Síntesis Analógica Musical

Fundamentos de la síntesis sonora 

Sentemos un poco las bases de este embrollo. Por síntesis analógica modular entendemos un método de síntesis de sonidos mediante circuitería no digital que permite la interconexión de varios módulos en cascada para obtener un sonido final. Existen, en general, (y esto está aplicado tanto al terreno digital como al terreno analógico) varios tipos de síntesis. Diremos primero que el elemento fundamental en un sistema de síntesis (sea analógico o digital) es el oscilador, un sistema que entregue una onda periódica y audible con una determinada forma (cuadrada, sinusoidal, triangular, etc.). Como decíamos antes, tenemos varios tipos de síntesis.

• Síntesis aditiva - Se trata de generar un sonido mediante sucesivos enriquecimientos en el espectro de la onda (ir añadiendo armónicos, hasta alcanzar el sonido deseado).
  
• Síntesis sustractiva - A partir de una forma de onda muy rica en armónicos (como resultado, por ejemplo de una síntesis no lineal), vamos eliminando y/o atenuando aquellas componentes espectrales no deseadas.
  
• Síntesis por modulación de amplitud (AM) - Nos encontramos ante un sistema algo más complejo. El caso más simple es utilizando una señal portadora de una determinada frecuencia y modular su amplitud mediante otra señal de frecuencia, por lo general, múltiplo de la primera (a esta nueva señal se le denomina moduladora). De esta forma se consiguen timbres muy variados usando formas de onda, a priori, muy simples.
  
• Síntesis por modulación en anillo (RM) - Se trata realmente de una modulación en amplitud, pero lo que en realidad se hace es multiplicar la portadora por la moduladora, generándose sonidos más curiosos que los generados con la AM (se podrían calificar de más chirriantes).
  

Estas cuatro técnicas de síntesis son las más utilizadas en sistemas analógicos y se denominan técnicas de síntesis lineal, debido a que existe un relación lineal entre el espectro de las frecuencias iniciales (portadora y moduladora, por ejemplo) y el espectro de salida. Citaremos, a continuación otros métodos de síntesis, en este caso, no lineales, y que, por lo general siempre han estado más asociados a la síntesis digital.

• Síntesis por modulación en frecuencia (FM) - Método de síntesis utilizado por Yamaha en toda su serie de sintetizadores digitales (DX-7,  SY-77, etc.). Al igual que en AM tenemos una portadora y una moduladora, pero en este caso lo que la moduladora modula es la frecuencia de la señal portadora. Este método genera timbres extremadamente ricos en armónicos (el DX-7, fue el primer sinte para el gran público que ofrecía un sonido de piano realmente real).
  
• Síntesis por distorsión de fase (PD) - Se trata de un sistema basado exclusivamente en osciladores digitales. Se trata de recorrer la forma de onda a trozos o de forma desordenada (tenemos la forma de onda almacenada en una memoria digital (muestreada) y vamos recorriendo la memoria a trozos o de forma parcial) con lo que se consiguen saltos de fase y, por tanto, adición y/o eliminación de armónicos a la señal de salida. La serie CZ de CASIO utiliza este método de síntesis.
  
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  Síntesis por modelado de onda (Wave Shapping) - Se define una función de transferencia que tome como entrada los valores de salida de un oscilador digital y que de, a la salida, el valor de la función en ese punto.
  Sea e = f (t) = sen (wt) la salida del oscilador en un instante t determinado. Si definimos, la función de transferencia
  
  
  g (e) como sigue:
  
  
  g(e) = -1; si e < 0
  y
  g (e) = +1; si e >0
  
  
  Tendremos, a la salida, una onda cuadrada.
  
  
  Se puede demostrar que, a partir de una sinusoide, siempre es posible encontrar una función de transferencia para obtener cualquier timbre.
  
  
• Síntesis por modelado físico - Se trata de una técnica de síntesis muy poderosa ya que genera unos timbres muy buenos. Está destinada para la emulación de instrumentos existentes y se basa en las propiedades físicas de cada instrumento (por ejemplo, para emular el sonido de una guitarra implementa todas las ecuaciones implicadas en la vibración de la cuerda y en las propiedades acústicas de la caja). Es un método de síntesis que requiere el uso de microprocesadores específicos ya que realiza mucho cálculo en tiempo real. La ventaja es que los sonidos generados son muy realistas (se podría decir que la síntesis por modelado físico es al sonido lo que el pov-Ray lo es a la imagen).
  

La síntesis analógica

Nos centraremos en la síntesis analógica y en su implementación utilizando circuitería electrónica. A la hora de hacer un pequeño sinte analógico hay que plantearse prioridades y hacerlo por módulos. En la actualidad todo lo relacionado con la música electrónica tiene el nombre MIDI asociado. Se trata de un interface digital entre sintetizadores que es un estándar. Nosotros utilizaremos un concepto algo desfasado en estos tiempos: el control por voltaje.

El control por voltaje (comúnmente llamado CV) se utilizaba antaño para la interconexión de módulos de música electrónica y fue desbancado debido al auge de los sintes digitales que requerían otro tipo de interface. Además se trataba de un sistema no estandarizado (aunque de hecho, casi todos los osciladores controlados por voltaje tenían una pendiente de un voltio por octava). Al final el MIDI (Musical Instrument Digital Interface) fue el que se llevó el gato al agua y hoy día, hasta los sintes analógicos traen MIDI (!).

Cuando hablemos de síntesis analógica hemos de pensar, automáticamente en módulos, todo en la síntesis analógica es modular. Pongamos un ejemplo, para ver las cosas claras:

Cuando hablemos de síntesis analógica tendremos que hacer referencia a los diferentes módulos que forman parte de ella, a saber:

• Osciladores controlados por tensión (VCO)
  
• Generadores de envolvente (EG)
  
• Amplificadores controlados por tensión (VCA)
  
• Filtros Controlados por tensión (VCF)