Síntesis (11): fundamentos de síntesis sustractiva (IV) - LFOs

Dedicamos este cuarto artículo de fundamentos de síntesis sustractiva a los LFOs. Vibrato, trémolo y wha son su utilidad primaria, pero no la única.

Al igual que en otras entregas anteriores voy a usar ejemplos basados en varios sintes (Korg MS, Sunrizer, iTuttle, SonicCell) pero lo que veremos será aplicable a cualquier otro, porque nos centramos en conceptos que conviene aprender y entender sobre los elementos esenciales en síntesis antes de lanzarnos a la funciones más avanzadas.

¿Porqué en tantísimas frases musicales, cuando el instrumento solista reposa en una nota suele acompañarse de un vibrato progresivo? El vibrato trata de mantener el interés por una nota. Por el carácter ‘acomodaticio’ de nuestros sentidos (comentado en la entrega anterior), al poco de comenzar a sonar una nota, no ofrece interés su altura musical, ya expuesta y conocida. Ese vibrato creciente permite que la nota mantenga protagonismo. Actúa como una interrogante: nos interesamos por saber hasta qué profundidad va a intensificar el intérprete ese vibrato, si va a continuar acelerándolo o lo ralentizará en algún momento, etc.

Su uso, para ser efectivo, no debería ser estático. Tan estéril es dejar que la nota prosiga con su afinación fija, como lo es que desarrolle un vibrato constante. Es preferible introducir el vibrato sólo ocasionalmente, bajo control de una rueda, pedal o cualquier otro elemento, que dejarlo prefijado y afectando siempre de idéntica manera a todas las notas. Se trata de marcar contrastes dentro de la frase musical. No de agotar con un exceso de actividad persistente.

Para estas cuestiones (entre otras) tenemos en síntesis los osciladores de baja frecuencia (LFOs), que permiten impartir variaciones cíclicas sobre el parámetro al que afectemos.

Suele distinguirse (aunque en la práctica no son disociables al 100%) lo que llamamos trémolo, vibrato y ‘wha’ (permitidme este último término inglés que es el más usado en el ámbito de la síntesis). Por cierto no siempre el uso de los términos vibrato y trémolo es adecuado (muchas fuentes cambian uno por otro) porque en la mayor parte de los instrumentos acústicos la producción de vibrato conlleva algo de trémolo y viceversa (también wha, como veremos en el video-ejemplo de usos avanzados).

Un trémolo consiste en la variación cíclica de la intensidad. Por ejemplo un flautista que intensifique y rebaje alternativamente el soplo durante la producción de una nota estará realizando un trémolo.

Un vibrato consiste en la variación cíclica de la altura o afinación (frecuencia fundamental). Cuántas veces no hemos oído a un violinista, chello, o guitarra arrancar una nota larga con afinación pura y progresivamente agitar el dedo para impartir un vibrato creciente. Las sirenas de las ambulancias son otro ‘clásico’ de un vibrato, en ese caso extremadamente lento y profundo.

Un cambio cíclico y repetitivo, pero ahora del timbre, es lo que denominamos ‘wha’ (o ‘uah’ castellanizándolo). Se actúa sobre el ‘color’ del sonido, su brillo o carácter. El nombre de ‘wha’ recuerda la sonoridad que se obtiene en los sintes al hacer oscilar lentamente la frecuencia de corte de un filtro paso bajo (para alterar el timbre). Semejante a cuando abrimos y cerramos la boca produciendo una vocal ‘a’ que se torna ‘u’ con el cierre.

Cambios regulares y lentos de timbre no son desconocidos en los instrumentos acústicos. Por ejemplo en viento metal a veces las sordinas se aplican precisamente en este sentido: se abre y cierra con ellas reiterativamente el paso de la columna de aire a través de la campana, y eso produce un claro vaivén tímbrico que suena precisamente como ‘wha-wha-wha…’. En los oboes (instrumento cuyo fraseo me atrajo desde muy pequeño) variaciones de presión sobre la caña imparten un efecto de un marcado cambio tímbrico (simultáneamente acompañado de cambios de intensidad y afinación). Se nota en el oboe solista cómo va desplazándose la energía sobre una u otra parte de la serie armónica (y eso me hacía apetecible su escucha).

Podéis apreciar los tres en este breve vídeo:

Se trata en definitiva de jugar sobre los tres ‘macro parámetros’ que caracterizan un sonido: su intensidad, su altura y su color o timbre. Como en el oboe o el violín, un máximo de expresión nos llevaría a un control particular, personalizado en cada nota. Pero tenemos al teclado dos manos y necesitamos los dedos para tocar. El recurso a los LFO nos da la opción de programar movimiento que sucederá automáticamente con cada nota.

A menudo cuando buscamos introducir uno de estos efectos en un sonido, es útil acompañar nuestro objetivo principal de algo de acción también sobre los otros parámetros. Muchos vibratos son más efectivos y destacados (sin necesidad de subir en exceso la intensidad de la desafinación cíclica) cuando les añadimos un poco de ‘wha’ (intentadlo por ejemplo con sonidos de flauta de pan o con mucho soplido), y si la acción del ‘wha’ es demasiado notoria un trémolo ‘a la contra’ puede ayudar a mantenerlo controlado (cortando volumen cuando crece el brillo por la acción sobre el timbre). Os emplazo al vídeo-ejemplo de usos avanzados más adelante.

En algunos instrumentos este tipo de variaciones cíclicas son consustanciales, inseparables de la esencia del instrumento. Así por ejemplo los vibráfonos. Para cada nota hay en ellos una placa vibrante está ocupando un extremo de un tubo (convenientemente ‘sintonizado’ para realzar los armónicos deseados). El sonido ‘per se’ de esta estructura es más bien ‘plano’ durante el desarrollo de la nota. Por ello, en los vibráfonos se ofrece la posibilidad de jugar a abrir/cerrar el otro extremo del tubo. Esa apertura / cierre (como la sordina en los viento metal) altera el patrón de resonancia y con ello se modifica el timbre (y también la intensidad). La apertura / cierre (que podría gobernarse por ejemplo desde un pedal) en muchos modelos se realiza de forma automatizada con un motor que hace ‘bascular’ las ‘tapas’ del extremo inferior de los tubos. Y obtenemos así ese sonido con reminiscencias inmediatas al jazz y la nocturnidad pegajosa de un buen vibráfono.

En los instrumentos electrónicos, tenemos también ya (pese a su corta historia) muchos sonidos ‘clásicos’ y es esencial a algunos de ellos este tipo de variaciones. Pensad qué sería de un piano tipo Rhodes sin trémolo, o un Theremin (o cualquier otro ‘lead’) sin el recurso al vibrato, o un Clavinet sin un wha. Los órganos con Leslie se ven afectados por los tres simultáneamente: el movimiento de los rotores y bocinas que dispersan el sonido que emana de los altavoces implica un sonido que cambia de intensidad, de color y también (gracias al efecto doppler) de afinación.

Un oscilador de los que aplicamos en los sintetizadores para producir notas se mueve en el rango de frecuencias fundamentales propias para producir sonidos musicales. Siendo generosos (y salvo sonidos extremadamente graves que suelen revestir un carácter más de efecto o fondo sonoro) podríamos pensar que a partir de los 50 Hz hacia arriba, con el do central algo por debajo de 262Hz., la tradicional referencia del la a 440Hz., y llegando hasta algunos (no muchos) miles (desde luego la sensación de ‘nota’ reconocible desaparece muy por debajo de los 20000 Hz).

Por el contrario un oscilador de bajas frecuencias o LFO es un oscilador muuuuy ‘lento’. Su frecuencia va desde valores inferiores al Hz (lo que implica ciclos cuya duración se extiende varios segundos) hasta unas pocas decenas. Su propósito no es el de ser oídos directamente, sino el de aplicarlos para modificar algún parámetro sonoro durante el desarrollo de las notas.

• Si aplicamos la señal que genera un LFO para controlar la frecuencia (afinación) de los osciladores principales (los que ‘suenan’) obtenemos un vibrato.
• Si lo aplicamos al nivel (al amplificador o VCA) obtenemos trémolo.
• Si lo aplicamos a la frecuencia de corte del filtro tenemos wha.

Algunos LFOs se extienden hasta algunos cientos de Hz. Si la frecuencia de la oscilación crece tanto (cuando se acerca o supera los 20Hz) nuestro oído deja de ser capaz de seguir las variaciones de amplitud, tono, o timbre. Ya no podemos percibir la variación, sino un efecto ‘global’ de alteración del sonido original. Lo que se obtiene es un cambio tímbrico, un sonido alterado en formas que recuerdan a la modulación en anillo y otras técnicas. Obtenemos sonidos deformados, chirriantes, zumbantes, que pueden tener sentido como un efecto ocasional pero que generalmente no aguantan una escucha prolongada. Igualmente un vibrato o wha demasiado intenso puede dominar el resultado y romper incluso la sensación de las propias notas.

Ese tipo de LFOs rápidos sin embargo pueden ser útiles por ejemplo aplicados (a través de alguna envolvente) sólo en el arranque temprano de la nota o frase, sin mantenerse durante toda su extensión. Lo veremos en el vídeo-ejemplo de usos avanzados. Pero mejor empecemos por los principios más simples de los LFO.

Podemos encontrar LFOs muy distintos en complejidad y capacidad. Como ejemplo de algo simple tomamos lo que incorpora el MS-10. Un LFO que es llamado en este sinte MG (por ‘modulation generator’). Se trata de un oscilador de velocidad variable pero siempre en el rango de bajas frecuencias y con dos salidas, una tipo triangular/rampa y la otra cuadrada/rectangular.

Por defecto la señal triangular/rampa alcanza al VCO y al VCF (para poder conseguir vibrato y wha). En la sección de pots del oscilador y en la del filtro, aparecen sendos potenciómetros etiquetados MG. Es con estos con los que podemos gobernar la intensidad con la que esa variación creada en el LFO debe afectar a la afinación del VCO (generando por tanto vibrato) y la frecuencia de corte (generando así un ‘wha’). ¿Echáis de menos el trémolo? Ciertamente no está previsto ‘por defecto’ en el MS-10 (y de hecho no es posible generarlo sin acudir a elementos externos).

Pero quiero que os fijéis en algo más: ¿porqué la triangular usar una excursión entre -2.5V y +2.5V y sin embargo la cuadrada varía entre 0 y 5V?

Pensad en el vibrato. El clásico vibrato en el violín se produce de forma oscilante y continua (más o menos una triangular o senoidal nos puede valer). Es un recorrido tanto ‘hacia arriba’ como ‘hacia abajo’: bidireccional, o en términos de la señal electrónica ‘bipolar’ (por ello usa valores -2.5V a +2.5V, para poder subir y bajar respecto al valor original del parámetro afectado por el LFO). Es lógico pues tener una excursión simétrica en la señal ‘triangular’ del LFO para que nos valga para crear esos vibratos.

Pero pensad en el otro tipo. Un vibrato ‘cuadrado’ no es lo convencional. No suele tener sentido un ‘vibrato’ ligero cuadrado. Más bien se usa con intensidades fuertes que dan lugar a que se produzca en realidad el salto repetido entre dos afinaciones o notas distintas. Más un trino que un vibrato. Toco una sola tecla pero el sonido resultante va a estar saltando entre dos.

En este uso lo normal es que desee tener fija una de las notas y que pueda variar el intervalo que forma la segunda respecto a la primera. Esa es la razón de que la onda cuadrada/rectangular sea ‘unipolar’ en lugar de simétrica (o bipolar). Si toco un do y ajusto una intensidad de modulación que produzca una quinta justa quiero que suenen alternando do y sol (no que se produzcan saltos entre do más media quinta y do menos media quinta, que para colmo son dos alturas que no están en la escala cromática).

La mayor parte de los sintes (por ejemplo el Waldorf Rocket que recientemente revisamos en hispa) usa una cuadrada unipolar en el LFO (aunque use bipolar si se escoje triangular). Sin embargo el sinte Sunrizer (uno de los más prestigiados en iPad -tiene un arpegiador delicioso-) usa cuadrada bipolar. Sunrizer resultaría más adecuado para un efecto de vibrato cuadrado ‘ligero’ y de poca intensidad, pero en ese caso seguramente no emplearíamos cuadrada sino triangular (por definición más suave).

En otros casos podemos elegir el comportamiento (unipolar o bipolar) o incluso definir qué grado de ‘offset’ deseamos aplicar a la forma de onda básica (de nuevo os remito al vídeo-ejemplo de usos avanzados para ver esta cuestión en acción).

Algo que casi siempre tendremos en LFOs un poco más evolucionados que los de los MS será el poder realizar la entrada del efecto cíclico de forma gradual. En lugar de que esté presente desde el mismo arranque de la nota, que el vibrato (o trémolo o wha) vaya apareciendo de forma progresiva. Apenas perceptible en notas cortas, y manifestándose en las de mayor duración. Ese parámetro puede recibir diferentes nombres, generalmente ‘fade’.

En otras ocasiones disponemos tanto de la posibilidad de retrasar el inicio de la actuación del LFO (‘delay’) como de, una vez que arranca, forzar que su entrada sea gradual (‘fade’). Aún con todo, la capacidad de nuestro oído sigue descubriendo ese comportamiento tan ‘prefijado’ que en seguida resulta aburrido, predecible. Es sorprendente lo poco que tarda una persona no entrenada en darse cuenta de que el vibrato sigue siempre un mismo patrón: no más allá de tres o cuatro notas y estaremos ‘cazados’ a pesar de esa entrada gradual. El vibrato que pretendíamos fuera expresivo se vuelve en nuestra contra si no lo animamos y variamos.

Esa es la razón de que, además de la rueda de ‘pitch bend’ tengamos como estándar en cualquier teclado, sinte o controlador, una segunda rueda, que, la mayor parte de las veces está asignada en los sonidos a la introducción de la acción de un LFO. Esa introducción ‘a mano’ es la que puede hacerlo realmente expresivo y no una rutina más. Adicionalmente deberíais procurar tener a mano otro control que os permita modificar la velocidad del LFO. Jugar con ella tanto o más que con la propia intensidad es otro elemento esencial para poder convertirlo en una herramienta jugosa en un solo.

Un arranque libre de vibrato facilita la identificación inmediata de la nota, pero cuando esta identificación ya está conseguida, nos permitimos excursiones a veces sorprendentemente generosas de vibrato, excediendo incluso un semitono de desviación, especialmente con ciertos instrumentos, como la voz. Eso debe hacernos reflexionar (y estar con oreja atenta): hay siempre una vinculación de las partes. El timbre, el fraseo, los adornos, … son un todo que debe retener cierta coherencia interna. Por ejemplo, el grado de vibrato que toleramos como apropiado en la voz (por ejemplo un cantante de ópera que debe destacar sólo con su garganta frente a toda la orquesta) trasladado a otro instrumento resulta totalmente inaceptable, descompensado.

Si saltamos al mundo de los sintes digitales, o los que tienen generadores y modificadores analógicos (osciladores, filtros, …) pero elementos de control digital (envolventes, lfos, …) la cosa cambia abismalmente. Las opciones que veréis en casi cualquier sinte reciente van mucho más allá de regular velocidad, intensidad y un posible ‘fade in’. Por ejemplo estos son los parámetros de un LFO en un Roland cualquiera de los últimos diez años (concretamente un SonicCell):

• Forma de onda, con nada menos que 12 tipos: senoidal, triangular, rampa ascendente, rampa descendente, cuadrada, aleatoria, bend up, bend down, trapezoidal, Sample&Hold, chaos, senoidal con amplitud ligeramente errática, e incluso una final llamada ‘step’ en la que podemos diseñar un patrón con 16 pasos programables que permiten crear infinidad de formas a nuestro antojo… Y estamos hablando sólo del primer parámetro de este LFO
• Velocidad de repetición, como siempre desde lentísimo hasta unas pocas decenas/centenas de Hzs.
• Grado de desajuste de la velocidad: para que cada nota tenga una velocidad ligeramente diferente (todo sea por no aburrir)
• Offset, que permite ‘desplazar’ el punto de reposo de la onda (así la simetría o asimetría la tenemos bajo nuestro control)
• Fade mode (on <, on >, off <, off>) permite una aparición o desaparición gradual de la oscilación y que venga ligada al momento en que se pulsa la tecla o al momento en que se libera.
• Fade time: el tiempo que va a durar el cambio progresivo (esa aparición o desaparición gradual)
• Delay time: no hay que confundirlo con el anterior, se trata un tiempo durante el cual no se va a introducir ninguna actuación del LFO, de forma que la acción del LFO se retarda, respetando los primeros momentos de la nota sin afectarla en absoluto.
• Delay time key follow: para poder hacer que ese tiempo ‘sin LFO’ pueda diferir entre las notas graves y las agudas.
• Key trigger on/off: ¿queremos que la oscilación se reinicie con cada nueva nota o que ruede libre?
• Y finalmente, cómo no, varios controles que determinan con qué intensidad actuará el LFO sobre la afinación (para vibrato), la frecuencia de corte en el filtro (para wah), la amplitud (para trémolo), y también la panorámica estéreo (algo inexistente en sintes antiguos, siempre monofónicos).

Es claro que con todas estas opciones las posibilidades de un LFO se extienden mucho más allá de la idea básica de un vibrato. Veis algunas en acción en este vídeo

Otra cuestión interesante a propósito de los LFO. No es lo mismo en un sinte polifónico que exista un único LFO común para todas las voces (habitual en analógicos ‘antiguos’) o que exista uno para cada voz (lo habitual en digitales o con control digital).

En el primer caso, la actuación del LFO es ‘global’ sobre la combinación de todas las voces. El vibrato o trémolo es a la fuerza ‘paralelo’ entre todas las voces, sincronizados, único. En el segundo cada voz recibe independientemente la actuación del LFO. Cada una arranca su propio LFO cuando arranca la nota por lo que pueden moverse desincronizadamente, con evoluciones independientes.

Hay usos para una y otra estrategia. Por ello muchos sintes ofrecen además de los LFOs ‘por voz’ algún LFO ‘global’. Para imitar ciertos instrumentos puede ser recomendable el LFO ‘común’, en otras ocasiones nos puede interesar ‘desacoplar’ los LFO de las diferentes voces para que sean más independientes.

Tan útiles resultan los LFO para animar los sonidos de duración prolongada que es muy habitual poder disponer de varios LFOs para cada voz. Por ejemplo en el Analog Four de Elektron existen tres LFOs para cada voz monofónica o en el Alesis Fusion incluso se pueden llegar a apilar 8 LFOs en cada voz. Y cada uno de ellos puede atacar simultáneamente a varios destinos con intensidades diferentes. No se trata sólo de permitir combinar trémolo, vibrato y wah a velocidades diferentes. Tampoco se trata sólo de poder acumular la acción de varios LFOs sobre un único parámetro (de forma que sea menos reconocible su cadencia cíclica).

Es todo un territorio abierto, puesto que los destinos posibles a los que atacar no son sólo la afinación, el nivel o la frecuencia de corte. Todo dependerá de las posibilidades de programación y/o enrutamiento que ofrezca nuestro sinte. Por ejemplo, dado que muchos sintes usan en realidad varios osciladores para cada voz, podríamos usar un LFO para gobernar la mezcla entre los osciladores de forma que se hagan más presentes uno u otro rotativamente. Útil por ejemplo en pads para permitir que evolucionen sin descanso entre dos tipos de sonido y tengan mayor variedad. Otras veces podemos usar un segundo LFO para modificar la velocidad del primero (consiguiendo vibratos que se aceleran o deceleran, o bien que se mueven de forma menos predecible que con una cedencia fija).

No dejéis de revisar la lista de posibles destinos y pensar en sus utilidades. Algunas pueden ser claves para conseguir sonidos muy personales, porque no son funciones que suelan estar empleándose en los presets ni en las colecciones de sonidos de un mapa ‘General MIDI’. Son todo un territorio para la experimentación.

Otra de las cosas que podemos encontrar en muchos sintes avanzados es la posibilidad de solicitar que el LFO realice un único ciclo y luego guarde reposo. Es muy útil (especialmente con ondas de tipo rampa) para conseguir ‘inflexiones’ en el arranque de las notas. Y esas inflexiones son muy habituales. Cuando la púa o el martillo atacan la cuerda, cuando un macillo golpea una barra o campana, cuando el arco rasca por vez primera la cuerda, cuando iniciamos el soplo en una trompeta dormida… Esos arranques están plagados de efectos singulares y transitorios. Los LFO en modo ciclo único nos permiten acercarnos a ese tipo de situaciones (sin necesidad de acudir a una envolvente para ello). Podemos aplicarlas a la afinación, a la frecuencia de corte, pero también a esos otros destinos más exóticos (al control de anchura de pulso, a la modulación en anillo o frecuencia, a algún overdrive que acompañe al filtro,…). Destinos ‘no lineales’ para esa inflexión inicial son mis preferidos, porque consiguen generar una sensación de ‘hiperactividad’ en el ataque que aumenta la expresión del sonido.

Otra función habitual, especialmente desde que las realizaciones digitales permiten un control ‘fino’, son los LFO ‘a tempo’. Un LFO sincronizado al tempo del tema musical y que realice un ciclo cada compás, o cada tiempo, o cada x compases,… es una forma de vincular rítmicamente las variaciones con el propio tema. Por supuesto, si el LFO (como hemos visto en uno de los vídeos) admite además la especificación de un patrón, tenemos un minisecuenciador disponible sin abandonar el LFO.

El uso de los LFO, puede colaborar a dar más riqueza y movimiento cuando ya tenemos diseñado un sonido básico que nos gusta. La próxima vez que programéis un sonido, si os sobra un LFO despertadlo. Aplicadlo a algún destino útil y usad una velocidad lentísima y una profundidad corta. Se trata de variar tímidamente el sonido, de forma apenas perceptible, pero que lo anime.

Escuchad cómo suena una nota de piano cuando se va agotando. No cesa de modificar su timbre. Esa es su riqueza. Y la forma en que se modifica no es la de un simple filtrado (algo hay de eso, pero también hay algo más). El hecho de que haya dos o tres cuerdas, que al final compiten y luchan entre sí, concede un sonido peculiar. No es la simple suma del sonido de dos o tres cuerdas independientes que se van amortiguando, hay efectos ‘cruzados’ entre las cuerdas. Por ejemplo, por la proximidad de su afinación (casi idéntica) en seguida buscan vibrar ‘en simpatía’ (se comunican energía las unas a las otras). Esto da lugar a efectos que no son lineales (no son la ‘suma de las tres cuerdas’ ni el resultado de aplicar un filtro a unos osciladores). Hay interacciones.

Si podemos introducir vinculaciones ligeras, pero en constante movimiento, ya sea atacando con un LFO a las opciones de ‘sync’ en los osciladores, o a las intensidades de modulación –en anillo, en frecuencia, o como sea-, o con cualquier otro tipo de recurso, estamos integrando una parecida mayor vitalidad en nuestros sonidos electrónicos.

Espero al menos que en los siguientes sonidos que programéis penséis en los LFOs de una forma más abierta que como un recurso para trémolos, vibratos, y wahs.