EMUTE-MUSIIKKITEKNOLOGIASIVUSTO
Emute

Syntetisaattorit - Osa 5 - Vahvistin ja verhokäyrägeneraattori

Kirjoittanut Juha Sipilä | 11.05.2014

Vahvistin mielletään usein laitteeksi, joka nimensä mukaan vahvistaa signaalitasoa. Kuitenkin syntetisaattoreissa vahvistin yleensä päinvastoin vaimentaa signaalia. Yleensä vahvistinta vielä ohjataan verhokäyrägeneraattorilla. Mikä kumma siis on verhokäyrägeneraattorilla ohjattava vahvistin, joka ei vahvista signaalia?

Vahvistin

Vahvistin on laite, joka muokkaa sisäänsyötetyn signaalin amplitudia, eli vaikuttaa signaalitasoon. Yleensä on toivottavaa, ettei vahvistin muuta signaalin aaltomuotoa. Mikäli aaltomuoto vääristyy, on kyseessä särö. Joskus kuitenkin särö saattaa olla vahvistimelta toivottu ominaisuus, esimerkiksi kitaravahvistimilla usein myös muokataan sointiväriä käyttämällä yliohjaussäröä.

Syntetisaattorit tuottavat linjatasoista signaalia, jolloin jännitevaihtelu on noin 0–2 volttia. Kun signaali halutaan kuultavaksi kaiuttimesta, tarvitaan päätevahvistin. Kaiutin muuntaa sähköisen signaalin akustiseksi, mutta sen hyötysuhde on huono. Tämä tarkoittaa että suuri osa signaalin energiasta muuntuu lämmöksi, ja vain pieni osa akustiseksi ääneksi. Tästä syystä linjatasoinen signaali tulee vahvistaa kaiutintasolle, jonka jännitevaihtelu on noin 0–60 volttia.

Seuraavalla videolla esitellään vahvistimen yliohjausta. Oskilloskoopista voidaan tarkastella signaalin aaltomuodon muutoksia, ja spektrianalysaattorista tämän vaikutusta ylä-äänessarjan rakenteeseen.

 

Vahvistin syntetisaattorissa

Syntetisaattoreissa vahvistin useimmiten pienentää signaalin amplitudia, eikä suinkaan vahvista sitä. Suomenkielinen termi "vahvistin" on hieman harhaanjohtava. Vastaava englanninkielinen termi "amplifier" tulee sanasta amplitudi. Vahvistin muokkaa amplitudia joko suurentaen (vahvistus) tai pienentäen (vaimennus) sitä.

Syntetisaattoreissa äänigeneraattorit (oskillaattorit ja kohinageneraattorit) tuottavat yleensä signaalia koko ajan. Jotta sävel saadaan sammumaan, tarvitaan vahvistin joka vaimentaa äänigeneraattorin tuottaman signaalin amplitudin kuulumattomiin. Juuri tämä onkin syntetisaattorin vahvistimen tärkein tehtävä.

Sävelten sammuttaminen manuaalisesti gain-säätimellä ei ole kovinkaan käytännöllistä. Vahvistimen ohjaukseen voidaan valjastaa koskettimistosta saatava gate-signaali, joka ilmaisee koska kosketin on ylhäällä ja koska se on painettuna pohjaan. Koskettimien ylhäällä ollessa gate-signaalin arvo on 0, ja analogisissa syntetisaattoreissa sen jännite on 0 volttia. Painettaessa jokin kosketin pohjaan on gate-signaalin arvo 1, ja jännite nousee välittömästi maksimiarvoonsa. Tämä gate-signaalin jännite vaihtelee hieman eri syntetisaattoreissa, mutta kyse on muutamista volteista. Gate-signaalilla ei ole muita arvoja, se on joko päällä tai pois.

Seuraavalla videolla koskettimiston gate-signaali on kytketty volttimittariin. Kun kosketinta painetaan muuttaa gate-signaalin jännite 0 voltista 10 volttiin. Gate-signaali toimii kaikilla koskettimilla samalla tavalla, toisin sanoen se ei sisällä tietoa siitä mitä kosketinta painetaan.

Kun gate-signaali kytketään ohjaamaan vahvistinta, saadaan sävelet syttymään ja sammumaan koskettimien painallusten mukaan. Seuraava video esittelee, kuinka kytkentä tehdään WebModular-syntetisaattorissa. Jotta myös oskillaattorien taajuus saadaan seuraamaan koskettimistolla soitettuja sävelkorkeuksia, tulee koskettimiston CV-signaali (Control Voltage = ohjausjännite) kytkeä ohjaamaan oskillaattoreita.

Vahvistimen ohjaaminen suoraan gate-signaalilla tuottaa soinnin, jossa sävel syttyy ja sammuu hyvin nopeasti urku-tyyppisesti. Mikäli sävelen halutaan syttyvän ja sammuvan hitaammin, tarvitaan vahvistimen ohjaukseen verhokäyrägeneraattori (envelope generator).

Verhokäyrägeneraattori tuottaa ohjaussignaalin, jossa jännite muuttuu ajan suhteen. Yleensä verhokäyrägeneraattorit ovat nelivaiheisia, niin sanottuja ADSR-verhokäyrägeneraattoreita. Säädettävät parametrit ovat Attack (nousuaika), Decay (laskuaika), Sustain (pitotaso), ja Release (päästöaika).

Attack

Ensimmäinen vaihe on nousuaika. Se alkaa siitä hetkestä kun verhokäyrägeneraattoria ohjaavan gate-signaalin jännite kasvaa 0 voltista ylöspäin. Verhokäyrägeneraattori ei siis toimi itsenäisesti, vaan se vaatii aina ohjaavan gate-signaalin. Nousuajan kuluessa verhokäyrägeneraattorin signaali kasvaa 0 voltista maksimiarvoonsa.

Decay

Toinen vaihe on laskuaika. Se alkaa välittömästi nousuajan päätyttyä. Laskuajan kuluessa verhokäyrägeneraattorin signaalin jännite laskee maksimiarvostaan pitotasolle, joka onkin seuraava vaihe.

Sustain

Kolmas vaihe on pitotaso. Se alkaa välittömästi laskuajan päätyttyä. Pitotaso määrittää sen jännitteen, jolle verhokäyrägeneraattorin signaali jää niin pitkäksi aikaa, kunnes ohjaavan gate-signaalin jännite laskee 0 volttiin. Muut kolme parametria ovat aikaparametreja, mutta sustain on tasoparametri. Sustain-vaiheen ajallinen kesto määräytyy siis verhokäyrägeneraattoria ohjaavan gate-signaalin mukaan.

Release

Viimeinen neljäs vaihe on päästöaika. Se alkaa siitä hetkestä kun verhokäyrägeneraattoria ohjaavan gate-signaalin jännite laskee 0 volttiin. Päästöajan kuluessa verhokäyrägeneraattorin signaalin jännite laskee pitotasosta takaisin 0 volttiin.

Oheisessa kuvassa on ARP2600-syntetisaattorin ADSR-verhokäyrägeneraattori. Huomaa että sustain-säätimen alla on maininta volt (voltage = jännite), kuin muissa parametreissa on maininta time (aika).

Seuraavalla videolla tutkintaan verhokäyrägeneraattorin ohjaussignaalin ja gate-signaalin välisiä eroja volttimittarilla ja oskilloskoopilla.

Sävel syttyy ja sammuu nopeasti ja urkumaisesti, mikäli vahvistina ohjataan gate-signaalilla. Vahvistimen ohjaus verhokäyrägeneraattorin ohjaussignaalilla antaa huomattavasti enemmän vaihtoehtoja sävelen alukkeen ja amplitudivaihteluiden muokkaamiseen. Seuraavalla videolla kytketään WebModular–syntetisaattorin verhokäyrägeneraattori ohjaamaan vahvistina. Verhokäyrägeneraattori on tyypiltään ADSR. Huomaa että syntetisaattorissa on kaksi samanlaista verhokäyrägeneraattoria. Toista voi hyödyntää esimerkiksi suotimen rajataajuuden tai oskillaattorin pulssileveyden muokkaamiseen.

Verhokäyrägeneraattorin ohjaussignaalilla voi moduloida myös kaikkia muita parametreja, joilla on ohjaussignaalisisäänmeno. Kokeile moduloida esimerkiksi oskillaattorin taajuutta tai suotimen rajataajuutta.

Tremolo

Tremolo-efekti saadaan aikaiseksi, kun äänenvoimakkuutta moduloidaan edestakaisin. Tähän tehtävään sopii jaksollisen ohjaussignaalin tuottava LFO eli matalataajuusoskillaattori. Kokeile lisätä edelliseen kytkentään toinen vahvistin, jota ohjataan LFO:lla. Tämä tremolo-efektin tuottava vahvistin kannattaa kytkeä signaalitiessä ensimmäisen verhokäyrägeneraattorilla ohjattavan vahvistimen jälkeen. Tremolon nopeuteen vaikuttaa LFO:n taajuus. Kokeile LFO:n eri aaltomuotoja, pehmeimmän tremolon saat käyttämällä kolmioaaltoa. Tremolo-vahvistimen vahvistusta kannattaa avata hieman gain-säätimestä, jotta LFO ei pääse sulkemaan signaalitietä kokonaan. Kaikki nämä mainitut säädöt tehdään omien mieltymysten mukaan korvia käyttämällä.

Ellet saa kytkentää onnistumaan, voit avata sen tästä linkistä:
http://www.g200kg.com/en/docs/webmodular/?p=5HK1N6Q4TBWIY5_0021CPo000021COo00Z00nOo00Z00dOo00Z000o00Z00No000RWb00o02V1PbP000&m=t150%0Ae-d-%3Cg-4%3Eg-rg-4e-d-%3Cg-4%3Eg-rg-4e-d-%3Cg-4%3Eg-4%3Ce-4%3Eg-4%3Cd-4%3Efrf4%0Ae-d-%3Cd-4%3Efrf4e-d-%3Cd-4%3Efrf4e-d-%3Cd-4%3Ef4%3Ce-4%3Ef4%3Cg-4%3Eg-rg-4

Katso myös