische terminology noemen ze dit overtonen/overtones.
Als we nou een filter toe zouden voegen worden sommige overtones verwijderd. En zal de waveform meer afgerond worden. Met andere woorden, de filter zorgt ervoor dat de wave minder scherp klinkt.
Uiteraard kun je deze filter ook aanpassen, dit doe je met de “Cutoff Frequency”. Je zou kunnen zeggen dat overtones boven de cuttoff frequentie niet doorgelaten worden, en dus ook niet hoorbaar zijn. Op die manier neemt de scherpte van het geluid af.
De meeste synthesizers kunnen niet alleen overtonen verwijderen, maar kunnen ook nieuwe maken, door bij de cuttoff frequentie het geluid te vertekenen (distorting). Dit noemt men de resonantie (“Resonance”). Hiermee kun je hele leuke dingen creëren.
3. Amplifier
De amplifier wordt gebruikt om de hoogte van een waveform aan te passen. Hierdoor wordt dus het volume aangepast.
LET OP, een amplifier van een synthesizer is iets anders dan een amplifier die jouw boxen aanstuurt. De synthesizer gebruikt de amplifier om een waveform aan te passen, en dus niet het geluid wat uit jouw line-outs komt.
Samenvatting
|
De oscillator maakt voor ons de waveform.
De filter past de overtones naar onze smaak aan
De amplifier steld een bepaald volume.
Eigenlijk best simpel toch?
3. Enveloppes
We hebben het moeilijkste alweer achter de rug, nu je weet hoe natuurlijke en synthetische geluiden gemaakt worden, gaan we eens kijken wat we nog meer aan het geluid kunnen doen. Immers, we hebben alleen nog maar “uuuh’s” en “oooh’s” gemaakt. Maar we kunnen nog gigantisch veel geluiden maken. En daar hebben we in principe nog maar één enkel dingetje voor nodig:.
De enveloppe
Een natuurlijk geluid hoor je nooit als aan - uit. Het komt, en het gaat. Een leuk voorbeeldje is de piano. Sla hem maar eens aan op het keyboard. Je hoort eerst een wat harder geluid, deze wordt, net zo snel als hij kwam, weer wat zachter, houd iets aan en sterft weer af.
De enveloppe bepaald het volume over de tijd.
|
1. Attack
2. Decay
3. Sustain
4. Release
Hier zie je een voorbeeld hoe de enveloppe van de slow-string eruit ziet. Eerst wat harder, bijna meteen wat zachter, hij houd iets aan, en vervolgens sterft hij af.
Na ga ik even de termen bij de tekening verklaren:
1. Attack: De attack begint wanneer er op een toets gedrukt wordt. Dan begint het geluid aan te zetten.
2. Decay: Het eerste moment waarop het geluid zachter of misschien wel harder wordt.
3. Sustain: Dit is het moment dat het geluid klinkt zolang als wij de toets ingedrukt houden.
4. Release: Wanneer je de toets weer loslaat hoor je het geluid nog heel eventjes, hij sterf nu snel of langzaam af.
Nog even een opmerking bij punt 3, niet ieder geluid is geschikt om door te klinken, want een drum blijft echt niet doorklinken als je de toets voor een minuut ingedrukt houd. Dit ligt aan de instellingen van jouw synthesizer.
Een drum heeft een heel erg korte attack, een korte decay, en een wat langere release. Bij een drum is er geen sprake van sustain.
Probeer maar eens op je bureau. Klop er eens op. ‘tik’, en weg is het. Klop nog eens, maar houd deze keer je hand op je bureau. Afhankelijk van de houtsoort en ophanging zal er misschien iets veranderen aan de timbre. Maar je zult absoluut geen sustain kunnen waarnemen.
Een viool bv. zal wel altijd door blijven klinken. net zo lang als jij de toets ingedrukt houd. En zo kan ik nog wel waslijsten met instrumenten posten. Maar daar ben ik te lui voor.
Dit type Enveloppe wordt meestal de ADSR-enveloppe (attack, decay, sustain release) genoemd.
Nog veel meer enveloppes!
Vond je het leuk, die enveloppes? Goed nieuws, voor bijna alles wat ingesteld kan worden op jouw synthesizer kun je een enveloppe aanpassen.
Niet alleen de volume veranderd over de tijd. Ook de toonhoogte, de filter, de oscillator ga zo maar door.
Op die manier kun je zeer complexe geluiden maken, en ook bijna alle geluiden.
Niet iedere synthesizer maakt gebruik van de adsr-enveloppe. De Casio Cz-serie maakt bijvoorbeeld gebruik van maar liefst 8 verschillende stappen! Met dit apparaat kun je dan ook wel gigantisch geavanceerde geluiden maken.
4. Modulatie
Wij kennen in principe 2 soorten modulatie:
1. Vibrato
2. Tremolo
Beide zijn zeer belangrijk bij akoestische instrumenten. Een viool zonder vibrato zou erg strak en monotoon aanhoren.
1. Vibrato
Snelle beweging van de pitch in een aanhoudend geluid heet vibrato. Ik neem aan dat iedereen dat wel kent.
Je hoort het overal, in een fluit bijvoorbeeld. Eerst hoor je een strak geluid, en langzaam hoor je de toonhoogte subtiel omhoog en omlaag gaan.
Dit kun je voor elkaar krijgen om een modulatie op de oscillator te plaatsen.
2. Tremolo
Niet alleen de pitch valt te vibreren, ook de volume kan snel omhoog en omlaag gaan. Hier kun je mooie en natuurlijke effecten mee creëren. Zoals je al verwachtte word dit bereikt door de amplifier te moduleren.
LFO
Zowel de vibrato als de tremolo hebben een vrij langzame waveform nodig met een zeer lage frequentie (2 á 3 Hz)
Omdat een normale oscillator alleen maar waveforms van minimaal 30Hz produceert wordt het lastig zo’n lage waveform te creëren. Dus hebben we nog een onderdeeltje in onze synthesier zitten. Een Low Frequency Oscillator, kortweg LFO. Sommige synthesizers gebruiken de term Modulation Generator.
Voor de LFO kunnen we meestal een waveform kiezen. Een LFO met een saw-wave zal bijvoorbeeld heel anders klinken als een LFO met een square-wave (dit noemt men trouwens een trill)
En je raad het al, ook op de LFO kun je een Enveloppe plaatsen. Helaas kan dit niet met alle synthesizers, vaak kun je slechts een delay tijd invoeren.
5. Samenvatting
Zo, denk daar maar eens aan als je een toets indrukt van je synthesizer!
De OSCillator maakt een waveform
De filter maakt hem meer/minder scherp
De amplifier zorgt voor de volume
De LFO creërt bij de OSC en/of Amplifier een modulatie
Met controller bedoel ik dus een pitch bender, arpeggiator etc.
En zowaar alles is in te stellen op tijd met de enveloppe!
Simpel toch?
Opnames maken van je keyboard, hoe moet dat?