Introducción a la síntesis substractiva

En este tutorial os damos una visión general de este tipo de síntesis y os iniciamos en sus conceptos fundamentales.

Para empezar...

A diferencia del resto de instrumentos, que tienen un timbre propio cuya esencia no puede modificarse sin afectar a la naturaleza del instrumento, los sintetizadores pretenden construir nuevos sonidos. Un piano puede tocarse de diversas maneras, pero siempre sonará como un piano; los sintetizadores aspiran a crear su propio sonido, algo completamente original en el más amplio sentido de la palabra. Por hacer una comparación, podemos decir que el sonido de un piano es un rompecabezas ya montado que puede pintarse de mil colores, y el de un sintetizador es un rompecabezas que está por hacer.

Hay muchas maneras de crear sonidos a partir de la nada o de pocos elementos (esto es, de sintetizarlos), pero la síntesis substractiva se ha mostrado como la más popular. A partir de su nombre (sustraer = restar) podemos intuir su esencia: un sintetizador substractivo parte de una señal dada y la modifica y filtra para alcanzar un sonido concreto mediante una serie de procesos.

En un principio, esta cadena de procesos estaba separada; es por esto que los primeros sintetizadores eran modulares. Cada módulo realizaba una función en la síntesis, y los módulos podían interconectarse entre sí de muchas maneras. Sin embargo, siendo esta una solución muy flexible, resultaba demasiado complicada, y poco a poco pasó a estandarizarse una serie fija de módulos que se utilizaban siempre, conectados de la misma manera, y se integraron juntos en un solo sistema y un solo aparato. Seguramente esta fue la mayor aportación del Moog Minimoog (en la foto), el substractivo más famoso de la historia; así funcionan ahora la mayoría de los sintetizadores.

En esta cadena de procesos, el sonido básico nace de un oscilador, al que pueden aplicársele filtros con los que se seleccionan las frecuencias deseadas. Esta señal puede ser afectada por las envolventes y el LFO, que les dan dinámica y expresividad. Finalmente, el sonido se amplifica y sale al exterior. Y pasamos a explicar todo esto...

Partes de la síntesis substractiva

Los osciladores

Son las fuentes primarias del sonido de un sinte substractivo. Los osciladores de los primeros tiempos producían ondas eléctricas controladas por voltaje (eran los VCO, Voltage Controlled Oscillator). Estos componentes eléctricos, al oscilar, generaban ondas sonoras básicas que luego podían ser filtradas y procesadas para resultar en el timbre deseado. Mucha gente hoy busca sintetizadores basados en VCOs por su calidez sonora y su comportamiento a veces impredecible, dado que los VCO solían ser inestables en cuanto a su afinación.

El problema de la inestabilidad se resolvió en los primeros años 80 con la aparición de los DCO (Digital Controlled Oscilator). Estos osciladores seguían produciendo ondas eléctricas, pero eran controladas por un chip digital que evitaba las variaciones imprevistas de tono. La famosa saga Juno de Roland pertenece a esta familia de sintes. Actualmente, los sintetizadores digitales han eliminado la necesidad de incluir componentes eléctricos para los osciladores, recreándolos mediante simulaciones o muestras.

Podemos encontrarnos con diversos tipos de onda generados por los osciladores. Las más básicas son estas (pulsa sobre ellas para escuchar un mp3; y cuidado, que "pitan" a bastante volumen):

Con ciertos aparatos digitales no estamos anclados a ondas de tipo eléctrico, ya que nos permiten utilizar muestras. Esto abre nuevas posibilidades: por ejemplo, si usamos muestras de instrumentos acústicos, procesándolos de la manera adecuada, podemos conseguir imitaciones de gran realismo.

Los filtros

Son circuitos que sólo dejan pasar una serie de frecuencias seleccionadas. Como en el caso de los osciladores, inicialmente eran controlados por voltaje (VCF), y más adelante por chips digitales (DCF). Los filtros totalmente digitales cumplen la misma función, pero simulándola a base de cálculos matemáticos. En general, nos encontramos con distintas clases de filtros según el efecto que produzcan; estos son los más elementales:

· Paso-alto: deja pasar todas frecuencias que superen un valor dado (el llamado cutoff o corte de filtro), eliminando las que queden por debajo.

· Paso-bajo: deja pasar todas frecuencias que no superen el cutoff, y elimina todas las demás que quedan por encima.

· Paso-banda y banda eliminada: Deja pasar solamente o elimina las frecuencias comprendidas en un rango determinado (el llamado ancho de banda o Q).

Muchas veces se incluye en el filtro un circuito de realimentación al que llamamos resonador; lo que hace es aumentar o disminuir la amplificación en las frecuencias más cercanas al punto de corte. Si añadimos más o menos resonancia, esas frecuencias destacarán con mayor o menor intensidad. Un efecto ya clásico de la música electrónica moderna es el barrido de filtro, que normalmente se realiza configurando una resonancia alta y abriendo el cutoff de un filtro paso-bajo desde las frecuencias más bajas a las más altas, descubriendo así gradualmente todo el espectro del sonido.

> Pulsa [aquí] para escuchar un barrido de filtro de un sonido arpegiado básico. Advierte como empieza a sonar sólo en las frecuencias bajas y progresivamente se van incorporando las medias y altas (MP3 247 Kb).

Otro factor a destacar de los filtros es el número de polos o su pendiente. Esta característica se refiere a la la capacidad del filtro para atenuar o aumentar un mayor o menor número de frecuencias, es decir, a su suavidad o agresividad. Actualmente los más habituales son los de 2, 4 o 6 polos, ya que ir más allá de los 8 polos resulta complejo y caro. Un filtro de 2 polos tiene una pendiente de 12dB por octava; uno de 4, 24dB por octava, y el de 6, 48 dB por octava.

Las envolventes

Como las ondas generadas por los osciladores son continuas y sin matices, necesitamos un generador de envolvente para dotarles de dinámica y expresividad. Con el filtro podemos variar el contenido armónico, pero las envolventes nos permiten además aplicar cambios en el tiempo (dinámicos), afectando a distintos parámetros. Actúan por "pasos" progresivos, y los más básicos son:

· Ataque (attack): indica el tiempo que tardará un parámetro en alcanzar su nivel máximo, partiendo del nivel cero.

· Decaimiento (decay): una vez que el parámetro llega al nivel máximo, transcurrido el tiempo de ataque, entra en la fase de decaimiento; se refiere al tiempo que tarda el parámetro en caer a un nivel ya sostenido.

· Sostenimiento (sustain): marca el nivel al que permanece el parámetro durante el tiempo de sustain.

· Liberación (release): transcurrido el tiempo de sostenimiento, llega la fase final; la liberación nos marcará el tiempo que tarda el parámetro en caer del nivel sostenido al nivel cero.

Por las iniciales de estos pasos decimos que esa envolvente es de tipo ADSR; hay envolventes más complejas, con más pasos intermedios, pero en general son variaciones del mismo concepto. Por otra parte, según cuáles sean los parámetros a los que afectan las envolventes, pueden clasificarse de esta manera:

· Envolvente de tono: afecta a la afinación de los osciladores. Por ejemplo, si configuramos esta envolvente con un ataque largo, el sonido tardará cierto tiempo en alcanzar su tono normal, haciendo así un efecto de glissando.

· Envolvente de amplitud: afecta al volumen de salida del amplificador. Si escogemos aquí un ataque rápido, el sonido comenzará a sonar a su máxima potencia de inmediato (apropiado para un bajo). Si elegimos un ataque largo, el sonido empezará a escucharse a un volumen bajo e irá subiendo poco a poco (característico de los pads o de un oboe, por ejemplo).

· Envolvente de filtro: afecta al funcionamiento del filtro. Esto permite controlarlo para que actúe no en todo momento, sino en diferentes puntos en el tiempo y de diversas maneras. Si configuramos un filtro paso-bajo con el corte situado en las frecuencias más bajas, y elegimos un tiempo de ataque largo para esta envolvente, el sonido comenzará mostrando todas sus frecuencias y gradualmente irá eliminando las medias y altas, sin necesidad de actuar manualmente sobre el filtro.

El oscilador de baja frecuencia (LFO, Low Frequency Oscillator)

Este oscilador difiere de los comentados anteriormente en que produce su sonido en las frecuencias subsónicas (las más graves), y se utiliza para modular y controlar al resto de parámetros del sintetizador, más que para crear sonido tonal. El hecho de que sea un oscilador nos permite modular el sonido de manera repetitiva, en bucles. Por ejemplo, si aplicamos un LFO al amplificador, podemos conseguir un efecto de tremolo, que será mas o menos rápido según cómo configuremos la velocidad de oscilación del LFO. De la misma manera, y aplicándolo al tono, conseguiremos un vibrato. Estos efectos serán más o menos intensos dependiendo del ratio que escojamos para el LFO.