Síntese Subtrativa

Esta talvez seja a mais amigável das formas básicas de síntese, por conter poucos parâmetros e, apesar disto, resultados surpreendentes serem obtidos. É formada basicamente pelos seguintes módulos: Osciladores, Filtros, Geradores de Envelopes (ou envoltórias),

Amplificadores e LFO21 (Low Frequency Oscillator) (ver figura 41).

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Figura 41. Diagrama básico de um sintetizador baseado em síntese subtrativa.

O Oscilador é o módulo responsável pela afinação, registro da oitava, geração e seleção da onda sonora determinante do timbre. Nos antigos sintetizadores analógicos, os osciladores eram controlados por tensão elétrica e por isso recebiam o nome de VCO (voltage controlled

oscillator) nos sintetizadores digitais este módulo é controlado por microprocessadores e

recebe o nome de DCO (digital controlled oscillator).

O Filtro é a unidade da síntese sonora responsável pela modificação do timbre através de subtração ou alteração de determinada faixa de frequência. Nos sintetizadores analógicos, recebe o nome de VCF (voltage controlled filter) e nos digitais o nome de DCF (digital

controlled filter), este apresenta a seleção do tipo de filtro e algumas regulagens para as

funções de corte de frequência (cutoff frequency) e ressonância (resonance). Muitos sintetizadores analógicos dispõem de dois ou três filtros (ver Figura 42): o filtro HPF (high

pass filter22), o LPF (low pass filter23) e o BPF (band pass filter24). O HPF possibilita a passagem de frequências altas eliminando as baixas que estão situadas abaixo da linha de corte estipulada pelo cutoff frequency, o LPF atua de maneira exatamente inversa ao HPF e o

BPF possibilita a seleção de uma faixa de frequência a ser ouvida que em geral é usado para

enfatizar a região média. (Fritsch, 2008)

Figura 42. Três tipos de filtros mais usados em síntese subtrativa.

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Filtro passa alta 23

Filtro passa baixa 24

O Gerador de Envelope (também chamado de gerador de envoltória) é responsável pela transformação do som em um determinado período de tempo e é formado basicamente por quatro fases: attack, (ataque), decay (queda) sustain (sustentação) e release (soltura) daí a sigla ADSR (figura 43). O envelope é muito importante para definir as características sonoras que ocorrem em um determinado som ao longo do tempo, atuando em conjunto com o (VCA). Este módulo controla a dinâmica do som e em conjunto com o (VCF) controla a evolução harmônica característica do timbre que ocorre em um determinado espaço de tempo.

Figura 43. Representação gráfica de um gerador de envelope clássico de quatro fases.

Dessa forma, ao se simular o som de um violão, este deve ter um ataque (attack) imediato, um tempo de sustentação breve e um tempo de soltura (release) não muito longo. Já ao se tentar simular o som de um instrumento de corda como o violoncelo, executando uma passagem em notas longas, pode-se manter a nota indefinidamente sustentada enquanto se permanece com o dedo acionando a tecla, à maneira de um violoncelista ao executar estas notas no movimento de subir e descer do arco.

O Amplificador (VCA ou DCA) é responsável por controlar a intensidade do volume de som proveniente de uma fonte sonora interna: oscilador ou externa: microfone, guitarra, violão, etc. Como foi dito anteriormente, em conjunto com o gerador de envelope, pode-se controlar a maneira como a amplitude deste sinal se comporta ao longo do tempo. Pode também ser utilizado para simular trêmolos quando se tem um LFO atuando em conjunto.

O Oscilador de Frequências Baixas (LFO) gera formas de ondas com frequências inferiores a nossa capacidade auditiva (inferior a 20 Hz). Geralmente esses osciladores permitem a utilização de três ou quatro formas de ondas básicas: triangular, dente de serra, quadrada e aleatória. Dependendo de onde sejam inseridas, simulam efeitos sonoros interessantes e necessários à síntese sonora na simulação de certos instrumentos acústicos. Quando o LFO é ligado ao oscilador, produz o efeito de vibrato, quando conectado ao amplificador, produz o

efeito de trêmolo e, quando inserido no filtro, produz efeitos de wah-wah. Geralmente os

LFOs dispõem de um potenciômetro capaz de controlar a velocidade (frequência) de

modulação do LFO, que recebe o nome de frequency ou rate.

Através da síntese subtrativa pode-se obter alterações de timbres por subtração do conteúdo harmônico original gerado pelo oscilador. Um sinal rico em harmônicos gerado pelo oscilador é aplicado a um filtro ajustável, onde parte destes harmônicos é retirada.

São basicamente seis formas básicas de ondas sonoras existentes nos sintetizadores analógicos, são elas: dente de serra (saw), triangular (triangle), quadrada (square), senoidal ou senóide25 (sine), pulso (pulse) e ruído branco (white noise) (figura 44).

Figura 44. Tipos de ondas: senóide, triangular, dente-de-serra, pulso, quadrada, e ruído

branco.

O timbre destes sintetizadores depende bastante do conteúdo harmônico de cada tipo de onda gerado nos osciladores e do tipo de filtragem aplicada. No caso de uma onda senoidal sendo gerada pelo oscilador, o filtro não tem muito o que alterar, uma vez que esta onda é totalmente desprovida de harmônicos, contendo apenas a frequência fundamental. Esta forma de onda não é encontrada na natureza e, na síntese subtrativa, é mais utilizada para imitar o som de assovios. Já a onda dente de serra, rica em harmônicos ímpares e pares é muito utilizada pelos sintesistas26 por conter uma “cor” brilhante, e graças à sua riqueza de harmônicos, possibilita diversos efeitos quando devidamente filtrada. Um dos efeitos mais usados é o sweep filter27, unicamente produzido pelos sintetizadores, foi amplamente usado pelo tecladista Rick Wakeman no auge de sua carreira quando lançou seu álbum Journey To The Centre Of The

Earth (1974) e por Keith Emerson no álbum Brain Salad Surgery (1973). Além de criar sons

eletrônicos de rara beleza, a onda dente de serra é muito utilizada para simular sons de cordas (strings) e metais (brass) de orquestras.

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É o sinal equivalente à função matemática “seno” e é formada apenas pela fundamental. (Ratton, 2002) 26

Pessoa especialista em síntese sonora. 27

Efeito criado em sintetizadores através de filtragem de harmônicos em conjunto com módulos de ressonância e geradores de envelopes.

A onda quadrada possui somente harmônicos ímpares, e por possuir um som nasalado é empregada na síntese subtrativa para simular sons de instrumentos de palheta como a clarineta, oboé e fagote.

A onda triangular também possui somente os harmônicos ímpares, mas, diferentemente da

quadrada, estes harmônicos possuem intensidades diferentes e é utilizada para simular sons

de flautas.

A onda pulso é uma variação da quadrada, na qual as partes, superior e inferior não são iguais, e por isso contém harmônicos ímpares e pares. Em grande parte dos sintetizadores analógicos é possível ajustar a largura do pulso (Pulse Width), obtendo-se assim variações no conteúdo harmônico e aplicando uma modulação cíclica à largura do pulso, obtém-se um sinal conhecido como PWM (Pulse Width Modulation), de sonoridade muito interessante. (Ratton, 2002) É utilizada também para simular sons de instrumentos de palhetas e usada na produção de ostinati.

O ruído branco, rico em harmônicos pares e ímpares, é muito utilizado para simular sons de vento, chuva, tiros, foguetes, percussão e para adicionar certos ruídos aos sons puros, simulando o sopro de um flautista ou o impacto de instrumentos de percussão.

Existe uma variedade de ruído, chamada de ruído rosa, com algumas diferenças em seu conteúdo harmônico, muito utilizada para criar efeitos de modulação cíclica e aleatória, e usada conjuntamente com ondas quadradas, obtém-se um efeito interessante conhecido como

sample and hold.

Dentre os sintetizadores famosos que utilizam esta forma de síntese encontram-se o

Minimoog, o Moog Modular, o Korg MS20, o ARP Strings, o VCS3 e o Roland Juno.

Atualmente existem versões em softwares de diversos sintetizadores analógicos do passado, que eram hardwares, e esta tecnologia, criada pela empresa Steinberg, capaz de recriar estes instrumentos virtuais com extrema precisão é chamada de VSTi (Virtual Studio Technology

populares como o Minimoog, o Moog Modular, o ARP 2600, o Korg MS20, Korg M1,

Yamaha DX728 e o Yamaha CS80.