Sintesis Aditiva
La síntesis aditiva consiste en hacer una suma de diferentes componentes armónicos cuyos valores son iguales a los de los armónicos que produce cierto instrumento acústico para crear un sonido nuevo o bien recrear sonidos de instrumentos acústicos.
Antes de entrar en detalle vale la pena especificar algunos conceptos, en primer lugar qué es síntesis.
En la música se denomina síntesis al proceso de crear sonidos nuevos a partir de características de sonidos acústicos por medio de procesos electrónicos digitales o analógicos.
En síntesis musical, cuando se habla de instrumento se refiere a un algoritmo que permite a una computadora producir un sonido.
Este algoritmo esta compuesto por elementos variables, dependiendo del sonido que se vaya a producir. Por ejemplo para un instrumento que haga un solo tono, hay tres elementos variables : amplitud, frecuencia y duración.
Normalmente el número de variables a manejar depende de la complejidad del timbre del sonido que se desea crear. Mientras más complejo es el timbre más variables hay que manejar, es por eso que en muchas ocasiones el sonido sintetizado de cierto instrumento difícilmente se llega a confundir con el instrumento real.
Debido a la complejidad que implica manejar todas las variables, los programas de síntesis emplean por lo general elementos previamente diseñados conocidos como Generadores Unitarios.
De este modo, el músico no necesita poner atención al detalle del funcionamiento de cada generador sino que puede interconectar dos o más generadores para producir sonidos.
Existe un modo aún más cómodo para manejar la síntesis que consiste en manejar paquetes compuestos por las interconexiones de estos generadores unitarios. De ahí se desprenden diferentes tipos de síntesis: aditiva, sustractiva, síntesis por análisis, síntesis por distorsión, síntesis granular.
Finalmente existe el modelado físico, en éste tipo de síntesis es importante conocer las características físicas de un instrumento musical para posteriormente ser reproducidas matemáticamente e implementadas en una computadora.
Hay algunos elementos básicos necesarios para hacer síntesis aditiva, ellos son el oscilador y el generador de envolvente. Como su nombre lo indica, hay que hacer una suma de varios osciladores que nos darán como resultado un sonido único. Como se ha mencionado anteriormente en este blog, todo sonido musical está compuesto en diferentes fracciones de tono llamados armónicos.
En la síntesis aditiva se pretende simular electrónicamente este fenómeno poniendo a cada oscilador a una frecuencia armónica distinta. Más adelante damos un ejemplo de ésto, a continuación se detalla la función del oscilador.
El oscilador
El elemento básico de un esquema de síntesis es el oscilador. Un oscilador es un sistema capaz de producir una señal periódica, esa señal es normalmente una forma de onda creada a partir de una secuencia de números. El oscilador tiene dos parámetros principales a controlar: frecuencia y amplitud.
Generadores de envolvente ( elemento ADSR)
Muchos instrumentos musicales electrónicos utilizan generadores de envolvente. Las cuales permiten moldear el sonido con respecto al tiempo. Tal como ocurre con los sonidos cuando suceden en un medio físico. Si graficamos la evolución de un tono con respecto al tiempo, vemos un comportamiento que involucra cuatro eventos: Ataque, decaimiento, sostenimiento y liberación. El acrónimo para denominar a un generador de envolvente toma las primeras letras de los nombres de estos conceptos en inglés.
Haciendo una analogía con elementos de la vida cotidiana pensemos que la síntesis es como una escultura. El oscilador es el mármol y el generador de envolvente es ell cinzel que nos permite moldearlo a la forma que queremos.
Ejemplo de utilización de Síntesis aditiva
Vamos a ejemplificar de manera conceptual la utilización de éste tipo de síntesis, este ejemplo bien puede implementarse en algún programa de cómputo como puede ser PD.
Generación de un sonido de piano a utilizando síntesis aditiva:
Paso 1
Para llevar a cabo la implementación es necesario conocer los valores de los diferentes parámetros que se van a implementar, en este caso los valores de ADSR y las frecuencias de los distintos armónicos que posee un sonido de piano.
En este caso los tome prestados del sitio web:http://www.zytrax.com/tech/audio/digital-sound.html a quién agradezco de antemano. Todos los sonidos se tomaron a partir de la nota Do central (C4) de un piano Steinway en la Universidad de Iowa.
Los valores de la envolvente:
| Parámetro | Amplitud (dB) | tiempo (segundos) |
| Ataque (Attack) | 0.9 | 0.3 |
| Decaimiento (Decay) | 0.5 | 0.4 |
| Sostenimiento (Sustain) | 0.3 | 0.5 |
| Liberación (Release) | 0.1 | 0.8 |
Los valores de los armónicos son:
Armónico
|
Frequency
|
dB
|
1er (Fundamental)
|
262
|
1.2
|
2°
|
525
|
-4
|
3°
|
788
|
-16
|
4°
|
1051
|
-16
|
5°
|
1317
|
-19
|
6°
|
1583
|
-17
|
7°
|
1849
|
-14
|
A partir de aquí ya podemos implementar el sintetizador en algún programa como PD. Como se muestra en la figura abajo. Ahí tenemos un generador de envolvente, que va a modificar las amplitudes de cada oscilador. En la figura se muestran el oscilador 1 y 2 y se asume que van conectados del 3 al 7. Las salidas de cada oscilador se suman entre sí produciendo un solo sonido.
Como vimos en este ejemplo es necesario tener siente osciladores conectados cada uno con su respectiva frecuencia y amplitud, esto nos da 14 parámetros a manipular más los 4 del generador de envolvente son 18 parámetros. En la práctica resulta difícil manipular 18 variables a la vez por lo que normalmente en un sintetizador se van pre-cargando los respectivos valores de antemano.
Podemos concluir que aún con sus limitaciones prácticas la síntesis aditiva es sólo una de las formas de hacer síntesis y resulta útil en determinadas aplicaciones.
