Synten, eller synthesizern som det heter.
Version 1.1 (2003-02-27)
Daniel Kahlin <daniel kahlin net>
Den senaste versionen finns här: http://www.kahlin.net/daniel/artiklar/synten.php
Innehåll
Det kan vara svårt att förstå varför det finns så många olika syntar.
Räcker det inte bara med ett fåtal? Alla låter ju ändå likadant! Eller
gör de verkligen det?
Det finns en uppsjö olika fabrikat av syntar. Men det är inte bara märket
på lådan som skiljer dessa åt. Dessa syntar skapar sitt ljud på en mängd
olika sätt. Vi kallar dessa sätt syntesmetoder. En synt kallas polyfon om
den kan spela flera toner samtidigt. Om synten kan spela flera toner med
olika klangfärger samtidigt (till exempel bas och piano) kallas den
multitimbral. De flesta moderna syntar är multitimbrala. (och därför
också polyfona)
En väldigt enkel, men ändå sent påkommen syntesmetod är sampling.
Sampling innebär egentligen bara att man gör en inspelning av ett ljud antingen
digitalt eller analogt. Denna inspelning kan man sedan spela upp närsomhelst.
De variationsmöjligheter man får med sampling är i sin vanligaste form bara
ljudstyrka och tonhöjd. Om tonhöjden ändras, ändras tyvärr också längden på
ljudet. Längden halveras om man spelar en oktav högre. Dessutom låter vissa
ljud underligt om man ändrar tonhöjden mycket. Detta är väldigt påtagligt
på den mänskliga rösten. (den så kallade kalleanka-effekten)
Detta är förstås opraktiskt, men sampling har ändå rikligt av
användningsområden. Ett sätt att komma runt problemet med att längden
halveras är att använda sig av olika samplingar för olika intervall på
klaviaturen. Detta kallas multisampling. Om man vill sampla en oktav av
ett piano kan man till exempel sampla ett c och ett fiss. Det samplade c:et
används för tonerna a till d, och fiss:et används för tonerna diss till giss.
En tidig synt med sampling är Mellotronen.
Mellotronen består av en klaviatur där varje tangent är kopplad
till en bandslinga. När en tangent trycks ned spelas motsvarande bandslinga
upp, och när tangenten släpps spolas slingan raskt tillbaka. Maskinen är
stor och tung. Ljudkvaliteten lämnar också en del övrigt att önska.
Men i många fall vill man åt just det ljudet.
Ljudexempel på en Mellotron kan man höra bland annat i introt till
Beatles "Strawberry fields" och flöjtstämman i Led Zeppelins
"Stairway to heaven".
Ett modernt exempel på sampling får man i praktiskt taget all hiphop-musik.
Där är det vanligt att man samplar ett stycke trummor och låter detta spelas
upp i en oändlig slinga. Denna slinga kallas "loop", och används som bakgrund
till rappen. Detta är förstås en extrem form av sampling, men visar ändå
på möjligheterna.
Tidiga syntar använde en syntesmetod som kallas subtraktiv syntes. Detta
är egentligen ett samlingsnamn för alla syntesmetoder som utgår från ett
ljud rikt på deltoner, och sedan tar bort (subtraherar) vissa av dessa.
Den subtraherande enheten kallas för ett filter.
I de tidiga syntarna alstrades ljudet av analoga kretsar, och dessa
syntar kallas därför analogsyntar. De allra första försöken gjordes med
hjälp av radiorör. Ett fåtal syntar byggdes med denna teknik, men syntarna
tog inte riktig fart förrän transistorerna kom. En svårighet med att
använda radiorör är att det är svårt att
konstruera den del som omvandlar not till frekvens. (A blir 440Hz, osv...)
Robert Moog konstruerade några av de första syntarna med transistorteknik.
Som sin sista synt konstruerade han den så kallade Minimoog:en i början
av 70-talet. En synt som än idag är populär, och har ett högt
andrahandsvärde.
De analoga syntarna karaktäriseras av ett varmt ljud och är i stort sett
alltid monofona, dvs de kan bara spela en ton i taget.
Ofta har de en mängd rattar eller reglar som används för att ställa in
klangfärgen. En stor nackdel med detta är att det är svårt att lagra ett
ljud. Ända sättet blir att skriva ned exakt hur alla rattar eller reglar
var inställda, och kanske inte ens då blir det rätt.
Nuförtiden finns en uppsjö av digitala varianter av dessa analoga syntar.
Dessa löser många av problemen med ljudlagring och polyfoni,
men purister hävdar fortfarande att orginalen låter bäst.
Under 70-talet forskades det en hel del på ljud, och på Stanford uppfann
en man vid namn Chowning en syntesmetod som skulle revolutionera syntes av
naturliga ljud, FM-syntes. FM står för frekvensmodulation och är en form
av additiv syntes. Additiv syntes betyder att ljudet utgår från enkla
vågformer för att skapa mer komplicerade, man adderar komplexitet.
I sin enklaste form alstras ljudet av en sinusgenerator (bärvåg) vars
frekvens styrs av en annan sinusgenerator (modulator). Modulatorn har en
frekvens som är en multipel av bärvågens. (till exempel 0.5, 1.0, 10.0, osv...)
Det intressanta med den här syntesmetoden är att det låter naturligt.
Man kan göra en ganska bra imitation av tex en trumpet, och när man varierar
hur mycket modulatorn inverkar på bärvågen låter det som att man blåser mer
respektive mindre i trumpeten. FM-syntesen har en stor nackdel: Det är
väldigt svårt att konstruera ljuden. I moderna FM-syntar finns en mängd
parametrar, och deras inverkan på klangfärgen är inte uppenbar. Trots
detta är FM-syntar viktiga än idag. Patentet på FM-syntes ägs av Yamaha.
En annan, mindre vanlig form av additiv syntes består i att helt enkelt summera
ihop sinusvågor, en per delton i den önskade klangen. För att detta skall
bli bra behövs ganska många sinusvågor, 128 stycken är inte ovanligt.
Den tillverkare som mest är känd för att använda denna metod är Kawai.
Fysikaliska modeller (Eng: Physical Modeling) är en syntesmetod som
har dykt upp på senare år. Det är egentligen en väldigt rättfram metod.
Att den kommit sent är mycket beroende på den beräkningskraft som krävs.
För att göra en fysikalisk modell av till exempel en klarinett sätter man ihop
modeller av olika små rörstumpar. Rörstumparna anpassas så att de bäst
motsvarar hålrummet inne i klarinetten. Sedan lägger man till en modell av
bladet och en modell av munnen och läpparna som spelar. Modellen för munnen
blir också en rörstump, medan modellen för läpparna kanske bara blir en
kraft som bromsar bladet. För att få instrumentet att låta simulerar man
hur en luftström rör sig från munnen via bladet genom röret, med alla
resonanser. Resultatet är att klangen ändrar sig på ett naturligt sätt
när man "blåser" olika hårt. En annan trevlig egenskap med syntesen är
att modellen för klarinetten fungerar för alla verkliga och overkliga
klarinettliknande instrument med ett rör och ett blad, det är bara
parametrarna som skiljer. Man kan tillochmed flytta sig steglöst mellan
de olika modellerna.
Några kommersiella syntar som använder sig av fysikaliska modeller
tillverkas av Casio. Dessa modellerar främst blåsinstrument.
Ofta vill man kunna förändra ljudets parametrar med tiden på något sätt.
Det vanligaste sättet är att använda sig av en kombination av två enkla
enheter: lågfrekvensoscillator (Eng: Low Frequency Oscillator, LFO) och
enveloppgenerator. (Eng: Envelope Generator, EG)
Lågfrekvensoscillator
Lågfrekvensoscillatorn fungerar precis som man skulle kunna tro, genom att
svänga med en låg frekvens. Detta kan man till exempel koppla till frekvensen
hos den ton man spelar och på så sätt skapa ett vibrato.
Om man kopplar lågfrekvensoscillatorn till ljudets volym får man effekten
av ett tremolo.
Enveloppgenerator
Enveloppgeneratorn fungerar på så vis att man kan ställa in ett antal nivåer
och hur lång tid det skall ta att vandra till denna nivå från den
föregående.
Nivån kan man till exempel låta styra ljudets volym, klangfärg eller tonhöjd.
Det vanligaste är att man kan ställa in parametrarna:
A (Attack, Eng: Attack), D (Avtagning, Eng: Decay),
S (Hållnivå, Eng: Sustain) och R (Utklingning, Eng: Release).
Om man låter enveloppen styra volymen på ljudet så händer följande när man
trycker ned en tangent:
A är tiden det tar för volymen att gå från noll till max och
D är tiden det tar att gå från max till nivån S.
Volymen stannar på nivån S tills man släpper tangenten, volymen går
då ner till noll på tiden R. På äldre syntar används ofta enklare
enveloppgeneratorer som endast har parametrarna A och R.
Nästan alla nutida kommersiella syntar är hybrider av tidigare nämnda
syntesmetoder. Till exempel:
Yamaha SY77/TG77 använder en kombination av additiv syntes (FM-syntes),
sampling (i form av förinspelade ljud) och subtraktiv syntes.
Ensoniq EPS-16+ använder en kombination av sampling och subtraktiv syntes.
Roland Alpha Juno 1/2 som är en lite äldre synt använder sig däremot enbart av subtraktiv syntes.
I och med att hemdatorerna har blivit allt kraftfullare har en ny typ
av synt blivit möjlig, den så kallade mjukvarusynten. En mjukvarusynt är
egentligen inget annat än en datorsimulering av en vanlig synt. Med gamla
tidens datorer var det inte möjligt att simulera ljudet lika fort som
det spelades upp. Datorn behövde i vissa fall räkna flera timmar för att
kunna spela upp en ljudsnutt på en minut, något som 70-talets elektronmusiker
med glädje och stor entusiasm ägnade sig åt. Dagens datorer däremot, kan
simulera ett flertal syntar samtidigt på samma tid som det tar att spela
upp ljudet. Denna egenskap kallas för realtid.
För att skaffa sig en ny synt behöver man bara installera ett nytt program.
En nackdel är att det faktiskt inte går att spela på synten. Det är kanske
inte en så stor brist som det låter. Man kan spela in noterna med hjälp av
en annan (vanlig) synt, för att sedan spela upp dem med mjukvarusynten,
och på så sätt få tillgång till ett annat och kanske bättre ljud.
Olikar syntar låter faktiskt, ...olika! Därför behöver man fortfarande
en studio fylld med olika modeller för att få de klanger man vill.
Visserligen finns det mjukvarusyntar som efterliknar de vanliga syntarna,
men dessa når i mitt tycke inte "riktigt fram".
- "A Tutorial on Digital Sound Synthesis Techniques", Giovanni De Poli, Computer Music Journal, Volume 7, No. 4, Winter 1983 sid 8-26
- "Elements of Computer Music", F. Richard Moore, Prentice Hall, ISBN 0-13-252552-6
- "Musical Acoustics", Donald E. Hall, Brooks/Cole, ISBN 0-534-13248-0
Copyright © 1999, 2000, 2003 Daniel Kahlin <danielkahlinnet>
|
![[kahlin.net]](../pics/kahlin_icon.gif){kind=icon}