Sezione VCO del Elka SynthexGli oscillatori si trovano alla base dell'architettura progettuale di un sintetizzatore. Sono infatti i generatori principali del suono che sarà poi filtrato e processato da altri moduli dello strumento. Sono quindi il primo passo verso la definizione di un timbro, la loro qualità e versatilità influenzerà fortemente il carattere del sintetizzatore.

Compito dell'oscillatore è di generare una variazione di tensione ciclica quindi ripetuta nel tempo definita forma d'onda. Nel caso in cui la tensione variasse in modo casuale e non ripetitivo si otterrebbe un generatore di rumore, di cui parleremo più avanti.

 

Sezione VCO del EMS Synthi A

L'oscillatore quindi ripete sempre una certa onda finché non si invia un nuovo comando. La ripetizione dell'onda nel tempo è definita ciclo, se il ciclo si ripete da 20 a 20.000 volte al secondo l'orecchio umano potrà percepirlo. La misurazione di quante volte un ciclo si ripete in un secondo è misurata in Hertz, se un oscillatore emette un suono a 7000 Hz significa che il ciclo si ripete 7000 volte in un secondo
Questa tensione, una volta amplificata, andrà a far muovere le membrane degli altoparlanti che genereranno un suono udibile. Le infinite possibilità di variazione della tensione corrispondono alla enorme varietà di suoni udibili.
I sintetizzatori analogici normalizzati sono generalmente dotati di un basso numero di oscillatori per ogni voce (da 1 a 3 solitamente), ogni oscillatore può emettere una determinata forma d'onda. Questo tipo di architettura facilita al massimo la creazione di timbri semplici ma rende più impegnativa la creazione di timbri emulativi di buon livello, funzione comunque spesso richiesta dal musicista. Il programmatore deve infatti cercare di utilizzare i pochi generatori a disposizione per creare una forma d'onda complessa.
Gli oscillatori dei sintetizzatori analogici si possono dividere in 2 tipi:

Sezione VCO del Moog Source1 VCO Voltage Controlled Oscillator (oscillatore controllato dalla tensione).

2 DCO Digitally Controlled Oscillator (oscillatore controllato digitalmente).

Gli oscillatori VCO fanno parte della prima generazione dei sintetizzatori analogici anche se il timbro più caldo, rispetto a quello dei DCO, ha favorito un ritorno di questi generatori (vedi Oberheim OB-mx, Doepfer, Alesis Andromeda, Spectral Audio Neptune e altri) anche in periodi recenti. Oltre che per le nuove tecniche costruttive si è preferito utilizzare i DCO per ovviare al problema dell'intonazione e della poca resistenza agli agenti esterni (come temperatura e alimentazione irregolare) dei precedenti VCO. Non bisogna confondere però i DCO dei sintetizzatore analogici con le wavetable dei primi sintetizzatori a campioni. I primi sono sempre dei veri e propri generatori analogici mentre i secondi sono dei lettori di forme d'onda.

sezione VCO del Moog Voyager

Controlli riguardanti l'intonazione

Il primo controllo quasi sempre presente in un oscillatore è la scelta dell'ottava base su cui agire. Questa possibilità viene definita in diversi modi dai diversi costruttori:
"Octave" o "Range" con visualizzazione di valori che variano tra 32' 16' 8' 4' 2' 1' e che identificano l'ottava base. Questi valori sono mutuati dai registri dell'organo a canne che identifica con 8 piedi una canna aperta che produce il Do1. Così 16' suonerà un Do0 e 4' un Do2.
I sintetizzatori dotati di tale controllo con più di un oscillatore utilizzano solitamente un altro potenziometro o selettore per definire l'intervallo (in semitoni) che esiste tra un oscillatore e l'altro: "Transpose" con visualizzazione di valori che variano tra -12\+12 semitoni.
Oltre questi due controlli che fissano la frequenza dell'oscillatore all'interno della scala temperata si trova poi un potenziometro che regola l'intonazione dell'oscillatore al di fuori della scala temperata. Le più utilizzate diciture per distinguere il controllo sono "Tune, Detune, Fine tune, Fine, Frequency" con visualizzazione di valori che variano per esempio tra -50\+50 cents, -1\+1 ottave o semplicemente tra b e # o altra scala adottata dal costruttore.
Altri costruttori preferiscono non fissare con un selettore il passaggio tra una ottava e l'altra e affidano a un solo potenziometro la regolazione dell'intera estensione raggiungibile dall'oscillatore definendola "Tune" con visualizzazione di valori in Hz o altra scala adottata dal costruttore.
L'adozione del controllo "Octave" permette una più comoda programmazione anche in condizioni di esecuzione dal vivo ma elimina la possibilità di avere in un unico potenziometro l'intera gamma delle frequenze a disposizione eseguendo un unico glissato. L'interruttore “audio - sub audio” o “normal - low frequency” offre direttamente la possibilità di trasformare l'oscillatore da VCO a LFO e può essere presente sia in sintetizzatori normalizzati che modulari. Questa possibilità è particolarmente interessante perché rende l'oscillatore un LFO controllabile via CV.

forma d'onda e analisi di spettro della triangolare del Elka syntex

forma d'onda e spettrogramma della pulse del Elka syntex.Si può notare il cambio di larghezza dell'impulso nel tempo

forma d'onda e analisi di spettro della Dente di Sega del Elka syntex

forma d'onda e analisi di spettro della Dente di Sega del Elka syntex

Controlli riguardanti le forme d'onda

La forma d'onda è la base per la creazione di un timbro e l'oscillatore dei sintetizzatori analogici ne ha a disposizione poche tra cui scegliere. Le forme d'onda permettono una prima impostazione di partenza del suono lasciando ai filtri il compito di ritoccare la composizione armonica dello spettro sonoro. Pur nella sua semplicità il metodo di generazione di questi sintetizzatori può comunque competere sia nella creazione di timbri ex novo sia nell'emulazione con strumenti che adottano le più recenti e complesse tecniche di sintesi. Il controllo che permette di selezionare la forma d'onda viene generalmente indicato come "Waveform" o “Shape” con visualizzazione dei valori come:
"Sinusoid" (sinusoidale), "Triangular" (Triangolare), "Sawtooth" (Dente di sega), "Square" (Quadra), "Pulse" (a impulso), "Pulse width modulation" (modulazione di larghezza di impulso), "Lambda", "Noise" (rumore) riportati spesso in formato grafico.
Ognuna di queste forme d'onda ha un suo spettro armonico, per alcune facilmente immaginabile (sinusoide o noise) per altre più complesso.
La forma d'onda sinusoidale genera un suono puro senza armonici, questo significa che occuperà una sola frequenza dello spettro udibile.
In alcuni sintetizzatori non esiste un selettore di forme d'onda. Si è preferito dotare lo strumento di interruttori o di volumi per ogni singola forma d'onda che contribuiscono a creare il disegno finale.
Il Noise Generator (generatore di rumore) è un altro circuito capace di creare un suono ma a differenza degli oscillatori veri e propri genera un segnale in cui casualmente si alternano tutte le frequenze udibili.

Nei sintetizzatori modulari il Noise Generator è costituito da un modulo distinto da quello degli oscillatore mentre nei sintetizzatori normalizzati spesso si trova tra i controlli riguardanti le forme d'onda dell'oscillatore. Spesso compare la possibilità di scegliere di usare il White Noise (rumore bianco), il nome nasce dall'analogia con la luce bianca che comprende tutti i colori, o il Pink Noise (rumore rosa); quest'ultimo è ponderato per l'orecchio umano, ossia è dotato di un filtro passa basso che bilancia la prevalenza delle frequenze acute presente nella percezione uditiva dell'uomo. Il generatore 

di rumore viene usato per produrre suoni naturali come vento e mare, per dare una sensazione di irregolarità e di realismo a suoni emulativi, per creare suoni percussivi simili a rullanti e piatti e offre anche altre possibilità se usato come modulo di controllo (vedi sample & hold).

 

Controlli riguardanti le connessioni ad altri moduli o ad apparecchi esterni

Modulo di generatore di rumore del Doepfer A100

L'intonazione di un oscillatore viene pilotata dalla tensione generata dalla tastiera ma, il VCO può essere anche controllato sia internamente che esternamente da vari moduli. Di un oscillatore si possono modulare la frequenza e la lunghezza dell'onda 

Nei sintetizzatori modulari le possibilità di modificare la frequenza e la larghezza dell'impulso dell'onda quadra con qualsiasi controllo esterno sono sempre presenti.
Nei sintetizzatori normalizzati le connessioni interne più usate sono:

  1. la frequenza modulata da un LFO definita "modulation" o "vibrato" o semplicemente "LFO"
  2. la frequenza modulata da un inviluppo definita "adsr" o "envelope modulation"
  3. la frequenza modulata da un secondo oscillatore audio usato come controllo modulatore definita "FM" (frequency modulation).
  4. La frequenza modulata da un joystick o da un pitch bend
  5. La lunghezza dell'onda quadra controllata da un LFO definita "PW modulation"

 

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