I když se v tomto seriálu budu zabývat především sound designem realizovaném na sample-playerech a samplerech, jistě neuškodí, zmíním-li se stručně i o jiných v současnosti rozšířených principech syntézy zvuku na elektronických zařízeních.
S výjimkou syntetizérů stavějících na počítačovém modelu oscilujícího fyzikálního tělesa, používají všechny ostatní aktuálně rozšířené přístroje při konstrukci tónového generátoru v podstatě jednotnou filozofii: základní funkční jednotky, jako jsou oscilátor, nízkofrekvenční oscilátor, filtr, generátory obálek apod., jsou navzájem propojeny svými vstupy a výstupy a společně se podílejí na výsledném spektru, časovém průběhu a na jiných součástech výsledného zvuku. Tento modulární princip je zachováván bez ohledu na to, jak jsou jednotlivé moduly realizovány – existují-li reálně jako elektronické zapojení polovodičových součástek, pak hovoříme o analogových syntetizérech, nebo jako softwarové útvary v paměti počítače – syntetizéru.
Podstatnější rozdíl, který rozhodujícím způsobem ovlivňuje zvukový charakter konkrétního přístroje, spočívá na provedení a principu základního oscilátoru. Potom tedy můžeme hovořit o několika rozdílných způsobech syntézy:
•analogová syntéza,
•FM syntéza,
•sample-playback syntéza,
•syntéza na principu modelu elektronického zapojení analogového syntetizéru.
Další důležitý rozdíl spočívá ve filozofii metod, kterými řídíme obsah harmonických složek generovaného zvuku a tím, zjednodušeně řečeno, barvu zvuku. Hovoříme pak o syntéze subtraktivní nebo aditivní, přičemž první metoda předpokládá na vstupu celého zvukotvorebného procesu signál obsahující velké množství harmonických složek, které dalším zpracováním odebírá, zatímco druhá metoda skládá cílový zvuk z mnoha sinusových signálů různých frekvencí, a míchá tak žádané harmonické zcela uměle.
Aditivní harmonická syntéza
Jde v ní o to, generovat určitým (v praxi značně limitovaným) počtem sinusových signálů potřebné vyšší harmonické, jejichž amplitudový průběh lze v průběhu znění zvuku měnit, a tím tedy i měnit v čase jeho charakter. Zajímavější je tématika aditivní syntézy tehdy, uvědomíme-li si, že každý v přírodě se vyskytující zvuk je možno představit si jako komplexní a v čase probíhající dynamickou interakci nekonečného počtu jednoduchých sinusových signálů. Teoreticky stačí tedy podrobit nějaký zvuk rozkladu na jeho základní sinusové složky (viz Joseph Fourier), a pomocí jejich výsledků lze pak umělými generátory sinusových signálů takový zvuk zcela přesně rekonstruovat. To by byl konečně klavír, znějící a chovající se jako opravdovský klavír!, říkáte si určitě a máte pravdu, byl by, kdyby těch harmonických nebylo bývalo tak hrozně moc. Představte si, dejme tomu, šestnáctihlasý aditivní syntetizér, disponující pro každý svůj hlas alespoň několika desítkami sinusových oscilátorů. Povedlo se? Mně sice ano, ale programovat bych to nechtěla.
Historicky zaručeně prvním aditivním syntetizérem jsou mimochodem s jistou nadsázkou varhany, protože u nich lze nové zvukové barvy vytvářet právě namícháváním nových, umělých harmonických. Jen si to vyzkoušejte, přidat si do varhanního zvukového programu další element, který bude vůči základnímu tónu transponován o kvintu + oktávu, a bude tak simulovat druhou harmonickou. Ztišíte-li nyní příslušně tuto umělou harmonickou a zaposloucháte-li se do výsledku s náležitým odstupem, zjistíte, že onu kvintu tam již vlastně neslyšíte – zato se změnil charakter zvukového programu, který je teď ostřejší a jaksi „trumpetovější“.
Nástroje implementující aditivní harmonickou syntézu se bohužel příliš nerozšířily, za jednoho z představitelů ale mohu jmenovat Kawai K5000, který se vyráběl do roku 1999.
FM syntéza
FM stojí pro Frekvenční Modulaci. Tento typ syntézy proslavil především legendární syntetizér Yamaha DX7 v pozdním létě roku 1983. FM syntézu můžeme považovat za speciální typ aditivní syntézy s tím, že nové harmonické v konečném signálu vznikají extrémní frekvenční modulací nosiče.
Podstata FM syntézy spočívá v tom, že pro každý hlas nástroje máme k dispozici několik volně laditelných oscilátorů, generujících sinusoidu o téže libovolně nastavitelné amplitudě. Těmto oscilátorům se od časů DX7 ustálilo říkat docela pěkně operátory. Nyní můžeme určit, který operátor prohlásíme jako nosič, jehož signál bude slyšitelný, a který jako modulátor, který bude frekvenčně modulovat buďto nějaký nosič, nebo další modulátor. Můžeme sestavit zvuk, který obsahuje nemodulované a modulované nosiče, s modulátory modulujícími další modulátory. Uvědomíme-li si, že pro každý operátor bylo možné nastavit nejen frekvenci, nýbrž i amplitudu, která je modulovaná vlastní obálkou, kterou lze zase modulovat hracími pomůckami jako například výškou tónu nebo jeho hlasitostí, je těžké si představit, jak úžasně živý a komplexní zvukový útvar můžeme FM modulací realizovat. Struktura nově vznikajících harmonických se v čase může proměňovat neobyčejně dynamicky a komplexně.
Potíž je v tom, že je velmi těžké (u složitějších algoritmů prakticky nemožné) předem předvídat zvukový výsledek konkrétního programu. Programování FM zvuků se podobá docela dobré loterii, ve které se tlačítka Init, Recall a Compare velmi rychle ohmatají, o nějakém opravdu cíleném efektivním programování vlastně nelze hovořit.
Z technického hlediska je zajímavé, že k realizaci FM syntézy potřebujeme relativně málo výpočetního výkonu, z toho důvodu lze FM syntézu velmi zdařile realizovat i virtuálně, počítačovým modelem, vzpomenu například výborný, čistě softwarový nástroj FM8 od Native Instruments.
Většina dnešních nástrojů na bázi sample playeru umožňuje hrát si s odlehčenou verzí FM syntézy, kdy u jednoho zvukového elementu s dvěma oscilátory je možné vlnou generovaného jedním oscilátorem frekvenčně modulovat signál oscilátoru druhého. Takto implementovaná FM syntéza poskytuje jen velmi málo parametrů, například u pracovních stanic Fantom pouze blíže nespecifikovanou barvu a hloubku modulace.
