Siccome mi serviva qualcosa di grafico per farvi vedere qualcosa ho deciso di scannerizzare qualche mio schizzo per spiegare da 0 cos'è una modulazione lineare...
Come già vi ho scritto nel titolo una definizione di Modulazione potrebbe essere: "Un qualche segnale nel tempo che controlla qualcosa di un altro segnale nel tempo, chiamato Portante"
Di solito si distinguono diverse modulazioni, ma la prima distinzione che va fatta, ed è quella delle modulazioni che interessano a noi Synthaioli, è quella tra modulazioni lineari e non.
Come dicevamo quelle che interessano a noi sono le modulazioni lineari, per la precisione le modulazioni analogiche lineari.
Il concetto di base di queste modulazioni è quello di modificare lo spettro della forma d'onda per metterlo dove vogliamo.
Di fatto queste modulazioni sono nate per permetterci di spostare gli spettri su è giù per il dominio delle frequenze per poterlo usare tutto (Pensate alla Radio AM e alla radio FM) ma in musica hanno avuto applicazioni molto diverse per cui io anche qui romperei gli indugi e inizierei a vedere i principali e più usati tipi di Modulazioni lineari:
AM - Modulazione di Ampiezza (Amplitude Modulation):
Questa è la modulazione che tutti incontriamo ogni volta che facciamo un suono. Non possiamo prescindere da usarla almeno una volta.
Nella modulazione di ampiezza, come dice il nome, un segnale di controllo va a influire su quanto è ampia la portante. In poche parole dal punto di vista acustico va a influire sul volume della portante, punto per punto.
"Ma come, questa cosa mi suona familiare..."
Prendiamo ad esempio il nostro "Alfa e Omega": Un segnale Sinusoidale
Il cui spettro è dato da un solo armonico alla frequenza della sinusoide.
Bene ora consideriamo di avere un oscillatore strambo che generi una forma d'onda di questo tipo:
Bene. Ora diciamo al nostro oscillatore "strambo" di controllare l'ampiezza della nostra sinusoide...Et Voila! !
"A ecco cosa c'era di familiare!"
E infatti come vi dicevo questo tipo di modulazione, o quantomeno questa sua variante, la usiamo ogni volta che facciamo un suono sotto il nome di "Iniluppo".
Infatti in gergo il segnale che controlla la portante si chiama proprio Inviluppo.
Ho parlato di sua variante perchè di per se la modulazione di Ampiezza non ci permette solamente di giocare con il volume di una forma d'onda, ma in teoria ci permette sostanzialmente di cambiarne lo spettro.
Se invece di un segnale di inviluppo come quello sopra utilizzassimo un altro segnale sinusoidale le cose Cambierebbero un bel po':
La sinusoide di prima avrebbe un andamento sempre periodico e otterremmo quindi una nuova forma d'onda il cui spettro sarà cambiato:
Anche qui come al solito il dualismo "Tempo-Frequenza" è difficile da spiegare in poche parole, ma immaginate che quando andiamo a modulare una portante sinusoidale con un altro segnale periodico con un certo spettro, quello che succede a livello di frequenze è che andiamo a spostare questo spettro intorno alla frequenza della sinusoide(Scusate per il disegno orrendo! !):
Modulazioni Angolari: Modulazione di Fase e di Frequenza (PM e FM):
Bene qui andiamo al nocciolo della questione. L'algoritmo di sintesi che risulta più ostico a tutti.
Tanto per essere chiari fin da subito quello che viene spiegato qui è cos'è la sintesi FM e come funziona, perchè ritengo che sia il passo preliminare per poter poi dire Come suona e "come ci faccio una ciaramella". In questo caso mi viene in aiuto qualche vst, quindi posso iniziare a farvi sentire qualcosa.
Detto ciò possiamo ricominciare il discorso da dove l'avevamo lasciato.
Nel caso delle modulazioni angolari, cioè che il segnale di Inviluppo va a modulare non è più l'ampiezza della portante, ma quella che viene chiamata Fase Istantanea, cioè diciamo a che ampiezza sta in un determinato istante, e a che istanti assume l'ampiezza 0.
Il concetto è lievemente più astratto del precedente, perchè non ci scontriamo quasi mai con una sintesi di questo tipo. quindi penso che l'unico modo per capire siano le immagini, e in una fase successiva i suoni:
Ovviamente per semplicità riprendiamo la nostra bella onda Sinusoidale che ci fa capire tutto molto meglio, e moduliamone la frequenza con un segnale strambo come al solito che ci permette di capirne a pieno il significato.
Qui ho messo i due segnali separati:
Mentre qui potete vedere quello che accade al segnale controllato(Ho lasciato in scala anche il segnale di controllo per evidenziare come agisce sul segnale):
L'unica distinzione tra PM e FM sta in come il segnale modulante modifica la frequenza...nella pm il valore del segnale di controllo si somma direttamente alla frequenza base della portante, nella FM c'è di mezzo un integrale...ma non cambia granchè il risultato spettrale...
Bene, questo è il concetto di base. Capisco che in teoria si possa pensare "Embè, che ci faccio con questa cosa io?"
Al contrario della modluazione Am, qui però non ci limitiamo a parlare di utilizzi dell'Am nella normale sintesi sottrattiva per ottenere effetti di volume o qualche piccolo cambiamento spettrale, ma di un vero e proprio algoritmo di sintesi ideato sfruttando il concetto di Modulazione di frequenza che ci permette di ottenere sonorità uniche, che non si possono riprodurre altrimenti.(Pensate a quanto è stato copiato il leggendario piano elettrico della Dx7)
Fortunatamente Nel Vst che uso ci sono anche i grafici di spettro...quindi ficata potete sentire e vedere quel si può fare...
Entriamo nel dettaglio:
I Synth Fm funzionano con un set di 6 Oscillatori che possono avere un certo set di forma d'onda ognuno...nel vst che sto usando ce ne sono anche troppe
, sul mio synth ce ne sono 3 o 4 per ogni oscillatore...ma il bello è che di per se questa sintesi ci permette risultati sconvolgenti anche solo con onde sinusoidali pure.Il synth si compone di un'altra sezione, detta di solito Modulation Matrix, o Routing Matrix, dove è possibile impostare quale oscillatore andra a controllare la frequenza di quale. Ogni oscillatore può controllare la frequenza di tutti gli oscillatori, anche la propria, e può essere mandato in diretta verso l'uscita, tutto ciò in maniera regolabile con 100 livelli che definiscono "quanto" un oscillatore controlli l'altro.
Al contrario dell'esempio che io vi ho fatto prima per spiegarvi il funzionamento base, quando andiamo a modulare un onda periodica con un altra onda periodica lo spettro ne risulta alterato in maniera sostanziale, si aggiungono molte armoniche. Facciamo quindi subito un esempio della potenza di questa sintesi.
Questa è l'onda del singolo oscillatore, il tono puro, e di un altro oscillatore, sempre un tono puro:
http://ugum.interfree.it/Sin.wav
E questa è la stessa onda controllata con l'altra onda sinusoidale alla stessa frequenza con un indice di modulazione di 66/100(Ho solo messo un po' di Delay e RIverbero per togliere un po' di secchezza):
http://ugum.interfree.it/SinFmSin.wav
Questo file invece vi fa sentire quanto questa semplice modulzione di base faccia variare il suono andando da 0 a 100 con l'indice di modulazione:
http://ugum.interfree.it/SinFmSweep.wav
Ed eccovi gli spettri e le forme d'onda dei due segnali:
Come vedete solo andando a controllae una sinusoide con un altra sinusoide la forma d'onda e lo spttro cambiano in maniera veramente sostanziale donando al nostro suono questo timbro leggermente nasale (Guardacaso sopra ho scritto ciaramella
)Fatto questo piccolo esempio immaginate di poter fare questo con tutti e 6 gli oscillatori disponibili:
L'1 che controlla il 2, il 3 che controlla se stesso, e i segnai 2 e 3 che si sommano per controllare il 4, che va al mix insieme al 5 e al 6...e via dicendo...potete immaginare in infinità di controlli che avranno risultati sonori diversi...
Dobbiamo stare attenti a non esagerare perchè se andiamo a modulare troppo, incappiamo spesso in forme d'onda che diventano rumore, perchè la loro fase istantanea varia troppo velocemente o troppo "stranamente" e quindi diventano inservibili.
A titolo esemplificativo vi metto quello che sono riuscito a fare sul mio synth, trasportato in VST, non suona bene come quello che avevo fatto li, li l'effetto "distorsione" era molto più accentuato, qui un po' meno, ma fate conto che sono tutti segnali sinusoidali che si controllano:
http://ugum.interfree.it/Fm1.wav
Invece questo è un altro esempio di quella che è la sonorità che di solito si cerca con un Synth fm, cioè delle sonorità acide, buone per i suoni percussivi e campanelle:
http://ugum.interfree.it/Fm2.wav
Bene, si sarà compreso dalle registrazioni che sto registrando con la tastiera del pc come controller Midi quindi spero perdonerete le mie esecuzioni...
Per ora non mi viene in mente altro, e non ho atro materiale audio...mi sto cimentando anche io da poco nel mondo della FM, quindi quando mi viene fuori qualcosa di decente cercherò di farvela sentire.
Per ora vi rimando alla prossima puntata.
Stay Prog!
