EMUTE-MUSIIKKITEKNOLOGIASIVUSTO
Emute

Syntetisaattorit - Osa 4 - Oskillaattorit ja LFO

Kirjoittanut Juha Sipilä | 24.03.2014

Akustisissa soittimissa on jokin värähtelevä osa (esimerkiksi kitaran kieli, rummun kalvo, puhallinsoittimen ilmapatsas) joka muodostaa äänen. Värähtelijöistä voidaan käyttää myös nimitystä oskillaattori, joka tulee sanasta oskillaatio eli värähtely. Syntetisaattoreissa oskillaattorit toimivat sähköisinä värähtelijöinä muodostaen jaksollista audiotaajuista vaihtosähkösignaalia. Reititettäessä oskillaattorin signaali kaiuttimeen, muuntuu sähköinen värähtely korvin kuultavissa olevaan akustiseen muotoon. Myös LFO eli matalataajuusoskillaattori tuottaa sähköistä värähtelyä, jonka avulla saadaan aikaiseksi esimerkiksi vibrato. Tässä artikkelissa selvitetään miten se tapahtuu.

Oskillaattorit

Eri valmistajat käyttävät oskillaattoreista erilaisia nimityksiä ja lyhennyksiä: Osc, Oscillator, VCO, DCO, Generator. Oskillaattorin tuottamalla värähtelyllä on tiettyjä ominaisuuksia, joita voidaan muuttaa, ja jotka vaikuttavat sointiin:

 

1. Aaltomuoto (engl. Waveform, Wave)

Aaltomuoto määrittelee värähdysjakson muodon. Se kuvaa kuinka jännite vaihtelee ajan suhteen, ja kuinka kaiutinelementti värähtelee edestakaisin. Aaltomuoto vaikuttaa äänenväriin. Yleisimmät aaltomuodot analogisissa syntetisaattoreissa ovat saha-aalto, neliöaalto, pulssiaalto, ja kolmioaalto. Oheisen kuvan Minimoogin oskillaattorin aaltomuodot ovat (vasemmalta oikealle): kolmio, yhdistetty kolmio ja saha, saha, neliö, pulssi, ja kapea pulssi.

 

WebModular–syntetisaattorin oskillaattorissa on kolme eri aaltomuotoa: kolmio-, saha- ja pulssiaalto. Huomaa että pulssiaallossa pulssinleveyttä voi säätää "Pwm Man" –säätimellä (Pulse Width Modulation Manual).

Seuraavassa videossa tutkitaan WebModular –syntetisaattorin perusaaltomuotoja oskilloskoopin ja spektrianalysaattorin avulla. Mitä terävämpiä kulmia aaltomuodossa on, sitä rikkaampi on ylä-äänessarja, ja sitä kirkkaampi ja terävämpi on sointi.

 

2. Taajuus (engl. Frequency, Pitch, Tune, Coarse, Fine)

Taajuus määrittelee kuinka monta kertaa aaltomuodon värähtelyjakso toistuu sekunnin aikana. Tämä vaikuttaa kuultavan äänen korkeuteen, ja sen yksikkö on hertsi [Hz]. Normaalisti oskillaattorin taajuutta ohjataan koskettimistolla. Ensin syntetisaattorin oskillaattorit täytyy kuitenkin virittää haluttuun taajuuteen (aivan kuten mikä tahansa muukin instrumentti). Oheisessa kuvassa näkyy MacBeth Micromac –syntetisaattorin yhden oskillaattorin virityssäätimet. Coarse-säädin vaikuttaa laajemmalla skaalalla usean oktaavin alueella, ja Fine-säätimellä tehdään hienoviritys.

WebModular –syntetisaattorissa virityksen voi tehdä puolisävelaskelittain Pitch–säätimen uloimmalla renkaalla. Sisemmällä Pitch–säätimellä voi tehdä hienovirityksen portaattomasti yhden puolisävelaskelen verran ylös- tai alaspäin.

[VIDEO viritysmittarin kanssa]

 

3. Oktaaviala (engl. Octave, Range, Footage)

Oktaavisäätimellä voidaan nopeasti muuttaa oskillaattorin viritystä oktaaveittain. Oheisen kuvan Minimoog Voyagerissa oktaavialat on merkitty jalkoina (foot). Termi on peräisin urkutekniikasta, jossa äänikertojen oktaaveita merkitään pituusmittoina käyttäen jalkoja. Suurempi luku tarkoittaa pidempää pilliä ja matalampaa äänikertaa. Joissain oskillaattoreissa (kuten esimerkiksi WebModular –syntetisaattorissa) oktaavisäätimen sijasta tai lisäksi saattaa olla säätö puolisävelaskelittain (semitone).

 

Seuraavassa videossa käydään läpi WebModular –syntetisaattorin oskillaattorien virityssäätimet. Oktaavisäätö tehdään kytkimellä aaltomuotovalitsimen vierestä. Virityksen voi tehdä puolisävelaskelittain Pitch–säätimen uloimmalla renkaalla. Sisemmällä Pitch–säätimellä voi tehdä hienovirityksen portaattomasti yhden puolisävelaskelen verran ylös- tai alaspäin.

 

 

Muut äänigeneraattorit

Oskillaattorien sijaan tai lisäksi syntetisaattorista saattaa löytyä muitakin äänigeneraattoreita.

Kohinageneraattori (Noise Generator) ei tuota mitään jaksollista aaltomuotoa, vaan satunnaisesti vaihtelevaa värähtelyä. Tästä syystä sen tuottamassa äänessä ei ole selkeää sävelkorkeutta. Kohinaa voidaan käyttää esimerkiksi erilaisten tuuli- ja merenkohinaefektien tuottamiseen, tai vaikkapa symbaalisointien raaka-aineena.

Seuraavalla videolla tutkitaan ja vertaillaan oskillaattorin ja kohinageneraattorin signaalien eroja. Oskillaattori tuottaa jaksollista signaalia. Sen aaltomuoto toistuu jaksottain aina uudestaan ja uudestaan. Äänen korkeuteen vaikuttaa toistuvien jaksojen lukumäärä sekunnissa. Taajuuden yksikkö on hertsi [Hz], joka tarkoittaa värähdysten lukumäärää sekunnissa. Jaksollinen värähtely tuottaa harmonisen ylä-äänessarjan. Harmonisuus tarkoittaa että ylä-äänessarjan taajuudet ovat kokonaislukusuhteessa alimpaan taajuuteen nähden. Jos esimerkiksi perustaajuus on 100 Hz, on seuraavien ylä-äänesten taajuudet 2x100=200Hz, 3x100=300Hz, 4x100=400Hz, 5x100=500Hz, ja niin edelleen. Kohina puolestaan on jaksotonta värähtelyä. Sen aaltomuoto on satunnaista, ja sen spektri sisältää kaikkia taajuuksia. Kohinalla ei siis ole selkeää harmonista ylä-äänessarjaa.

 

 

Vibrato

Vibrato, eli sävelkorkeuden huojuttaminen edestakaisin, kuuluu kaikkien taitavien soittajien (ja laulajien) työkalupakkiin. Sillä saadaan soittoon musikaalisuutta, ja se on myös keino tuottaa oma persoonallisen sointiväri. Syntetisaattoreissa on kaksi toisistaan poikkeavaa tapaa tuottaa vibrato. Se voidaan tehdä joko manuaalisesti, tai sitten käyttämällä apuna matalataajuusoskillaattoria.

Manuaalisesti vibrato tehdään käyttämällä pitch bend –pyörää tai –tikkua. Silloin soittaja voi itse vaikuttaa vibraton nopeuteen ja laajuuteen, sekä muuttaa näitä vibraton aikana. Tällä tavoin tuotettu vibrato ei ole konemaista, mutta sen käyttö vaatii harjoittelua.

(KUVA - Pitch Bend - iStock)

Matalataajuusoskillaattorin säädettäviä parametreja on usein vain kaksi. Taajuus (Frequency, Rate, Speed) säätää moduloinnin nopeuden (esimerkiksi vibraton nopeus). Aaltomuoto (Waveform) vaikuttaa siihen, miten modulointi tapahtuu ajan suhteen. Esimerkiksi vibratoa tehtäessä aaltomuodoksi kannattaa valita kolmio- tai siniaalto, jolloin viremuutokset tapahtuvat pehmeästi edestakaisin.

Vibrato LFO:lla

Monien syntetisaattorien sointiasetuksissa modulaatiopyörä on valjastettu vibraton käyttöön. Modulaatiopyörällä säädellään moduloinnin syvyyttä eli vibraton laajuutta. Silloin modulaatiopyörän ohjaussignaali moduloi vahvistinta, ja säätää oskillaattorin vireen modulointiin menevän LFO-signaalin amplitudia. Avattaessa modulaatiopyörää pääsee LFO-signaali vaikuttamaan enemmän oskillaattorin vireeseen, ja vibraton laajuus kasvaa.

(KUVA - Modulaatiopyörä - iStock)

WebModular –syntetisaattorin koskettimistossa ei ole modulaatiopyörää, mutta kaksi LFO:ta on käytössä. Niiden kolmioaaltoa käyttämällä saadaan aikaan vibrato. Seuraavassa videossa näytetään kuinka tämä tapahtuu.

 

 

Katso myös