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Introdução à síntese subtrativa

Neste tutorial damos uma vista geral neste tipo de síntese e o iniciamos em seus conceitos fundamentais.

Diferentemente do restante dos instrumentos, que possuem um timbre próprio cuja essência não pode ser modificada sem afetar a natureza do instrumento, os sintetizadores pretendem construir novos sons. Um piano pode ser tocado de diversas maneiras, mas sempre irá soar como um piano; os sintetizadores aspiram a criar seu próprio som, algo completamente original no mais amplo sentido da palavra. Para fazer uma comparação, podemos dizer que o som de um piano é um quebra-cabeças já montado que pode ser pintado de mil cores diferentes, e o som de um sintetizador é um quebra-cabeças que está para ser montado.

Existem muitas formas de criar sons a partir do nada ou de poucos elementos (isto é, de sintetizá-los), mas a síntese subtrativa tem-se mostrado como a mais popular. A partir de seu nombre (subtrair = restar) podemos entender a sua essência: um sintetizador subtrativo parte de um sinal dado e o modifica e filtra para alcançar um som concreto através de uma série de processos.

Em um passado próximo, esta cadeia de processos estava separada; é por isso que os primeiros sintetizadores erammodulares. Cada módulo realizava uma função na síntese, e os módulos podiam se interconectados entre si de muitas formas. Entretanto, sendo esta uma solução muito flexível, resultava demasiado complicada, e pouco a pouco passou a se padronizar uma série fixa de módulos que sempre eram utilizados, conectados da mesma forma, e se integraram juntos em um só sistema e num só aparato. Seguramente esta foi a maior contribuição do Moog Minimoog (figrua ao lado), o subtrativo mais famoso da história; e assim funcionam agora a maioria dos sintetizadores. 

    Nesta cadeia de processos, o som básico nasce de um oscilador, no qual se pode aplicar filtros com os que se seleciona as frequências desejadas. Este sinal pode ser afetado pelos envelopes e pelo LFO, que lhes dão dinâmica e expressividade. Finalmente, o som se amplifica e sai para o exterior.

Os osciladores

São as fontes primária do som de um synth subtrativo. Os osciladores dos primeiros tempos produziam ondas elétricas controladas por voltagem (osVCO, Voltage Controlled Oscillator). Estes componentes elétricos, ao oscilar, geravam ondas sonoras básica que logo podiam ser filtradas e processadas para resultar no timbre desejado. Muita gente hoje procura por sintetizadores baseados em VCOs devido a sua calidez e seu comportamento às vezes imprescindível, visto que os VCO costumam ser instáveis com respeito a sua afinação.

O problema da instabilidade foi resolvido nos primeiros anos da década de 80 com a aparição dos DCO (Digital Controlled Oscilator). Estes osciladores continuavam produzindo ondas elétricas, mas eram controladas por um chip digital que evitava as variações imprevistas de tonalidade. O famoso Juno da Roland pertence a essa família de sintetizadores. Atualmente, os sintetizadores digitais eliminaram a necessidade de possuir componentes elétricos para os osciladores, recriando-os através de simulações ou samples.

Podemos nos deparar com diversos tipos de onda gerados pelos osciladores. As mais básicas são estas (clique sobre elas para ouvir um mp3 ilustrativo; cuidado com o volume):

       Senoidal             Quadrada                 Serra                      Pulso

Com certos aparatos digitais não estamos atrelado à ondas de tipo elétrico, já que nos permitem utilizar samples. Isto abre novas possibilidades: por exemplo, se usarmos samples de instrumentos acústicos, processando-os de maneira adequada, poderemos conseguir imitações de grande realismo. 

Os filtros

São circuitos que somente deixam passar uma série de frequências selecionadas. Como no caso dos osciladores, inicialmente eram controlados por voltagem (VCF), e mais à frente por chips digitais (DCF). Os filtros totalmente digitais cumprem a mesma função, mas simulando-a à base de cálculos matemáticos. Em geral, nos encontramos com diferentes classes de filtros de acordo com o efeito que produzam; estes são os mais elementares:

· Passa-altas: deixa passar todas as frequências acima de um determinado valor dado (o chamdo cutoff ou corte de filtro), eliminando as que ficam abaixo.

· Passa-baixas: deixa passar todas as frequências que não superem o cutoff, e elimina todas as demais que ficarem acima.

· Passa-banda e banda eliminada: Deixa passar somente ou elimina as frequências compreendidas numa faixa determinada (a chamada largura de banda ou Q).

Muitas vezes se inclui no filtro um circuito de realimentação que chamamos de ressonador; o que ele faz é aumentar ou diminuir a amplificação nas frequências mais próximas ao ponto de corte. Se acrescentarmos mais ou menos ressonância, essas frequências destacarão com maior ou menor intensidade. Um efeito já clássico da música eletrônica moderna é a varredura de filtro, que normalmente se realiza configurando uma ressonância alta e abrindo o cutoff de um filtro passa-baixas desde as frequências mais baixas às mais altas, descobrindo assim gradualmente todo o espectro do som. 

Clique [aqui] para ouvir a varredura de um som arpegiado básico. Ouça como começa a soar somente nas frequências baixas e progressivamente vai se incorporando nas médias e nas altas (MP3 247 Kb).

Outro fator a destacar dos filtros é o número de polos ou seu pendente. Esta característica se refere à capacidade do filtro para atenuar ou aumentar um maior ou menor número de frequências, ou seja, a sua suavidade ou agressividade. Atualmente os mais comuns são os de 2, 4 ou 6 polos, já que ir mais além os 8 polos resulta em complexidade e tem um custo muito elevado. Um filtro de 2 polos possui uma pendente de 12 dB por oitava; um de 4, 24dB por oitava, e o de 6, 48 dB por oitava.

Os envelopes

Como as ondas gerada pelos osciladores são contínuas e sem matizes, necessitamos um gerador de envelope para lhes dar dinâmica e expressividade. Com o filtro podemos variar o conteúdo harmônico, mas os envelopes nos permitem ademais aplicar alterações no tempo (dinâmicos), afetando diferentes parâmetros. Atuam por "passos" progressivos, e os mais básicos são:

· Ataque (attack): indica o tempo que levará um parâmetro a alcançar seu nível máximo, partindo do nível zero.

· Decaimiento (decay): uma vez que o parâmetro chega no nível máximo, transcorrido o tempo de ataque, entra na fase de decaimento; se refere ao tempo que leva o parâmetro em cair a um nível já sustentado.

· Sustentação (sustain): marca o nível em que permanece o parâmetro durante o tempo de sustain.

· Liberação (release): transcorrido o tempo de sustentação, chega a fase final; a liberação nos marcará o tempo que leva o parâmetro em cair de nível sustentado ao nível zero.

Com as iniciais desses passos cria-se o nome deste envelope ADSR; existem envelopes mais complexos, com mais passos intermediários, mas em geral são variações do mesmo conceito. Por outro lado, de acordo com quais sejam os parâmetros que afeta os envelopes, estes podem ser classificados desta forma:

· Envelope de tonalidade: afeta a afinação dos osciladores. Por exemplo, se configuramos este envelope com um ataque lento, o som levará um certo tempo em alcançar o seu tom normal, fazendo assim um efeito de glissando. 

· Envelope de amplitude: afeta o volume de saída do amplificador. Se escolhemos aqui um ataque rápido, o som começará a soar com sua máxima potência de imediato (muito apropriado para um baixo). Se escolhemos um ataque lento, o som começará a ser ouvido em um volume baixo e irá subindo pouco a pouco (característico dos pads ou de um oboé, por exemplo).

· Envelope de filtro: afeta o funcionamento do filtro. Isto permite controlá-lo para que atue não a todo momento, e sim em diferentes pontos no tempo e de diversas maneiras. Se configuramos um filtro passa-baixas com o corte situado nas frequências mais baixas, e escolhermos um tempo de ataque mais lento para este envelope, o som começará mostrando todas suas frequências e gradualmente irá eliminando as médias e altas, sem necessidade de atuar manualmente sobre o filtro.

O oscilador de baixa frequência (LFO, Low Frequency Oscillator)

Este oscilador difere dos anteriores comentados já que produz seu som nas frequências subsônicas (as mais graves), e se utiliza para modular e controlar o resto dos parâmetros do sintetizador, mais que para criar som tonal. O fato de ser um oscilador nos permite modular o som de forma repetitiva, em loops. Por exemplo, se aplicamos um LFO no amplificador, podemos conseguir um efeito de tremolo, que será mais ou menos rápido de acordo como configuremos a velocidade de oscilação do LFO. Da mesma forma, e o aplicando no tom, conseguiremos um vibrato. Estes efeitos serão mais ou menos intensos dependendo do ratio que escolhermos para o LFO.

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