Esquema en perspectiva d’un so en el qual la intensitat dels sis harmònics indicats augmenta i disminueix en el temps
© Fototeca.cat/ Studi Ferrer
Tot esdeveniment sonor es defineix per una sèrie d’elements: la freqüència fonamental, la intensitat, el timbre i la seva envolupant (evolució al llarg del temps). En aquesta envolupant es destaquen: l’atac, l’inici del so, carregat de soroll, que correspon a l’excitació de l’instrument o cos sonor, i en el qual apareixen gradualment el so fonamental i tots els components harmònics i inharmònics que constitueixen el timbre; l’estat permanent, que defineix el timbre pròpiament dit, i l’atenuació, en la qual el so fonamental i els diversos components harmònics i inharmònics es van apagant a diferents velocitats. Tots aquests elements poden ser detectats utilitzant els sonogrames, que inicialment s’obtenien mitjançant el sonògraf, aparell que dibuixava sobre el paper l’espectre sonor. Aquesta operació actualment la realitza un ordinador amb el programa corresponent.
El model de síntesi es pot realitzar mitjançant la interconnexió d’alguns dispositius electrònics, com ara generadors d’ones, per la interconnexió de mòduls de sintetitzador, escrivint un programa per a ordinador, com ara els MUSIC IV, MUSIC V, o C-Sound, o mitjançant la definició d’una fórmula matemàtica, tenint en compte que en un sistema digital un segon és representat per 44 100 nombres o mostres que defineixen una forma d’ona.
Els models poden ser analògics, quan utilitzen funcions contínues en totes les seves dimensions, i numèrics o digitals, en el supòsit de funcions discretes.
Existeixen diversos sistemes de síntesi del so, que troben en la música electroacústica les aplicacions més interessants, tant en el vessant de generació analògica com en el de digital. Són les aplicacions digitals les que donen major fidelitat a la realització de la síntesi pura, atès que en els sistemes analògics es produeixen molts problemes d’interferències o batements per la imprecisió de la definició de les freqüències i la inestabilitat dels circuits.
Les diverses tècniques existents proporcionen una classificació de la síntesi del so que distingeix entre: síntesi additiva, subtractiva, multiplicativa, per modulació de freqüència, per distorsió no lineal, granular, per model espectral i per model físic.
La síntesi additiva es basa en l’anàlisi de Fourier, i permet la formació d’un so mitjançant la suma d’ones sinusoidals amb amplituds i freqüències independents i variables en el temps seguint les seves lleis. És la tècnica més aplicada i permet la reconstrucció, teòrica, de qualsevol so, però resulta poc econòmica per la quantitat de recursos necessaris i d’informació requerida per a definir l’esdeveniment sonor.
La síntesi subtractiva actua de forma contrària a l’anterior. Es parteix d’un so amb un espectre sonor molt ric, o fins i tot d’un soroll blanc, i mitjançant el filtratge s’eliminen, s’atenuen o es destaquen els seus components. Aquesta tècnica resulta molt adequada per a la síntesi de la veu i s’empra en sistemes vocoder, instrument electrònic nascut en la dècada dels quaranta del segle XX.
La síntesi multiplicativa (o modulació en anell) s’obté mitjançant el producte de dues ones, i és molt adequada per a modificar l’estructura harmònica en tots dos sons en funció de la relació entre les seves freqüències.
La síntesi per modulació de freqüència, amb tan sols dos oscil·ladors, un per a la freqüència portadora i l’altre per a la freqüència moduladora, permet obtenir sons harmònics i inharmònics únicament fixant la relació entre les dues freqüències i l’amplitud de la freqüència moduladora.
La síntesi per distorsió no lineal es basa en el principi de transformació d’una ona, normalment de tipus sinusoidal, mitjançant una funció distorsionant, generalment definida per un polinomi: controlant l’amplitud de l’ona base, varien les característiques tímbriques del so resultant.
La síntesi granular es basa en el model de Gàbor i s’obté per la concatenació de partícules elementals del so, grans o grànuls, que tenen duracions de cinc a vint mil·lisegons. En cada gra es poden modificar la forma d’ona, la freqüència i l’amplitud.
La síntesi per model espectral (SMS, Spectral Modeling Synthesis) ofereix un conjunt d’utilitats que permeten l’anàlisi, la transformació i la síntesi dels sons musicals. Es basa en un model que considera el so compost per una part determinista més una part estocàstica. El component determinista és representat per una sèrie d’ones sinusoidals que són descrites mitjançant funcions d’amplitud i freqüència. El component estocàstic és indicat per una sèrie d’envolupants de magnitud espectral que funcionen com a filtres de temps variable excitats pel soroll blanc. Juntes, aquestes representacions fan possible que un so sintetitzat posseeixi totes les característiques perceptives del so original. La representació és fàcilment modificable per a crear una gran varietat de sons nous, i, d’altra banda, és capaç de reduir la memòria utilitzada en un ordinador per a emmagatzemar un so i alhora permetre una síntesi més propera a la realitat psicoacústica i menys lligada a un empirisme instrumental, que s’allunya del que es percep.
La síntesi per model físic és una tècnica molt estesa des dels inicis de la dècada dels noranta del segle XX. Mentre que els mètodes de síntesi descrits fins ara parteixen d’un model acústic, és a dir, de l’anàlisi del timbre, aquí es parteix del model físic, és a dir, se simulen a l’ordinador cossos mecànics elàstics que per les seves vibracions generen sons, per exemple la vibració d’una corda, el tracte vocal humà o instruments musicals. Primer s’ha de trobar un model matemàtic que tingui en compte els paràmetres fonamentals de la generació mecànica del so. En el programa CHANT de l’IRCAM, per exemple, se simula el tracte vocal de la veu humana.
Bibliografia
- Dodge, Ch. i Jerse, Th.A.: Computer Music Synthesis, Composition and Performance, SchirmerBooks, Macmillan Inc., Nova York 1985
- Pierce, J.P.: Los sonidos de la música, Prensa Científica, Editorial Labor, Barcelona 1985
- Reck Mitanda, E.: Computer Sound Synthesis for the Electronic Musician, Focal Press, Oxford 1998
- Supper, M.: Elektroakustische Musik und Computermusik, Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 1997