SINTETIZADORES

Sérgio Izecksohn

No trabalho com seqüenciadores MIDI, o som é gerado por um instrumento eletrônico. Deles, o mais prático é o sintetizador multitimbral, porque dispõe de grande variedade de sonoridades “de fábrica”, ou seja, sons que já vêm prontos para serem tocados. E também porque podemos usar vários desses sons simultaneamente, quando tocados pelo seqüenciador. Mas, permanecer usando somente os sons pré-programados é limitar demais o uso desses instrumentos, já que sua maior virtude é permitir a programação de infinitas sonoridades. Cabe, então, conhecermos um pouco dos componentes do sintetizador e alguns princípios da síntese dos sons.

Existem vários tipos de síntese dos sons usados na arquitetura dos sintetizadores. Síntese subtrativa, aditiva, sample playback, FM, distorção de fase, LA, Z-Plane, wave sequencing são alguns dos formatos conhecidos.

Síntese subtrativa. É uma das mais antigas, mais usadas, e de mais fácil compreensão.            Um sintetizador tem três componentes básicos: o oscilador, o filtro e o amplificador. Geralmente, a esses três elementos são associados mais dois componentes acessórios: o gerador de envelope e o LFO.

Oscilador. Hoje chamado de gerador de ondas, é o componente que, em princípio, gera um som único, contínuo, invariável, numa só altura, intensidade e timbre. Quando acionado pelo teclado, o oscilador emite seu som, de acordo com a nota tocada no teclado.

Este gerador de ondas pode oferecer diversos timbres ou formas de onda, que selecionamos. Por exemplo, escolhemos se ele vai gerar uma onda quadrada, pulso, dente-de-serra, triangular ou amostras pré-gravadas de instrumentos musicais. Assim, temos diversas opções de timbres, que servem como ponto de partida para a edição da sonoridade que desejamos produzir.

Filtro. Para moldarmos o timbre emitido pelo oscilador, vamos conectar um filtro de freqüências. O som que sai do oscilador, qualquer que seja a forma de onda escolhida, costuma ser estridente, repleto de harmônicos. Essas freqüências precisam ser filtradas, até alcançarmos o timbre desejado. O filtro corta certas freqüências do som e deixa passar outras. O ponto de corte ou cutoff, que é a fronteira entre os sons que são cortados e os que permanecem, é móvel nos sintetizadores. Isto permite que o programador defina, por exemplo, quais harmônicos de um som serão ouvidos. O som do oscilador, quando passa pelo filtro, é radicalmente alterado, pois muitos de seus harmônicos estão sendo cortados. O timbre muda bastante ao movermos o controle do ponto de cutoff.

Amplificador. O sistema formado pelo teclado, pelo oscilador e pelo filtro é então conectado a um amplificador, que determina a intensidade (volume) do som, sendo o responsável pelo nível de cada som programado.

O sistema com os componentes descritos até aqui é capaz de emitir apenas sons contínuos. Além disso, mesmo que toquemos várias teclas ao mesmo tempo, o sistema emitirá um único som de cada vez, porque ele só tem um oscilador. Para gerar mais notas ao mesmo tempo (acordes), precisamos utilizar vários osciladores, um para cada nota. Para produzir sons complexos, usamos mais de um oscilador para cada nota. Por exemplo, para moldarmos um som de piano e cordas, precisamos de pelo menos dois osciladores por nota, um gerando o som do piano e o outro, o som das cordas.

A quantidade de notas simultâneas que o sistema pode gerar, chamada polifonia, depende do total de osciladores, mas também de como foi feita a programação. Se temos oito osciladores, mas o programa usa dois por cada nota tocada, neste caso só conseguiremos ouvir um máximo de quatro notas.

Os sintetizadores mais antigos costumavam ter reduzida polifonia, ao contrário da tendência atual, em que os sintetizadores podem vir com até 128 osciladores.

Componentes acessórios. Para que o som do sintetizador não seja sempre contínuo e invariável, conectamos ao sistema mais dois elementos, o gerador de envelope (EG) e o LFO, ou oscilador de baixa freqüência.

Gerador de envelope. O envelope molda o contorno temporal de um som, fazendo variar algum parâmetro, como por exemplo o volume, ao longo do tempo, de acordo com uma curva que determinamos. Os envelopes dos primeiros sintetizadores tinham quatro estágios – ataque, decaimento, sustentação e relaxamento. Os envelopes dos sintetizadores modernos costumam ter mais estágios.

O ataque é um controle do tempo que transcorre desde o toque na tecla até o som chegar ao nível máximo. Quanto maior o valor que atribuímos ao ataque, mais longo é esse tempo. Com o ataque zero, o som é imediato; com valores altos, o timbre soa como um longo crescendo, demorando a atingir o nível máximo. O estágio do decaimento do som determina o tempo decorrido desde o final do ataque, o momento em que o som atinge o nível máximo, até o estágio seguinte, de sustentação. Durante o decaimento, o volume do som decresce no tempo determinado, até atingir o nível de sustentação. O terceiro estágio é o de sustentação. Diferente dos outros, ele não é um controle de tempo: ele controla o nível em que o som permanece desde o final do decaimento até retirarmos o dedo da tecla. Quando soltamos a tecla, entra em ação o último estágio, o que controla o tempo de relaxamento do som, até ele se extinguir. Se este tempo for zero, o som cessa imediatamente, enquanto que outros valores levam o som a decrescer proporcionalmente mais devagar, até cessar.

LFO.  O oscilador de baixa freqüência funciona como um vibrato ou tremolo, aumentando e abaixando o nível em um ciclo contínuo. Podemos programar a velocidade (freqüência) da oscilação, a sua intensidade e a forma da onda. Cada forma de onda faz o LFO variar o nível com um diferente comportamento. Por exemplo, a onda senóide alterna o nível contínua e suavemente, enquanto que na onda quadrada o volume “salta” direto do nível máximo para o mínimo e vice-versa. O LFO pode ser ativado automática ou manualmente pelo músico.

Até aqui, compreendemos o funcionamento do envelope e do LFO considerando seus efeitos sobre o volume do som do sintetizador. No entanto, ambos podem afetar também o timbre e a altura ou afinação do som ao longo do tempo.

Se conectamos o envelope ou o LFO ao amplificador do sintetizador, eles fazem variar o volume do som. Ligando-os ao filtro, envelope e LFO fazem variar o cutoff, alterando o timbre ao abrir e fechar o filtro. E se ligamos esses componentes ao oscilador, eles modificam a altura (pitch) ou a afinação do som. Sempre, o LFO produz uma alteração cíclica no funcionamento dos componentes e o envelope, uma alteração linear, com começo, meio e fim.

Programa ou patch. Cada programação, ou cada timbre editado, é um conjunto de informações que chamamos de patch, program ou voice, dependendo do fabricante. Qualquer que seja o som programado no sintetizador, ele consome sempre o mesmo espaço da memória.

Estrutura dos programas de sons. Nos modelos atuais, podemos montar sons muito complexos. Um patch é formado por uma ou várias parciais, originando um som mais complexo. Um exemplo típico é de um programa com som simultâneo de piano e cordas, onde programamos a parcial do piano e a parcial das cordas. Reunidas num patch, as duas parciais fazem com que cada nota tocada acione os dois sons. No caso, cada nota aciona dois osciladores, reduzindo a polifonia à metade.

Um programa, misturando várias parciais, também pode ser unido a outros programas numa estrutura maior. Essa estrutura composta de vários patches - e, portanto, muitas parciais - é denominada combinação ou performance. Cada combinação de patches tem um timbre bastante rico e complexo, reduzindo bastante a polifonia do instrumento. Uma combinação pode ser organizada no modo multitimbral, em que cada patch é acionado através de um diferente canal MIDI por um seqüenciador. Com os timbres de nosso arranjo usando os vários canais MIDI, um único sintetizador pode dar conta de simular toda uma banda ou orquestra.

Sérgio Izecksohn (sergio@homestudio.com.br) é músico, produtor e professor-coordenador dos cursos do Home Studio

Publicado na Revista Backstage em 2001