Síntesis (25): Varios osciladores (parte 1: batido y desafinación)

Vamos a dedicar un par de entregas a debatir el porqué de la presencia de varios osciladores en un sintetizador. Sólo por poner algunos ejemplos clásicos: uno en el Yamaha CS10, dos en el Roland SH-2, tres en el MiniMoog, cuatro en el Korg MonoPoly... el número de osciladores que nos ofrece un sinte en cada una de sus voces es una de las características que siempre miramos.

Contar con varios osciladores para cada voz en un sinte es siempre interesante, y a nadie amarga un dulce: cuantos más mejor, pero no para usarlos indiscriminadamente. Conviene conocer los diferentes usos. Hoy revisamos el caso del batido y la desafinación, tan conocidos que a veces no nos paramos a preguntarnos cómo aprovecharlos de la forma más creativa posible.

En la siguiente entrega continuaremos el recorrido, tratando cosas como intervalos, sync, subosciladores, unison y multison,… Aquí y allá veremos aparecer algunos usos tímbricos (no sólo de ‘acumulación’ de osciladores) mucho menos comentados, pero que están presentes en los mejores sonidos obtenidos con muchos sintes.

Aunque para comenzar me permitiréis que, fiel a mi tradición, deje oír los ecos del mundo acústico, que siempre actúa como referente de ‘calidad’ cuando estamos pensando en diseñar sonidos artificiales, incluso cuando no es nuestro interés primordial el de la imitación.

Si pensamos por un momento en muchos instrumentos acústicos encontraremos también varios ‘osciladores’ funcionando de forma conjunta para producir el sonido. Una guitarra de doce cuerdas es un ejemplo. Lo es también la disposición del cordaje en los pianos, en donde tenemos en la mayoría de la extensión del teclado dos y tres cuerdas para producir cada nota.

Otro ejemplo podría ser la gaita. Incluso en la más simple no falta el roncón, que en algunas puede ser múltiple, produciendo una nota pedal fija, sobre la que montaremos la melodía mediante otro tubo. Aunque se me acuse de preferencia por la tradición gallega (al fin y al cabo, mi sangre lo es) podemos citar también la zanfona. En ella el disco movido por el manubrio frota típicamente un juego de cuerdas en el que unas están a afinación fija y otras (dos, tres) realizan unísono.

Son objetivos diferentes. La acústica de doce cuerdas quiere jugar con la sensación múltiple, de varios intérpretes. El buen mantenimiento de pianos, no sólo vigila la afinación. Jugando con las relaciones entre las cuerdas de cada nota puede también conseguirse una amortiguación más veloz o menos, y buscar un adecuado equilibrio y desarrollo también de esos otros aspectos del sonido a lo largo de la extensión del teclado. En la gaita el roncón está ofreciendo una nota pedal de referencia frente a la que contrastar las notas que formarán la melodía. En la zanfona combinamos la idea de una nota pedal con la de la posibilidad de usar varias cuerdas para producir una melodía enriquecida con el carácter múltiple y las interacciones a las que da lugar.

Quizá lo que más me interesa destacar en esta ‘intro acústica’: quiero contrastar ya de partida los anteriores ejemplos, sencillos, con otro uso también muy acústico de la ‘agregación’ de osciladores, y que es el que sucede en la orquestación (una de las muchas facetas de la orquestación, no la única). No pocas veces diferentes instrumentos son llamados a interpretar en estricto paralelo una misma línea musical. La intención es que su suma produce una nueva sonoridad, un timbre diferente, en el que encontramos (encuentra el autor) un interés específico.

No es casual que una de las situaciones en las que esa combinación suele darse es cuando con la línea se busca lograr un resultado imitativo o sustitutivo de alguna otra sonoridad, es decir, una suerte de ‘síntesis’ en la que los instrumentos disponibles se asocian para crear la ilusión de otro no presente, o bien la evocación de algo directamente inexistente.

Una de las primeras cosas que viene a la mente al tener varios osciladores es la de combinar dos formas de onda para obtener una diferente. Si la afinación de los dos osciladores es idéntica, combinar un diente de sierra y un pulso estrecho es una forma de generar una variante nueva de forma de onda básica que combina las características de ambas, en un grado que nosotros definimos con el ajuste de la mezcla entre las dos señales.

Lo más interesante en este tipo de uso es utilizar una mezcla dinámica, no estática, que permita obtener expresividad tímbrica, un recorrido dinámico, no una foto fija. Necesitaremos para ello controlar la mezcla entre ambas formas de onda (o el nivel de cada una de ellas). Pensad por ejemplo en usar una envolvente para evolucionar entre las dos formas, o bien la información de velocidad o aftertouch, etc. Algo que nos recuerda a la síntesis ‘vectorial’, en la que usamos controles para movernos dinámicamente entre distintas sonoridades.

Cuanto más tengamos ‘en los dedos’ la capacidad de control, más expresivo será el resultado: velocidad, aftertouch, ‘breath control’ (un gran añorado que nunca entenderé porqué no retorna con más auge), … resultan preferibles al rutinario ir y venir de un LFO o la evolución repetida nota a nota de una envolvente. El ‘keyboard scaling’ es otro punto interesante, nos permitirá contar con una forma en un extremo del teclado y otra en el otro.

El resultado de este tipo de modificaciones tímbricas no tiene nada que ver con la acción del clásico filtro paso bajo y es por ello un contraste importante respecto a sonidos más ‘tradicionales’.

Por ejemplo, combinar una forma de onda simétrica (como un pulso cuadrado o una triangular) con una no simétrica (como un diente de sierra o un pulso rectangular) permite, jugando con el balance entre ambas, teñir en el grado deseado del color ‘frío’y ‘de tubo’ que asociamos al uso exclusivo de parciales impares propio de ondas simétricas. Algo que inabordable con los filtros tradicionales (haría falta un filtro comb que además jugara con el ‘keyboard scaling’ para adaptarse a la nota interpretada).

Para enfatizar el carácter de modificación estrictamente tímbrica, es muy conveniente que los osciladores estén perfectamente sincronizados. En el momento en el que operan con cierta ‘libertad’ domina en la escucha la sensación de multiplicidad de fuentes, de estar escuchando una combinación de dos sonidos, y no tanto un único sonido/fuente que es modificado. Por ello, con sintes basados en VCOs es difícil de garantizar (salvo que usemos las opciones de ‘sync’ de las que hablaremos más adelante). Por el contrario es un terreno muy fácil de alcanzar con sintes dotados de DCOs y sintes digitales.

Si revisáis (eso que casi nunca hacemos) la lista de formas de onda de cualquier sinte digital 'rompler' actual, encontraréis muchas formas de onda de un único ciclo y bastante ‘artificiales’. Tendréis un universo de ondas con distintas configuraciones de armónicos, que si impares, que si pares, que si armónicos concretos, que si anulando los más bajos y primeros, o en una disposición dispersa, etc… Todo un material para realzar los sonidos con unas evoluciones tímbricas que no sean la manida apertura/cierre de un paso bajo.

Cuando se habla de varios osciladores, el uso más trivial es el de aprovecharlos para ‘engrosar’ el sonido, ajustando desafinación ligera. Combinar dos osciladores, incluso con la misma forma de onda, pero con una pequeña desafinación entre sí, imparte una sensación de ‘conjunto’, de multiplicidad de fuentes, de ‘movimiento’.

Si partís de dos osciladores perfectamente afinados y poco a poco vais separándolos en afinación, notaréis primero un fenómeno bien conocido que llamamos ‘batido’.

Con dosis pequeñas de desafinación (inferiores al hertzio), la escucha está dominada por una sensación cíclica en la que se aprecia una subida/bajada de volumen y de carácter (de timbre). Es fácil de entender.

Suponed dos senoides de 100 y 101 Hertz. Suponed que nacen alineadas. Son de frecuencias (y por tanto ‘tamaño’ o longitud de onda) semejantes, así que al comienzo se suman reforzándose. Pero por ser de diferente frecuencia a lo largo del tiempo se van ‘desalineando’ una respecto a otra, hasta que llegan a estar en contraposición, completamente opuestas una a la otra. Continuarán evolucionando así hasta volverse a encontrar, cosa que sucederá precisamente un segundo después de haber arrancado. Al cabo de ese segundo una ha completado 100 ciclos y la otra 101, pero vuelven a encontrarse alineadas.

Al fin, lo que se aprecia es que es la diferencia en Hz entre las dos señales la que determina con qué frecuencia se vuelven a encontrar en situación de refuerzo mutuo. Si la diferencia es 1Hz. el reencuentro sucede cada segundo. El refuerzo mutuo implica que ‘se suman’ y el nivel sube. Entre esos dos picos de refuerzo se habrá producido, a mitad de camino, un punto de máximo desencuentro, en el que las señales prácticamente se anulan.

El nivel de la señal combinación ‘bate’, sube y baja, al ritmo impuesto por la diferencia en Hertzs entre los dos osciladores. Tiene una demostración matemática sencilla (al menos para senoides) desde la trigonometría, pero la explicación anterior nos vale a todos sin acudir a la matemática.

Ese batido de nivel está acompañado de un batido tímbrico cuando las señales no son senoidales sino ricas en armónicos. En nuestro ejemplo, es evidente que la transición brusca de la combinación de los dos dientes alineados, queda muy desdibujada y rebajada cuando no se combinan alineados. Hay una modificación que no es sólo de nivel sino también de forma de onda.

Es importante a este respecto destacar dos formas diferentes de obtener el desajuste en frecuencia entre dos osciladores. En los sintes potentes de hoy en día encontraréis a menudo ambas disponibles: desafinación y desplazamiento. En sintes analógicos compactos (no modulares) veréis normalmente sólo la desafinación. Con modulares siempre podríais jugar para obtener el desplazamiento si los módulos no lo ofrecen de partida y sólo tenéis desafinación.

Por desafinación (no es el mejor nombre, pero sí la mejor forma de entendernos) me refiero a que ajustemos los osciladores con una ligera desafinación entre ellos, claramente inferior al semitono, para que siga existiendo la sensación de que se produce la misma nota. La desafinación ligera no la expresamos en semitonos, sino en ‘cents’ (en centésimas de semitono). Pero lo que importa es que se trata de una medida ‘relativa’: mientras un cent en relación a un La a 220 Hz es aproximadamente de 13 centésimas de Hz, sólo tres octavas más alla, en el la 1760 Hz ese mismo cent implica 1Hz.

Jugar con la ‘desafinación’ (el control ‘tune’ o ‘fine tune’ en el sinte) implica que la velocidad del batido no es fija, varía. Hay una desafinación fija que produce un batido de velocidad variable.

Cuando estamos detrás de obtener efectos tímbricos, y no meramente forzar la sensación de voz múltiple, lo que nos interesa más habitualmente es fijar la velocidad del batido. Para ello tendremos que contar con controles que nos permitan desplazar la frecuencia (‘frequency shift’). En la mayoría de los sintes digitales de los últimos años veréis esa distinción. Se permite tanto la desafinación como el desplazamiento.

El desplazamiento vendrá expresado en Hz. o fracciones de Hz. Es la forma de asegurar que estemos en la octava que estemos el desajuste entre los osciladores tiene un valor constante y puede ofrecernos así la sonoridad de un batido constante. Ya nos dedicaremos después con otros recursos de sinte a conseguir que no sea permanente, sino que se haga algo más aleatorio de forma que cada nota (un valor random congelado para cada nota), o a lo largo del tiempo (una envolvente), o dependiendo de la velocidad o de la región del teclado, o de un control (aftertouch, rueda…) hagamos que la velocidad de batido varíe de forma expresiva.

Al hablar de batidos mencionábamos desajustes (desplazamientos, no desafinaciones) en frecuencia pequeños. A lo sumo de unos muy poco Hzs. Si seguimos subiendo, llegamos a un batido tan veloz que nuestro oído no puede seguir la sensación de subida/bajada. El límite es el de siempre: hemos de tomar la referencia de los aprox. 20 Hz. Por encima de 20 Hz nuestro oído no percibe eventos o detalles individuales sino que los agrega en una sensación mantenida. Una desafinación muy inferior a 20Hz provoca batidos que nuestro oído puede seguir y entender como tales. Por encima ya no. La sensación es la de oír un sonido modificado pero ‘continuo’ sin posibilidad de discernir las crecidas y bajadas.

Entramos en el terreno en el que las sensaciones pasan a ser más bien de efecto ‘conjunto’. La agregación de osciladores que tengan esa amplia distancia en Hz provoca la sensación de estar escuchando un conjunto de instrumentos. Oímos una ‘sección’.

Otro tanto pasa cuando lo que usamos son los controles de desafinación (en lugar de los de desplazamiento de frecuencia). Al desafinar (incluso unos pocos cents), las velocidades de batido van a ser: variables (cada nota sometida a una velocidad diferente) y veloces (salvo quizá en las octavas más graves). Ambas características hacen que nuestro oído perciba el resultado en términos de dos fuentes que están intentando tocar en paralelo, pero que no guardan una estricta afinación entre sí. El clásico efecto ‘conjunto’ que podemos asimilar al doble juego de cuerdas en las guitarras acústicas de 12, o al carácter que imparte la desafinación entre las varias cuerdas de cada nota en el caso de los pianos tipo ‘honky tonk’ y su aroma a burdel de baja categoría (digo yo que un ‘alto standing’ tendrán un piano de cola bien mantenido y no un vertical abandonado a su suerte).

Hablando de desafinación, plantearos también si es lo más razonable tener un oscilador ‘bien’ afinado a la nota deseada y el otro desajustado. Eso es lo que ofrecen la mayoría de sintes de forma más evidente. Se concibe que el osc1 está siempre ‘bien’ afinado y el/los otros se desvían respecto a él. Esto tiene el problema de que las voces que se añaden ‘desplazan’ la sensación de la nota percibida.

Con desafinaciones pequeñas (las más habituales) no es problemático, pero en ocasiones en las que forcéis la desafinación, esto puede dar lugar a que la sensación de la nota percibida se desplace y se note como impropiamente afinada:

Por ello en algunos sintes veréis la posibilidad de realizar la desafinación ‘complementaria’ en la que muevo un oscilador ‘hacia arriba’ y el otro ‘hacia abajo’, como forma de garantizar que el ‘peso’ o ‘centro’ del conjunto sigue estando en el sitio correcto.

Hace poco me dieron en una cafetería uno de esos sobres de azúcar que llevaba impresa una frase / moraleja (cada bolsita su frase). Me devolvió años atrás, dado que ahora lo de las moralejas y las moralinas parece en desuso. Así que voy a ser un poco 'retro': allá va un consejo / moraleja.

A veces abusamos de estos recursos simples como el batido. Está tan a mano activar dos osciladores y desafinarlos ligeramente que sometemos todos nuestros sonidos a ese mismo tratamiento. Quiero llamaros a reflexionar sobre lo que sucede cuando estamos creando un tema completo, en el que van a participar varios sonidos. Cualquier recurso se agota por exceso de exposición, y lo que más debe importarnos al plantear el diseño de la paleta timbres de un tema no es la riqueza de cada uno de los sonidos en sí, sino la riqueza de contrastes entre el conjunto de los sonidos.

Si la mayor parte de nuestros sonidos están enriquecidos con las vitaminas del batido o la desafinación, además de algo agotador quizá para quien lo escuche, resultará que el sonido llamativo en ese conjunto pasará a ser aquél que está más adelgazado, aquel en el que su pereza de un único oscilador lo hace destacar, ser el centro de atención.

Usemos pues la combinación de ondas, los batidos y desafinaciones, desde luego, pero siempre buscando salir de lo evidente: haciendo un uso dinámico en el que participen envolventes, controles, etc; vigilando las posibles desafinaciones ‘netas’ que resulten e intentando no provocarlas de origen; investigando en ese recurso poco conocido de las tablas de formas de onda de nuestros 'romplers';… mucho es lo que podemos encontrar en el camino.