אבוטבול

סינתזה חיסורית, או Subtractive synthesis – תרגום ופרשנות שלי למאמר על הנושא, מכיוון שמצאתי את עצמי ללא הרבה מקורות מידע בעברית לגבי סינתזה ומוסיקה אלקטרונית בעברית, החלטתי שאכתוב ואתרגם כל מאמר שאני רואה שעוזר לי מאוד.
הנה רשימה של מושגים עם קיצורים והסברים שיעזרו לכם בכל נושא הסינתזה ולא רק בחיסורית.
OSC – Oscillator אוֹסִילָטוֹר – (מַתְנֵד).
LPF – Low Pass Filter – מסנן עם מעבר לנמוכים.
HPF – High Pass Filter – מסנן עם מעבר לגבוהים.
Amp – Amplifier – מגבר אות.
Env – Envelope – מעטפת צליל.
Mod – Modulation – אִפְנוּן.
LFO – Low Frequency Oscillator – מתנד בתדר נמוך (בדרך כלל קשור לאפנון).
Keybd – Keyboard – מקלדת שליטה (קלידים, כן?).
Keybd.Trk – Keyboard Tracking מאפיין את רמת ההשפעה של המקלדת על אפנון האוסילטור.
Velocity – מאפיין עוצמת מודולציה שמגיע בדרך כלל ממקשי הקלידים.
VCO/DCO – Voltage Controlled Oscillator/Digitally Controlled Oscillator – אוסילטור נשלט בצורה דיגיטלית/מתח חשמלי.
VCF/DCF – Voltage Controlled Filter/Digitally Controlled Filter – פילטר נשלט בצורה דיגיטלית/מתח חשמלי.
VCA/DCA – Voltage Controlled Amplifier/Digitally Controlled Amplifier – מגבר נשלט בצורה דיגיטלית/מתח חשמלי.
ADSR – Attack, Decay, Sustain, Release – התצורה הנפוצה ביותר של מעטפת צליל.
סינתזה חיסורית הרבה פעמים נקראת גם סינתזה אנלוגית מכיוון שרוב הסינתיסייזרים האנלוגים משתמשים בשיטה הזאת ליצור צלילים, בצורתה הבסיסית היא מאוד פשוטה ומתקיימת בצורה הבאה:

אוסילטור (מתנד) -> פילטר (מסנן) -> מגבר

* תפקיד האוסילטור הוא ליצר צליל, צליל זה עובר ממכאן לפילטר.
* תפקיד הפילטר הוא לעצב את הצליל למשהו יותר הולם, בין אם חיתוך גבוהים או נמוכים נדרש. הצליל אז עובר למגבר.
* תפקיד המגבר הוא לשלוט בעוצמת הצליל בזמן הנגינה בשביל שיהיה אפשר לדמות כלי נגינה אמיתי.

במהות, זוהי סינתזה חיסורית. בה מתחילים עם צליל, מחסירים את החלקים הלא דרושים ושולטים בעוצמתה לאורך זמן יצירת הצליל.

מתנדים (אוסילטורים) וצורות גל
מתנד – אוסילטור מיצר צליל. הוא בעצם מייצר צורת גל. האוסילטור עושה את זה באופן המשכי. הקצב בו הוא מיצר כל מחזור, או התדר בעצם מסמל את מה שאנחנו מפרשים כגובה הצליל (PITCH). גובה הצליל – PITCH – נמדד בהרץ (Hz – Hertz) כאשר הרץ אחד הוא מחזור אחד בשניה.

ישנם סוגים רבים של אוסילטורים (מתנדים) אבל האוסילטור הראשי בדרך כלל מתיחס לKCO – Keyboad-Controlled Oscillator והוא בעצם האוסילטור שנשלט על ידי המקלדת, בסינתיסייזרים רבים הוא מצויין כVCO או DCO.

מה שכל זה אומר, כאשר לוחצים על קליד במקלדת האוסילטור יצור את צורת הגל בפיץ' הנתון מהמקלדת באופן רציף (כל עוד מחזיקים את התו על המקלדת). אם נלחץ על התו A (לה)4 צורת הגל תיוצר בתדר של 440Hz (או: 440 מחזורים בשניה). בקצרה, המקלדת שולטת על התדר של האוסילטור (מכאן: Keyboard Controlled Oscillator).

צורת גל (או גל) היא העיצוב שאותו האוסילטור מחולל. הצורה מגדירה את גון הצליל, או האיכות שלו (Timbre), מאפייני הצליל, או בהירותו, מה שמשנה בשמיעה שלנו את כלי הנגינה שאנו שומעים. פיץ' הוא בעצם תדר בסיסי שמגדיר את התו, צורת הגל והגוון מורכבת מתדרים רבים והרמוניות שמגדירות לכלי את האופי והזהות שלו.

הבנת צורת הגל – צורות הגל הבסיסיות שנדון בהם בפוסט זה הן צורות מתמטיות פשוטות שניתן למצוא בסינתיסייזרים אנלוגים. צורת הגל הראשונה שנבחן היא גל סִינוּס (Sine) . למרות שאין אותה בכל הסינתיסייזרים האנלוגים, עדיין נקודת ההתחלה להבנת צורות גל ותוכנן ההרמוני. (Timbre/גוון).

- גרף גל – כאשר אנו מציגים באופן גרפי מחזור של צורת גל (סינוס לצורך העניין), אנו מקבלים שני צירים: עוצמה (ציר אנכי) וזמן (ציר אזני). שימו לב, הזמן המדובר הוא קצר מאוד, מחזור גל ב440 הרץ מתארך רק 2.27 מילי-שניות. שימו לב 2, עוצמה היא לא בהחלט במושגים של חוזק הצליל בכלליות אלא השינוי היחסי בתוך מחזור אחד (בבדיקה מיקרוסקופית). (ראה איור)

גל סינוס בצירי זמן ועוצמה

- סדרה הרמונית – גל סינוס הוא הצורה הבסיסית ביותר של צורת גל והוא מהווה את אבן הבניה של ניתוח הרמוני. בעיקר מכיוון שלגל סינוס אין הרמוניה (אובר-טונים) בכלל. יש לו רק את טון היסוד של התדר ללא גוון (Timbre). טון היסוד הוא השורש תדירות בעצם על ידו אנו מגדירים את התו או פיץ' (כמו שהסברנו באופן מוחלט A4 או לה4 יהווה 440הרץ בלבד).
מכיוון שגל סינוס הוא טהור (ללא הרמוניה), אנו יכולים ליצור צורות גלים נוספים בפשטות על ידי הוספת כל מספר של גלי סינוס נוספים בתדרים שונים ובעוצמות שונות. באופן מתמטי אפשר ליצור כל צליל בעולם על ידי גלי סינוס, באופן מקביל כל צליל נתון אפשר לפרק לגלי סינוס דיסקרטים ומובחנים בתדרים משתנים ובעוצמות משתנות. אם נסתכל על כל צורת גל סטטית (צליל בתדר קבוע שהגוון שלו לא משתנה לאורך זמן), נראה שהיא מורכבת מגלי סינוס שמהווים מכפלות של התדירות הבסיסית (F). הסבר זה ידוע כסדרה הרמונית טבעית, כאשר הסדרה מכילה את F, Fx2, Fx3, Fx4, Fx5, Fx6 וכו'. אם היינו מנתחים כינור שמנגן את הלה השלישי (A3) כאשר F=220HZ אז הצליל מורכב מסדרה הרמונית של גלי סינוס בתדרים 220Hz, 440Hz, 660Hz, 880Hz, 1.1kHz, 1.32kHz, 1.54kHz וכן הלאה.

גרפי מִנְסָרָה (סְפֶּקְטְרוּם) – אנו מנתחים צורות גל בעזרת ספקטרום הרמוני (מאוד דומה לספקטרום שנמצא במערכות סאונד ביתיות). הספקטרום ההרמוני מכיל גם כן ציר אנכי של עוצמה, והפעם הציר האזני מסמל את התדר של גלי הסינוס. בשביל להפשיט את הניתוח, התדירות (F) בדרך כלל מוצגת ככפולות של התדירות היסודית כאשר העוצמה בדרך כלל מוצגת באופן יחסי לעוצמה היסודית של גל הסינוס.

צורות גל – בואו נבחן את הספקטרום ההרמוני של צורות הגל הבסיסיות שנפוצות בדרך כלל בסינתיסייזרים שעובדים בשיטת הסינתזה החיסורית. הגרף מצד שמאל מחולק לשניים, בצד השמאלי רואים את צורות הגל, ובצד הימני את הספקטרום ההרמוני, לפי הסדר מלמעלה למטה, משולש, מרובע, מסורי ופעימתי.

צורות גל וספקטרום הרמוני - המחשה

* גל משולש – (Tri-wave) נשמע (ונראה) קצת כמו הסינוס אבל מאופיין באובר-טונים חלשים וחלולים. הספקטרום מורכב מהרמוניות אי-זוגיות: F, 3F, 5F, 7F, 9F וכו'. העוצמה של הסדרה ההרמונית נופלת באופן אקספוננטיאלי.

* גל מרובע – (Square Wave) יש לו פינות מאוד חדות, מאופיין בצליל חלול עם אובר-טונים חזקים, הוא מורכב רק מהרמוניות אי-זוגיות: F, 3F, 5F, 7F, 9F וכו'. העוצמה של הסדרה ההרמונית יורדת באופן יציב.

* גל מסורי – (Saw Wave/Sawtooth) מגיע בתצורות של עלית מדרגה או ירידת מדרגה (אשר נשמעים אותו הדבר) יש לו צליל מאוד בהיר ועשיר, הוא מורכב מכל ההרמונית בספקטרום:F, 2F, 3F, 4F, 5F,6F וכו,. העוצמה של הסדרה ההרמונית יורדת באופן יציב.

גל פעימתי – (Pulse Wave/Rectangle Wave) ידוע גם כגל מלבני, הצליל שלו שונה משתנה לפי כמה שהאפיון שלו מתרחק מזה של גל מרובע. עובי הפעימה (הזמן בה צורת הגל נמצאת בשיאה) בדרך כלל מצויינת באחוזים, כך שגל מרובע הוא בעצם גל פעימתי בעובי 50% (חמישים אחוז מהזמן של מחזור הוא למעלה). פעימה של 10% ופעימה של 90% נשמעים אותו הדבר בדיוק (לא משנה באיזה צורה תסתכלו על זה). ככל שהגל סוטה למעלה מפעימת ה50% הוא נשמע בהדרגה יותר בהיר ויותר עשיר, אבל ככל שהוא קטן מה50% הוא נהיה יותר צנום ומאונפף. בכלליות, הוא מורכב מכל ההרמוניות: F, 2F, 3F, 4F, 5F וכו'. העוצמה של הסדרה ההרמונית שלו משתנה בהתאמה לעובי הפעימה, בנפרד בסדרה הזוגית ובסדרה האי-זוגית.

שימו לב לחלק מהסדרות יש ערכים חיובים ושליליים לסירוגין, מה שמלמד אותנו על פאזה הפוכה. לאוזן אין הבדל לגבי הפאזה.
שימו לב 2 ההרמוניה הבסיסית מסומלת כF ההרמוניה הראשונה היא בעצם ב2F, השניה ב3F וכן הלאה, אנו בדרך כלל מתייחסים לסדרה הרמונית אי-זוגית כF, 3F, 5F, 7F וכו', ולזוגית כ2F, 4F, 6F, 8F וכו'.

כללי סינטזה, סינטיסייזר, סינתזה, סינתיסייזר