Фильтры

Фильтр делает ровно то, к чему обязывает его название: он отфильтровывает выбранные частоты или группы частот. Какие именно частоты обрезаются, определяется типом фильтра и значением частоты среза.

Из всех типов фильтров, которые вы можете встретить, самым распространенным является фильтр низких частот (ФНЧ, low-pass). Он подавляет все частоты, которые расположенные выше частоты среза, пропуская частоты расположенные ниже. Этот тип фильтров обычно оснащается регулятором резонанса (также известным как Q, или добротность). Этот регулятор усиливает частоту среза, одновременно с некоторыми граничащими частотами.

Как вы могли догадаться, фильтр высоких частот (ФВЧ, high-pass) делает все то же, что и ФНЧ, с точностью наоборот. Он подавляет частоты ниже частоты среза, и пропускает частоты расположенные выше частоты среза. Регулятор Q на этот тип фильтров почти не устанавливается.

Полосовой фильтр устраняет частоты выше и ниже частоты среза, в то время как узкополосный фильтр (режекторный, фильтр-пробка, notch filter) подавляет выбранную частоту.

Существует также несколько более экзотических фильтров, которые были разработаны за все это время. Например, фиксированные банки фильтров, одно время были очень распространены среди аналоговых модульных систем. Будучи похожими (но не повторяющими) на графический эквалайзер, фиксированные банки фильтров предлагали несколько аттенюаторов, которые имели дело с какой-то особой, заранее установленной частотой.

Секция фильтров вашего любимого синтезатора, скорее всего, будет иметь несколько дополнительных функций. Некоторые фильтры допускают самоосциляцию. В момент максимального резонанса, они генерируют синусоиду, высота тона которой обуславливается частотой среза.

Фильтры обычно описываются крутизной спада. Возможно, вам приходилось слышать термины такие как «24дб/октава» или «фильтр 4-го порядка». Так описывается точность, с которой фильтры отсеивают выбранные частоты. Звуки с расстоянием в октаву – по частоте отличаются в два раза.  Т.е.1000 Гц  опустить на октаву ниже будет 500 Гц. Вверх на октаву — 2000 Гц.  Разница громкости в 3 Дб — грубо говоря, отличается в два раза.   Соответственно берём 1000 Гц и применяем high-pass фильтр 1-го порядка (6 Дб\октава). Значит 500 Гц будут звучать уже в 4 раза тише, чем 1000 Гц. Ну а дальше по аналогии, чем круче фильтр (2-го порядка – 12 дБ/Окт, 3-го порядка – 18 дБ/Окт,4-го порядка – 24 дБ/Окт) тем тише.

Если у вашего синтезатора кроме осциллятора и фильтра больше ничего нет, то его звучание будет не сильно отличаться от звука одноголосого органа. Чтобы придать жизни, мы должны применить модуляцию. Любой пристойный синтезатор обладает, по меньшей мере, несколькими источниками модуляции, обычно это генератор огибающей и LFO (генераторов низкочастотных колебаний). Многие параметры могут быть привязаны к контроллерам MIDI-клавиатуры, к колесу модуляции, а также скорости (velocity) и силе нажатия на клавишу (aftertouch).

LFO (генератор низкочастотных колебаний)

LFO (генератор низкочастотных колебаний)  — это осциллятор который работает с очень маленькой скоростью. Сам по себе такой осциллятор не слышим, но он используется в качестве источника модуляции для различных параметров синтеза. Большинство инструментов имеют, по меньшей мере, один встроенный LFO, хотя на некоторых синтезаторах режим “low” может быть одним из возможных режимов работы обычного осциллятора. Почтенный Minimoog и его программный аналог имеют именно такую архитектуру.

У хорошего LFO есть возможностью изменять многочисленные параметры, такие же что и на слышимых осцилляторах. Обычно предоставляется возможность выбора формы сигнала, каждый из которых придает модуляции различное ощущение. Например, LFO с синусоидой будет производить эффект тремоло во время модуляции амплитуды синтезатора. В то время как квадратная волна произведет сильный ритмический эффект «вкл/выкл» при модулировании.

Часто LFO имеет несколько количественных параметров (иногда привязанных к колесу модуляции вашего контроллера) и управляемых через величину модуляции. К счастью, скорость LFO в большинстве современных инструментов может быть синхронизирована с темпом вашего секвенсора.

Огибающая (Envelope)

Генераторы огибающей (Envelope) — это еще один распространенный источник модуляции. Ваш синтезатор наверняка оснащен таким для контроля амплитуды, и скорее всего еще одним предназначенным формирования частоты среза фильтра.

Генераторы огибающей контролируют то, как ведут себя параметры на протяжении времени. Наиболее привычным является так называемый 4-фазный, ADSR типа. А — атака, период начального нарастания громкости сигнала, определяет время, нужное для того, чтобы громкость ноты достигла своего максимального уровня. D – спад (Decay), период ослабления сигнала после начального нарастания, определяет время, в течение которого происходит переход от максимального уровня к уровню Плато (Sustain).  S – плато (Sustain, сустейн),  период постоянной силы сигнала описывает уровень звука, играемый во время удержания клавиши (после того как другие составляющие: Атака и Спад уже отыграли). R – затухание (Release) период окончательного затухания сигнала, определяет время нужное для окончательного спада уровня ноты до нуля, после того как клавиша отпущена. (источник: Wikipedia).

На сегодняшний день, генераторы огибающей зачастую гораздо более сложные, и позволяют  управлять большим количеством фаз. Более сложные генераторы могут быть нарисованы рукой, с помощью расстановки точек мышью. Часто они могут быть синхронизированы с темпом музыки и могут быть зациклены в более сложные ритмические паттерны.

Существуют так называемые матрицы модуляции, они позволяют любому доступному источнику модуляции быть назначенным на любой доступный получатель, и обычно существует возможность задавать то, как много модуляции должно быть. Такие матрицы позволяют создавать более сложные комбинации, избавившись при этом  от проблем с  запутавшимися проводами (как реальными, так и виртуальными).

Это основы субтрактивного синтеза. В следующей части мы перейдем к пошаговому изучению инструкции, которая на практике позволит понять суть и возможности синтезаторов такого вида.

Источник: Computer Music Special 26
 

Продолжение: Осциляторы и фильтры на практике.

Перейти к  содержанию: Синтез звука. Основы.