Domande sulla sintesi sonora

[Roby]

Salve Ragazzi!
Apro questo post in quanto ho bisogno di chieervi alcune cose sulla sintesi (sottrattiva) del suono.

PREMESSE

Comincio col dire che non sono "alle prime armi" con la sintesi sonora, ma sono lontanissimo dal definirmi un veterano e/o esperto. Quindi cercavo di migliorare le mie conoscenze chiendo delucidazioni a quelli che tra di voi ne capiscono più di me. Infatti sono convinto che più si conosce la teoria, migliore sarà il risultato durante la pratica.

Premetto anche che di programmazione via MIDI non sono molto efferato, infatti perdiliggo i synth a tastiera controllabili in tempo reale e possibilmente con i controlli "fuori".

Il synth (il mio primo synth) con cui lavoro è un Roland Sh-01 Gaia. Ho imparato a conoscerlo bene, con tutti i suoi pro e contro per le mie esigenze è un potente synth.

Bene, ora che ho dispiegato un po' il ventaglio della situzione, parto con la prima domanda...

So che esitono innumerevoli forme d'onda, semplici o composte che siano... ma 6 sono le principali...
sinusoidale, triangolare, dente di sega, quandra, pulse, rumore
Più o meno so come funzionano queste onde e che tipo di armoniche comprendono (tranne la sine che non ne ha), ma quello che volevo sapere è questo:
Mi piacerebbe sapere a cosa sono più indicate queste onde. Mi spiego meglio: ogni onda ha una caratteristica ben definita, per questo probabilmente è più indicata per suoni di un certo tipo... quindi tutte queste forme d'onda a cosa sono più indicate? (per esempio so che il noise è indicato per simulare percussioni, piatti o anche vento e soffi)
Nel caso volessi simulare per esempio un pianoforte, o un trombone, o un violino, ecc... quali forme d'onda sarebbe più indicato usare?

Queste mie domande, come avrete capito subito, mi serviranno non per fare una simulazione credibile di uno strumento, ma mi tornerebbero utili tale informazioni se per esempio volessi fare un pad che assomiglia a delle strings o un lead che ricorda una tromba...Magari queste domande sembreranno ultra-super-banali, ed è questa la prova che ne sapete più di me e quindi vi chiedo aiuto....
Grazie in anticipo a tutti!!!

[scorpio92]

Ciao Roby, penso che per la simulazione dei timbri sia molto utile conoscere la loro composizione armonica. Come saprai, ogni suono è costituito da una frequenza fondamentale (che è quella che ci da la percezione dell'intonazione del suono, ovvero la sua altezza) più una serie di frequenze armoniche , multiple alla fondamentale. Sono proprio le ampiezze e le frequenze di queste armoniche che caratterizzano il timbro e ci permettono di distingue, ad esempio, il LA di violino da un LA di pianoforte.

Fourier intuì per primo questa cosa, e capì che ogni forma d'onda, per quanto complessa (come quella di un violino o di un qualsiasi altro strumento) può essere in realtà concepita come la somma di un insieme di onde sinusoidali: appunto, la fondamentale, più le armoniche. Sommando queste sinusoidi (grazie alle interferenze che si generano tra di esse), si ottiene il timbro di partenza (che sia un'onda quadra, il suono di un violino, un organo...).

Questo ti spiega perché una sinusoide -ad esempio- non ha armoniche, e perché un'onda quadra ha una serie infinita di armoniche, in questo caso di ordine dispari (ovvero la loro frequenza è uguale a quella della fondamentale, però moltiplicata per 3; 5; 7; 9...).

Tutto questo può essere espresso in grafici come questo (ad esempio, di un violino). Esistono molti software in grado di eseguire l'analisi spettrale partendo da file WAV o da segnali campionati dalla scheda audio.



Il primo picco del grafico è la fondamentale (la nota che percepiamo), mentre gli altri sono le armoniche (che costituiscono il timbro del suono). Quindi, generando questa serie di sinusoidi, con le opportune frequenze ed ampiezze, otterrai il suono del violino. Ovviamente questo non è uno strumento facile da sintetizzare, ma si possono generare suoni simili, ad esempio, prendendo solo alcune tra le armoniche di ampiezza maggiore (anche le prime 3, direi).

Servendoti degli spettri delle "onde fondamentali", puoi "intuire" come orientarti nella sintesi del suono che vuoi ottenere.



Questo vale, ovviamente, per i timbri non percussivi (violini, organi, fiati), perché per quelli percussivi bisogna considerare anche l'inviluppo del suono. Questo potrebbe darti qualche indizio su come poter sintetizzare dei semplici timbri, anche se mi rendo conto che, con un numero limitato di oscillatori e filtri, non sarà facile ottenere suoni molto realistici partendo dalle poche onde fondamentali a disposizione. Tuttavia, questo potrebbe darti una traccia sulla quale fare qualche esperimento; altri (con più esperienza di me) sapranno sicuramente consigliarti meglio.

Ciao,
Niki

[Roby]

Grazie mille scorpio92!
Si. queste nozioni circa la fondamentale e la composizione armonica dei vari strumenti la conoscevo. Devo dire che comunque l'hai spiegata molto molto bene!

Hai ragione a dire che mi servirebbe uno spettro dell'onda sonora di un violino per poter cercare di simularlo al meglio.
Ma come avevo scritto nel messaggio originario, io non ho intenzione di creare una simulazione fedele... infatti è quasi impossibile con gli strumenti che ho a disposizione... la mia domanda era
i vari tipi di forma d'onda a cosa sono più indicate a fare... lo so che può sembrare una domanda molto soggettiva, ma volevo capire voi come le uttilizzate... tanto per farmi un'idea! :-)

Se per esempio voglio crearmi un pseudo-tromba, non penso di mettermi a campionarne una e analizzare lo spettro del suono e riprodurla col synth.... semplicemente (per esempio) seleziono un sawtooth e tramite il filtro e l'amp (e lavorando d'orecchio) cerco di avvicinarmi...
Quindi volevo sapere come voi uttilizzate le varie forme d'onda, con che criteri e perchè...
grazie comunque davvero tanto!!!!!

[Paga]

Se guardiamo l'utilizzo pratico possiamo dividere le onde in "solistiche" e di "rinforzo";

Le "solistiche" sono onde ricche di armoniche, che si prestano quindi al filtraggio, le saw, le quadre, le super saw, ecc. L'utilizzo primario di queste onde è nella formazione dei lead, ad esempio Impressioni di settembre è formato da due quadre e una saw tutte ad ottave diverse, aquatarkus da tonica quarta e quinta. Questo per ciò che concerne i lead "analogici", cioè puri. Con inviluppo corto si ottengono i migliori synth bass. Per l'utilizzo più moderno del lead, ovvero simil chitarristico l'onda che meglio si presta è la supersaw, che interagisce perfettamente con la distorsione, ed inoltre essendo armonicamente ricchissima è ottima per un filtraggio passabanda con risonanza elevata (in pratica il wah wah). Con le supersaw opportunamente filtrate (polifoniche in questo caso) è possibile ottenere ottimi synth strings, mentre con le quadre si simulano gli organi combo.

Le ondi "di rinforzo" ovvero triangle o sine sono invece ottime laddove serve un incremento di frequenze basse senza diventare troppo invadenti, ovvero rinforzare un synth bass o un lead troppo fine senza snaturarlo. Queste onde, così poverelle di armoniche sono in realtà le vere regine della sintesi additiva (con nove sine si ottiene l'hammond, se si regolano bene però si può ottenere il suono di una campana....)......

[Roby]

Ok.... fin qui ho capito.
Quindi deduco che le forme d'onda più usate sono le square, triangle e saw. E' quindi per questo motivo che in molti sintetizzatori (sia analogici che digitali) l'onda sine non viene nemmeno messa?

Inoltre da quanto ho capito supersaw per i strings, e square per gli organi combo...
... ma per esempio se volessi ricreare qualcosa come trombe, organi da chiesa, pianoforti, chitarre classiche?

Infine (scusatemi tutte per le innumerevoli domande in un colpo solo), per avere dei pad avvolgenti come faccio? Io faccio riferimento a quelli di jean michel jarre.... io uso molto il phaser o il flanger...

[Paga]

Le sine non vengono messe perché per ottenerle basta filtrare altre onde

L'organo da chiesa è molto improbabile da ricreare a meno che non si abbia la possibilità di combinare almeno 9 armoniche (tipo hammond) a onda quadra.... cosa piuttosto improbabile in ogni synth commerciale....

Per i pad prova a usare onde supersaw, saw, square, combinate magari a diverse ottave e semitoni e usando l'lfo per muovere il filtro o la PWM....

[Roby]

...mmm ok adesso mi ci metto e ci provo...
nel frattempo se qualcuno può aggingere dell'altro scrivete pure....

[Starscream]

Anche io sono un principiante della sintesi sottrattiva (o di qualunque altra ), però nella mia piccola esperienza ti posso dire che solitamente per gli strings si usano onde saw, mentre per i brass, ovvero trombe, tromboni o fiati in genere, si prediligono onde quadre opportunamente filtrate e con un po' di vibrato sopra, e al limite un po' di noise (magari controllato da un inviluppo) per "simulare" il soffio del musicista.
Per i bassi si usano molte forme d'onda, io un basso abbastanza simile a quello di un contrabbasso lo ho ottenuto con due saw (una ad un'ottava sopra) leggermente scordate, miscelate la prima al 100 % la seconda al 60 % circa, con un filtro passa basso 24 db/oct abbastanza chiuso, poca resonance, e dosando bene l' eg amount (la quantità di cui viene modificata la frequenza di taglio del filtro secondo l'inviluppo), con gli inviluppi settati ad attacco 0 (sia per il filtro che per l'amp), decay corto (più corto quello del filtro rispetto a quello dell'amp) sustain quasi zero per il filtro e sui 2/3 per l'amp e release quanto basta perchè non decada all'improvviso il suono.

Per i vari pad mi piace tanto usare saw e triangolari, ma quelli sò gusti.

Per le percussioni anche lì, possono essere usate varie forme d'onda....
in genere (secondo me) il classico kick sintetico si ottiene bene con una sinusoide, e per fare qualcosa di più "arrabbiato" le quadre vanno bene, ma se si vuole avere qualche armonica in più si può sempre prendere una saw o una tri e filtrarle.
Per le percussioni gli inviluppi li setto più o meno come per i bassi, ma con il sustain a zero sia per il filtro che per l'amp, e uno degli inviluppi va pilotato al pitch, in modo che si parta da una nota alta e si decada in poco tempo sulla nota designata dal tasto.
Per questi valori devi vedere tu a occhio, in quanto quantita di modulazione del pitch e il tempo di decadimento reagiscono in maniera diversa a seconda della nota. Mi esprimo meglio, se suonando un C3 mi piace molto la percussione non è detto che suonando un C3 o già un E2 il risultato mi soddisfi uguale (IMHO).
Naturalmente tutte queste percussioni saranno fortemente intonate, a differenza delle controparti reali, il cui contenuto armonico è, invece, enarmonico (o, se preferite i periodi delle armoniche non sono commensurabili fra di loro, non sono multipli l'uno dell'altro).
Un trucco (che ho imparato programmando l'electribe) è di mettere un LFO molto veloce che moduli il pitch, e per molto veloce intendo sopra gli 80 Hz (se non ricordo male, ma comunque veloce), così il suono sembrerà un po' meno "armonico".

Per lead chitarrosi non so proprio come fare...
Però dei buoni lead (un po' techno/hardstyle) li puoi ottenere con un po' di saw abbastanza detunate e magari un filtro passa alto, ma anche là bisogna vedere molto a orecchio quanto detunarle.

Spero di esserti stato utile

[Roby]

Grazie mille starscream....
intendevo proprio queste cosucce... sono perfettamente consapevole che vanno a gusti, ma servono a me per farmi un'idea di come operano gli altri musicisti!
Siccome con un sintetizzatore le possibilità sono infinite, magari qualcuno ha sperimentato qualcosa che io non ho ancora provato, così con questo post posso prendere un po' di spunti, farmi un'idea di come operare,ecc...
continuate pure a scrivere se vi viene in mente qualcosa ancora!!!

[carlitos]

Inoltre da quanto ho capito supersaw per i strings, e square per gli organi combo...
... ma per esempio se volessi ricreare qualcosa come trombe, organi da chiesa, pianoforti, chitarre classiche?

Stiamo sempre parlando di synth eh! Con le supersaw vengono bene dei synthstring, nulla che possa essere accostato ad un violino o ad un ensamble di archi... stessa cosa vale per gli organi... 9 sinusoidi per fare un hammond? Nì... più o meno un qualcosa di simile ti esce però perderesti molte caratteristiche proprie dello strumento (tenendo conto che comunque le 9 armoniche dell'hammond sono "quasi" sinusoidi..). Stessa cosa vale per i pianoforti... Scordati un buon timbro di piano creato da un sintetizzatore, al massimo potresti ricavare qualche synthpiano molto anni 80... Chitarre classiche non credo proprio che si possano lontanamente avvicinare con un synth... Per questi strumenti conviene usare dei campioni oppure macchine più moderne a modelli fisici ;)