Otros métodos de síntesis

Existen numerosas formas de crear sonidos mediante el uso de distintas tecnologías y enfoques de la síntesis. Esta sección cubre los métodos principales, haciendo referencia a los instrumentos de Logic Pro cuando sea aplicable.

Muchos de los métodos destacados incorporan en su diseño al menos varios elementos del enfoque de síntesis sustractiva antes tratado. El enfoque moderno más común se basa en muestras de instrumentos y sonidos reales.

Síntesis basada en muestras

La síntesis basada en muestras, en ocasiones conocida como síntesis de Modulación de código de pulso (PCM, por sus siglas en inglés), o de muestreo y síntesis (S&S), se diferencia de la síntesis sustractiva principalmente mediante el uso de muestras en lugar de ondas del oscilador.

Las muestras (registros digitales de sonidos existentes) se asignan a lo largo del teclado. Típicamente, cada muestra se asigna a una nota en el centro de la gama de un teclado, que se extiende en unas 5 notas únicas para esa muestra. La razón de esta gama de unas 5 notas es que las muestras tienden a sonar mucho menos como el sonido de la fuente si se tocan más de unas pocas notas más altas o más bajas que el tono original, debido a la relación entre el tono y la velocidad de reproducción de las muestras.

El tono de cada muestra no cambia con un control de frecuencia, a diferencia de la onda del oscilador de un sintetizador que no esté basado en muestras. Por el contrario, una muestra se reproduce a una velocidad superior o inferior par alterar su tono, lo que produce el correspondiente impacto sobre el tiempo de reproducción de la muestra. Por ejemplo, una muestra reproducida al doble de velocidad necesita la mitad de tiempo para su reproducción.

El EXS25 mkll es un reproductor de muestras que puede utilizarse en gran medida como un sintetizador basado en muestras, dadas las opciones de síntesis sustractiva que ofrece.

Entre los instrumentos populares que utilizan este enfoque de síntesis se incluyen el M1, O1/W y Triton de Korg; los instrumentos JV/XP de Roland; la serie Motif de Yamaha, y muchos otros.

Síntesis de la modulación de frecuencia (FM)

Por decirlo de manera simple, la síntesis de FM implica el uso de un oscilador de modulación y un oscilador carrier (portador) de onda sinusoidal. El oscilador modulador modula la frecuencia del portador dentro del intervalo de audio, lo que produce nuevos armónicos. Estos armónicos son conocidos como bandas laterales.

Figure. FM synthesis diagram showing the waveforms of the modulator and carrier oscillators and the resulting waveform of frequency moduklation between the oscillators.

Típicamente, los sintetizadores de FM no incorporan filtro. Usted puede generar ciertos sonidos al estilo de un sintetizador substractivo con la síntesis de FM, pero es difícil recrear el sonido de un filtro de sintetizador sustractivo resonante con este método. No obstante, la síntesis de FM es extremadamente buena para la creación de sonidos difíciles de conseguir con sintetizadores sustractivos, como el color tonal de las campanas, tonos metálicos y los tonos de las campanas de los pianos eléctricos. Otro punto fuerte de la síntesis de FM son los sonidos de bajos potentes y metales sintéticos.

Logic Pro incluye un sencillo sintetizador de FM, el EFM1. Aunque es minimalista, es también capaz de producir muchos de los sonidos de FM clásicos que se hicieron famosos gracias a la serie de sintetizadores DX de Yamaha (el DX7, vendido de 1983 a 1986, sigue siendo el sintetizador hardware de nivel profesional más exitoso comercialmente de la historia).

El ES2 también integra varias técnicas de FM que le permiten modular un oscilador con otro. Puede utilizar estas técnicas de FM para salvar parcialmente el vacío entre el sonido muy digital de la síntesis de FM y el sonido analógico grueso que caracteriza al ES2.

Síntesis del modelado de componentes

También conocido como modelado físico, el método de esta síntesis utiliza modelos matemáticos para simular instrumentos. Se utilizan parámetros para describir las características físicas de un instrumento, como los materiales de los que está hecho, sus dimensiones y el entorno en el que se toque (bajo el agua, en el aire). Igual de importantes son las descripciones de cómo debería interactuar el músico con el instrumento; por ejemplo, si lo toca pulsando o rasgando las cuerdas; golpeándolo con los palillos, colocando los dedos sobre los agujeros que producen el sonido, etc.

Para modelar el sonido de un tambor, por ejemplo, es imprescindible tener en cuenta los siguientes aspectos. Resulta fundamental conocer cómo se golpea el tambor (la fuerza, si el palillo es de madera, si es un martillo, etc. Las propiedades del parche del tambor (la piel o membrana) incluirán el tipo de material, el grado de rigidez, su densidad, su diámetro y la forma en que esté sujeto a la estructura del tambor. El volumen del cilindro del tambor en sí, su material y las características de la resonancia de todo anteriormente citado deberán describirse de forma matemática.

Para modelar un violín, se deberá tener en cuenta el arco contra las cuerdas, la anchura del arco y su material, la tensión del arco, el material de las cuerdas, la densidad de las cuerdas, la tensión de las cuerdas, la resonancia y el comportamiento de las cuerdas con la humedad, la transferencia de las vibraciones de las cuerdas a través del puente (materiales, tamaño y forma del puente), y los materiales, el tamaño y las características de resonancia del propio cuerpo del violín. Otro tipo de consideraciones incluirían el entorno en que se vaya a tocar el violín modelado y el estilo a la hora de tocar, “golpeando” o pulsando con el arco, en contraposición al arrastre del arco sobre las cuerdas.

El sintetizador para el modelado de componentes Sculpture es capaz de producir recreaciones convincentes de instrumentos acústicos (y electrónicos). También es excepcionalmente bueno creando sonidos de colchón en constante evolución y atmosféricos. Otros instrumentos incluidos que incorporan componentes y técnicas de modelado físico son Ultrabeat, EVP88, EVB3 y EVD6.

Síntesis de tabla de ondas, vector y aritmética lineal (LA)

La síntesis de tabla de ondas utiliza varias ondas de ciclo único distintas, organizadas en lo que se conoce como una tabla de ondas.

Al tocar una nota en el teclado se desencadena una secuencia de ondas predeterminada. En general, no se trata de una transición en distintos pasos, sino más bien de una mezcla suave de una onda que se va convirtiendo en otra, lo que resulta en una onda en constante evolución. Las tablas de ondas múltiples también pueden utilizarse de forma simultánea, bien reproducidas una tras otra, o bien mezcladas, resultando en ondas armónicamente más complejas.

Una tabla de ondas sencilla puede emular una frecuencia de corte con una serie de ondas de sonidos brillantes, menos brillantes y después sordos, reproducidos en una secuencia que parece una reducción de la frecuencia de corte del filtro en un sintetizador sustractivo.

La síntesis de la tabla de ondas no es especialmente exitosa a la hora de emular instrumentos acústicos. Sin embargo, sí que resulta exitosa en la producción de sonidos envolventes, discordantes y metálicos, similares a las campanas, bajos potentes y otros tonos digitales.

Los instrumentos que mejor realizaban la síntesis de la tabla de ondas eran los PPG y Waldorf. El ES2 también incluye prestaciones para la tabla de ondas.

Los sintetizadores Roland LA (de aritmética lineal) como el D-50 funcionan según un principio similar. No obstante, en estos sintetizadores, se combinan fases de ataque de muestreadas complejas con fases de caída o sostenimiento simples para crear un sonido. Básicamente, se trata de una tabla de ondas que consiste en dos muestras.

En lo que sí que difieren los sintetizadores de aritmética lineal y de tabla de ondas es que estos últimos han sido diseñados para crear sonidos digitales, originales y nuevos. Los diseñadores de sintetizadores de aritmética lineal, por su parte, querían emular instrumentos reales utilizando una cantidad mínima de memoria. Para facilitar este proceso, combinaron muestras de la fase de ataque (la parte crucial de un sonido) con las fases de caída y sostenimiento apropiadas.

La síntesis de vector (utilizada en Sequential Circuits Prophet-VS y en Wavestation de Korg) permite moverse a través de tablas de ondas y secuencias organizadas en una retícula bidimensional (dos vectores diferentes o, menos técnicamente, en el eje X o Y). La principal ventaja de este enfoque es que el equilibrio entre las muestras y las ondas se logra en tiempo real manipulando un joystick. También puede utilizar el ES2 para realizar la síntesis de vector modulando el parámetro Oscillator Mix (Triangle) con la envolvente del vector.

Síntesis aditiva

La síntesis aditiva podría considerarse como el enfoque contrario a la síntesis sustractiva. Consulte el principio de este apéndice, incluyendo la explicación sobre todos los sonidos, considerados como una suma de distintos tonos sinusoidales y armónicos, para que la información de fondo le permita comprender la síntesis aditiva.

Básicamente, empezará con nada para ir construyendo un sonido mediante la combinación de ondas sinusoidales múltiples de distintos niveles y frecuencias. Según vaya combinando ondas sinusoidales, éstas comenzarán a generar armónicos adicionales. En la mayoría de los sintetizadores aditivos, cada conjunto de ondas sinusoidales se considera y se utiliza de forma parecida a un oscilador.

Dependiendo de la sofisticación del sintetizador aditivo que utilice, se le proporcionará control individual de la envolvente sobre cada onda sinusoidal, o se le limitará el control de la envolvente sobre grupos de ondas sinusoidales (una envolvente por sonido y sus armónicos, o todos los armónicos pares e impares, por ejemplo).

Logic Pro no ofrece un verdadero sintetizador aditivo, sino que varios aspectos del enfoque de la síntesis aditiva se utilizan en el EVB3 y otros órganos de correderas. En el EVB3, comienza con un tono básico y le añade armónicos para construir un sonido más rico. Las relaciones de nivel entre el tono fundamental de cada armónico están determinadas por cuánto tire de la corredera. Sin embargo, dado que no existe un control de la envolvente sobre cada armónico, el EVB3 se limita a la emulación de órganos.

Resíntesis

Puede analizar los componentes de la frecuencia de un sonido grabado y más tarde resintetizar (reconstruir) una representación del sonido utilizando técnicas aditivas. Al calcular la frecuencia y amplitud de cada armónico en el espectro general de la frecuencia del sonido, un sistema de resíntesis aditiva puede generar una serie de ondas sinusoidales (con los niveles apropiados en el tiempo) para cada armónico.

Una vez resintetizado el sonido de esta forma, puede ajustar la frecuencia y amplitud de cualquier armónico. En teoría, podría reestructurar un sonido armónico para hacerlo inarmónico, por ejemplo.

Síntesis de distorsión de fase

La síntesis de distorsión de la fase crea distintas ondas mediante la modificación del ángulo de fase de una onda sinusoidal.

En resumen, se puede doblar una onda sinusoidal hasta que se convierte en una onda de diente de sierra, triangular, cuadrada, etc. El motor del sintetizador más allá de la generación de ondas suele seguir el método sustractivo estándar.

La síntesis de distorsión de fase se introdujo en el mercado en 1984 con los sintetizadores de la serie CZ de Casio.

Síntesis granular

La premisa básica que rige la síntesis granular es que un sonido puede dividirse en diminutas partículas, o granos. Estos granos muestreados (normalmente no más de 10 a 50 ms de longitud) pueden a continuación organizarse o combinarse con granos de otros sonidos para crear nuevos timbres.

En muchos aspectos, esto es como la síntesis de tabla de ondas, pero funciona a una escala mucho más precisa. Como cabe esperar, este método resulta ideal para la creación de sonidos en constante evolución y de tonos verdaderamente únicos.

El lado negativo es que la síntesis granular requiere gran potencia del procesador, y no ha sido posible hacerlo en tiempo real hasta hace relativamente poco tiempo. Por esta razón, la mayor parte de las instituciones académicas lo han ignorado durante mucho tiempo. Sin embargo, los ordenadores de hoy en día disponen de la suficiente potencia del procesador como para que este método de síntesis se convierta en un hecho práctico, y ya existen varios productos de este tipo en el mercado.