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CURSO SOBRE SINTETIZADORES ANALOGICO Por Abrana Studios Introducción: Este curso que se inicia sobre los sintetizadores analógicos intentará explicar de una manera sencilla y concisa los principios elementales técnicos necesarios para saber que es y como funciona un sintetizador, que cambiamos cuando modificamos parámetros,  para que sirve tanto botón y sobre todo que efecto tiene esta teoría sobre el e l sonido s onido que conseguimos a la salida. Entiendo perfectamente que muchos de los que les interesa este tema son músicos que desconocen el mundo de la electrónica, acostumbrados a los actuales teclados digitales en donde gracias a los “preset” y sonidos pregrabados uno solo tiene que sentarse, buscar el sonido que necesita o le gusta y ponerse a tocar. El mundo del sintetizador analógico es algo más complejo. Mi primera experiencia con un equipo de estos fue finales de los 70 y principio de los 80, junto con mi padre gran profesional y también músico que me inculcó el amor a ambas disciplinas (la música y la electrónica) construimos el primer teclado, muy simple, muy elemental, aprovechando el teclado de juguete de un piano logramos fabricar en el año 75 el primer órgano (más bien mi padre porque yo por entonces tenía 9 años) pero en el año 80 construimos un sintetizador analógico, por entonces con mis 14 años. Después de pasar meses y meses preparando, fabricando y construyendo el equipo logramos por fin ponerlo en marcha, y la primera impresión fue nefasta… aquello no sonaba, pero no sonaba porque estuviera defectuoso o roto, sino que no sonaba porque no sabíamos manejarlo, y ahí es donde quiero hacer hincapié en el manejo de estos equipos, que hay que tener unas ciertas nociones porque si no manejas bien las teclas  puede ocurrir que, simplemente, no salga nada por los altavoces. La filosofía de un sintetizador es, como su nombre indica, “sintetizar” un sonido, es como un escultor que tiene un trozo de madera o piedra y de él querer crear una escultura, figura o una pata de la cama, para ello empezará con el trozo de material, en nuestro caso una onda pura, que podrá ser senoidal, cuadrada, diente de sierra… existen varios tipos y formas, se pueden mezclar y se pueden modificar… luego necesitamos una serie de filtros que “esculpan” esta onda hasta obtener el timbre y tono que queremos, luego la hemos de “pintar y barnizar” con controles de envolvente llamados ADSL para darle el ataque, la duración y la caída o sustain, filtros de resonancia, para que ciertas frecuencias se realcen frente a otras, modular con un LFO para crear un vibrato o un efecto… infinitas combinaciones para que al final salga el sonido que andamos buscando, pero está claro que si no sabemos que es cada cosa y que es lo que

hace, obtendremos buenos sonidos como el burro que hizo “sonar la flauta”, incapaces de sacarle todo el partido a estos equipos. Este es el principal motivo de este curso, formar, divulgar, enseñar como funciona este tipo de instrumentos, además nos adentraremos también en el tema de los samplers, de cómo funcionan los sistemas digitales que emulan los analógicos y como aunque los digitales “emulen” a los analógicos, estos siempre tendrán un toque de distinción para aquellos amantes de estos tipos de instrumentos, que además permiten en su sistema modular ampliarlos y modificarlos a la imagen y semejanza de lo que uno tenga en la cabeza. Para mi, el sintetizador analógico, pero el analógico de verdad es equiparable a una Harley Davidson en motos, un plato de precisión en giradiscos, o esos amplificadores de válvulas de clase A que muchos eruditos del mundo musical buscan como auténticos tesoros, que de echo para muchos de nosotros lo son. Eduard Marc. Ingeniero y Músico. Abrana Studios. [email protected] www.facebook.com/home.php#!/pages/Sintetizadores-Analogicos-Diseno-yFabricacion/343320115845?ref=sgm

hace, obtendremos buenos sonidos como el burro que hizo “sonar la flauta”, incapaces de sacarle todo el partido a estos equipos. Este es el principal motivo de este curso, formar, divulgar, enseñar como funciona este tipo de instrumentos, además nos adentraremos también en el tema de los samplers, de cómo funcionan los sistemas digitales que emulan los analógicos y como aunque los digitales “emulen” a los analógicos, estos siempre tendrán un toque de distinción para aquellos amantes de estos tipos de instrumentos, que además permiten en su sistema modular ampliarlos y modificarlos a la imagen y semejanza de lo que uno tenga en la cabeza. Para mi, el sintetizador analógico, pero el analógico de verdad es equiparable a una Harley Davidson en motos, un plato de precisión en giradiscos, o esos amplificadores de válvulas de clase A que muchos eruditos del mundo musical buscan como auténticos tesoros, que de echo para muchos de nosotros lo son. Eduard Marc. Ingeniero y Músico. Abrana Studios. [email protected] www.facebook.com/home.php#!/pages/Sintetizadores-Analogicos-Diseno-yFabricacion/343320115845?ref=sgm

TEMA 1: ¿QUE ES EL SONIDO? El sonido básicamente es una reacción fisiológica de nuestro oído cuando reacciona a unas vibraciones del aire (o de otro elemento que haga vibrar el tímpano) y que nuestro cerebro lo transforma en información que llamamos sonido, de ahí que la interpretación del mismo depende de cada individuo. Físicamente el sonido es una vibración que se encuentra dentro de una determinada frecuencia, los humanos venimos a oír en un rango que va desde los 20Hz hasta los 20.000Hz aproximadamente, pero este rango varía dependiendo de las condiciones físicas de la persona, contra mayor edad no solo se va perdiendo oído, sino que cada vez las frecuencias más altas se dejan de oír. Para una persona que ronde los 50 años el margen superior puede quedar por debajo de los 15.000Hz, un efecto curioso se produce cuando se puede ver grabaciones hechas por el mismo ingeniero de sonido a la edad de 30 años y a la edad de 50, comprobamos que existe una “tendencia” al aumento de agudos, más que otra cosa porque la persona tiene grabada en su cabeza como debe sonar el sonido correcto, pero como su oído va perdiendo capacidad receptiva, este lo compensa ecualizando distinto, esto es solo un dato curioso. Hemos quedado pues que el sonido es vibración que llega al tímpano a través del aire  por regla general, aunque también t ambién se puede transmitir por sólidos como una pared, solo hay que recordarle a los vecinos de las discotecas como esos “subgraves” se les mete en casa aunque el resto de las frecuencias no se oigan, y es porque el sonido se transmite a través de la vibración de las paredes, el techo y el elemento rígido que luego, muchas veces se vuelve a convertir en sonido aéreo al llegar a la habitación del vecino molestado. La mayoría de las fuentes sonoras  producen sonido mediante elementos que pueden vibrar, de hecho si nos fijamos en un altavoz simplemente es un cono que sale y entra a un determinado ritmo que mueve en aire y crea esa vibración aérea que hemos denominado sonido. La vibración es  proporcional a la corriente eléctrica que circula por la bobina del mismo, corriente que le  proporciona el amplificador. Un instrumento musical no electrónico produce sonido por medios mecánicos, un violín  produce sonido al hacer vibrar una cuerda en una determinada frecuencia amplificando ese sonido en la caja de resonancia que es el propio cuerpo del violín, una trompeta  produce sonido al tratar y amplificar la vibración que el trompetista impone en la  boquilla, un piano crea sonido al hacer vibrar las cuerdas por golpeo de una maza que es manejada por una tecla del teclado.

Sin embargo, los instrumentos musicales eléctricos no tienen ningún sistema mecánico de generar sonido, creando el sonido generando vibraciones eléctricas que son tratadas,  procesadas y canalizadas hacia el amplificador para que estas corrientes eléctricas se transformen finalmente en sonido a través de un altavoz. En realidad podríamos decir que hasta que el altavoz no genera el sonido este no existe realmente. Por lo tanto ya hemos visto una relación directa entre la corriente eléctrica variable en una determinada forma y frecuencia y la creación directa de un sonido, por lo que se intuye que según sea de una forma y otra esta corriente, el sonido será distinto. Los elementos característicos de un sonido (es decir, para poder distinguir un sonido de otro, no suena igual una pieza musical interpretada por una trompeta que por un piano) son: Tono, Timbre (color) e Intensidad.

 El en siguiente dibujo vemos como los l os distintos instrumentos musicales poseen formas de onda bien distintas que luego hemos de “imitar” con nuestro sintetizador analógico.  El diagrama de la derecha corresponde a los distintos armónicos de los cuales ya hablaremos más adelante con profundidad.

Tono: Es aquella característica por la que un sonido parece más agudo o más grave que otro. El tono viene determinado por el número de vibraciones que se producen en un determinado periodo de tiempo, es lo que se denomina frecuencia, contra mayor sea la frecuencia más agudo será el tono, que se expresa en hertzios (Hz).

Timbre: O color tonal es aquel factor del sonido que nos permite distinguir entre dos fuentes sonoras que producen la misma nota sostenida. Las vibraciones de la mayor  parte de los sistemas vibratorios tienden a ser muy complejas ya que vibran a varias frecuencias simultáneamente. Es la combinación e interacción de estas frecuencias llamadas armónicos o sobretonos   las que dan al sonido la calidad que conocemos como timbre. En nuestros sintetizadores lo que hacemos es variar y modificar estos armónicos para conseguir el timbre deseado.

Intensidad:  Lo primero que se piensa cuando se habla de intensidad en música es quizás dinámica, que la dinámica es la variación entre el sonido más fuerte y en más débil. Aquí entendemos por intensidad la variación del sonido durante su emisión, por ejemplo un piano tiene un ataque rápido, se mantiene poco y luego decae rápida o lentamente dependiendo de si se tiene pisado el pedal de sustain, una trompeta tiene un ataque rápido pero puede mantenerse la nota en el tiempo, la intensidad es lo que con el sintetizador analógico se controla con el módulo ADSL que ya hablaremos más adelante. Aprovechando y modificando estas características podemos modificar el tipo de sonido, gracias a los módulos que se compone el sintetizador analógico, podemos modelar y de la misma fuente sonora hacerla sonar como un clavicordio o una trompeta. Otros efectos, que creo importantes de resaltar en este capitulo son:

Resonancia: La resonancia es un efecto por el cual podemos hacer que un sonido se vea reforzado en unas determinadas frecuencias. Este efecto se puede notar en instrumentos musicales mecánicos cuando a determinadas notas el instrumento aumenta su intensidad, esto es interesante a la hora de reforzar alguno de los armónicos de la onda original. Esto será estudiado más adelante con más profundidad.

Eco y Reverberación:   Todos conocemos esos efectos, muchas veces indeseables en salas acústicas pero deseables a la hora de crear algún tipo de sonidos. Los ecos se  producen cuando las ondas sonoras son reflejadas por una pared dura y lisa, entonces una persona escuchará el sonido directo y el reflejado, que es el directo retrasado un tiempo determinado dependiendo de la distancia a “esa pared”. Cuando nos encontramos dentro de una habitación este sonido que choca en una pared lo hará en otra y otra hasta que se atenúe por debajo del umbral de audición, se denomina “tiempo de reverberación” el tiempo que tarda el sonido desde la primera reflexión hasta que  baja por debajo de un determinado umbral. Para lo que nos interesa en música electrónica ECO  es el efecto producido por reflexiones de sonido separadas. REVERBERACION es el efecto producido por reflexiones múltiples, esto se traduce en que en el eco las reflexiones pueden oír con facilidad como repeticiones individuales del sonido original, aún cuando se superpongan, en la reverberación las reflexiones  parecen difusas de forma que no se oyen distintas repeticiones, es más, el sonido original da la impresión que es más largo de lo normal. Físicamente la diferencia entre eco y reverberación es el tiempo de la repetición, corto reverberación y largo eco.

TEMA 2 ¿COMO SE SINTETIZA UN SONIDO? Una vez hecha la introducción y la explicación un poco por encima de lo que es el sonido y como se produce, vamos a entrar en materia. Para hacerlo primeramente vamos a definir un poco así lo que es una onda senoidal. En los capítulos anteriores ya la hemos visto, es la típica forma de onda simple que muchas veces hemos visto para representar, por ejemplo, la forma de onda que tenemos en el enchufe de casa, y es, en cuestión de sonido, la onda “pura y limpia” por excelencia, es la que generaría un diapasón y si es totalmente pura carecerá de armónicos. En la figura de la derecha podemos ver lo que estábamos explicando, la onda sonora y eléctrica que produce un diapasón (la eléctrica grabada con un micrófono por supuesto) es la que se muestra en el dibujo. Una vez que hemos visto lo que es una onda senoidal vamos a desempolvar un poco los conocimientos de matemáticas y vamos a explicar lo que es una serie de Fourier. Fourier fue un matemático del siglo XVIII que descubrió y demostró que cualquier tipo de onda, por muy compleja que fuera podía ser descompuesta en una suma de infinitas ondas senoidales, de distinta amplitud y frecuencia, denominándose estas ondas senoidales simples ARMONICOS. Con ello el Sr.Fourier acababa de descubrir, matemáticamente, los principios del sintetizador, ya que cualquier sonido existente en la naturaleza, o simplemente no existente es una forma de onda compleja que se puede “sintetizar” a base de suma de una serie de ondas senoidales de distinta magnitud, o sea que cuando hablamos de armónicos a lo que nos referimos es a esta serie de ondas senoidales, recordémoslo porque en eso se basa todo el estudio de este curso. Con esta idea clara, vemos que el camino de la síntesis tiene dos direcciones, una sería  partir de una onda pura senoidal e irle añadiendo poco a poco (sumando) ondas senoidales de distinta frecuenta y amplitud para ir creando poco a poco el sonido deseado, y otra sería empezar por una onda compleja, rica en armónicos y a base de filtros ir eliminando los armónicos no deseados hasta conseguir la forma de onda deseada, esto es lo que se denomina síntesis por adición y síntesis por eliminación .

En el siguiente dibujo vemos como funciona una síntesis por adición. La onda senoidal A se le añaden (se le suman) las ondas senoidales armónicas con una amplitud mitad y 1/3 y a una frecuencia el doble y el triple de la original. Vemos que el resultado se va pareciendo  poco a poco a una onda triangular como la que abajo aparece. Igualmente si a una onda senoidal pura le añadimos un armónico 1/3 y 1/5 de su amplitud a unas frecuencias 3 y 5 veces superior, lo que se va formando es una onda cuadrada, como la que aparece en la figura. Una cosa podemos comprobar de todo esto, y es que contra más armónicos tenga la señal, más se va pareciendo el resultado a lo que vamos  buscando, pero recordad que matemáticamente el número de armónicos para conseguir la onda pura cuadrada o la onda pura triangular serían de infinitos, pero como el infinito no existe (por lo menos materialmente hablando) matemáticamente es imposible conseguir la onda final pura, lo que pasa es que a partir de un determinado armónico (que suele ser el 5º o el 7º) la amplitud de los armónicos siguientes es tan pequeña que se puede considerar despreciable, por ello solamente nos preocuparemos hasta el armónico 7º. Con esto ya podemos intuir como se lee un gráfico de armónicos, ya que es muy importante a la hora de saber por donde va un sonido, me explico, sabiendo los armónicos que el sonido que buscamos tiene más acentuados, podemos empezar por una forma de onda más apropiada, rica en esos armónicos que vamos a necesitar, por ejemplo es prácticamente imposible sacar un sonido de trompeta, brillante y fuerte  partiendo de una onda senoidal en nuestro VCO, para este tipo de sonido una onda cuadrada puede ser interesante, lo mismo que para un sonido de cuerda la onda triangular o de diente de sierra es la más apropiada. Para sonidos melódicos de madera, flautas y sonidos suaves similares, entonces si la onda senoidal es la más apropiada para empezar nuestra síntesis. A continuación se muestra una onda cuadrada y otra de siente de sierra con sus correspondientes gráficos de armónicos:

Aquí vemos las grafías de los armónicos de una onda cuadrada y de diente de sierra, en el eje Y tenemos la amplitud del armónico, que puede venir reflejada en decibelios (dBs) o en %, el armónico fundamental es la onda senoidal de amplitud unidad con la frecuencia igual a la que queremos obtener, y en el eje X viene reflejada la frecuencia de los armónicos con relación a la onda fundamental, por eso si tomamos como ejemplo la onda cuadrada, el armónico fundamental sería 1, o sea de frecuencia igual a la cuadrada, y de amplitud 0dB, o sea, no atenuada nada, el siguiente armónico sería el 3º que es de frecuencia 3 veces la de la onda fundamental y una amplitud atenuada 10dB

con respecto al armónico fundamenta, el 5º armónico sería de cinco vences la frecuencia fundamental con una amplitud atenuada unos 15dB y así hasta los armónicos que queramos, que como ya he dicho a partir del 7º ya no se suele considerar. La síntesis por eliminación es la que vamos a utilizar generalmente en nuestro sintetizador analógico. Partiremos de una onda rica en armónicos generada por nuestros osciladores VCOs (Oscilador controlado por voltaje), y luego con los filtros del equipo iremos “limando” estos armónicos hasta que la onda final se parezca a la que vamos  buscando. Cojamos por ejemplo la onda final de una flauta:

Como vemos la onda final se parece mucho a una onda senoidal pero que tiene más armónicos, recordemos que el espectro (la relación de armónicos de una onda) de una onda senoidal pura sería solo el armónico fundamental, pero si analizamos esta onda encontraremos un armónico fundamental y un primer armónico prácticamente de la misma amplitud, con un 3º, 4º y 5º armónico más o menos de la misma amplitud para luego desaparecer los siguientes armónico superiores. ¿Cómo podemos sintetizar esta onda? Está claro que de entrada necesitamos partir de una forma de onda que contenga estos armónicos, para ello vemos que la diente de sierra cumple esta función, además  podemos reforzar con una onda senoidal pura, por ello nuestro VCO nos ha de  proporcionar esta onda patrón. Luego, con nuestros filtros hemos de eliminar todos los armónicos a partir del 5º, por ello utilizaremos un filtro pasa bajos (el más utilizado en música) que es un filtro que deja pasar todas las frecuencias por debajo de un valor predeterminado, pero por encima de ese valor no deja pasar nada. Entonces ajustaremos nuestro filtro para que a partir del 5º armónico elimine todos los armónicos superiores. Finalmente deberemos retocar la onda con algún filtro de resonancia (filtro que hace que se realce el armónico seleccionado) para llegar a formar la onda que más se parezca a la onda del sonido de una flauta. Esto es así, grosso modo como se logra una síntesis por eliminación en un sintetizador. De aquí comprobamos lo importante que es tener en nuestro equipo un buen oscilador  patrón que nos genere “la materia prima” de la cual luego sacaremos nuestra onda sintetizada. Pero un sonido no solamente es forma de onda, ya hemos visto en capítulos anteriores que una característica importante del sonido es la intensidad, la nota de una flauta

comienza con un ataque suave, se mantiene la nota mientras el artista esté soplando para desaparecer abruptamente en el momento en que deja de soplar, y esto también es un factor importantísimo a la hora de sintetizar nuestro sonido. Ya tenemos la onda patrón, ya hemos generado una onda que sostenida suena como una flauta, pero ahora debemos “modelar” su ataque, y su caída, para ello existen los controles de envolvente. En el dibujo de la derecha vemos como evoluciona la intensidad de un sonido en el tiempo, en este caso  particular el de una guitarra y el de un sonido Ah de coro humano, en el  primero vemos que el sonido sube rápidamente, llega a un umbral y luego va cayendo poco a poco en el tiempo. En el segundo sonido, el ataque, la intensidad va creciendo lentamente hasta llegar a una fase de meseta en donde el sonido se mantiene, para en el momento de soltar la nota, esta decae también lentamente. Estos dos efectos de la amplitud son los que debemos modelar con nuestro sintetizador, con el control llamado ADSR que son simplemente las siglas en ingles de Atack-Decay-Soustain-Release que si nos fijamos son los 4 tiempos del ataque de un sonido musical. En la guitarra el Atack es abrupto, para luego tener un Decay también abrupto hasta llegar a una especie de meseta que controlamos con Soustain hasta que, soltando la nota desciende hasta cero (Release). Como ya hemos visto un control ADSR tiene 4 mandos y podemos modificar cualquiera de estos cuatro parámetros a nuestro antojo. Este módulo, que en realidad lo único que hace es generar un impulso eléctrico como los que se muestran en la figura de arriba, debe estar conectado a un amplificador de ganancia variable, el llamado VCA que son las siglas de Amplificador Controlado por Voltaje, que lo único que hace es, tener la ganancia (amplificación) directamente  proporcional a la tensión que le proporciona el ADSR, así tan simple y tan complejo obtenemos la intensidad apropiada de nuestro sonido. Existen otro tipos de módulos, ya que para sintetizar distintos tipos de efectos y sonidos necesitamos otros generadores y efectos, un generador de ruido que generará un ruido rosa y uno blanco, generador aleatorio para sintetizar “sonidos espaciales”, utilizar un

generador de ruido en vez de un VCO es una manera muy simple de sintetizar, con el filtraje apropiado, sonidos de olas de mar, viento, silbido, etc. ¿Y que es el ruido? Bueno, aparte de lo que todos conocemos en general como ruido, en un sintetizador el ruido es un sonido que contiene TODAS las frecuencias, es decir, un sonido formado por todos los armónicos de todas las frecuencias, caracterizador por un shhh característico, por ejemplo una radio de FM sin sintonizar ninguna emisora. El ruido rosa es este mismo ruido pero filtrado dentro de la gama de frecuencias audibles, tiene las mismas características que el anterior pero al oído parece como si “tuviera menos agudos”. El ruido aleatorio es simplemente una señal eléctrica, de muy baja frecuencia, que como su nombre indica es aleatoria, esta señal yo siempre la he utilizado para sintetizar sonidos espaciales y “electrónicos”, la verdad no le he visto nunca utilidad en crear sonidos naturales, aunque eso no quiere decir que alguien se le haya ocurrido utilizarla  para hacerlo. También precisamos de osciladores de muy baja frecuencia (LFO), con estos osciladores lo que se suele hacer es modular en amplitud para generar efectos de vibrato, y en frecuencia para generar distintos efectos. No voy a adentrar más en este tema que ya veremos más ampliamente cuando hablemos de ellos. Para finalizar este capítulo haré una reseña a la síntesis directa, que consiste en todo lo contrario a lo que hasta ahora hemos visto. Para la síntesis directa se “grava” el sonido real, y luego sobre él se hacen las modificaciones  pertinentes, es grosso modo el sistema en el cual se basan los sintetizadores analógicos, grandes y  potentes ordenadores con teclado que son capaces de capturar sonidos (samplearlos), convertirlos en datos, de ahí se pueden hacer mediante algoritmos matemáticos filtros digitales, emular todo lo que hemos visto anteriormente para a la hora de generar el sonido, convertir esos datos en una onda analógica que se amplificará y saldrá por nuestros altavoces. Mi experiencia es que, con esta síntesis digital no se pueden conseguir los sonidos “potentes” de los sintetizadores analógicos de verdad, pero como todo es una opinión  basada en la experiencia.

TEMA 3 TONOS Y VCOs En los capítulos anteriores hemos visto más o menos como funciona un sintetizador analógico, hemos descubierto los misterios de la síntesis de onda, y visto así por encima como funciona un sintetizador. Ahora es momento de comenzar a entrar en materia más profunda e ir viendo poco a  poco los elementos que posee un sintetizador analógico para llegar a conseguir esta síntesis de onda, por lo que comenzaremos por uno de los módulos más importantes, el Oscilador Controlado por Voltaje o VCO. Como ya hemos visto, el tono en un sonido es aquello por lo cual unos sonidos nos  parecen más agudos o más graves que otros, entonces el generador patrón, el que se va a encargar de proporcionarnos la onda con la cual vamos a empezar nuestra síntesis es este oscilador. Sabemos que en música las relaciones tonales (la relación entre la frecuencia de una nota y otra) siguen unas pautas precisas, ya que si nos salimos de ellas la relación de sonidos que escuchamos resulta desagradable, es “disonante”. Por ello la frecuencia entre notas sigue una pauta muy marcada. La octava es la relación doble entre la nota inicial y la siguiente ¿Qué quiere decir esto? Que si por ejemplo tomamos un DO de una octava, el siguiente DO tendrá una relación doble, y así según vamos subiendo en octavas, es decir la relación de frecuencias es exponencial. Este dato es muy importante a la hora de fabricar nuestro VCO que veremos más adelante. La escala musical utilizada normalmente lo que hace es dividir la octava en doce partes exponenciales, de tal manera que entre una nota y la misma nota de la octava superior la relación siembre deberá ser del doble. Por ejemplo una escala que comience en un DO a una frecuencia de 264Hz, el Do inmediatamente superior tendrá una frecuencia doble, es decir 528Hz.

Esta claro y es de sentido común que el oscilador que va a generar la onda patrón ha de tener una frecuencia muy estable y precisa ya que sino esto se traducirá en que el instrumento se desafinará con facilidad. Una vez que hemos visto por encima la relación entre el tono y la frecuencia que necesitamos vamos a introducirnos un poco en lo que es un VCO. Como ya hemos dicho anteriormente un VCO es un oscilador, es decir, un elemento electrónico que genera una onda oscilatoria que puede ser senoidal, cuadrada, triangular, diente de sierra, etc. Este oscilador es controlado por tensión, es decir, la frecuencia de salida depende de una tensión (un voltaje) que es introducido por la entrada de control. Por ejemplo, un VCO que por su pin de control CV (Voltaje Control) se le introdujera 1 voltio generaría en su salida una frecuencia  pongamos de 1000Hz, cuando esta tensión aumenta la frecuencia del VCO aumenta, cuando esta tensión disminuye, la frecuencia de salida del VCO disminuye también. Estableciendo una relación entre la tensión de control y la frecuencia que queremos obtener, es en grosso modo la definición de cómo funciona un VCO en un sintetizador. Como ya hemos dicho, la relación entre las frecuencias de las diferentes notas musicales sigue una pauta exponencial, por ello el control de nuestro VCO deberá ser exponencial, es decir que mientras el incremento de tensión de control es lineal (exactamente 1voltio

 por octava), la frecuencia de salida ha de ser exponencial (doblar la frecuencia de salida  por cada octava, es decir, por cada voltio de más). Por ello el VCO de nuestro sintetizador analógico ha de ser exponencial, es decir, que mientras el teclado (o la interface MIDI) proporciona una tensión de control lineal, donde las teclas simplemente se comportan como un divisor lineal de tensión, donde cada una de las teclas es una división exacta (en 12 veces) de la tensión entre octava y octava, el VCO ha de convertirlo en una tensión de relación exponencial antes de hacer que el oscilador controlado por tensión genere la frecuencia correcta. Por ejemplo, la entrada en el VCO seguirá la siguiente pauta: 1 voltio = 110Hz 2 voltios = 220Hz 3 voltios = 440Hz 4 voltios = 880Hz ….. etc. Por ello lo habitual en la fabricación de sintetizadores analógicos es que el propio VCO lleve incorporado el sistema exponenciador, de esta manera nos despreocupamos de la tensión de control que ha de pilotarlo ya que sabemos que, con una tensión que varíe linealmente vamos a tener un incremento exponencial de la frecuencia, que es justo lo que andamos buscando. La relación por antonomasia entre la tensión de entrada y la frecuencia de salida es de 1voltio por octava, de esta manera y siguiendo esta regla es posible que todos los sintetizadores de todos los fabricantes del mundo puedan entenderse entre ellos, y utilizar sus controles CV para controlar los VCOs de otros sintetizadores. La fabricación de la serie DREAM que A-brana Studios está llevando acabo siguen esta pauta, de tal manera que nuestros sintetizadores son perfectamente compatibles con interfaces MIDI/CV y sintetizadores analógicos de otros fabricantes. Por ello es de lógica deducir que si en nuestro VCO exponencial queremos obtener la variación de frecuencia correspondiente a un semitono, tendremos que variar la tensión de control 1/12 de voltio con respecto al anterior semitono. Para obtener el espectro completo de todas las frecuencias audibles habrá que utilizar (a voltio por octava) una tensión máxima de 10 voltios, con una precisión de 0.01% para todos los tonos. La precisión y estabilidad en frecuencia de un buen VCO es imprescindible para obtener un buen sintetizador analógico.  Normalmente un sintetizador no está compuesto de un solo VCO sino de varios, de tal manera que podemos independizar su control, podemos hacer que uno sea controlado  por el teclado, otro por una tensión exterior, etc. La imaginación se impone en este campo y la experiencia después de horas probando es la que nos proporciona los límites y las posibilidades de un equipo como este, que sinceramente no tiene límites, solo depende del número de módulos y de la imaginación, y por supuesto de saber lo que se hace. El efecto más común que se suele hacer con varios VCO es el denominado “phasing”, que consiste en “desafinar” un poco un VCO con respecto al otro, de tal manera que

obtenemos un batido de frecuencia que lo que genera es una naturalidad en el sonido obtenido y una especie de “fading” que hace que el sonido varíe levemente en el transcurso del tiempo. Esto crea un gran problema a la hora de la fabricación y el diseño, y es lo que ya hemos comentado, la grandísima estabilidad de frecuencia de los VCO. Para generar este pequeño “desafinado” a lo mejor estamos hablando de fracciones de hercio, y la estabilidad deberá permanecer constante con el paso del tiempo, inmutable, ya que sino el efecto será contrario al deseado, y un phasing demasiado rápido resulta desagradable, por ello los elementos de un VCO han de tener una gran estabilidad en temperatura. A grandes rasgos un VCO consta de varias partes, una entrada en donde se recibe la señal de control CV, sea externa o del teclado, en donde también se integra en este módulo las posibles entradas para control de frecuencia con un LFO (oscilador de muy  baja frecuencia) para generar vibratos y otros efectos (que ya veremos más adelante), otra parte muy importante que ya hemos visto es el exponenciador, donde la tensión de entrada lineal se transforma en una tensión exponencial, este circuito puede tener una entrada con un ajuste de tal manera que podemos variar la tensión de entrada al exponenciador (de una manera lineal) y obtendremos así un aumento o disminución de la frecuencia del mismo, pero manteniendo la armonía de las frecuencias de salida,  podemos “trasladar” la frecuencia de todo el teclado de esta manera, o simplemente afinar el VCO a lo que queramos, para terminar con el propio oscilador controlado por voltaje, que nos dará la forma de onda a la frecuencia deseada. Ya de salida es posible intercalar un convertidor de forma de onda para de esta manera obtener los distintos tipos de onda, senoidal, cuadrada, diente de sierra, etc. En resumidas cuentas y de forma muy sencilla esto es un VCO, quizás el modulo más importante dentro de un sintetizador musical. A continuación ponemos un esquema simplificado de cómo funciona un VCO.

Vemos que la entrada Kew CV corresponde a la tensión de pilotaje del teclado, de la cual podemos desconectar y disponemos de 2 entradas exteriores CV (Control Voltaje) con un ajuste para “afinar” el VCO a la entrada que vamos a utilizar. Así mismo vemos un ajuste (tuning control) con el cual podemos ajustar la frecuencia final del VCO, muy importante para afinarlo con respecto a los otros VCOs u otro instrumento musical que vayamos a trabajar con él. Esta tensión, una vez tratada es introducida en el generador exponencial, lo que ya hemos hablado de convertir la relación lineal de tensión en una relación exponencial  para obtener un aumento de 1 octava de frecuencia por cada voltio que introduzcamos  por la entrada CV, esta irá al oscilador propio, el corazón del VCO que es un oscilador que varía su frecuencia con la tensión, obteniendo así una onda por ejemplo en este caso de diente de sierra. Con diversos circuitos auxiliares podemos transformar esta onda diente de sierra en otras muchas, cuadrada, senoidal, tren de impulsos, etc de la misma frecuencia que el corazón del VCO. Estas son las ondas patrón de las cuales esculpiremos nuestra onda final en el sintetizador analógico. En el siguiente capítulo trataremos de otro tipo de oscilador, los LFO.

Tema 4 Los osciladores de muy baja frecuencia, los LFO. Ya hemos hablado en el capítulo anterior sobre los VCO, que son osciladores “patrón” de los cuales vamos a sacar los sonidos finales, pero no son los únicos osciladores que encontramos en nuestro sintetizador, existen unos osciladores cuya función no es la de generar sonido, es la de “modular” (o sea, moldear) la onda con la que estamos trabajando y son de una frecuencia muy baja, generalmente por debajo de lo audible (20 Hz) y se denominan LFO (Low Frequency Oscillator u Oscilador de Baja Frecuencia). Un efecto muy común generado con este tipo de oscilador es un vibrato. Debido a que lo que se buscan son múltiples efectos y modulaciones, lo normal es que los LFO no se encuentren solos, sino que existan varios osciladores con distintas formas de onda de salida y control de frecuencia por separado para, con ayuda de la imaginación poder modular nuestras ondas y crear el sonido buscado. En el sistema modular de A-brana Studios normalmente los módulos suelen ser de 3 osciladores por módulo, con las siguientes formas de onda de salida:

Onda cuadrada Onda diente de sierra Onda diente de sierra invertida Onda triangular Onda senoidal Estos tipos de onda ya los hemos visto con anterioridad en nuestro VCO, salvo la de la onda de diente de sierra invertida, que es, como su nombre indica, la inversión de la diente de sierra, empezando con una subida abrupta para luego ir decayendo linealmente hasta cero. En este tipo de oscilador aunque también  buscamos una estabilidad en frecuencia buena, no es tan exigente como en los VCO estudiados hasta la fecha, ya que existan pequeñas variaciones en frecuencias, el oído humano es incapaz de distinguir variaciones de modulación de fracciones de hercio, por lo que a la hora del diseño no vamos a tener tantos problemas de estabilidad como con los VCO, que recordemos son los que generan el sonido y si el VCO patina, se desafina el instrumento, si patina un LFO lo peor que puede ocurrir es que nuestro vibrato, por ejemplo, no sea estable y fluctúe en el tiempo.  Normalmente este oscilador suele modular directamente a los VCOs, a los VCF o a los VCAs (que ya estudiaremos más adelante), y la modulación podrá ser en amplitud (AM) o en frecuencia (FM). Ahora vamos a intentar explicar un poco esto por encima.

Primero vamos a explicar que es eso de la modulación que tanto venimos hablando: Modular consiste en mezclar 2 ondas donde una de ellas es de una frecuencia muy inferior a la otra y obtener a la salida la mezcla de las dos, es lo que se hace por ejemplo en radio, y la modulación (como también ocurre en la radio) para lo que nos interesa  puede ser de dos formas, modular en amplitud o modular en frecuencia.

Modulación en amplitud:   Consiste simplemente en variar la amplitud de la onda de mayor frecuencia siguiendo la pauta que marca la onda de menor frecuencia, entonces  por ejemplo si modulamos en amplitud una onda que imita a una flauta con, por ejemplo, una onda senoidal de una frecuencia de 1Hz, lo que obtendremos es un sonido de flauta cuyo volumen varía de un máximo a un mínimo, siguiendo una pauta, 1 vez  por segundo (o sea 1Hz), obtenemos un efecto de vibrato. Si aumentamos la modulación, la variación entre el mínimo y el máximo aumentan, y si aumentamos o disminuimos la frecuencia del LFO la variación (el vibrato) aumenta o disminuye de velocidad según queramos, de ahí que el LFO tenga un control de frecuencia, y el módulo donde vamos a modular con nuestro oscilador tenga un control de ganancia, así controlamos los dos factores que hemos visto anteriormente.

Modulación en frecuencia: A diferencia de la modulación en amplitud, aquí lo que hacemos es variar la frecuencia de la onda de más frecuencia siguiendo una pauta que marca la onda del LFO, entonces si  por ejemplo tenemos nuestra flauta y la modulamos con una onda senoidal de 1Hz, la nota de la flauta aumentará y disminuirá de frecuencia 1 vez  por segundo (1Hz) en un margen que manda la amplitud (la ganancia) de donde estamos introduciendo la onda. Para que nos entendamos, no tiene que ver la variación de la frecuencia con la frecuencia del LFO, tiene que ver con la “cantidad” de modulación que metamos en el módulo correspondiente con nuestro LFO. En el dibujo de la derecha se muestra un ejemplo donde se muestra una modulación en frecuencia con varios niveles de modulación. La onda A es

la onda del LFO, la onda B es la onda del VCO, como podemos comprobar la del LFO es de una frecuencia mucho más baja que la del VCO, la onda C es el resultado de modular ligeramente el VCO con el LFO, la onda D es una modulación más enérgica, y la onda E es una modulación profunda. Sin embargo cuando modulamos en amplitud, lo que vemos es como varía la intensidad en el tiempo de la onda, tal y como se muestra en la figura:

En la figura b observamos la onda senoidal sin ninguna modulación, en la figura a observamos la onda de baja frecuencia (el LFO) que va a modular la senoidal b. En la figura c observamos como con una pequeña modulación, la onda senoidal varía en amplitud con respecto al tiempo, es una variación leve (tremolo), pero si seguimos aumentando la modulación, observamos que el efecto es más severo hasta el límite que se marca en la figura e, en donde puede llegar a desaparecer en algunos tramos la onda modulada. Esto a efectos sonoros sería una especie de fading en donde el sonido va y viene marcado por la pauta de la onda moduladora. La interconexión  básica de un LFO en un sintetizador  puede venir marcada en el siguiente esquema, de todas formas este oscilador se puede utilizar para modular todos y cada uno de los módulos de nuestro equipo, y como ya he indicado, la imaginación es el límite.

Tema 5 Modulo generador de ruido: NOISE Ya hablamos con anterioridad lo que era un ruido rosa, un ruido blanco y una señal aleatoria, por lo que no volveré a repetirlo, solamente hablaremos de este módulo que se encarga de generar estos efectos y además que efectos se pueden obtener con ellos en nuestro sintetizador analógico. En módulo NOISE que vemos a continuación esta basado en el sintetizador FORMANT, sintetizador analógico que allá por principio de los ochenta hacía las delicias de aquellos adolescentes que empezábamos en esto de la música electrónica emulando a nuestros “héroes” como Tangerine Dream o Jean Michael Jarre. En este módulo vemos lo que ya he remarcado con anterioridad, una salida de ruido blanco (White noise), otra salida de ruido rosa (coloured noise) y una salida aleatoria (random voltaje) que se puede utilizar de varias maneras, como modulador de amplitud o frecuencia en nuestros VCO, VCA o VCF y para incluso utilizarlos de generadores de sonido. En mi experiencia música lo que principalmente se venía usando como señal para modular era el generador aleatorio. Esta señal proporciona en la salida una tensión fluctuante que varía sin ningún patrón, es decir, aleatoriamente y de una manera más o menos rápida según se ajuste el control de velocidad que encima de ella se encuentra. Al modular un VCO por ejemplo con esta señal lo que obtenemos son variaciones aleatorias de volumen (si lo hacemos en modulación en AM) o variaciones aleatorias de frecuenta (si modulamos en FM) que produce unos efectos de sonidos “espaciales”. Cuando queremos generar efectos de la naturaleza que no siguen una pauta y son aleatorios este generador puede ser la solución para conseguir nuestros efectos. Sin embargo, los generadores de ruido se han utilizado muchas veces como generador, ya que si utilizamos un generador de ruido en vez de un VCO obtendremos sonidos de viento, de golpes metálicos, de platillos, de percusión… siempre y claro afinando los correspondientes filtros para llegar hasta conseguirlos. Más adelante, en la parte final del curso hablaremos en más profundidad de trucos y formas de obtener síntesis de sonidos, solo como avanzadilla quiero comentar que uno de los efectos más habituales y fáciles de obtener es el del viento, un generador de ruido blanco como generador  principal, con un filtro que deje pasar solo un rango de frecuencias más o menos estrecho y un LFO que module, lentamente, el ajuste de frecuencia del LFO de menos a más. El efecto conseguido es el típico sonido de viento que aumenta y disminuye en frecuencia.

Tema 6 Intensidad: Módulos ADSR y VCA. Ya hemos visto hasta ahora como se puede generar la onda patrón que nos va a  proporcionar todos los armónicos necesarios para generar nuestro sonido, también hemos hablado de otros tipos de osciladores y generadores de ruido que nos van a servir  para modular y “esculpir” nuestra onda. En este capítulo trataremos el tema de la intensidad del sonido, de su modulación y de los módulos que intervienen en él, de cómo funciona y que efectos se produce en el sonido cuando modificamos sus parámetros. Cuando hablamos de Intensidad lo primero que nos salta a la mente es lo que entendemos por dinámica (variación de la intensidad) en música, el rango dinámico es aquella relación que nos marca entre el máximo y el mínimo dentro de una pieza musical, y aunque parezca que no tiene mayor importancia la intensidad a la hora de identificar un sonido no es así. La intensidad sonora se mide como variaciones de presión en el aire como resultado de las ondas sonoras. La presión atmosférica se mide en bares correspondiendo a 1 bar la  presión de la atmósfera a nivel del mar (más exactamente 1Kgr por cm2, es decir que cada centímetro cuadrado ha de soportar 1Kgr). Debido a que la variación de presión  producida por el sonido es muy pequeño en comparación con esta presión se utilizan unidades mucho más pequeñas como el microbar (ubar) que corresponde a 0.000001  bares. Sin embargo esta unidad es muy engorrosa a la hora de tratar la intensidad del sonido,  por ello se usa otra comúnmente utilizada en el ámbito musical, el decibelio. Hay que tener en cuenta que el decibelio no es una unidad de medida absoluta como pueda ser un metro, un kilo o un bar, es una unidad relativa que nos marca la diferencia entre, en este caso, dos presiones. Si tenemos dos sonidos de intensidades distintas podremos decir,  por ejemplo, que el primero es 6dB más intenso que el segundo, no sabemos absolutamente que valor tiene ninguno de los dos pero si podemos saber cuando más intenso es uno con respecto al otro. Para que esta medida nos sea útil a nuestros objetivos habrá que marcar un valor patrón, un valor con el cual todas nuestras medidas se comparen para darle un sentido “absoluto” a nuestra unidad de medida, por ello se utiliza como medida de relación el umbral medio que el oído humano es capaz de percibir. Se ha establecido que el umbral de audición del ser humano, es decir donde el sonido empieza a ser perceptible, es de 0.0002 ubar. El umbral máximo se denomina umbral de dolor y es donde el ser humano percibe la sensación acústica como dolorosa, y se ha establecido este umbral en 1000ubar (1mbar). El nivel de presión acústica SPL utiliza como 0dB el umbral de audición, o sea 0.0002microbares, a partir de ahí se puede hacer una escala comparativa hasta llegar al umbral del dolor que vienen a ser unos 140dB. Esta escala es logarítmica, esto quiere

decir que para que el oído humano perciba una variación detectable (establecida en 3dBs) el incremento de presión sonora ha de ser el doble.

Otra de las cosas que intervienen en la detección humana de la intensidad del sonido es la frecuencia, ya que el oído humano no es lineal (es decir, no oye igual unas frecuencias que otras) y por lo tanto depende también mucho de que frecuencias se esté oyendo. Se sabe que el oído humano tiene mayor sensibilidad alrededor de los 4Khz,  perdiendo agudeza auditiva según vayamos hacia los extremos del espectro audible. Hay que recordar que el oído humano posee unos componentes mecánicos (tímpano, cadena de huesecillos) que con el paso de los años se endurecen y como tales componentes mecánicos, pierden elasticidad y movimiento traduciéndose en una pérdida  paulatina de audición, sobre todo en las altas frecuencias. Una  persona adulta podrá llegar a oír 16KHz mientras que una persona anciana difícilmente superará los 10Khz. Una vez que más o menos sabemos que es un decibelio y como se comporta el oído humano,  podemos hablar más  profundamente del Margen dinámico. En una pieza musical se habla de un margen dinámico cuando, por ejemplo, en la música orquestal hablamos de que su

margen dinámico es de 100dB que es cuando la intensidad entre el pasaje más “piano” y el más “fuerte” tiene esta relación. Esto hay que tenerla muy en cuenta a la hora de las grabaciones, ya que nuestro equipo de grabación ha de poder grabar sin distorsión entre estros márgenes, sabiendo que cualquier pico que supere el nivel que nuestro grabador es capaz de grabar, este se traducirá en un recorte del mismo y por lo tanto, en distorsión.

Generando la envolvente: Módulos ADSR y VCA Modificando la amplitud de cualquier señal y modulando convenientemente sus armónicos podremos convertir una onda de cualquier tipo en la que nosotros queramos, es posible lograr la “magia” de convertir, por ejemplo, una onda cuadrada en una onda triangular, esto se conseguirá más adelante con los filtros y módulos de resonancia. Ahora vamos a centrarnos en las envolventes de nuestro sonido. Ya comentamos en otros capítulos como no es lo mismo el ataque, la variación de intensidad de un sonido de piano que el de uno de órgano o de cuerdas, mientras el primero es un ataque rápido seguido de un mantenimiento corto para extinguirse rápidamente, el segundo es un ataque rápido para mantenerse constante mientras la tecla está pulsada para desaparecer en cuanto la soltemos, y el tercero, un ataque suave, manteniéndose mientras pulsamos la tecla para desaparecer también suavemente, como vemos es muy importante el control de envolvente en la intensidad de nuestro sonido. Contar como anécdota que si un sonido de cuerda lo variamos y modelamos su envolvente en un ataque rápido y de corto mantenimiento (como el del piano), el sonido característico nos recordará más a un clavicordio que a una orquesta de cuerdas, simplemente con haber variado su control de envolvente. Vamos a definir  primero que son y  para que sirven cada módulo.

Módulo VCA:  sus siglas corresponde a “Amplificador Controlado por Voltaje”, es decir que simplemente se trata de un amplificador cuya ganancia (amplificación)

depende de una tensión de control, es igual que nuestro VCO pero que en vez de variar la frecuencia variamos “el volumen”. De esta manera podemos ser capaces de controlar la amplitud de nuestra onda con una señal de tensión externa, sea con los módulos que ya hemos estudiado como los LFOs, los módulos NOISE, un pedal exterior (que serviría de pedal de expresión como en los antiguos órganos o simplemente de control de volumen) o con el módulo que vamos a ver ahora, el ADSR.

Módulo ADSR:  Ya hablamos anteriormente de su significado (Attack, Decay, Sustain, Release) que significa Ataque, atenuación, sostenimiento y amortiguación, son los cuatro parámetros con lo que nuestro control ADSR puede generar una onda que controle, por ejemplo, nuestro VCA para conseguir el efecto deseado. El primer valor es el Ataque, es como tan deprisa el sonido sube cuando pulsamos la tecla del sintetizador. Como ya hemos dicho un ataque rápido corresponde a instrumentos de percusión, pianos y cualquiera que el sonido sea instantáneo en cuando se pulsa la nota. Este valor puede llegar a ser desde un ataque abrupto y decaimiento abrupto (una onda cuadrada prácticamente) hasta rampas largas y suaves en el tiempo (desde sonidos de cuerdas a efectos como olas de mar y viento). En la figura de la derecha vemos esto mismo, en un órgano electrónico prácticamente solo necesitamos del Ataque y el Release abruptos, existen módulos ADSR como el de Abrana Studios que se puede seleccionar 2 modos de funcionamiento, uno como control ADSR y otro como control solo AD, conmutándolo según el sonido que vayamos buscando.

Para comprobar que con una simple diferencia cambiamos totalmente el sonido, si hacemos un ataque y un release con una pendiente rápida pero no abrupta, obtendremos un sonido más similar al de un órgano de tubos. En resumidas cuentas, una envolvente abrupta consigue sonidos electrónicos muy artificiales. Este módulo también puede servir para modular otros módulos en amplitud  pero también en frecuencia, podemos atacar filtros el incluso los VCOs obteniendo efectos muy “electrónicos” de los cuales ya se hablará más adelante. Los distintos tiempos que el ADSR produce con relación a la pulsación de una tecla se pueden resumir en lo siguiente: Cuando pulsamos la tecla del teclado el control ADSR comienza la rampa ascenderte (A) hasta llegar al máximo, aquí entra la  parte (D) en donde se baja con una rampa hasta alcanzar un umbral (S) en donde la onda permanece constante mientras la tecla  permanezca pulsada. En el momento en que se suelta la tecla comienza la rampa de descenso (r) hasta extinguir el sonido. Es de recordar que todas las rampas (A, D y R) como el umbral (S) son ajustables. Ahora podemos comprender como si modulamos en amplitud el VCA (el amplificador controlado por voltaje) con un voltaje producido  por un ADSR  podemos crear y modular esa intensidad necesaria para generar nuestro sonido.

Por lo tanto la interconexión básica de estos módulos con nuestro sintetizador es elemental. Con esto termina el capítulo dedicado a los ADSR y los VCA, el funcionamiento es simple pero importante tener claro que el control ADSL lo que genera no es sonido, lo que genera es una onda variable en el tiempo como la que hemos estado viendo, que es una tensión, para los más neófitos, son “voltios” con los que luego podremos modular, controlar y hacer “perrerías” en otros módulos, que como ya hemos visto todos tienen entradas de modulación por tensión tanto en amplitud como en frecuencia, y como ya he comentado en otras ocasiones, la imaginación muchas veces es el límite. En el siguiente capítulo comenzaremos a abordar el tema de los filtros, los VCF (Filtro Controlado por Voltaje), como funciona, que parámetros podemos controlar y como  podemos jugar con las modulaciones.

TEMA 7 MODELANDO ARMÓNICOS CON LOS FILTROS En este capítulo abordaremos uno de los elementos más importantes del sintetizador analógico que son los filtros. Más o menos todos sabemos lo que es un filtro, lo utilizamos en nuestra vida cotidiana a al hora de hacernos el café, conocemos el filtro de  polen que nos cambian cada dos por tres en nuestro coche, el filtro del aire del sistema acondicionado, e incluso conocemos los filtros informáticos a la hora de buscar una  palabra dentro de un texto, por eso se puede decir que un filtro es “algo” que selecciona y deja pasar unas cosas y otras no (un portero de discoteca sería un filtro musculoso por ejemplo). En nuestro caso, un filtro es un componente electrónico que nos va a permitir seleccionar que frecuencias pueden pasar y que frecuencias no, y como ya sabemos que una onda compleja es una suma de infinitas ondas senoidales de distintas frecuencias (armónicos) con un filtro podemos eliminar o atenuar determinados armónicos, de tal manera que al final logramos cambiar la forma de onda inicial, y por tanto el sonido resultante es decir, el timbre.

¿Que es un filtro? Clases de filtros. Como ya hemos dicho anteriormente un filtro es un elemento, en este caso electrónico, que solamente deja pasar una serie de frecuencias y otras no. Las clases de filtro depende de qué frecuencias sean las que queremos que pasen y las que no queremos que lo hagan. Existen cuatro tipos fundamentales de filtros (definidos por como seleccionan las frecuencias de paso) que son los pasabajos (LPF), los pasaaltos (HPF), los filtros  pasabanda (BPF) y los filtros de eliminación de banda, los cuales pasamos a detallar a continuación:

Filtro Pasabajos: Este filtro como su nombre indica lo que deja es pasar las frecuencias inferiores a un umbral y corta las frecuencias superiores a este umbral. En un filtro de estas características la frecuencia de corte (o sea, la frecuencia de este umbral) es ajustable y sabemos que a partir de esa frecuencias todas las superiores serán eliminadas. En un filtro ideal tal y como se muestra en la figura de la derecha un filtro cortaría a partir de esa frecuencia umbral y no dejaría pasar nada, sin embargo por desgracia no existe nada ideal en la realidad y los filtros no cortan de una manera tajante, lo que hacen es que a

 partir de dicha frecuencia los filtros empiezan a atenuar las frecuencias, en este caso superiores, hasta hacerlas desaparecer, tal y como se muestra en la figura:

Como vemos se define como frecuencia de corte del filtro  aquella en donde tenemos una atenuación de 3dB, que como recordemos era el umbral mínimo en el cual el oído humano notaba una variación de volumen. A partir de ahí la caída es lineal, cayendo con una pendiente que puede ser variable. Lo normal en los sintetizadores en sus filtros es que estas pendientes sean de 12dB/octava, es decir, que por cada doble de la frecuencia la atenuación es de 12dB. Sin embargo los sintetizadores modulares de Abrana Studios poseen un filtro de pendiente variable seleccionable entre 6-12-18-24 dB/octava que es de gran utilidad para conseguir efectos espectaculares. Por consiguiente y para recapitular, en un filtro pasa-bajos desde la frecuencia más baja hasta prácticamente la frecuencia de corte la atenuación es cero, a partir de la frecuencia de corte la atenuación aumenta según la curva de corte hasta atenuar la señal totalmente.

Filtro pasaaltos: Si un filtro pasabajos era aquel que permitía pasar las frecuencias por debajo de un umbral o frecuencia de corte, un filtro pasaaltos es un filtro que hace todo lo contrario, deja pasar las frecuencias superiores a las del umbral para atenuar todas las frecuencias inferiores a este. En la siguiente figura podemos ver como funciona un filtro pasaaltos, la definición de frecuencia de corte es exactamente igual que en la del filtro pasabajos, en donde la señal se atenúa 3dB con respecto a la zona de paso, la definición de pendiente de atenuación y todas las demás definiciones anteriores son válidas para este filtro, la única diferencia como ya hemos dicho es que ahora, las frecuencias que pasan el filtro son las superiores atenuando las inferiores. En el dibujo podemos ver también como afectaría un filtro pasaaltos a una señal de diente de sierra en donde hemos ajustado la frecuencia de corte por encima de su armónico fundamental, con lo que este ha quedado atenuado en un nivel importante así como sus primeros armónicos, quedando los armónicos superiores sin atenuar o poco

atenuados. Esto habrá modificado la onda de tal manera que a la salida del filtro no vamos a tener una onda de diente de sierra, tendremos otro tipo de onda, aquí es donde se basa el “modelaje” con los filtros.

Igualmente podemos ver el comportamiento de un filtro pasa-bajos para una misma onda diente de sierra, la explicación es exactamente la misma pero ahora los armónicos que son afectados son los armónicos de mayor frecuencia, la onda fundamental y los  principales armónicos no son prácticamente atenuados, obteniendo otra forma de onda a la salida de nuestro filtro que no es una diente de sierra ni una parecía a la salida del filtro pasa-altos. Es curioso que experimentalmente se ha demostrado que si el oído oye los armónicos superiores, aunque el sonido original esté por debajo del rango audible (la frecuencia fundamental), el cerebro interpreta el sonido como si lo estuviera oyendo en una frecuencia inaudible, me explico con un ejemplo, en un órgano en donde en un pedalero se cree una nota de 16Hz (fuera del rango de audición), el oído percibe todos los armónicos que están dentro del especto normal y sin embargo en nuestro cerebro somos capaces de “oír” el fundamental aunque se encuentre fuera del rango de audición.

Filtros pasabanda: Los filtros pasabanda en realidad son 2 filtros, uno pasabajos y otro pasaaltos puestos uno detrás de otro, de tal manera que el primero no deja pasar unas frecuencias altas por encima de una frecuencia de corte y el siguiente no deja pasar unas frecuencias bajas  por debajo de la frecuencia de corte. Como resultado tenemos un filtro que solo deja  pasar “una banda” de frecuencias, desde un umbral al otro. Al ser dos filtros en uno y además ya estar estudiados todas las definiciones de frecuencia de corte y pendientes son aplicables al 100% en este filtro, que tendrá 2 ajustes, que podrá ser de frecuencia superior e inferior de corte o una frecuencia media y luego definir el ancho de banda que queremos, o sea, lo “ancha” que pueda resultar la  banda que queremos que pase.

En la figura siguiente vemos un filtro pasabanda con la banda ajustable (bandwidth).

Como vemos en el dibujo, un filtro pasabandas es simplemente la superposición de dos filtros, pasaaltos y pasabajos como ya dijimos.

Filtro de eliminación de banda o de rechazo de banda: Digamos que es el simétrico al filtro de paso de banda, en donde lo que se busca es  precisamente eliminar un rango de frecuencias entre una baja y otra más alta. Esto se consigue igual que con el filtro pasabanda con la diferencia de que los filtros se ponen en paralelo en vez de en serie, tal y como se muestra en la siguiente figura:

 Normalmente en los sintetizadores comerciales para música los únicos filtros que se suelen utilizar son los filtros parabajos, ya que los otros no tienen demasiada utilidad a la hora de crear sonidos musicales, cosa que ha hecho que muchos de estos equipos se quedaran “cojos” a la hora de obtener ciertos efectos, en todos los modelos de sintetizadores analógicos de Abrana Studios disponemos de filtros de todos los tipos,  para que nadie se quede sin herramientas para hacer volar su imaginación.

¿Y que es un VCF? En la figura de la parte izquierda podemos ver como afecta nuestros filtros a una onda cuadrada, modulando los correspondientes armónicos y viendo cual es el resultado. Después de haber estado siguiendo el curso no es muy difícil saber lo que es un VCF, que simplemente son las siglas de Filtro Controlado por Voltaje, que como en el caso de los VCOs la frecuencia de estos está controlada por una tensión de control pues igualmente la frecuencia de corte del filtro (sea del tipo que sea) está controlada por esta misma tensión de control. ¿Y porqué es necesario esto? ¿Por qué es necesario que la frecuencia de corte sea variable dependiendo de la nota que demos? La respuesta es simple: Como ya hemos visto en los ejemplos anteriores, a diferencia de los filtros que se pueden utilizar en otras facetas de la música electrónica o de la grabación de la misma, en donde lo que se quieren son filtros para eliminar ruidos, o para realzar agudos o graves, o para hacer muchas perrerías que a uno se le vaya ocurriendo, pero aplicable a todo el sonido que en él entra, los filtros en un sintetizador se utilizan para FILTRAR ARMONICOS, y claro, estos dependen muy mucho de la frecuencia de la onda fundamental, es decir de la nota que estamos pulsando y la frecuencia de corte no ha de ser un valor fijo, sino una relación exponencial (como en las frecuencias de los VCO) para que si ajustamos nuestro filtro para eliminar las

frecuencias a partir, por ejemplo, del segundo armónico, la frecuencia del segundo armónico dependerá de la nota que pulsemos y no será un valor de corte fijo, de ahí que será necesario que nuestro filtro sea de frecuencia variable controlada por la misma tensión de control que controla nuestro VCF. En los VCF es normal que exista otro parámetro del cual hasta ahora no hemos hablado, y es el factor Q o resonancia. En los filtros VCF de los sintetizadores lo normal es que en la frecuencia de corte exista una pequeña resonancia, es decir que para esa frecuencia el filtro no actúa solo filtrando sino que además crea una pequeña “amplificación” tal y como se puede ver en la siguiente gráfica: El factor Q o este ajuste de resonancia lo que hace simplemente es ajustar “cuanta resonancia” queremos, y como  podemos comprobar no solamente el pico de resonancia se hace mayor contra más factor Q metemos, sino que también se hace más estrecho, esto significa que para mucho factor Q en una determinada frecuencia muy determinada va a existir una amplificación de esa frecuencia (que será un armónico). Un alto factor Q modulado con un ADSR  por ejemplo consigue unos efectos de Wah Wah interesantes, o un barrido con un ruido blanco como generador de sonido crea una especie de silbido con una nota especifica. En los capítulos finales del curso en donde hablaremos de los efectos musicales de todo lo que estamos viendo ya tendremos ocasión de estudiar, musicalmente, este ajuste.

Al igual que ocurre con todos los módulos del sintetizador analógico, el VCF posee entradas y salidas para realimentar y modular sus parámetros con los demás módulos. Se puede modular la frecuencia de corte con un ADSR y de esta manera obtener una especie de “ataque” en la variación del timbre, o utilizar un LFO con lo que se obtendrá efectos de trémolos, wah wha y otros efectos que como ya hemos repetido, solo la imaginación marca el límite. En esta gráfica vemos como es afectada una onda cuadrada cuando aumentamos el control Q o de resonancia, en donde si llegamos a crear una resonancia lo suficientemente alta, el filtro simplemente dejará de serlo y se convertirá en un oscilador, cosa que desde luego desde el punto de vista musical no es nada deseable. En el siguiente capítulo hablaremos también de resonancias y realimentaciones, nos haremos referencia a los filtros de resonancia que son aquellos que se encargar de realzar determinadas frecuencias, de una manera muy similar al factor Q que hemos visto pero que no atenúan ninguna frecuencia, es decir, no son filtro como tales los hemos conocido en este capítulo.

TEMA 8 FILTROS DE RESONANCIA Ya hemos comentado con anterioridad como los filtros VCF en la frecuencia de corte  podían tener una pequeña “chepa” de amplificación, dándole una amplificación especial a los armónicos que por esa frecuencia estuvieran, para dar un realce y obtener diversos efectos. El filtro de resonancia actúa exactamente igual, con la diferencia que no corta ninguna frecuencia, es decir, pasan todas las frecuencias pero algunas de ellas son amplificadas selectivamente. Los filtros de resonancia, al igual que los VCO poseen un ajuste de frecuencia, es decir la frecuencia a la cual queremos que se produzca esa “amplificación” y un ajuste del factor Q, que no es ni más ni menos que “cuanto ancho” queremos que sea esta banda de amplificación, contra mayor sea el Q menor será la  banda de amplificación. Pero existe una diferencia sustancial, además de que no corta ninguna frecuencia los filtros de resonancia  NO TIENEN CONTROL POR TENSION, es decir que la frecuencia que ajustamos es fija, independiente de la nota que toquemos ¿y esto a que es debido? A que estos filtros están diseñados para emular resonancias, y las resonancias en los instrumentos musicales (y no musicales) son fijas dependiendo solo de las características físicas del instrumento, y no de la nota que se toque. En la figura vemos la carátula de un módulo de resonancia, en donde se encuentran incorporados 3 filtros de resonancia independiente. Vemos que cada uno de ellos posee un mando fo que sirve para ajustar la frecuencia de resonancia del filtro, el Q del mismo agrandando (valores bajos) o estrechando (valores altos) el ancho de banda de resonancia del mismo, y el control A (amplitud) en donde podemos ajustar la ganancia (el valor del pico) de amplificación que va a tener las frecuencias amplificadas. Por ejemplo, si tenemos una trompeta que resuena a 1500Hz, esta resonancia será independiente si la nota que tocamos es un Do bajo o un La alto, todos los armónicos

que caigan en el rango de los 1500Hz serán amplificados (el ajuste de amplitud también se puede variar), por lo que conseguiremos unos sonidos sintetizados mejorados. Hay muchos sintetizadores que carecen de estos filtros, imprescindibles para darle un toque realista a nuestros instrumentos musicales sintetizados desde aquellas ondas  primarias generadas por los VCO. Muchas veces en los sintetizadores que solamente “emulan” la síntesis, en donde muchos de los sonidos presuntamente sintetizados son sonidos ya pregrabados en PCM u otro sistema digital, está claro que estos filtros carecen muchas veces de sentido, ya que la resonancia viene implícita en la grabación o muestreo del sonido, pero esto no es sintetizar nada, es simplemente variar los  parámetros de un sonido ya existen. Muchas veces los emuladores de sintetizadores analógicos funcionan así, poseen los mismos mandos que un sintetizador real pero lo que hacen en realidad es variar valores matemáticos para que, finalmente, se obtenga un sonido que nunca partió de un VCO y una onda patrón, sino que está creada digitalmente desde cero, y aunque el sonido resultante podrá ser absolutamente idéntico al buscado (un violín sonará a violín) no tendrá la fuerza que el sistema analógico le proporciona (es una opinión del autor, como todo discutible). Y hasta aquí hemos llegado al final de la descripción de los módulos principales de un sintetizador analógico, con estos es posible la síntesis de cualquier sonido y aunque  podrían existir muchos más módulos que hicieran funciones distintas, lo primordial consiste en lo explicado. Podríamos hablar de secuenciadores analógicos, podríamos hablar de nuevos tipos de LFO o de generadores de ruido, generadores de envolventes con distintos controles, moduladores en anillo, etc. Pero todo estaría basado en lo mismo, controles ADSR modificados, osciladores LFO, generadores NOISE, filtros  pasa bajos, pero nada que nos proporcione una idea nueva. Por último solo quería hacer una pequeña reseña a los conversores MIDI CV-gate de los cuales no hablaré en profundidad ya que no los considero como parte de un sintetizador analógico. Sin embargo si creo conveniente mencionarlos para aquellos que, aún siendo amantes de lo analógico, quieran combinarlo con equipos digitales. Un conversor MIDI CV-Gate y viceversa son módulos que convierten la señal MIDI en una señal de control de tensión y de disparo de puerta ¿Y que es eso? La señal de tensión es la misma que utiliza nuestro teclado analógico para el control de todos los módulos controlados por tensión (VCO, VFC, etc) y la señal Gate es aquella que nos indica cuando se pulsa y cuando se suelta la tecla (para el control del VCA), por ello gracias a estos módulos es posible controlar un sintetizador analógico con un teclado MIDI, y también es posible controlar un teclado MIDI con un teclado analógico. En el próximo capítulo hablaremos de cómo manejar los mandos del sintetizador analógico para generar sonidos reales e imaginarios, y cual es la utilización musical de cada uno de ellos.

TEMA 9 EL SINTETIZADOR ANALOGICO Y EL MUNDO DE LA MUSICA Después de estos capítulos en donde hemos conocido desde el punto de vista técnico los  principales módulos que entran en juego en un sintetizador analógico, es hora de ver como tantos botones, tantos cables y tantas teclas pueden llegar a convertirse en un sonido que nos ayude a la interpretación de nuestras piezas musicales. Lo primero de lo que vamos a hablar es del equipo amplificador y los altavoces que vamos a utilizar con nuestro equipo. Hay que tener especial cuidado sobre todo si no disponemos de algún tipo de limitador, ya que el equipo de reproducción deberá ser capaz de soportar sin daño alguno de los transitorios y combinaciones espectrales, y que la reproducción pueda ser fiel a lo que el sintetizador va a exigir de nuestro equipo reproductor, que como ya hemos dicho una de las principales características del sonido de estos equipos es su gran “fuerza” y riqueza de armónicos en muchas ocasiones. El operario no ducho en estos campos puede cometer el error de tener un sonido sordo y aumentar la ganancia del amplificador, y de golpe abrir un filtro  pasa-bajos entrando un sonido brillante lleno de armónicos pero que, si no se tiene cuidado y se está preparado, podría dañar algún altavoz despistado. La primera vez que me puse delante de un sintetizador analógico construido en casa allá  por el año 80 he de reconocer que me llevé una gran desilusión, simplemente porque después de haber estado casi 6 meses fabricándolo me encontré que aquello no sonaba nada, y a uno le quedaba la duda si no funcionaba porque estaba estropeado o simplemente, y como así fue, porque uno era ignorante en estos temas y algo estaba haciendo mal, por ello y para los no iniciados quiero dar unos consejos antes de empezar a buscar sonidos sensacionales. Lo primero es poner al máximo todos los controles de volumen de todos los módulos, muchas veces (sobre todo en sintetizadores modulares) cada módulo viene con un  potenciómetro de ganancia, y un error muy común es que alguno de estos botones esté  bajo o a cero, y por lo tanto el sonido no saldrá de ahí, por eso lo primero todos estos controles al máximo (si el sintetizador carece de estos ajustes, pues eso que nos ahorramos). El siguiente paso es seleccionar una forma de onda en nuestros VCO, para hacer sonar el equipo cualquiera me vale, si queremos un sonido dulce seleccionaremos una onda

senoidal, pero si lo que buscamos es un sonido brillante lleno de armónicos seleccionaremos un diente de sierra o una onda cuadrada. A continuación dejar abiertos los VCF, de tal manera que los dejemos en BYPASS o si no existe esta posibilidad simplemente con seleccionar el mando de la frecuencia de corte al máximo nos garantizaremos que el filtro no filtra nada. Además el factor Q deberá estar a cero. Es conveniente en este primer contacto que los filtros de resonancia estén apagados o en BYPASS, ya tendremos tiempo de jugar con ellos cuando consigamos hacer funcionar nuestro equipo, por ahora nos olvidamos de él. Y por último, el control ADSR y el VCA deberán estar de acuerdo para que, al pulsar una tecla el sonido comience a sonar y al soltarla, que se apague, y al igual que en el caso del filtro de resonancia, luego ya tendremos tiempo de afinar más el tipo de ataque y decaimiento que queremos para nuestro sonido, para ello el control A del ADSR lo  pondremos a cero (un ataque rápido) los controles D y S los pondremos a tope (Garantizando que mientras tengamos pulsada la tecla el sonido de salida es máximo) y el control R lo pondremos al 1 o al 2 (asegurando que cuando soltemos la tecla la nota desaparecerá rápida pero no abruptamente). Con todo esto al tocar el teclado se tendrá que oír un sonido, que posiblemente si nuestro equipo consta de más de un módulo VCO será un sonido desafinado y tendiendo a ser “horroroso”, pero por lo menos hemos logrado que el sintetizador suene, mal pero suene.

Afinando los VCO El inicio hacia el sonido perfecto comienza ahora, primeramente seleccionaremos un solo VCO (si el equipo tuviera más de uno), para ello simplemente apagamos los otros, les bajamos el volumen o lo que sea menester con el equipo que estemos trabajando. En los sintetizadores modulares de A-brana Studios se pueden hacer de las dos maneras, con un control de volumen o deseleccionando el tipo de onda. Una vez conseguido esto lo que haremos es afinar el VCO con un diapasón o con otro de los instrumentos con el que vayamos a acompañarnos. En los sistemas modulares es habitual que el VCO se le ajuste la frecuencia a la escala que nosotros queramos, mientras que por ejemplo en la serie Dream que no es modular, los VCOs ya vienen ajustados a la escala musical, y simplemente lo que variaríamos es la octava, si la queremos más o menos alta.

Una vez ajustado el primer VCO (para lo cual disponemos de un ajuste grueso o COARSE y de un ajuste fino o FINE) encenderemos paulatinamente los otros VCOs y los ajustaremos y afinaremos con respecto al anterior. Un efecto muy habitual es dejar un poquito “desafinados” los VCOs, de tal manera que conseguimos más naturalidad en el sonido además de un efecto “fhasing” que resulta apropiado musicalmente hablando. Hay que tener en cuenta que para realizar este proceso las entradas de modulación, tanto de AM como de FM deberán estar anuladas. (NOTA: Las formas de onda puntiagudas como las de diente de sierra son las más apropiadas para afinar los VCOs). También se pueden afinar los VCOs de tal manera que formen un acorde complejo, por ejemplo si yo pulso la tecla DO y afino el primer VCO a un DO, pero el segundo a un MI y el tercero a un SOL cada vez que pulse una tecla obtendré su acorde mayor, es decir que si pulso un FA obtendré un acorde de FA. También se puede afinar en distintas octavas de la misma nota. Si afinamos los distintos VCOs a una nota que se encuentra separada varias octavas se crea una sonoridad amplia además de un sonido muy coloreado.

Modificando y modulando los VCOs Ya hemos logrado que nuestro sintetizador suene a instrumento musical, es hora de ir a la búsqueda del sonido que queremos, para ello vamos a describir primero que podemos hacer con nuestros VCOs antes de pasar a otros módulos. En algunos sintetizadores analógicos es posible la modulación de la anchura del pulso, es decir, que podemos variar la simetría de la onda de salida, por ejemplo en una onda cuadrada podemos hacer que la parte superior de la misma sea igual a la inferior, mayor o menor, cosa que así dicho en palabras no tiene mucho sentido musical, a la hora de oírlo vemos que si tiene su importancia (la onda cuadrada pasa a ser onda rectangular).

Si partimos de una onda cuadrada, por ejemplo, y se pone el mando de dicha modulación en un 50%, la onda será totalmente simétrica, obteniendo un sonido hueco y semejante al clarinete, si esta modulación se aleja del 50% (es decir, si el mando lo movemos hacia el 0 o hacia el 100%) el sonido comenzará a variar hacia una tonalidad más aguda. Esto es producido porque al variar la simetría lo que estamos haciendo es generar muchos más armónicos de alto nivel (5º y 7º armónico) por lo que el sonido se traduce en uno más agudo aunque permanece su carácter de sonido “hueco”. Esta puede

ser una muy buena base para que, posteriormente con los filtros VCF podamos conseguir un sonido de clarinete, aunque también puede servir de base para instrumentos como el piano o cualquier instrumento de viento con caja de madera. Una manera de interconexionar los VCOs es lo que se denomina modulación en anillo, que consiste en modular un VCO con la salida de otro VCO, con esto lo que se consigue es una modulación de armónicos inconexa obteniendo normalmente en el primer intento un sonido de receptor heterodino, es decir, ese sonido característico de las radios de onda corta. Sin embargo probando y realizando algunos ajustes podemos obtener sonidos fundamentales que nos llevarán a conseguir campanas o gongs que  precisamente se caracterizan por tener armónicos inconexos. Como ya hemos dicho con anterioridad, para conseguir tal o cual instrumento musical es necesario partir de una forma de onda apropiada, ya que cada una de ellas tiene una  peculiaridad musical distinta fácilmente diferenciable en el momento en el que se ha manejado un par de veces un sintetizador analógico. Por ejemplo, el diente de sierra y el diente de sierra espaciado dado su gran contenido de armónicos pares e impares suena con las características de un instrumento de metal o de cuerda, así mismo el diente de sierra espaciado permite sintetizar el sonido de los instrumentos de viento de metal “claro” como la corneta. Si exceptuamos su forma simétrica, la onda rectangular suena de una manera similar a la diente de sierra, sin embargo este tipo de onda permite que si practicamos un drástico corte espectral aparezca un sonido más bajo que se aproxima a un sonido característico del piano. Curiosamente la misma forma de onda cuadrada en su forma simétrica se parece más al timbre de un clarinete aunque necesita una formación tonal suplementaria (es decir, amplificar alguno de sus armónicos) cosa que podemos obtener con los filtros de resonancia. De esta manera obtenemos sonidos de oboe o fagot. La onda triangular suena como una flauta (de madera) especialmente en notas agudas, mientras que la onda senoidal tiene un timbre más sordo que recuerda a instrumentos de madera, o a sonidos de órganos de tubos. Algunos VCOs generan de manera intencionada ondas senoidales con un gran factor de distorsión, es decir, que son ondas senoidales pero que “no son muy senoidales”, de tal manera que en vez de conseguir un sonido apagado y monótono consiguen un sonido más brillante debido a la aparición de armónicos superiores. Esto se encuentra muchas veces en sintetizadores comerciales no modulares, por el motivo ya explicado de crear un sonido más “vivo”, y si lo que  buscamos en una senoidal más pura, filtrando los armónicos superiores y dejando solo la frecuencia fundamental podríamos emular esta “senoidal perfecta”. Para finalizar ya con la utilización de los VCOs hablar sobre las modulaciones de amplitud y frecuencia a las cuales ya hemos hecho referencia con anterioridad. El VCO  permite modular sobre la amplitud de la señal de salida o sobre la frecuencia de la señal de salida, ambas modulaciones si son suaves y con un LFO producen un efecto de Vibrato.

El vibrato confiere al timbre del VCO un carácter melodioso y para muchas tonalidades,  por ejemplo la de los instrumentos de cuerda, presentan un matiz muy interesante. Modulando fuertemente en frecuencia sobre un VCO conseguimos un efecto “sirena” en donde la frecuencia de salida barre desde una frecuencia baja hasta una frecuencia alta. Si la modulamos con una señal senoidal del LFO conseguiremos un aumento y disminución suave entre dos frecuencias, mientras que si lo hacemos con una onda cuadrada obtendremos la variación de frecuencia abrupta entre 2 valores. Ajustando con cuidado podemos hacer que el salto de frecuencia conseguido sea de 1 octava, por lo que podremos hacer efectos musicales muy agradables de variación entre octavas. También utilizando un diente de sierra veremos como la frecuencia sube hasta un valor y de golpe volvemos a la nota inicial, o al revés, si utilizamos un diente de sierra invertido vemos como la nota sube abruptamente para, linealmente, ir decayendo a la frecuencia inicial. De todas formas y como ya habréis podido comprobar existen infinitas combinaciones y el límite es la imaginación de cada uno, y también comentar que los VCOs no solamente proporcionan una única forma de onda. En la serie modular de A-brana Studios los VCOs pueden generar y proporcional 5 formas de onda al mismo tiempo, y probando se pueden obtener de esta manera unas nuevas ondas patrón que nada tenga que ver con las anteriores, una onda senoidal y una onda cuadrada mezcladas y generadas al mismo tiempo tendrán unos resultados armónicos diferente a las dos ondas por separado. Probar, investigar y seguir probando es el lema de todos los amantes de la investigación en la síntesis musical. En el siguiente capítulo seguiremos hablando de los demás módulos y de cómo influyen en la construcción del sonido con el sintetizador analógico. El VCF es quizás la herramienta más potente con la que contamos para la síntesis del sonido, mientras que se podría decir que el VCO es “la piedra de escultor”, el VCF es “el escoplo y el martillo” con el cual se le da forma a la onda “bruta” que nos llega del VCO.

TEMA 10 EL SINTETIZADOR ANALOGICO Y EL MUNDO DE LA MUSICA (II) Continuando con como utilizar los diversos módulos para crear sonidos tanto reales como electrónicos, vamos a entrar en algunos trucos para el manejo del filtro VCF. Como ya hemos dicho con anterioridad el VCF se comporta como el cincel del escultor,  para eliminar los trozos de piedra que sobra y conseguir una escultura, el VCF elimina los “trozos” de armónicos para conseguir obtener el sonido deseado.

(Foto: sintetizador moog, donde vemos que los sistemas modulares pueden admitir infinitos módulos, la imaginación es la que dicta los límites). En la mayoría de los sintetizadores analógicos solamente existe una clase de filtro VCF, y es el de 12dB, en los sintetizadores modulares de A-brana Studios también disponemos de un filtro de 24dB que puede ser seleccionable entre 6, 12, 18 y 24dBs de caía que nos puede proporcionar un corte más “abrupto” en los armónicos que queremos eliminar. Una pendiente más suave se utiliza en la generación de dinámicas de timbres más claros y transparentes, mientras que una pendiente de corte más abrupta lo que genera son dinámicas más “potentes”, “sinfónicas” y a menudo más realistas (MOOG Sound). Como ya hablamos el módulo VCF genera una pequeña ganancia en la frecuencia de corte, una pequeña “chepita” cuyas características son ajustables a través del mando de

ajuste de frecuencia de corte y el factor Q. Utilizando este filtro en modo pasa-banda es  posible conseguir una especie de filtro de resonancia que nos acentúe alguna frecuencia que nos sea de interés, entonces es posible combinar los dos, uno utilizado como filtro de resonancia y otro de 24dB que nos servirá para asegurar la dinámica del timbre  buscado. Combinando un filtro ADSR con un VCF podemos conseguir efectos de Wha Wha o de ataque decay en el sonido sin tener que actuar sobre los VCA, si dejamos la frecuencia de corte del VCF por debajo de la frecuencia fundamental que nos proporciona los VCO, está claro que no sonará nada a la salida, sin embargo si modulamos la frecuencia de corte con un ADSR, es decir, que si la frecuencia de corte del filtro varía en función de la señal del ADSR, podemos conseguir que, cuando el ADSR actué, varíe la frecuencia de corte del filtro hasta superar el umbral de corte de la frecuencia fundamental e incluso algunos armónicos, el resultado es un sonido que comienza al  pulsar la nota y que mientras esta esté pulsada, o mientras el ADSR actué, irá variando en intensidad y tonalidad.

(Bob Moog se le puede considerar el padre de estos maravillosos instrumentos) Si aumentamos el valor Q observaremos que contra más alto sea este más nos iremos aproximando a un sonido Wha Wha, hasta que si el factor Q es demasiado alto observaremos que se forma como una especie de “pitido”, esto es provocado porque al tener un factor Q excesivamente elevado el rango de frecuencias que son amplificadas en esa pequeña “chepa” que hemos hablado en la frecuencia de corte se hace tan estrecha que solamente se amplifica una frecuencia, y una frecuencia se traduce al oído en un pitido. Con el VCF y modulando su frecuencia de corte con diversos módulos podemos conseguir efectos de trémolo si lo modulamos con un LFO, o incluso podemos incorporarle un pedal con lo que el efecto lo haríamos de una manera manual.

Sin embargo la mejor manera de ajustar nuestros filtros es ir probando, hay dos maneras  principales de hacerlo, primeramente en ambos casos el factor Q es recomendable  ponerlo a cero y no crear ninguna modulación externa, para posteriormente actuar de una de estas dos maneras: Abrir totalmente el filtro, es decir poner el mando de corte de frecuencia a tope (en caso de utilizar un pasa bajos que musicalmente es lo más habitual, es más, los sintetizadores que no tienen mando de control para seleccionar si se quiere un pasa bajos o un pasa altos por defecto son pasa bajos), de esta manera garantizaremos que pasa la frecuencia fundamental con todos los armónicos. A continuación vamos reduciendo el valor del mando de control de frecuencia de corte, y observaremos que el sonido comienza a apagarse, cada vez es menos brillante hasta, si seguimos reduciéndolo, desaparecer  porque habremos pasado el umbral de la frecuencia fundamental. Entre estos dos valores iremos probando hasta conseguir el timbre deseado. La otra manera es empezar al revés, es decir con el mando de frecuencia de corte al cero, de tal manera que no sonará nada e ir subiendo el mando hasta que empiecen a aparecer el sonido, empezará por uno ronco y sin brillantez para acabar en uno brillante y lleno de armónicos, y al igual que en el caso anterior obtener el timbre deseado. Si lo que queremos es obtener un efecto wha wha o que el VCF lo abra un ADSR u otro módulo modulador la manera aconsejable de hacerlo es primeramente buscar el umbral de corte del filtro, y dejarlo justo por debajo de este, a continuación modular con el módulo que queramos y darle ganancia al potenciómetro de entrada de modulación e ir  probando hasta que obtengamos el efecto deseado, contra más ganancia le demos al  potenciómetro de entrada mayor será el grado de efecto que obtengamos, es decir, la modulación será mayor. También se puede dejar el filtro ajustado por encima de la frecuencia de corte, y modular por ejemplo con un ADSR con un ataque muy lento, el efecto obtenido será que el sonido empieza con unos armónicos obtenidos por la frecuencia de corte, pero que según va pasando el tiempo estos se irán abriendo (el sonido se hará cada vez más y más brillante) hasta que vuelva a caer al valor original, y si además aumentamos el factor Q se podrá obtener como una especie de “silbido” durante todo este proceso. Como ya he dicho y no me cansaré de repetir las opciones son infinitas y todo es cuestión de probar y probar.

El Módulo de resonancia RFM Ya hemos dicho un VCF se puede configurar como módulo de resonancia, aunque esta no es su labor principal. Pocos sintetizadores que no sean modulares tienen este tipo de filtro. En el sistema modular de A-brana Studios disponemos de un módulo RFM en donde disponemos de 3 pequeños módulos de resonancia. La diferencia sustancial con el VCF es que la frecuencia de resonancia es constante, independiente de la nota que  pulsemos. Esto es debido a que están diseñados para imitar resonancias mecánicas que muchos instrumentos musicales poseen en frecuencias que son independientes de la nota pulsada, por ejemplo podemos imitar la resonancia, el sonido hueco de un piano en sus notas más graves ajustando el filtro de resonancia a estas frecuencias, que está claro que cuando las notas del piano son altas, esta resonancia desaparece. Lo habitual es que

si no se busque este efecto el módulo se tenga en by-pass con un interruptor que lo deshabilite, o simplemente ajustar las frecuencias de resonancia fuera del rango audible.

Interacciones y modulaciones en el VCA El amplificador de salida controlado por voltaje (VCA) se puede modular para obtener efectos sobre el volumen de la señal. Internamente todos suelen venir conectados con un módulo ADSL ya que este conjunto nos proporciona el control del ataque, duración y caída de la nota pulsada, en todo sintetizador este conjunto debe existir ya que sino simplemente obtendríamos una nota continua sin principio ni fin, por ello es el módulo que nos permite controlar este parámetro. Pero igualmente que está modulado por un ADSR podemos controlarlo con otros módulos y obtener diversos efectos. En algunos módulos (en el nuestro existe) se  puede modular de una manera exponencial y de una manera lineal ¿y esto a que se debe? Muy sencillo, todos sabemos que el volumen, la sensación auditiva de que un sonido es más o menos fuerte es una relación logarítmica, es decir que para conseguir un aumento de la percepción de aumento de volumen hay que duplicar la potencia sonora como ya se explicó en capítulos anteriores. Entonces disponemos de una entrada exponencial para un control de volumen por ejemplo de un pedal, en donde la tensión de entrada es lineal, pero la modulación es exponencial, de esta manera el efecto sonoro que tendrá nuestro oído es de un aumento del volumen lineal al compensarse la curva logarítmica del oído con la exponencial de la señal moduladora. La entrada lineal esta destinada a modulación de efectos, como por ejemplo el efecto trémolo, para lo cual utilizaremos un LFO y un tipo de onda de diente de sierra, dándole mayor profundidad al efecto contra mayor ganancia le demos al potenciómetro de entrada del efecto. Lo dicho anteriormente, esto es solo un pequeñísimo ejemplo de lo que se puede hacer con los módulos, probar e inventar es en sí el interés mayor de aquellos que amamos este tipo de instrumentos musicales. En el último capítulo de este curso, hablaremos sobre como generar sonidos ya más reales, consejos para crear sonidos de flautas simples, sonidos metálicos, instrumentos sintéticos, Oboes y clarinetes, instrumentos de cuerda, etc. Que aunque con estos consejos solamente obtengamos la base para la creación de un sonido reconocible, con ajuste y paciencia podremos llegar a obtener el sonido deseado.

TEMA 11 EL SINTETIZADOR ANALOGICO Y EL MUNDO DE LA MUSICA (III) En este último capítulo daremos unos consejos de cómo sintetizar sonidos del mundo real utilizando los módulos y trucos que ya vamos conociendo. Es de sentido común  pensar que contra más módulos tenga un sintetizador (VCOs, VCFs, LFOs, etc) más  posibilidades tendrá uno de conseguir el efecto deseado, e incluso muchas veces encontrar de casualidad efectos que no esperaba obtener. El sintetizador básico ha de tener mínimo un VCO, un VCF, un ADSR y un VCA, siendo deseable también un LFO y un generador NOISE para crear modulaciones interesantes. A partir de ahí como ya he dicho la imaginación (y el dinero) es el límite, añadiéndole módulos e incluso instalando nuevos módulos que no hemos visto en este curso, no imprescindibles pero si de gran ayuda, como secuenciadores analógicos, moduladores en anillo, generadores de eco, etc. que completarán aún más nuestro sintetizador analógico.

Sonidos de flauta simple: La flauta es un instrumento monódico que sólo tiene una fuente acústica con un timbre apagado y suave, por ello comenzaremos con la utilización de un solo VCO en forma de onda triangular ya que es la que corresponde al timbre de una flauta de madera. El VCA se modulará con un ADSR que contenga un ataque rápido pero no abrupto que cree una inicialización de nota suave y dulce, que no percute. En la flauta la nota se mantiene mientras se toca el instrumento y se extingue con  bastante rapidez cuando se deja de tocar, por ello el control Decay y Sustain del ADSR se dejará al máximo (para que no influya) y un Relay abrupto, de tal manera que consigamos que cuando se suelta la nota esta deje de sonar. El VCF se ajustara a paso bajo y lo dejaremos permeable (es decir, que pasen bien todos los armónicos), probaremos bajando la frecuencia de corte para comprobar en punto en el cual el sonido resultante nos parece más “una flauta”. Por otra parte los sonidos de flauta manifiesta un trémolo más o menos acentuado. Ese efecto lo podemos lograr modulando con un LFO a la entrada AM del VCA, ajustando el nivel de modulación para que no sea excesivamente fuerte el efecto, ajustando velocidad y modulación llegaremos a conseguir el sonido deseado. Con una pequeña variación del ADSR donde el control Attack se ponga a cero, el control Decay se ponga también en un valor corto, y un relay un poco más corto milagrosamente habremos convertido nuestra flauta de madera en una especie de piano eléctrico en donde el ataque será abrupto haciendo como una especie de pico y bajando

a un nivel de meseta, y al soltar desaparecerá el sonido. Esto combinado con un reverberador crea un sonido de piano eléctrico bastante bueno.

Sonido de instrumentos metálicos simples: Los sonidos metálicos se distinguen por sonoridades claras y radiantes, debido a su comparativamente elevado contenido de armónicos altos. Como tipo de onda inicial comenzaremos por un diente de sierra o un diente de sierra espaciado. Al igual que el sonido de flauta, el sonido de un instrumento metálico es monódico y la fuente acústica es única. Estos instrumentos tienen un signo distintivo importante, y es que cada nota se toca con una presión fuerte. Esto significa que la dosis de armónicos en el transcurso del nacimiento de la nota crece fuertemente con una evolución característica. Por ello para la formación de la nota se aconseja utilizar un VCF de 24dB en pasa-bajos. Para crear el sonido es aconsejable en vez de utilizar el ADSR y el VCA para crear la nota utilizar el ADSR y el VCF para crearla, como ya hablamos de dejar la frecuencia de corte del filtro por debajo de la frecuencia fundamental y modular con el ADSR para conseguir la duración de la nota, así obtendremos la característica del instrumento de metal, una potente dinámica en el timbre. La envolvente del instrumento de metal se caracteriza por un Attack relativamente lento. La nota se mantiene según una envolvente S (al igual que en la flauta) hasta que se extingue con un Release relativamente corto cuando el músico deja de tocar. El factor Q no deberá ser demasiado estrecho, dejando el mando más bien en posiciones entre 1/3 del recorrido del mando. Utilizando el diente de sierra se imita la trompa con mucho realismo.

Filtros de resonancia para dar más realismo. Ya hemos dicho que con los filtros de resonancia se consiguen que los sonidos sean más reales. Una vez que hemos ajustado nuestro sintetizador y hemos conseguido un sonido metálico relativamente bueno observamos que, comparándolo con los reales estos suenan menos “vivos”. La verdadera trompeta suena más radiante, el trombón más redondo y la de la tuba más grave. A nuestro sonido sintetizado le falta colorido y  personalidad, y esto es lo que se consigue con el filtro de resonancia. Los instrumentos reales tienen unas resonancias propias características de su construcción física como ya hemos tenido la oportunidad de hablar antes, así la trompeta las resonancias son muy altas y producen un sonido más alto y radiante. Resonancias más bajas son el origen del sonido completo del trombón, y resonancias aún más bajas son responsables de la proporción importante de graves en el timbre de la tuba. Pero aún dentro de las frecuencias de resonancia hay que tener en cuenta la intensidad de las mismas, ajustables con el factor Q. En la trompa por ejemplo, la resonancia principal colorea el timbre de este instrumento de forma más intensa y por lo tanto el factor Q deberá ser más elevado que en otros instrumentos metálicos.

Igualmente en los instrumentos de viento de madera cobra una gran importancia para distinguir fagots, oboes, clarinetes y flautas. En los instrumentos de cuerda la cosa se complica más con un gran número de resonancias. Por ello se precisarían de un gran número de filtros de resonancia, siendo posible la ampliación en los sintetizadores modulares el añadir nuevos módulos si lo que buscamos es una perfección mayor en el sonido. Como ejemplo para las resonancias de los instrumentos metálicos, a continuación marcamos la frecuencia principal de resonancia de cada instrumento: •

Trompeta: Resonancia principal a 1.500Hz.

•

•

• •

Trompa

de

mano:

Resonancia  principal a 1.000Hz con un factor Q elevado. Trombón: Resonancia principal a 600Hz. Cuerno de caza:  Resonancia principal a 400Hz con un factor Q alto. Tuba: Resonancia principal a 250Hz

De una manera análoga podemos hablar lo mismo de los instrumentos de viento de madera, las frecuencias de resonancia del clarinete, el oboe y el fagot son las siguiente: • • •

Clarinete: Resonancia principal entre 1.000 y 2.000Hz. Oboe: Resonancia principal entre 1.300 y 1.700Hz Fagot: Resonancia principal a 440Hz Conjunto de instrumentos musicales metálicos

Para ello necesitamos de varios VCOs. El problema de los sintetizadores analógicos modulares es que suelen ser monofónicos. Como ya hemos visto la estructura del mismo hace muy complicado el crear un sintetizador polifónico ya que prácticamente haría falta construir un sintetizador por cada nota de polifonía que quisiéramos obtener. Esto es muy fácil de solventar en los sintetizadores digitales en donde la síntesis de onda y los filtros se generan de una manera digital y por lo tanto es más fácil conseguir la polifonía. Sin embargo, aún dentro de la limitación monofónica el sintetizador con varios VCOs  permite obtener sonidos de conjunto o grupos e incluso una polifonía en forma de acorde, estudiada ya cuando hablamos sobre la manea de afinar los VCOs. Si estos los afinábamos de una forma que cada uno de ellos proporcionara una nota de acorde, al tocar una tecla del teclado obtendríamos un acorde.

También habíamos hablado de dejar los VCOs ligeramente desafinados, de tal manera que el resultado sería como si estuvieran tocando n instrumentos musicales (siendo n el número de VCOs) la misma pieza y al mismo tiempo, ya que en una orquesta por ejemplo, por muy buenos que sean los violines aunque todos estén tocando la misma  pieza existen pequeñas variaciones en la frecuencia entre unos y otros, y este efecto se logra con este pequeño desafino de VCOs.

Generación de Oboes, fagots y clarinetes: Además de lo ya hablado en los filtros de resonancia, para generar estos instrumentos es aconsejable partir de una forma de onda cuadrada totalmente asimétrica (onda rectangular) para la generación del Oboe y el fagot y partiremos de una onda cuadrada simétrica para la generación de un sonido de clarinete. La modulación para los instrumentos de sonido por parte del ADSR se hará en el VCA no en el VCF e iremos  buscando las frecuencias de corte a oído, hasta obtener el sonido deseado. Modulando levemente con el LFO obtendremos un timbre “cantarín”. Variando la  permeabilidad del VCF podemos llegar a obtener sonidos de saxo soprano al saxo  barítono.

Timbres de instrumentos de cuerda Como hemos indicado anteriormente, los instrumentos de cuerda tienen un gran numero de resonancias que hacen que el problema no se solucione con un simple filtro de resonancia, por ello vamos a buscar alguna otra solución que nos ayude a crear un sonido de cuerda aceptable. Los instrumentos de cuerda del tipo violín emiten una nota cuando el arco frota una cuerda, esto implica que el control de envolvente ADSR tenga un ataque muy lento sobre el VCA, cuando la vibración de la cuerda se extingue, el sonido desaparece lentamente. Sin embargo la evolución de un sonido de cuerda que utiliza un arco es mucho más complicado que esto, hay que tener en cuenta la dinámica de sostenimiento de los movimientos del arco y hace abstracción de los importantes matices suplementarios que introducen los timbres orquestales a varias voces, de ahí la gran complejidad para obtenerlos, aunque se puede lograr una buena imitación sin tener que complicar mucho el tema. Las ondas patrón para iniciar un sonido de cuerda son el diente de sierra, el diente de sierra espaciado o la onda cuadrada simétrica. El VCF ha de atenuar los armónicos más altos (esto se hará probando) y es conveniente un pequeño trémolo en el VCO, que se  puede conseguir con una pequeña modulación en frecuencia con un LFO. Se puede utilizar el filtro de resonancia en las siguientes frecuencias que nos dará a nuestro sonido sintetizado más realismo:

• • •

Viola: Resonancia principal sobre los 400Hz. Violonchelo: Resonancia principal sobre los 200Hz. Contrabajo: Resonancia principal sobre los 100Hz.

A diferencia de los instrumentos de viento, el módulo de resonancia en los instrumentos de cuerda no va a ser tan importantes, aunque proporcionará un aumento de realismo. Un efecto de fashing desafinando levemente los VCOs en este caso proporciona un efecto muy deseado.

Timbres de órgano y otros análogos El espectro de los diversos instrumentos de música con teclado del tipo piano es muy  basto. Se extiende desde el piano de concierto con graves, suaves y profundos hasta el clavecín, la espineta o el clavicordio de sonoridades claras, pasando por el honky-tonk. En mi experiencia puedo decir que cualquier sonido de cualquier instrumento musical si modificamos la envolvente ADSR y le damos una envolvente de un instrumento de  piano, este sonará como un instrumento de este tipo. La envolvente característica de este tipo de instrumentos es, un ataque percutiente y una caída relativamente lenta. Cuando se suelta la tecla se produce una atenuación complementaria del sonido por medio de los atenuadores que caer sobre la cuerda que marca que la nota termine rápidamente. Una segunda particularidad de la mayoría de los sonidos de piano es que las variaciones de la dinámica de nota que hemos descrito no van acompañadas generalmente de una dinámica de timbre potente (poca variación del contenido en armónicos), de forma que  podrá utilizarse el VCA para la formación de esos timbres, utilizando la envolvente característica del piano. La onda característica para sintetizar un sonido de piano es una onda cuadrada simétrica. El diente de sierra y el diente de sierra espaciado se utilizan  para sintetizar algunos pianos electrónicos y el clavicordio. El filtro VCF, a ser posible de pendiente 24dBs sin control de envolvente puede emplearse para atenuar los amónicos superiores de la onda rectangular asimétrica en la imitación de los timbres del piano normal y del piano de concierto, que de otra manera sonarían de una manera demasiado “sintética”. El factor Q de todos los ajustes deberá ser bajo. Para sonidos específicos de algunos instrumentos de teclado será necesario echar mano de los filtros de resonancia, por ejemplo en el caso de la espineta, el clavecín y particularmente del clavicordio.

Efectos de gong, de campanas y de campanillas Todos los elementos hasta ahora visto tenían algo en común, y es que sus armónicos eran, digámoslo así, unos armónicos “armónicos”, sin embargo los sonidos del tipo campanas tienen algo en común, y es que tienen unos armónicos “no armónicos”, es decir que tienen unos armónicos aleatorios intermodulados. Ya vimos con anterioridad un tipo de modulación llamada en anillo dentro del apartado de los VCOs. Se utilizan dos VCOs donde la salida de uno modula en modulación de

impulso al otro. La componente dinámica de la nota se proporciona a través del filtro de 24dB con una envolvente dinámica formada por el ADSR que contenga un ataque rápido, percutido y un release muy largo en el tiempo, de segundos, consiguiendo este efecto poniendo el mando correspondiente casi al máximo.

NOTA: Solo se utilizará la salida de uno de los VCO para crear este sonido. Se moverá el mando de frecuencias del VCO que modula al otro VCO hasta obtener un sonido  parecido a campanas o gong. Con el filtro de resonancia podemos remarcar los sonidos  potentes e imitar desde gruesas campanas hasta timbres claros más pequeños.

(Fotografías mostradas sintetizador analógico FORMANT fabricado en 1982 donde ya por entonces se le hicieron muchas modificaciones con respecto al diseño original, Roland JX3P como sintetizador que aún con parámetros analógicos ya poseía tecnología digital).