Синтезатор (музыкальный инструмент)

Синтеза́тор — электронный музыкальный инструмент, создающий (синтезирующий) звук при помощи одного или нескольких генераторов звуковых волн. Требуемое звучание достигается за счет изменения свойств электрического сигнала (в аналоговых синтезаторах) или же путём настройки параметров центрального процессора (в цифровых синтезаторах). Синтезатор, выполненный в виде корпуса с клавиатурой, называется клавишным синтезатором. Синтезатор, выполненный в виде корпуса без клавиатуры, называется синтезаторным модулем и управляется от MIDI-клавиатуры. В случае, если клавишный синтезатор оборудован встроенным секвенсером, он называется рабочей станцией.

Типы синтеза

В зависимости от способа генерации звуковых волн и их преобразования синтез звука можно классифицировать следующим образом:

Синтезатор с аналоговым моделированием Access Virus C

Рабочая станция Alesis Fusion HD8

Исполнительский синтезатор Roland Juno D

Интерактивный синтезатор Yamaha Tyros

• Суммирующий (аддитивный) синтез, в котором используется принцип суперпозиции (наложения) нескольких волн простой (обычно синусоидальной) формы с различными частотами и амплитудами. По аналогии с электроорганами эти волны называются регистрами и обозначаются, как 16' (тон на октаву ниже взятого), 8' (исходный тон), 4' (тон на октаву выше взятого) и т. д. (цифра представляет собой длину трубы соответствующего регистра органа в футах). В чистом виде встречается у электроорганов (Hammond, Farfisa) и их цифровых эмуляторов (Korg CX-3, Roland VK-8 и т. д.). Звучание инструмента тем богаче, чем большее количество регистров использовано в конструкции.

• Вычитающий (субтрактивный) синтез, в котором исходная волна произвольной формы изменяет тембральную окраску при прохождении через разнообразные фильтры, генераторы огибающих, процессоры эффектов и т. д. Как подмножество данный тип синтеза широко применяется практически во всех современных моделях синтезаторов.

• Операторный (FM, от англ. Frequency Modulation) синтез, в котором происходит взаимодействие (частотная модуляция и суммирование) нескольких волн простой формы. Каждая волна вместе со своими характеристиками называется оператором, определенная конфигурация операторов составляет алгоритм. Чем большее количество операторов использовано в конструкции синтезатора, тем богаче становится звучание инструмента. Например, популярный по сей день синтезатор Yamaha DX-7 (1984 год выпуска) обладает 6 операторами, для конфигурирования которых служит 36 различных алгоритмов.

• Физический синтез, в котором за счет использования мощных процессоров производится моделирование реальных физических процессов, протекающих в музыкальных инструментах того или иного типа. Например, для духовых свистковых инструментов типа флейты параметрами будут длина, профиль и диаметр трубы, скорость воздушного потока, материал корпуса; для струнных инструментов — размер корпуса, материал, длина и натяжение струн и т. д. Физический синтез используют такие инструменты, как Yamaha VL-1, Korg OASYS, Alesis Fusion и т. д.

• Волновой (Wavetable, PCM) синтез, в котором звук создается за счет воспроизведения записанных ранее в память инструмента фрагментов звучания реальных музыкальных инструментов (сэмплов и мультисэмплов). Самый известный синтезатор в этой группе — Waldorf Wave, также прославившийся, как самый дорогой в мире синтезатор.

• Гибридный синтез, в котором применяется та или иная комбинация различных способов синтеза звука, например «суммирующий + вычитающий», «волновой + вычитающий», «операторный + вычитающий» и т. д. Большинство современных инструментов создается именно на основе гибридного синтеза, так как он обладает очень мощными средствами для варьирования тембра в самых широких пределах.

Разновидности синтезаторов

В зависимости от используемой технологии синтезаторы можно разделить на следующие категории:

• Аналоговые синтезаторы реализуют аддитивный и субтрактивный типы синтеза. Главная особенность данной категории заключается в том, что звук генерируется и обрабатывается при помощи реальных электрических цепей. Часто соединение различных модулей синтеза производится при помощи специальных кабелей - patch-проводов, отсюда "патч" - обиходное название определенного тембра синтезатора среди музыкантов. Основные достоинства аналоговых синтезаторов заключаются в том, что все изменения характера звучания во времени, например движение частоты срезания фильтра, происходят исключительно плавно (непрерывно). К недостаткам относятся высокий уровень шума, проблема нестабильности настройки в настоящее время преодолена. К наиболее известным, используемым в наше время аналоговым синтезаторам относятся: Alesis Andromeda A6, Cwejman S1 MK2, Future Retro XS, Moog Voyager, Studio Electronics SE1X.

• Виртуально-аналоговые синтезаторы представляют собой гибрид между аналоговым синтезатором и цифровым, неся в своем корпусе программную составляющую. Наиболее известные среди них: Access Virus TI, DSI Poly Evolver, Korg MS2000, Nord Lead 2x, Nord Modular, Waldorf Micro-Q.

• Цифровые синтезаторы включают в себя собственно цифровые синтезаторы, а также их вариации: виртуальные синтезаторы-плагины/standalone и интерактивные синтезаторы. Они реализуют разнообразные типы синтеза. Для создания и воспроизведения исходных волновых форм, модификации звучания фильтрами, огибающими и т.д. используются цифровые устройства на базе одного центрального процессора и нескольких сопроцессоров. По сути, цифровой синтезатор представляет собой узкоспециализированный компьютер. Наиболее передовые модели современных цифровых синтезаторов (Korg OASYS, Roland Fantom, Yamaha Tyros), подобно персональным компьютерам, позволяют обновлять операционную систему, содержат страничные меню, встроенные справочные файлы, скринсейверы и т.д. Виртуальные синтезаторы являются разновидностью цифровых синтезаторов, однако они представляют собой особый вид программного обеспечения. Для создания звука используются центральный процессор и оперативная память персонального компьютера, а для вывода звука на воспроизводящее устройство используется звуковая карта ПК. Виртуальные синтезаторы могут представлять собой как самостоятельные (stand-alone) программные продукты, так и плагины (plug-ins) определенного формата (DXi, RTAS, TDM, Cakewalk Sonar, Logic Pro, Pro Tools, Ardour и т.д.). Высокая доступность обуславливает растущую популярность виртуальных синтезаторов, в том числе моделей реально существующих инструментов (например, Native Pro53 - эмулятор синтезатора Prophet, Novation V-Station - эмулятор синтезатора Novation K-Station, Korg Legacy - эмуляторы синтезаторов Korg M1, Wavestation, PolySix, MS20 и т.д.). Интерактивные, или домашние синтезаторы также представляют собой разновидность цифровых синтезаторов, предназначенную специально для домашнего и салонного любительского музицирования, а также для интерактивного обучения музыке. Обычно в таких синтезаторах отсутствуют средства для развитого редактирования звука, включая регуляторы реального времени. Акцент делается на реалистичной имитации разнообразных оркестровых инструментов и использовании функции автоматического аккомпанемента. В этом случае для того, чтобы сыграть какое-либо музыкальное произведение, исполнителю не требуется программировать тембры или записывать партии в секвенсер – достаточно выбрать готовый тембр для мелодии и стиль для автоаккомпанемента. Безусловно, управление подобными синтезаторами существенно проще, чем у профессиональных исполнительских моделей и зачастую доступно даже ребёнку. Многие синтезаторы подобного типа включают в себя обучающие игры типа «угадай ноту» или «угадай аккорд», сборники готовых музыкальных произведений для прослушивания и разучивания, функцию караоке с выводом на экран текста песни и т.д. К данной категории синтезаторов относятся семейства Yamaha PSR, Casio CTK/WK, Roland E/VA/EXR и т.д.

Управление современного цифрового синтезатора

Управление современного профессионального синтезатора представляет собой сложный процесс, связанный с контролем нескольких сотен, а то и тысяч, разнообразных параметров, отвечающих за те или иные аспекты звучания. Некоторые параметры могут управляться в реальном времени при помощи вращающихся регуляторов, колес, педалей, кнопок; другие параметры служат для заранее запрограммированного изменения во времени тех или иных характеристик. В связи с этим тембры (патчи) цифровых синтезаторов также часто называют программами.

• Клавиатурный и динамический трекинг используются для отслеживания позиции и скорости нажатия на клавишу. Например, при движении от нижних клавиш к верхним тембр может плавно измениться от виолончели до флейты, причем при более энергичном нажатии на клавишу к общему звучанию добавляются литавры.

• Огибающая применяется для непериодического изменения определенного параметра звучания. Обычно график огибающей представляет собой ломаную линию, состоящую из секций атаки (Attack), спада (Decay), поддержки (Sustain) и затухания (Release) (см. тж. ADSR-огибающая), однако в различных моделях синтезаторов встречаются как более простые (ADR) так и более сложные многостадийные огибающие. Общее количество огибающих представляет собой важную характеристику синтезатора.

• Фильтр служит для вырезания из общего спектра сигнала определенной полосы частот. Зачастую фильтр также оборудуется резонансом, позволяющим резко усилить полосу частот на границе срезания. Изменение характеристик фильтра при помощи регуляторов реального времени, клавиатурного трекинга и/или огибающих позволяет получать исключительно разнообразные варианты звучания. Общее количество фильтров является важной характеристикой синтезатора.

• Ring-модулятор позволяет модулировать исходный сигнал другим сигналом с определенной (фиксированной или плавающей) частотой, за счет чего происходит существенное обогащение гармониками. Название "Ring" (англ. "звонить") связано с тем, что данный узел часто служит для получения "колоколоподобного" звучания инструмента.

• Генератор низких частот (англ. "Low Frequency Oscillator") применяется для периодического изменения определенных параметров звучания, например высоты, громкости, частоты срезания фильтра и т.д. В случае циклического изменения громкости создается эффект тремоло, изменение высоты создает эффект вибрато, периодическая смена частоты срезания фильтра называется эффектом "вау" (англ. "wah-wah").

• Обработка эффектами используется для окончательной доводки звучания. Современные синтезаторы обычно оснащаются достаточно большим количеством эффект-процессоров (например, Korg Karma - 8 процессоров, Roland Fantom - 6 процессоров и т.д.). Процессоры работают независимо друг от друга, хотя при желании их можно объединять в последовательные цепи. Современные эффект-процессоры реализуют большое количество пространственных (реверберация, задержка, эхо), модуляционных (фленжер, хорус, фазер) и иных (переусиление, сдвиг частоты, обогащение гармониками) алгоритмов эффектов. Наиболее продвинутые модели обладают средствами для управления параметрами эффектов от регуляторов реального времени, огибающих, LFO и т.д.

См. также

• MIDI-клавиатура
• — программный синтезатор для GNU/Linux
• Roland Fantom X

Ссылки

• Первые синтезаторы (1760-1950)
• Молодой русскоязычный сайт о синтезаторах Clavia Nord Modular
• Видео: классический модульный синтезатор ARP 2500
• Виртуальный синтезатор Э. Филлебрауна работает подобно АНС, но с трёхмерными CAD чертежами, которые он называет аудиоскульптуры.
• Статья о синтезаторах