Fundamentos de Síntese Subtrativa

SÍNTESE SUBTRATIVA


A síntese subtrativa é uma das mais antigas e utilizadas formas de
sintetizar sons. É o método empregado em clássicos como os
sintetizadores Moog, Sequential Prophet-5 e Prophet-10,
sintetizadores ARP, a maioria dos sintetizadores Oberheim, os modelos
Roland Jupiter, TB-303, etc. A lista é praticamente infinita. Os
novos instrumentos digitais como as workstations e dispositivos
sample playback também empregam muitos dos princípios básicos da
síntese subtrativa.

Com o Nord Modular e Micro Modular, a Clavia introduz um novo
conceito: um instrumento digital moderno que combina uma fiel
reprodução do comportamento dos velhos favoritos analógicos com a
conveniência e a estabilidade dos designs mais novos.

O proósito deste capítulo é de proporcionar uma rápida introdução aos
fundamentos da síntese subtrativa. Se você deseja saber mais, existem
diversos livros sobre o assunto.


MÓDULOS - OS BLOCOS CONSTITUINTES


A síntese subtrativa iniciou sua vida em sintetizadores modulares,
amplos gabinetes abrigando módulos eletrônicos separados, conectados
através de patch cords (cabos de encaminhamento). Com os avanços da
tecnologia, a funcionalidade de muitos destes módulos pôde ser
colocada em uma única placa de circuito. Porém os sintetizadores
subtrativos ainda são constituídos destes mesmos módulos (ou blocos
constituintes), assim como no princípio, décadas atrás. Iremos agora
observar mais detalhadamente estes blocos constituintes.
Primeiramente, vamos falar sobre os três blocos básicos que criam e
processam som:


OSCILADOR

O oscilador (oscillator) é um dos poucos módulos em um sintetizador
que realmente produz qualquer som, (a maioria dos outros módulos
apenas dão forma ao som que vem do oscilador.) O oscilador é mais ou
menos como uma corda em um instrumento de cordas, vibra para criar
som.


FILTRO

O sinal de um oscilador pode ser enviado através de um filtro
(filter), que dá forma, ou modela o timbre do som, tornando-o
mais "brilhante", "opaco", "magro", etc.


AMPLIFICADOR

O amplificador (amplifier) dá forma ao volume do som, tornando-o
mais "suave" ou "agressivo", "lento" ou "curto".


Em adição a estes três módulos básicos, todos os sintetizadores
também possuem "moduladores" (modulators), dispositivos que podem
fazer o volume, o timbre e outras qualidades do som variarem
continuamente quando você toca uma tecla. Basicamente, são estes
moduladores que adicionam animação ao som, diferenciando o som
estático de um órgão do som dinâmico e interessante de um
sintetizador. Os dois moduladores mais comuns são Envelopes e LFOs.


GERADORES DE ENVOLVENTE

Um gerador de envolvente (envelope generator) é usado para
proporcionar ao som sua "forma". Se você aplicar um gerador de
envolvente a um amplificador (que controla o volume), você pode fazer
com que o som lentamente aumente de volume e então diminua quando
você pressiona e segura uma tecla, por exemplo.


LFO

LFO é uma abreviação para Low Frequency Oscillator (oscilador de
baixa freqüência). É usado para variações repetitivas em um som, como
vibrato ou tremolo.


CONECTANDO MÓDULOS


Existem muitas formas com as quais os módulos descritos acima podem
ser conectados em um sintetizador, mas o exemplo na figura abaixo é
bastante comum em sintetizadores "hardwired" (conectados
definitivamente).


Sinal de áudio
Sinal de controle


Note que a linha horizontal indica o caminho que o som percorre. As
linhas verticais indicam sinais de controle. Os envelopes, por
exemplo, somente modulam (controlam) o oscilador, o filtro e o
amplificador, não afetam o som diretamente.


OS OSCILADORES E AS FORMAS DE ONDA


As duas qualidades básicas de um oscilador são forma de onda
(waveform) e afinação (pitch).


AFINAÇÃO

A figura abaixo mostra uma onda dente-de-serra (sawtooth). Durante um
período, a onda sobe gradualmente até o nível máximo e então
instantaneamente cai de volta para o nível mínimo. A duração deste
período determina a afinação (pitch) (freqüência/frequency) do som.
Quanto mais curto o período, mais alta a afinação. Se você, por
exemplo, permitir que um oscilador toque em uma freqüência de 440 Hz,
existirão 440 períodos idênticos de onda dente-de-serra gerados por
segundo.


Um período


Normalmente, existem três formas de alterar a freqüência de um
oscilador:


1. fazendo ajustes manuais: No Nord Modular, por exemplo, você tem um
ajuste de "Oct Shift" para todos os osciladores e controles separados
de Semitone e Fine Tune para cada módulo oscilador separado.


2. Tocando o teclado: O teclado é normalmente "conectado
permanentemente" ao oscilador, sendo assim ao pressionar teclas
diferentes pode-se produzir afinações diferentes. Em alguns casos
esta conexão pode ser desligada, para que o oscilador produza sempre
a mesma afinação, independente de qual tecla está sendo pressionada
no teclado. Isto pode ser feito desativando-se a função Keyboard
Tracking (KBT).


3. Através de modulação: Modulação permite fazer a afinação
variar "automaticamente". O exemplo mais comum é provavelmente o uso
de um LFO para fazer a afinação subir e descer, para criar vibrato.
mas você pode também colocar a afinação sob controle de um envelope,
ou fazer a afinação variar com sua força ao tocar as teclas
(velocity).


FORMA DE ONDA

A forma de onda (waveform) do oscilador afeta o conteúdo harmônico e,
sendo assim, o timbre. As três formas de onda mais comuns são dente-
de-serra (sawtooth), pulse (pulso) e triangle (triangular).

Ao observar o formato de uma forma de onda, pouco se pode dizer sobre
o seu som. Ao invés disto, existe uma maneira melhor de mostrá-la,
com um "espectro de freqüência". Vamos introduzir alguma rápida
teoria:

Matematicamente, todas as formas de onda podem ser consideradas como
formadas por um número de "harmônicos", adicionados juntos. Cada
harmônico consiste de uma onda senoidal (sine wave), a forma de onda
mais pura e simples que existe (uma onda senoidal não possui nenhum
harmônico). Em outras palavras, se um número de ondas senoidais são
adicionadas juntas, cada uma com sua própria afinação (pitch)
(freqüência/frequency) e volume (amplitude), é possível criar
qualquer forma de onda desejada.

O harmônico mais baixo (grave) é chamado "fundamental".
A "fundamental" determina a afinação básica do som. Se a fundamental
possui uma freqüência de 440 Hz, iremos perceber o som inteiro com
uma afinação de 440 Hz.

Outros harmônicos são então adicionados à fundamental,
chamados "overtones". Normalmente, o primeiro overtone aparece em uma
freqüência que é o dobro da fundamental (em nosso exemplo, 880 Hz). O
próximo harmônico aparece em uma freqüência que é três vezes a
fundamental (em nosso exemplo, 1320 Hz) e assim por diante.

Em uma mostra de espectro de uma forma de onda, você pode ver
a "freqüência" (afinação) de cada harmônico e sua "amplitude"
(nível). Isto é feito desenhando-se cada harmônico como uma linha
subindo de uma escala horizontal. A posição de cada linha nesta
escala indica a freqüência do harmônico. A linha mais a esquerda é a
fundamental, a próxima é o primeiro harmônico, etc. Para tornar a
vida mais fácil, usualmente não se rotula a escala horizontal com
freqüência em Hz, mas com os números dos harmônicos. A altura de cada
linha representa a amplitude de cada harmônico.

Se você compreende o princípio, você pode entender que se os
harmônicos com números altos possuem amplitude alta, o som será
percebido como "mais brilhante".

Vamos observar algumas formas de onda comuns e seus espectros. Nas
ilustrações a seguir, somente alguns dos primeiros harmônicos são
mostrados. Na realidade, formas de onda como estas possuem uma
quantidade quase infinita de harmônicos.



Dente de Serra (Sawtooth)


A onda Dente de Serra (Sawtooth) possui um espectro simples. Todos os
harmônicos estão presentes na onda, em valores proporcionais. Como
você pode ver, os harmônicos agudos possuem uma amplitude levemente
alta, o que faz com que esta forma de onda soe brilhante.


Amplitude
Tempo

Amplitude
Número de harmônico (freqüência)



Triangular (Triangle)


A onda Triangular (Triangle) não possui harmônicos muito fortes. Além
disto, estes aparecem somente em números ímpares. O primeiro fato
torna o som puro, parecido com o de uma flauta, e o segundo fato
proporciona ao som um caráter levemente "oco".


Amplitude
Tempo

Amplitude
Número de harmônico (freqüência)



Onda Pulso (Pulse Wave)


A Onda Pulso (Pulse Wave) é levemente mais complicada, pois não
é "uma" forma de onda, mas muitas diferentes. Uma onda Pulso é uma
forma de onda que, durante um período, salta uma vez entre amplitude
completamente positiva e amplitude completamente negativa, e então
repete o processo. O que pode ser variado é "onde" no período o salto
acontece. Vamos observar três exemplos:


Amplitude
Tempo

Amplitude
Número de harmônico (freqüência)


Amplitude
Tempo

Amplitude
Número de harmônico (freqüência)


Amplitude
Tempo

Amplitude
Número de harmônico (freqüência)


No primeiro exemplo, o salto acontece em 5% do início do período.
Isto é referido como uma onda Pulso com 5% de largura de pulso (pulse
width, as vezes chamada duty cicle - ciclo de trabalho). A segunda
onda possui uma largura de pulso de 10%. A terceira possui uma
largura de pulso de 50%. A terceira onda é um caso especial da onda
Pulso, chamada Onda Quadrada (Square Wave), e possui uma
peculiaridade, contém somente harmônicos ímpares, o que proporciona
uma qualidade "oca".

Em muitos sintetizadores (incluindo o Nord Modular), a largura de
pulso pode ser ajustada, para modificar o timbre da onda Pulso.
Quanto mais estreita a largura de pulso, mais "magro" será o som.

Você pode também fazer a largura de pulso variar continuamente, por
exemplo, através de um LFO ou Envelope. Isto é referido como
Modulação de Largura de Pulso (Pulse Width Modulation, ou PWM). Ao
modular a largura de pulso a partir de um LFO, pode-se criar um
efeito tipo Chorus rico, usado costumeiramente em sons do
tipo "strings".



INHARMONIC SPECTRA


Acima discutimos apenas espectros onde os "overtones" aparecem em
harmônicos perfeitos. Enquanto isto é verdadeiro para as formas de
onda discutidas acima, é definitivamente falso para todos os sons. Se
você, por exemplo, usar as diversas capacidades de Frequency
Modulation (FM) ou Ring Modulation do Nord Modular, com dois
osciladores ajustados em intervalos "não usuais" (não oitavas ou
quintas, por exemplo), você poderá obter um espectro onde
os "overtones" aparecem com freqüências em algum lugar "entre"
harmônicos perfeitos. Isto resulta em um som "inharmonic" (não
harmônico), que muitas vezes soa "metálico".


Amplitude
Tempo

Amplitude
Número de harmônico (freqüência)



SYNC


Em alguns instrumentos (incluindo o Nord Modular), dois osciladores
podem ser "sincronizados". Se você, por exemplo, sincronizar o
Oscillator 2 ao Oscillator 1, o Oscillator 2 irá reiniciar com um
novo período da forma de onda, cada vez que o Oscillator 1 o fizer.
Se o Oscillator 2 possui uma freqüência mais alta que 1, este irá
obter uma forma de onda complexa que depende de sua própria afinação
e também da afinação do outro oscilador.


Oscillator 1

Oscillator 2 (sincronizado)


Quando Sync é aplicado, a afinação básica do Oscillator 2 é "travada"
naquela do Oscillator 1. Se você mudar a afinação do Oscillator 1,
você irá afetar a afinação de ambos os osciladores. Além disto,
quando você varia a afinação do oscilador sincronizado (Oscillator
2), isto será percebido como uma alteração de timbre, não de
afinação. Isto nos leva a um espectro com ressonância profunda nos
harmônicos do Oscillator 2, assim:


Amplitude

Harmônicos do Osc 2

Número de harmônico (freqüência)


Se você for mais além e deixar que a afinação do oscilador
sincronizado seja variada continuamente, através de um LFO ou
Envelope, por exemplo, você poderá alterar o conteúdo harmônico do
som de forma muito interessante e característica.



O FILTRO


O Filtro em um sintetizador é usado para remover ou enfatizar
freqüências em um espectro de freqüência. Um filtro é como um
amplificador (um controle de volume) que é aplicado diferentemente a
partes diferentes do espectro. Por exemplo, um filtro pode tornar
freqüências graves mais altas, enquanto que ao mesmo tempo torna
freqüências agudas mais baixas. Aplicar tal filtro tornaria o som
mais grave e menos agudo, mais pesado e menos estridente.

Vamos imaginar um som com um espectro onde todos os harmônicos estão
disponíveis em níveis iguais. Este som se pareceria com isto:


Amplitude

Freqüência


Vamos agora colocar este espectro através de um Low Pass Filter
(filtro passa baixa) (este tipo de filtro é discutido em detalhes a
seguir). O filtro possui uma característica, que pode ser mostrada
como uma curva no espectro de freqüência.


Amplitude

Freqüência


Como você pode ver, a curva é estável no registro grave (o que
significa que não amplifica e não atenua as freqüências nesta parte
do espectro) e então, gradualmente começa a cair. Quando aplicada à
onda acima, este filtro "corta" algumas partes do material de
freqüências altas da onda, assim:


Amplitude
Freqüência

Amplitude
Freqüência



TIPOS DE FILTRO


Existem muitos tipos de filtro, todos com suas diferentes
características e propósitos. discutiremos aqui os três tipos de
filtro mais comuns.


Lowpass Filter

O Lowpass Filter (Filtro Passa Baixa), suaviza as freqüências altas e
permite que as freqüências baixas passem não afetadas, como no
exemplo acima. É o tipo de filtro mais comum em sintetizadores, pois
pode ser usado para "arredondar" o som estridente das ondas dente de
serra e pulso.


Amplitude
Fc (Freqüência de Corte)
Freqüência


Highpass Filter

O Highpass Filter (Filtro Passa Alta) é o oposto do Lowpass Filter.
Permite que as freqüências altas do som passem e corta as freqüências
baixas. Isto remove os "graves" de um som, sem afetar os agudos.


Amplitude
Fc (Freqüência de Corte)
Freqüência


Bandpass Filter

O Bandpass Filter (Filtro Passa Banda) permite que freqüências em uma
determinada extensão do espectro (a banda) passem, enquanto que
suaviza freqüências abaixo e acima desta extensão. Isto acentua os
médios de um som.


Amplitude
Fc (Freqüência de Corte)
Freqüência


Notch Filter

Este tipo de filtro (também conhecido como Band Reject - Rejeita
Banda) pode ser visto como o oposto de um Band Pass Filter. Corta as
freqüências na "extensão média", permitindo passar as freqüências
abaixo e acima.


Amplitude
Fc (Freqüência de Corte)
Freqüência


ROLL-OFF


Filtros do mesmo tipo (Lowpass, Highpass, etc.) podem ter diferentes
características. Um dos fatores que determinam a curva exata de um
filtro é o "roll-off", que é medido em dB/Oitava (decibéis por
oitava) ou "poles". O filtro mais simples possui um roll-off de 6
dB/oitava, ao qual se refere como "1 pole". O próximos passos acima
são 12 dB (2 poles), 18 dB (3 poles), etc.


Os filtros mais comuns em sintetizadores são os Lowpass Filters de 12
dB e 24 dB. A diferença entre os dois pode ser estudada no gráfico a
seguir. O filtro 12 dB permite que mais freqüências altas passem, o
que dá ao som um caráter mais estridente que o filtro 24 dB.


No Nord Modular, alguns dos módulos de filtro podem ser ajustados em
modos entre 12 dB e 24 dB. Para sons com alta ressonância (veja a
seguir), similar àqueles no Roland TB-303, o ajuste 12 dB do Lowpass
Filter é útil.


Amplitude
Fc (Freqüência de Corte)
12 dB (2-pole)
24 dB (4-pole)
Freqüência


FREQÜÊNCIA DE CORTE


O parâmetro mais importante de um filtro é a "Freqüência de Corte"
(Cutoff Frequency), que é o ajuste que determina "onde" no material
de freqüências o filtro deve começar a cortar. Se a freqüência de
corte em um Lowpass Filter é ajustada em um valor muito baixo, os
harmônicos mais baixos (os graves) irão passar. Se você aumentar o
ponto de corte totalmente, ao máximo, "todas" as freqüências irão
passar, como a figura abaixo ilustra.


Amplitude
Fc (Freqüência de Corte)
Freqüência


Mudar a freqüência de corte é muitas vezes chamado de "varrer o
filtro" (filter sweeping). Isto é provavelmente uma das maneiras mais
importantes de dar forma ao timbre do som de um sintetizador. Ao usar
um Envelope você pode, por exemplo, ter um ponto de corte alto no
início de um som, que então é gradualmente reduzido (o filtro "fecha"
enquanto o som "cai"). Isto emularia a forma com a qual a maioria dos
instrumentos de cordas tangidas (piano, guitarra, etc.) se comportam;
a amplitude dos harmônicos diminui enquanto o som decai.


KEYBOARD TRACKING (KBT)


Ao tocar afinações diferentes, os osciladores produzem freqüências
diferentes. Isto significa que os "overtones" na forma de onda
aparecem em freqüências diferentes. A freqüência de corte do filtro,
porém, é fixa. Isto significa que overtones diferentes serão cortados
em afinações diferentes. Para ser mais preciso, quanto mais para a
direita (agudos) você toca no teclado, mais abafado será o som.


Para solucionar este problema, muitos sintetizadores possuem um
parâmetro chamado Filter Keyboard Tracking. Quando isto é ativado, a
freqüência de corte do filtro varia dependendo da tecla tocada, assim
como a freqüência do oscilador faz. Isto assegura um espectro
harmônico constante para todas as teclas.


Amplitude
Freqüência


RESONANCE (Q-VALUE)


A ressonância (resonance) em um filtro é criada através da conexão da
saída do filtro de volta em sua entrada, em outras palavras criando
um "feedback loop" (realimentação). Esta conexão feedback já existe
no interior do filtro, e a quantidade de realimentação é controlada
com um parâmetro Resonance no módulo filtro. Resonance pode também
ser chamado de Q-value.


Ao aplicar ressonância, as freqüências ao redor do ponto de corte do
filtro são amplificadas (se tornam mais altas). Ao aumentar mais a
ressonância, o filtro começará a se comportar mais e mais como um
Bandpass Filter, onde somente as freqüências ao redor do ponto de
corte passam. O filtro começa a "ressonar", o que significa que soa
como se estivesse "adicionando" freqüências ao som. Se a ressonância
é aumentada ainda mais (em alguns filtros do Nord Modular), o filtro
começará a "auto-oscilar", produzindo um som por si próprio, assim
como um oscilador.

A figura abaixo mostra um espectro de freqüência de um filtro lowpass
em diferentes quantidades de "resonance" (Q-values).


Amplitude

Q = 4
Q = 2
Q= 1
Q = 0.5

Freqüência de Corte
Freqüência


Valores altos de ressonância são também visíveis na forma de onda.
Aparecem como uma forma de onda "superimposta" com freqüência
equivalente à freqüência de corte (cutoff) do filtro. Os três
exemplos abaixo mostram a mesma onda com ressonância aumentada.


Q=0.5
Amplitude
Tempo

Q=1
Amplitude
Tempo

Q=2
Amplitude
Tempo


Se você adiciona ressonância a um som e então varia a freqüência de
corte (cutoff frequency) (com um envelope, por exemplo), você pode
obter um típico som de sintetizador.



O AMPLIFICADOR


Um amplificador (Amplifier) é mais comumente usado no estágio final
da cadeia de sinal de um sintetizador, para controlar o volume. Ao
modular o amplificador com um envelope, o som pode receber
sua "forma" básica. Na realidade, a "forma de volume" é um dos
fatores mais importantes que identificam um som. Ao ajustar
apropriadamente o envelope de volume, você pode tornar um
som "suave", "agressivo", "tangido", "estático", etc.


A curva de envelope de volume (à esquerda) determina como a amplitude
da forma de onda muda no tempo.


ENVELOPES


ENVELOPE ADSR

Envelopes (envolventes) podem ser usados para modular afinação,
amplitude, ponto de corte de filtro e diversos outros parâmetros em
um som. Isto é usado para dar a um som um caráter "variante" do
momento em que uma tecla é pressionada até o momento em que é solta.
O envelope clássico de sintetizador possui quatro parâmetros: Attack
(ataque), Decay (decaimento), Sustain (sustentação) e Release
(liberação), e é conhecido como "ADSR-Envelope".

Quando você pressiona uma tecla, o envelope é "triggado" (disparado).
Isto significa que inicia a partir de zero ao nível máximo. Quanto
tempo isto deve levar depende do ajuste de Attack. Se o tempo de
ataque está ajustado em "0.5" (no caso dos geradores de envelope do
Nord Modular: 0.5 ms), o envelope irá alcançar "instantaneamente" o
nível máximo. Se o ataque é aumentado, levará mais tempo para
alcançar o nível máximo. Se você tem, por exemplo, um envelope
controlando volume, aumentar o ataque dará ao som um caráter "mais
suave". Se você tem o envelope endereçado ao filtro, este pode dar ao
som um caráter tipo "wah" em seu início.


Nível
Tempo
Attack (tempo)
Tecla pressionada


Após o envelope alcançar o nível máximo, este começa a cair
novamente. Quanto tempo isto deve levar pode ser ajustado com o
parâmetro Decay.


Nível
Tempo
Attack (tempo)
Decay (tempo)
Tecla pressionada


O nível do envelope não precisa necessariamente cair totalmente para
zero após o final do estágio de Decay. Ao invés disto, o ADSR-
envelope possui um ajuste de Sustain (sustentação), usado para
determinar o nível onde o envelope deve "estacionar" após o Decay. Se
você deseja criar, por exemplo, um som de flauta, você deve ajustar
um nível de Sustain alto no seu envelope de volume, pois o som básico
de uma flauta permanece em um nível constante pelo tempo que o
instrumento é tocado.


Por outro lado, para um som de piano, seria recomendável um nível de
Sustain de valor "0", pois um som de piano "cai" para o silêncio se
você mantém uma tecla pressionada por tempo suficiente.


Nível
Attack (tempo)
Decay (tempo)
Sustain (nível)
Tempo
Tecla pressionada


Por favor, note que o parâmetro Sustain representa um "nível", porém
todos os outros parâmetros do envelope representam "tempos".


Como descrito acima, o envelope permanece no nível de Sustain até que
a tecla seja solta. Este então cai de volta para o nível zero. O
tempo que isto deve levar pode ser ajustado com o parâmetro Release,
que funciona assim como o Decay, porém não é aplicado até que você
levante seu(s) dedo(s) da(s) tecla(s).


Nível
Attack (tempo)
Decay (tempo)
Sustain (nível)
Release (tempo)
Tempo
Tecla pressionada
Tecla solta


Se você ajustar o Sustain em nível máximo, o ajuste de Decay não terá
importância, pois o volume do som nunca será reduzido.


Nível
Tempo
Tecla pressionada
Tecla solta


Se você ajustar o Sustain em 0, o som se tornará silencioso após a
fase de Decay ter terminado. Com Attacks curtos e tempos de Decay
moderados, isto pode ser usado para simular o comportamento de
instrumentos de cordas tangidas (guitarra, piano, etc.) onde o som
sempre cai para o silêncio após algum tempo.


Nível
Tempo
Tecla pressionada
Tecla solta


Freqüentemente, os níveis de envelope podem ser variados de acordo
com a força aplicada ao tocar as teclas. Isto é usado para fazer um
som variar de acordo com o seu estilo de tocar, para fazer tornar um
som mais brilhante (filter envelope) ou mais alto (amplifier
envelope), por exemplo. Nos módulos Envelope do Nord Modular que
possuem esta função, existe uma entrada Amp.


ENVELOPE AD

Um tipo mais simples de envelope possui somente os parâmetros Attack
e Decay, e é chamado AD-envelope. O AD-envelope se comporta como um
ADSR-envelope com nível de sustain ajustado em 0. Este tipo de
envelope, muitas vezes com controles de amount (quantidade) e
inversion (inversão), é adequado quando você deseja afetar somente o
início dos som. Por exemplo, pode ser usado para modular a amplitude
de FM ou a afinação dos osciladores, para criar um timbre diferente
durante a parte de ataque do som.



LFO


Um LFO é um oscilador, assim como aqueles que produzem som em um
sintetizador, porém com duas diferenças principais:


1. O LFO produz freqüências relativamente baixas, na maioria das
vezes abaixo da área de audição (até 20 Hz).

2. O LFO não é usado normalmente para produzir som, mas é conectado a
outros módulos para proporcionar modulação de parâmetros. Se você,
por exemplo, endereçar um LFO para controlar a afinação de um
oscilador (Pitch), você obtém "vibrato". Se você o endereçar para o
ponto de corte do filtro (Filter Cutoff Frequency), você obtém um
efeito tipo "Wah-Wah". E se você o endereçar para o amplificador de
um instrumento você obtém "tremolo".


Os dois parâmetros básicos de um LFO são "Waveform" (forma de onda)
e "Rate" (velocidade ou freqüência): A forma de onda determina o tipo
de vibrato, por exemplo "regular" (triangle ou sine), "rampa"
(sawtooth) ou randômico. O parâmetro Rate determina a velocidade do
vibrato.




SÍNTESE ADITIVA


Logicamente, a síntese aditiva (Additive Synthesis) deve ser
considerada como o oposto da síntese subtrativa (Subtractive
Synthesis), e basicamente é isto mesmo. Ao invés de usar formas de
onda com conteúdo harmônico rico, como ondas dente de serra ou pulso,
e atenuar ou amplificar com filtros as diferentes partes do espectro
harmônico, você constrói suas formas de onda adicionando um
determinado número de ondas senoidais (sine waves). É assim que os
órgãos baseados em "tonewheel" funcionam, por exemplo.


CRIANDO UMA FORMA DE ONDA


Para mostrar o princípio básico da síntese aditiva, vamos criar uma
forma de onda triangular (triangle) simples a partir de algumas ondas
senoidais. A onda triangular não possui harmônicos muito fortes. Além
disto, estes harmônicos aparecem somente em números de harmônicos
ímpares. O primeiro fato torna o timbre puro, parecido com o de uma
flauta, e o segundo dá ao som um caráter levemente "oco". Como uma
onda triangular "perfeita" consiste de um número infinito de ondas
senoidais, não é praticamente possível obter um resultado perfeito,
mas é possível chegar muito perto. No exemplo abaixo, usamos seis
ondas senoidais diferentes para criar nossa onda triangular. Note que
os níveis dos diferentes harmônicos de oscilador são apenas
esquemáticos. A forma da onda resultante é também uma simples
estimativa.


Osc 1
Amplitude
Tempo

Osc2
Amplitude
Tempo

Osc 3
Amplitude
Tempo

Osc 4
Amplitude
Tempo

Osc 5
Amplitude
Tempo

Osc 6
Amplitude
Tempo


Amplitude
Tempo


Você pode perguntar: Por que então usar síntese aditiva para criar
formas de onda complexas, quando é possível obter facilmente
resultados similares ou melhores usando-se a síntese subtrativa? Aqui
está uma importante diferença:


Com síntese aditiva, você tem controle total sobre cada harmônico na
forma de onda. Isto torna possível "lapidar" detalhadamente a forma
de onda. Com síntese subtrativa, você pode apenas controlar segmentos
do conteúdo harmônico.



OUTROS MÉTODOS DE SÍNTESE E MODULAÇÃO


SÍNTESE FM


FM significa Frequency Modulation (Modulação de Freqüência) e é um
método para adicionar freqüências harmônicas e não harmônicas a um
som, modulando-se sua freqüência através de outro sinal. Um sinal
endereçado à uma entrada FM em um módulo afeta a afinação ao modulá-
la linearmente na escala de "freqüência", ao contrário do que ocorre
em Pitch Modulation (modulação de afinação), onde a freqüência é
modulada na escala de "nota". A diferença de freqüência entre as
ondas "carrier" (portadora) e "modulator" (moduladora) determina a
densidade de parciais no som. O nível do da onda moduladora determina
a largura de banda (bandwidth) total do som.

O resultado prático de FM é comumente um tipo de som "metálico" ou
de "sino". A onda mais comum para se trabalhar com FM é a "sine wave"
(onda senoidal) pura, mas qualquer tipo de forma de onda pode ser
usado, como modulator ou carrier (onda a ser modulada). Formas de
onda complexas irão gerar mais freqüências que ondas mais simples.


SÍNTESE AM


AM significa Amplitude Modulation (Modulação de Amplitude) e é um
método para adicionar bandas de freqüência ao modular a amplitude da
onda portadora (carrier wave). Para ilustrar o que AM realmente faz a
um som, criamos um exemplo simples com duas ondas senoidais, uma
portadora (carrier) e outra moduladora (modulator). O gráfico a
esquerda mostra a amplitude como uma função de tempo, e a direita a
amplitude como uma função da freqüência.


Amplitude
Tempo

Amplitude
Freqüência

Fig. 1 AM Carrier Wave

Amplitude
Tempo

Amplitude
Freqüência

Fig 2. AM Modulator Wave


Amplitude
Tempo

Amplitude
Freqüência


As bandas laterais aparecem em cada lado da onda carrier nas
freqüências: fC-fM e fC+fM


Fig. 3 Modulação de Amplitude



RING MODULATION


Ring Modulation (Modulação em Anel) é similar a AM, mas ao invés de
usar uma onda moduladora unipolar (que vai de nível zero a níveis
positivos), é usada uma onda moduladora bipolar. No exemplo abaixo
usamos a mesma onda portadora (carrier wave) como no exemplo de AM.
Usamos também a mesma freqüência na onda moduladora (modulator wave),
mas agora esta é bipolar.


Amplitude
Tempo

Amplitude
Freqüência

Fig. 1 RM Carrier Wave

Amplitude
Tempo

Amplitude
Freqüência

Fig 2. RM Modulator Wave


Amplitude
Tempo

Amplitude
Freqüência


As bandas laterais aparecem em cada lado da onda carrier nas
freqüências: fC-fM e fC+fM


Fig. 3 Ring Modulation


Como você pode ver nas figuras acima, a diferença prática principal
entre Amplitude Modulation e Ring Modulation são as amplitudes das
bandas laterais e a aparência da onda portadora (carrier wave). Outra
diferença é que a onda de ring modulation resultante tem uma
defasagem de 180 graus a cada meio período do modulador.

Se formas de onda mais complexas são usadas para AM ou RM, as bandas
laterais serão geradas para cada parcial do sinal.