Sintetizadores

Síntesis (5): síntesis aditiva

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A menudo se comienza a contar síntesis por la sustractiva, por ser el tipo más frecuente y extendido, pero históricamente la síntesis aditiva es anterior y comenzar por ella nos facilitará un paso más lógico desde lo que hemos tratado en las cuatro entregas precedentes. Es un paso que considero será útil.

Además, en no pocas ocasiones tenemos a nuestra disposición dentro de otros tipos de síntesis algunos elementos que son propios de la síntesis aditiva y veremos ejemplos de cómo aplicar las técnicas aditivas en otros esquemas de síntesis.

Descomposición de los sonidos

La síntesis aditiva busca la construcción de sonidos combinando (sumando, es decir, ‘por adición’) elementos más simples que el sonido original.

Cualquier sonido (es especialmente evidente cuando lo vemos representado en la pantalla de un editor de audio) puede considerarse como una función x(t), esto es, ofrece un determinado valor en cada instante t.

Las matemáticas, incluso en la enseñanza secundaria, nos ofrecen muchas formas de describir cualquier sonido o función x(t) combinando elementos más simples. Si hacéis memoria de cuando aún os sentabais en el pupitre, recordaréis que cualquier función puede aproximarse con tanto detalle como queramos mediante un polinomio (que es una suma de tipo a+bt+ct2+dt3+…), una serie de Taylor y otras muchas formas de descomposición, que sólo se estudian en etapas más avanzadas de formación. Para los más puristas puede haber alguna función que escape a estos posibles desarrollos, pero son funciones que sólo existen en el mundo virtual de las matemáticas, no en el mundo real.

Incluso el muestreo puede considerarse un forma de descomposición. Una señal muestreada está definida como una combinación de sucesivos impulsos, capaz de reconstruir la señal original (sustituyendo cada impulso por una sinc, que es la función del filtro de reconstrucción en los D/A).

Útiles como son estas descomposiciones para las matemáticas, son poco recomendables cara a la síntesis, en la que nos interesa crear y modificar sonidos. No hay una vinculación fácil entre, por ejemplo, los coeficientes de un polinomio y el resultado audible en la función que representan. El resultado, en términos de qué oiremos, de modificar un poco cualquiera de los coeficientes de un polinomio no es trivial, no es fácil de prever. Para conseguir algo tan simple como un cambio de tono se necesitan cambiar simultáneamente todos los coeficientes y de una forma que no tiene una relación sencilla con el cambio pretendido. En definitiva, no hay una conexión directa entre esas representaciones y nuestro objetivo, que es el control del sonido resultante.

Para ser útil cara a la síntesis, tenemos que buscar una descomposición que tenga algún tipo de significado en términos de sonido, no en términos de funciones o matemáticas ‘puras’.

Por ello, de entre las muchísimas descomposiciones posibles, cuando hablamos de síntesis aditiva nos referimos a una descomposición en suma de senoides (funciones de tipo seno), cada una de ellas representando un armónico o parcial.

La descomposición en parciales/armónicos

Una tal descomposición útil musicalmente es la que considerara los armónicos (o más en general, parciales) que componen un sonido: representan cada uno de los modos de vibración en el objeto/instrumento que produce ese sonido.

Recordad el ejemplo de la cuerda vibrante que veíamos especialmente en la entrega primera. Varios modos de vibración coexisten en ella. Cada uno de carácter senoidal y relacionado con los demás de forma armónica. Los sucesivos armónicos tenían cada uno forma de una senoide. Combinando suficientes senoides, una para cada armónico, podremos reconstruir el sonido de la cuerda.

Aquí tenéis un ejemplo que he preparado en vídeo. Para curiosos: está realizado en Audacity, generando varias pistas, llenando cada una con una senoide (220Hz., 440Hz., 660Hz, etc.), y ajustando las envolventes de amplitud de cada una.

Primero oís un seno a 220Hz, Y poco a poco van entrando por orden los primeros armónicos, con diferentes niveles. Hacia el final retiro los armónicos pares, con lo que queda un sonido de tipo clarinete. En la segunda mitad del vídeo volvéis a escuchar el mismo ejemplo, pero mostrando en imagen la figura resultante de la suma de esos senos (que, no por casualidad, va pareciéndose a un diente de sierra).

En el vídeo las variaciones del nivel de los armónicos (las entradas de cada uno de ellos) son muy suaves, muy lentas, para que lo apreciéis mejor. Podéis ver cómo suenan timbres muy diferentes según estemos realizando una u otra combinación de armónicos.

Pero como veréis en este otro vídeo, realizar sólo una combinación fija de niveles en los  armónicos, genera unos sonidos muy ‘muertos’, sin vida, sin evolución, sin cambio.

A partir del segundo 50 aproximadamente en este nuevo vídeo, podéis ver y escuchar varias formas de onda generadas mediante el Kawai K3 (uno de los sintes que comento más adelante). En el K3 la forma de onda de los osciladores se definía estableciendo el nivel deseado para cada uno de los armónicos. Muchos de los sonidos que oiréis tienen una cualidad ‘vocálica’. Parecen sonar a vocales, lo cual es resultado de haber ajustado en los niveles de los armónicos unos cuantos picos destacados, que actúan como los formantes del habla: unas resonancias muy destacadas que se producen en el tracto vocal, y cuya posición en el espectro es la que determina cuál de las vocales se produce.

Lo principal es que apreciéis cómo imitar una distribución determinada de energía en los diferentes armónicos no es suficiente. Obtener sonidos interesantes exige mucho más que simplemente ajustar un nivel fijo para cada armónico. Con niveles fijos tenemos sonidos planos, sin evolución. Suenan a ‘zumbidos’. Zumbidos con sonido de ‘A’, o de ‘E’, o de tipo ‘oboe’ o de tipo ‘clarinete’, pero unos insufribles zumbidos.

Recordad ahora el glockenspiel que analizamos en la entrega IV. Teníamos varias rayas en el espectro que en aquel caso no seguían una serie armónica completa, por lo que las llamábamos parciales, en vez de armónicos). Algunas desaparecían rápidamente, y otras alcanzaban una mayor duración. Por tanto la evolución de cada armónico o parcial puede necesitar unos ajustes diferentes. El tiempo que tardan en aparecer o en retirarse, el si fluctúan o no de nivel, etc.: eso es lo que da vida, movimiento, actividad al sonido. Y sin esa actividad no hay interés en el sonido resultante. Eso es por cierto una característica de todos los sentidos: sin movimiento no hay un estímulo duradero; incluso los malos olores no lo son tanto después de soportarlos un breve tiempo.

No es sólo la evolución en cuanto a amplitud, como ilustrábamos con el glockenspiel. También puede ser necesario afectar a cada armónico o parcial de una evolución diferente en cuanto a su frecuencia, su afinación. Analizamos en su momento algunos sonidos que tenían una inflexión característica de afinación en los primeros milisegundos, que será necesario reproducir en cada una de las senoides con las que queremos construir sonidos en la síntesis aditiva.

Analizamos también otros que tenían algunos armónicos ‘estables’ en afinación y otros sometidos a una ‘inestabilidad’ apreciable. Lo que implica que necesitaremos poder también definir cómo debe variar la afinación de cada armónico con independencia de los demás.

Igual que los detalles de la inarmonicidad o la fluctuación de algunos parciales no es posible ajustarla en muchos tipos de síntesis (por ejemplo en tantísimos sustractivos), también en una síntesis aditiva ‘básica’ podríamos prescindir de las variaciones de frecuencia personalizadas para cada parcial y dejar sólo controlables de forma individual las variaciones de amplitud, más un control general para la ‘afinación’. El problema con ello (como veremos en algunos de los ejemplos con sintetizadores comerciales) es que nos mantendremos en un tipo de sonidos que podemos obtener con otros muchos esquemas de síntesis más sencillos como FM, wavetable, o incluso sustractiva… No quizá idénticos al 100%, pero sí similares, de una misma familia. La síntesis aditiva 'de verdad' ofrece como atractivo el poder gobernar detalles de inarmonicidad imposibles con otras.

Escuchad los tres ejemplos audio que aparecen en la versión inglesa de Wikipedia para ‘additive synthesis’: http://en.wikipedia.org/wiki/Additive_synthesis

Con el ánimo de facilitaros las cosas (dado que el enlace está en inglés) he preparado este extracto en vídeo:

El primero es una campana obtenida combinando 21 parciales inarmónicos. Podréis ver un sonido realista creado con síntesis aditiva.

El segundo es un sonido (tipo lo que yo he realizado con Audacity en el primer vídeo) que va modificando los niveles de varios armónicos suavemente.

El tercero, mucho más identificativo de las peculiaridades de la síntesis aditiva, contiene parciales cuyas frecuencias siguen movimientos diferentes, cruzándose, cambiando constantemente sus relaciones inarmónicas, etc. Recuerda en parte a los efectos de aliasing (por esos cruces y cambios de sentido en los caminos de los parciales) y podéis ver como se trata de un diseño muy ‘conceptual’ del sonido que nace con um movimiento leve que poco a poco se acelera y propaga hacia más parciales, hasta generar una cantidad importante de movimiento.

Una arquitectura para síntesis aditiva

En definitiva, la síntesis aditiva plantea la construcción de timbres a través de la suma de varios senos, cada uno de ellos sometido a un control individual de su amplitud y de su frecuencia, parámetros que pueden llegar a necesitar ser variados a lo largo del tiempo. La vinculación con la producción del sonido es evidente, cada senoide representa un parcial o armónico, uno de los modos de vibración.

Y poder controlar el nivel y la frecuencia de cada una de esas senoides ofrece la capacidad de gobernar el timbre resultante a través de parámetros que tienen en sí mismos un sentido musical.

Límites prácticos de la síntesis aditiva

La arquitectura necesaria reclama un altísimo número de elementos para ser construida (ya sea en forma electrónica o mediante un programa). Un problema evidente es su complejidad: muchos (demasiados) elementos.

Si queréis realizarlo con electrónica marea sólo pensar en cuántos osciladores y módulos pueden llegar a ser necesarios, sin contar la maraña de cables y sus muchos problemas. La computación necesaria en un programa que siga el esquema aditivo tampoco es desdeñable en comparación con otras estrategias más eficientes.

Y sobre todo, como consecuencia de la complejidad, aparece también un número enorme de parámetros que es necesario ajustar para poder definir un sonido. Lo cual es un problema para el usuario final y una de las razones para que tenga poco atractivo para muchos de ellos, salvo en ambientes de investigación musical.

Pensad en un número, claramente escaso para muchos sonidos, de sólo 20 armónicos. Hay que ajustar el nivel y la frecuencia de cada uno, pero además al menos el nivel (y quizá la frecuencia) necesitan estar sometidos a una evolución a lo largo del tiempo, no son constantes. Pensemos sólo en variar la amplitud (no la frecuencia) de cada armónico y hagámoslo con un modelo muy simple de variación: la clásica envolvente ADSR, en la que definimos un tiempo de ataque (A, ‘attack’) que es lo que se tardará en llegar desde el inicio (a nivel 0) hasta el nivel máximo, a continuación un tiempo de caída (D, ‘decay’) que define cuánto se tardará desde ese máximo hasta un nivel de sostenimiento (S, ‘sustain’) en el que permaneceremos durante la duración de la producción de la nota, que finalizará con una vuelta a nivel cero para la que se tardará un tiempo de liberación (R, ‘release’).

Al final, se trata de más de un centenar de parámetros, que, pese a todo, en la mayor parte de los casos, generarían un sonido pobre. Faltarían muchos armónicos, y la evolución de cada uno de ellos -limitada a ese control ADSR de la amplitud- no permitiría la riqueza necesaria.

Pensad también en algo tan simple en otras arquitecturas de síntesis como conseguir un sonido con brillo creciente. Sería necesario por ejemplo para simular el ataque de un instrumento de la familia metal, como una trompeta. Algo tan simple como eso obliga a establecer tiempos de ataque diferentes para el nivel de cada senoide, más largos para los armónicos más altos. Retocar tantos parámetros para conseguir un objetivo conceptualmente tan simple es bastante tedioso.

La síntesis aditiva ofrece controles con un significado sonoro fácil de entender, pero en un número excesivo. Un guitarrista cambia su sonido con sólo atacar la cuerda con la púa o el dedo más cerca o más lejos del puente. O con algo tan simple como usar la yema o la uña. Gestos simples en el guitarrista que exigirían al sintesista gobernar cientos de parámetros simultáneamente sobre un sintetizador aditivo. Excesivo, inabarcable.

Por otra parte el modelo de ‘suma de senos’ no es bueno para la construcción de sonidos con componentes marcadas de ruido y tendríamos que añadir alguna fuente de ruido para poderlos sintetizar razonablemente (una fuente de ruido y un filtro que nos permita ajustar el tipo o color del ruido, su distribución espectral).

Pero además, olvidando la posible emulación de sonidos y centrándonos en la creación de timbres innovadores, si os llegáis a enfrentar a un sintetizador aditivo desde cero veréis que es terriblemente difícil ajustar sus parámetros para obtener sonidos ‘ricos’. Si realizamos ajustes básicos fácilmente el resultado peca de un sonido ‘simple’, muy ‘plano’, poco expresivo, de una cualidad marcadamente artificial. Si intentamos enriquecerlo, realizando ajustes diferenciados para cada parcial, rápidamente podemos acabar por romper la ‘coherencia’ necesaria entre los parciales, y dejamos de percibirlos como un todo integrado. Podemos acabar generando la sensación de que más que oír un único sonido, estamos oyendo una suma de varias fuentes diferentes.

Prehistoria de la síntesis aditiva

Muchos consideramos al órgano de tubos como el primer ‘sintetizador’. Un ‘sintetizador acústico’, siglos antes de que existieran la electrónica o la computación. Aunque no se trata de parciales de tipo senoidal (el sonido de cada uno de sus tubos es más complejo que una simple senoide) si existe una base en la que con los diferentes tiradores y registros vamos sumando, acumulando, conjuntos de armónicos para conseguir un determinado tipo de timbre final. Por ello muchos lo tomamos como un ‘antecedente’ de los sintetizadores en general y de la síntesis aditiva en particular.

Cómo no, en hispasonic podéis encontrar muchos amantes declarados del órgano de tubos, por ejemplo:

http://www.hispasonic.com/foros/todo-sobre-organos-tubos/273082

El órgano hammond y sus tiradores es una solución electroacústica para un concepto semejante, con una complejidad -y resultados- menos ambiciosos.

Pero entrando ya en el concepto que realmente conocemos por síntesis aditiva, hemos de situarnos en las corrientes de vanguardia de mitad del s. XX. Además de la música concreta (combinando grabaciones) y la música electroacústica (capturando y modificando el sonido ‘real’ de instrumentos tradicionales), comienza a gestarse la idea de una música íntegramente ‘sintetizada’ creada sin referencia a sonidos reales o tradicionales. Producto 100% del diseño en un laboratorio sonoro.

En Europa se aborda inicialmente desde la electrónica. En composiciones que hacen uso intenso de la experimentación con osciladores, uno de los primeros caminos sondeados es el de combinar senoides para obtener resultados que asemejen las propiedades y sonoridades de instrumentos tradicionales, para luego poderlos modificar de formas novedosas.

En Estados Unidos, la mayor pujanza económica (cosas de no haber sido escenario de batalla de las dos guerras mundiales) conlleva que los ordenadores, entonces todavía incipientes, sean algo más accesibles aunque sólo en las esferas de la investigación. Algunos laboratorios de creación musical se interesan por sus aplicaciones audio-musicales. A menudo no trabajando en tiempo real (por la reducida capacidad de computación de aquella época) se idean y pruebas diversas estrategias, entre ellas, cómo no, una de las primeras la aditiva.

Pronto a uno y otro lado del Atlántico se usan tanto sistemas electrónicos como basados en computación. Y el que la síntesis aditiva se encuentre entre las primeras intentadas, es debido a que se trata de una forma de pensar en la estructura de los sonidos que por aquel entonces ya era conocida. La acústica estaba suficientemente avanzada para ofrecer datos con los que explorar los caminos de la síntesis aditiva, y la transformada de Fourier ofrecía también formas de estudiar la estructura armónica en grabaciones y sonidos reales, puesto que permitía obtener la representación espectral de los sonidos, sobre la que es fácil localizar los armónicos y estudiar su evolución durante el desarrollo de una nota (como hemos hecho nosotros en las primeras entregas).

[Por cierto existe cierta costumbre, que yo no comparto, de llamar síntesis de Fourier a la síntesis aditiva, pero eso nos llevaría demasiado lejos]

La complejidad del manejo/ajuste y la simplicidad/frialdad de los resultados, no hicieron atractivos estos procedimientos fuera de los ámbitos de investigación sonora y musical en los que nacieron.

La llegada de otras formas de síntesis con arquitecturas y parámetros más simples (y no la síntesis aditiva) fueron las que pudieron hacer despegar un mercado ‘de masas’ para los sintetizadores. Es realmente la arquitectura sustractiva la que trasladó la síntesis desde los ámbitos de investigación hacia otros más populares.

Pero ello no significa que la síntesis aditiva no haya aparecido en formato ‘comercial’.

Síntesis aditiva en productos comerciales

Aunque hay otros, voy a comentar sólo algunos productos que en su momento fueron populares. Algunos echaréis en falta que mencione al RMI harmonic synthesizer, a menudo considerado el primer sinte aditivo, pero quiero centrarme en modelos que yo personalmente he probado y usado en su día.

Los sintetizadores comerciales basados en osciladores digitales en vez de analógicos se popularizan en la década de 1980. Aunque los primeros se limitaron a replicar los tipos de formas de onda habituales en osciladores analógicos (diente de sierra, cuadrada, pulso, triangular…), no se tardó mucho en aprovechar su carácter digital (esencialmente leen su forma de onda de una ROM) para ofrecer otras.

Los sintetizadores DW6000 y DW8000 de Korg se comercializaron bajo el reclamo de disponer de formas de onda que replicaban fielmente la distribución de los armónicos de varios instrumentos tradicionales. Incluso se ofrecía información de cuáles eran los niveles de cada uno de los armónicos en cada una de sus formas de onda. No pueden considerarse para nada ejemplos de síntesis aditiva, porque no hay ninguna posibilidad para el usuario de definir el contenido, el nivel de los armónicos. Sencillamente cuentan con un repertorio mayor de formas de onda sobre las que seleccionar, y pretendidamente fieles a las distribuciones de otros tantos instrumentos reales. Las variaciones a lo largo del transcurso de la nota en cuanto a intensidad y timbre, se lograban con un ADSR y un filtro. En esencia se trata pues de sintetizadores sustractivos, en los que se cuenta con ese mayor conjunto de formas de onda de partida.

Los cito sólo para entender mejor el concepto detrás del K3 de Kawai, que en buena medida era una evolución del concepto del RMI.  En él sí podía el usuario especificar a su gusto el nivel de los armónicos. Ofrece por tanto la capacidad de definir mediante el nivel de los armónicos una forma de onda básica. Pero al carecer de envolventes para cada uno de los armónicos, la evolución de amplitud viene dictada por un ADSR genérico, y la evolución tímbrica proviene de un filtro, con su correspondiente afectación por un ADSR. En definitiva, seguimos con un modelo basado en el esquema sustractivo, si bien, en el oscilador puede construirse ‘al estilo aditivo’ la distribución deseada de energía sobre los diferentes armónicos. Tampoco es por tanto 100% un sintetizador que podamos tildar de ‘aditivo’.

Revisad el vídeo que ya mostramos antes y veréis un ejemplo del tipo de sonidos básicos que los osciladores del K3 permitían obtener. En sí mismos, como cualquier salida de un oscilador ‘en bruto’, suenan excesivamente inertes. En el K3 la animación, como decíamos, provenía de modificar estas formas de onda básicas mediante el clásico juego de síntesis sustractiva (filtros, envolventes, LFOs, …).

Por cierto, los que seáis hábiles en Ableton Live, podéis realizar algo parecido al K3 con facilidad, puesto que cuenta con un elemento que permite precisamente diseñar una forma de onda básica sumando armónicos (posteriormente tendréis que añadirle filtros, etc. para ‘animar’ el sonido). Podéis verlo en este vídeo:

Hay otros muchos programas que ofrecen soluciones parecidas, pero que yo no llamaría propiamente síntesis aditiva aunque se comercializan como tales. Son sólo, si queréis, ‘osciladores aditivos’, pero la síntesis (espero que a estas alturas de la serie ya os haya convencido de ello) tiene que ver mucho más con la cuestión de cómo ‘mover’ y ‘dinamizar’ espectros.

Nuevamente Kawai lanza los K5 todavía dentro de la década de 1980, tan fructífera en propuestas por los fabricantes de sintetizadores . Es estos sí, podemos reconocer ya elementos propios de síntesis aditiva. Se dispone de un alto número de armónicos gobernables, y para ellos pueden establecerse envolventes de nivel. ¿Cómo evitaron el problema de la explosión de la complejidad y el nº de parámetros? En realidad se ofrecía un número corto de generadores de envolvente. Y había que dictaminar para cada armónico cuál de esos generadores de envolvente iba a gobernarlo. Como resultado aunque tuviéramos un alto número de armónicos en nuestro poder, y para cada uno pudiéramos definir un nivel, etc. las variaciones del nivel a lo largo de tiempo eran ‘por grupos’ no individuales armónico por armónico.

Como resultado no era posible conseguir sonidos con un carácter orgánico semejante a los sonidos naturales, salvo algunos básicos, sino sonidos marcadamente planos y artificiales. Además y pese a los intentos por simplificar la arquitectura y la programación, seguía siendo un sistema de síntesis difícil de ajustar.

Kurztweil produjo el FS (Fourier Synthesizer) en el que un software en ordenador podía analizar sonidos reales y ayudar a extraer parámetros para cada uno de los parciales/armónicos que su motor de síntesis podía crear. El ajuste de los niveles, frecuencias y envolventes de cada parcial estaba automartizado. Los resultados del análisis se cargaban sobre el sintetizador para reproducir emulaciones de los sonidos analizados y permitir su manipulación creativa.

Volviendo a sintetizadores ‘de teclado’ y a Kawai, en la década de 1990, retomó el concepto K5 y generó el K5000 en distintas variantes. En él se combinaban formas de onda pregrabadas (el clásico PCM o, como lo llamaríamos ahora ‘rompler’ inevitable si querían vender en un mercado dominado en esos años por ese tipo de droducto y resultado), con las ideas del K5 sobre cómo acercarse a la síntesis aditiva. Además incorporaba filtros y otros elementos de la síntesis sustractiva tradicional. Es decir, se acompañaba la idea subyacente en el K5 de otros cuantos aditamentos que lo hicieran más competitivo en un mercado dominado por las ‘workstations’ basadas en muestreo y filtrado.

Podéis ver algunos ejemplos de sonidos realizados sin acudir a la parte PCM del K5000 en este vídeo:

[youtube]http://youtu.be/kwsdXsq7Fec[/youtube]

Son sólo algunos ejemplos de casos comerciales vinculados (unos más, otros menos) a la síntesis aditiva. Y en todo caso demuestran, si comparamos su éxito frente al de otros modelos y estrategias, que la síntesis aditiva no es precisamente un territorio demasiado visitado más allá de los ambientes de investigación musical, ni ha generado una trayectoria exitosa comercial.

Por supuesto, a día de hoy podéis encontrar abundantes propuestas de síntesis aditiva en formato plugin o software. Por ejemplo Razor de Native Instruments, además de varios plugins gratuitos. Muchos de estos productos no corresponden a una arquitectura ‘completa’ aditiva (con envolventes individuales para la amplitud y la frecuencia de cada parcial) sino a variantes reducidas, tipo los casos ya comentados del K3 o el K5, que combinan un apartado aditivo 'básico' (normalmente algún tipo de 'oscilador aditivo') con otros módulos habituales en síntesis (filtros, lfos, etc.).

Cómo ajustar los parámetros de la síntesis aditiva

El propio FS de Kurztweil muestra un camino. El de usar herramientas de análisis en ordenador para poder observar los armónicos de un sonido, su evolución, etc. y poder después replicarlos en un motor aditivo, para a continuación poder ‘trastocar’ y deformar el sonido original.

Con esos ejercicios de análisis, como con cualquiera, se acaban aprendiendo algunas claves de ajustes que pueden extrapolarse y aplicarse a la creación de otros sonidos, o al diseño desde cero de sonidos nuevos.

En todo caso un diseño 100% desde cero en síntesis aditiva es siempre complejo de llevar adelante. Y en ese sentido hay otras técnicas que pueden llevarnos antes a nuestro destino, cuando se trata de crear sonidos sin referencias previas.

Podemos preguntarnos entonces por qué usos reclaman más el modelo aditivo.

Usos de la síntesis aditiva

La síntesis aditiva es una buena herramienta para la creación de algunas ilusiones auditivas y para algunos sonidos basados en un diseño muy ‘conceptual’. Por ejemplo podemos obtener sonidos que sólo tengan los armónicos de orden primo, o sonidos claramente inarmónicos, o sometidos a un ‘stretching’ armónico a voluntad, o sonidos que carezcan de los armónicos múltiplos de 3, o que sometan a un LFO lento los armónicos impares de forma que el sonido varíe lentamente entre uno y su octava sin que sin embargo se aprecie arranque de nuevas notas, etc.

La síntesis aditiva resulta excelente compañera cuando lo que buscamos es una ‘deconstrucción’ de sonidos naturales para poder realizar modificaciones sobre ellos. En buena medida, mucho software avanzado de tratamiento de audio, como algunos sistemas de modificación de duración o de tono, sistemas de morphing entre dos sonidos, sistemas de reducción de ruido, de corrección de tono, etc., aplican una fase de análisis que extrae (de forma más o menos automática, o más o menos asistida) rasgos de los armónicos y parciales y los deja a nuestra disposición para realizar modificaciones y una posterior resíntesis.

Aunque no destinado para la síntesis desde un teclado, el software SMS (Spectral Modelling Synthesis) de Xavier Serra permite también una extracción de rasgos a partir de una grabación que esencialmente definen un sonido como un conjunto de parciales (cada uno con una evolución diferenciada en amplitud y en frecuencia) más un ‘resto’ (para modelar componentes de ruido, etc.). Ha tenido una larga evolución y sigue estando disponible gratuitamente (http://mtg.upf.edu/technologies/sms), y gracias a las sucesivas mejoras que ha recibido puede encontrar hoy muchas aplicaciones en el tipo de usos referido.

También es la síntesis aditiva adecuada a determinados sonidos que se adaptan bien a su modelo de generación de sonido, como lo son muchos tipos de campanas, barras percutidas, pianos eléctricos, etc. aunque para ellos hay tecnologías más simples para el usuario (como la FM).

Síntesis aditiva para ti y para mí

¿Y entonces en qué queda la síntesis aditiva para el común de los mortales?

Hay muchas ocasiones en las que se puede aplicar una concepción aditiva desde otro tipo de sintetizadores.

Cuando estudiemos más adelante en la serie la síntesis FM veremos que en los sistemas FM se dispone de la posibilidad de gobernar independientemente varios osciladores senoidales. Si no los usamos para modularse en frecuencia unos a otros, sino para combinarlos sumándolos, estamos de hecho ante una versión simple de síntesis aditiva (simple porque el número de senoides será corto y no de varias decenas o incluso más de una centena como en un verdadero sintetizador aditivo).

Procurad también tener cuando analicéis sonidos una visión que piense en posibles ‘descomposiciones’. No es infrecuente encontrar sonidos en los que el conjunto de los armónicos sigue una pauta pero hay uno o unos pocos que siguen otra pauta diferenciada. En ese tipo de casos, una visión ‘aditiva’ es útil. Ser capaces de detectar esos armónicos que se salen de la regla de los demás, para intentar recrearlos de forma específica, aprovechando que tenemos normalmente varios osciladores.

Por ejemplo una forma habitual en muchos sintes analógicos para crear un piano acústico consiste en usar un diente de sierra en un oscilador para el sonido básico y sobre un segundo oscilador aplicar un pulso cuadrado o rectangular afinándolo a un intervalo grande por encima del primero (podréis ver a veces una séptima menor, una docena justa, o más). Lo que se está haciendo con ese segundo oscilador es añadir sólo sobre unos pocos armónicos más energía, simulando así la presencia de algunos picos espaciados con los que romper la monotonía del espectro continuamente decreciente que ofrece el diente de sierra y aproximándose más a la riqueza de un timbre natural. El punto en el que el martillo golpea a la cuerda da lugar de hecho a la presencia de algunos armónicos destacados, que se imitan de esta manera.

En muchísimos sintetizadores basados en formas de onda pregrabadas (los típicos ‘sample&synthesis’ o ‘romplers’) contamos con varios osciladores en la construcción de un único sonido. Por ejemplo, tal como comenté en la serie sobre sistema exclusivo MIDI, en los sintes Roland (lo ilustraba con un SonicCell) para construir un ‘patch’ (un sonido) se combinan hasta cuatro ‘tones’ (cada uno de los cuales consta de oscilador, filtro, envolventes, lfos…). En la memoria de estos sintetizadores, suelen aparecer muchas formas de onda ‘básicas’ que incluyen, cómo no, toda una colección de dientes de sierra, pulsos, etc. pero también ciclos o pequeños fragmentos de vocales o de diversos instrumentos. Es más, también suele haber ciclos formados por una combinación ‘sui generis’ de armónicos.

Esas formas de onda están ahí para que un programador hábil de sonidos las aproveche cuando necesite enfatizar algunos aspectos del sonido. Encontraréis generalmente ondas con sólo armónicos pares y sólo impares, por ejemplo. Ondas con uno de cada tres o uno de cada cuatro armónicos y los demás anulados. Pequeños grupos como ‘racimos’ de armónicos aislados. Y un largo etc. Oídos aisladamente los sonidos que producen esos ciclos básicos son auténticos ‘zumbidos’, en el sentido que comentábamos antes. Pero añadidos a otros sonidos, o combinados y procesados (con filtros, etc.) pueden adquirir sentido.

Son otras posibilidades, muchas veces desapercibidas, que nos ofrecen tantísimos sintetizadores para mejorar y añadir sutilezas en los sonidos que creemos.

Etiquetas: Curso de síntesis
Pablo Fernández-Cid
EL AUTOR

Pablo no puede callar cuando se habla de tecnologías audio/música. Doctor en teleco. Ha creado diversos dispositivos hard y soft y realizado programaciones para músicos y audiovisuales. Toca ocasionalmente en grupo por Madrid (teclados, claro).

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Comentarios
  • 1
  • 2
  • 3
  • #1 por elpezs el 05/07/2013
    Te está quedando un "manual" de imprimir y pornerle tapas duras.

    Gracias, sigo atento.
    7
  • avatar
    #2 por --62133-- el 05/07/2013
    joder y tanto que hay que imprimirlo esto,tengo un plugin en firefox que pasa las paginas a pdf,es para leerlo con detenimiento esto,como siempre una gran currada,una pasada de articulo. =D> =D> =D>
  • #3 por JLC el 05/07/2013
    muchas gracias
  • #4 por Juan Lemus el 05/07/2013
    Impresionante en todos los aspectos, rigor, conocimientos-contenido y exposición. Gracias por tu trabajo.
  • #5 por insula el 05/07/2013
    :plasplas: :plasplas:
  • #6 por MartinSpangle el 05/07/2013
    Me encanta esta serie que estás escribiendo, no la dejes. Yo hace tiempo tenía la idea de escribir algunos cuantos artículos sobre síntesis en Español, que hay relativamente poca literatura disponible, en comparación con el inglés, que hay de todo. Sigue así!! Gracias.
    1
  • avatar
    #7 por --86908-- el 05/07/2013
    estaba esperando con ganas esta nueva entrega, muchas gracias de nuevo pablo :)
  • #8 por FGPkeys el 05/07/2013
    Infinitamente agradecido con todo el material que aportaste.
    Admirable todo tu conocimiento y tus ganas de enseñarlo.
  • avatar
    #9 por --430038-- el 05/07/2013
    muchas gracias por todo el trabajo que estas realizando.
    lo que voy sacando en claro es que la sintesis aditiva para sintesis imitativa de sonidos reales, seria la mas adecuada para plasmar exactamente lo que se escucha, aunque sea mas trabajosa, creo que es mas exacta. comentas que es necesario un oscilador de ruido aparte y un filtro para regular el color del ruido... ¿pero el ruido tambien es una suma de tonos puros?¿seria extrictamente necesario añadir el ruido aparte o se podria generar tambien con aditiva?
  • #10 por pablofcid el 05/07/2013
    Generar ruido exige infinitos senos en síntesis aditiva, lo que en la práctica significa que generar ruido sumando senos es sólo un resultado matemático pero no una vía práctica.
    Es mejor (y es lo habitual, mira por ejemplo lo del SMS de Xavier Serra) contar aparte con una fuente de ruido. Hay también formas de aproximar ruido que iremos tratando (algunas formas de modulación, por ejemplo).
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  • #11 por Rayos Ex el 05/07/2013
    MAGNIFICO

    Oigan. Alguien de amabilidad suma podría poner por aqui el enlace a la serie de artículos de este autor para version MOVIL ??

    Por más que lo intento no hay manera

    Muchas gracias y un saludo
  • #12 por Noiz_COntrol el 05/07/2013
    muy bueno! muchas gracias por todo.
  • #13 por Mister Carrington el 05/07/2013
    Felicitaciones de nuevo por el trabajo.
    Claro, preciso y ameno.
    Seguimos a la espera del siguiente capítulo...
  • #14 por parker25 el 05/07/2013
    buenisimo, muchas gracias
  • #15 por Sa el 05/07/2013
    Y hasta aquí es donde quería llegar yo. Como dicen más arriba, para hacer un libro/manual con estos artículos.

    Imagino que abordarás los diferentes tipos de síntesis. Si es así, espero la de FM, que me cuesta bastante asimilar el concepto.
  • #16 por pablofcid el 05/07/2013
    Así es. Seguiremos con sustractiva y luego FM (más otras cuantas). Ya te adelanto que soy un enamorado de la FM, así que allí nos veremos (no desconectes en verano, que yo sigo)
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  • #17 por RaulMX el 06/07/2013
    Fantastico tutorial muchas gracias por tomarte el trabajo de compartirlo
  • #18 por Sepuede el 06/07/2013
    Senos ha ofrecido un buen artículo... :desdentado:
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  • #19 por neomad el 06/07/2013
    El salto que pega hispasonic con esta calidad de articulos es impresionante. Pablo no te vayas nunca ! Gracias
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  • #21 por Israel Cardenas el 07/07/2013
    No puedo decir menos que GRACIAS! este material es excelente, seria buenisimo que al culminar, recopilaras todos los archivos ( si los tienes en digital) en un Manual completo en PDF. y así tendríamos un excelente material para estudiar y repasar la síntesis.Personalmente he entendido un poco de cada entrega, pero creo que de eso se trata, yo espero al final de esto tener la capacidad de sintetizar mis propios sonidos ( al menos sonidos básicos). Con tu ayuda se que lo lograre!
  • #22 por pablofcid el 07/07/2013
    #21
    Es normal que de momento a varios no os llegue todo. Habrá un momento (diferente para cada uno) en el que el círculo empiece a cerrase y veáis los nexos entre todo lo que vaya contando.
    Es imposible acertar con lo que cada uno de vosotros puede saber/desconocer, pero si seguís la serie espero de verdad que casi todos acabéis entendiendo mucho mejor los sintes.
  • #23 por pablofcid el 07/07/2013
    #18 +1
    Graciosísimo cómo lo has dicho. Bravo.
  • #24 por dani1400zx el 08/07/2013
    Bra - vo !!!
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  • #25 por Sepuede el 08/07/2013
    #24 :lol: Jajaja...casi se me escapa ese chiste...un "bra", ¡lo que corresponde a una senoidal discreta!
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