סינתזת צליל וכלי עיצוב סאונד

שיטות לסינתזת צלילים

 

פרק זה מתאר כמה מהשיטות העיקריות לסינתזת צליל, רבות מהן משומשות בסינתסייזרים פיסיים ובכלי אולפן וירטואליים. שיטות אלו כוללות בהן : עיצוב בעזרת הוספה או החסרה,עיצוב תדרים,עיצוב פיסי,עיצוב גרגירי ודגימה. פרק זה מספק ידע רקעי אשר עוזר ביצירת צלילים משלך ומשרת כיחוס שימושי לאלו שכבר מבינים בסינתזת צליל. הבנת סינתזת צליל הינה לא תמיד מטלה פשוטה ופרק זה לכן עלול לפעמים לדרוש מאמץ נכבד.

מסורות דיגיטליות ואנאלוגיות בסינתזת צליל.

התפתחות שיטות סינתזת הצליל תמיד נטתה להיות כמו חרב פיפיות אשר כרוכה מצד אחד במחקר אקדמאי, ומצד אחר כרוכה בהתפתחות כלי עיצוב צליל מסחריים ונסיוניים. היסטורית, עיצוב צליל בצורה אנאלוגית קודמת לעיצוב צליל דיגיטאלי,סינתזה דיגיטאלית הינה תופעה שהחלה יחסית לאחרונה.

התפתחות סינתזת צליל אנאלוגית החלה תאורטית ב1807, כאשר ז'אן באפטיסט פוריה (1768-1830) פירסם את השערתוו המתארת כיצד אפשר לפרק כל גל מחזורי למספר גלי סינוס. השערה זו יצרה את הבסיס לעיצוב צליל בהוספה. עיצוב צליל בצורה אלקטרונית החל ב1897 כאשר ת'אדאוס כהיל (1867-1934) רשם את ה"טלהרמוניום" שלו כפטנט, הכלי האלקטרוני-מוסיקלי המשמעותי הראשון, המודל הפעיל הוצג לציבור ב1907, ושקל 200 טון. לאחר מכן, ט'אראמין (1919), האונזד מרטינוט (1928), האורגן האלקטרוני ל האמונד (1935), ומספר מכשירים נוספים תרמו משמעותית לעולם יצירת הצליל האלקטרוני, אולם רק עם פיתוח סינתסייזר הRCA ב1956, ניתן היה ליצור מגוון רחב של צלילים בשימוש של מכשיר בודד.סינתסייזר הRCA כלל בו בקר צליל ניתן לתכנות, בצורת גליל נייר מנוקב, והאופן בו עיצב את צליליו הינה דוגמא מוקדמת לסינתזה בהחסרה.

היסוד  לסינתזת צליל מודרנית כפי שמוכרת כיום,נולד ב1964 כאשר רוברט מוג פיתח את רעיון הסינתזה בשליטת מתחים בעזרת מתנדים,מגברים ומסננים הנשלטים על ידי מתח חשמלי ובנה את סינתסייזר המוג הראשון ב1965. ההתגלמות הראשונה לרעיונותיו של מוג בצורה מסחרית הייתה ,סינתסייזר המוג המודולרי, ויצא לאור ב1968, זמן קצר לאחר מכן פותח המיני מוג ב1969, סינתסייזר הצליל הנייד הראשון בעולם.

עד אמצע שנות ה70 של המאה ה20 ישומיי עיצוב צליל נשארו אנאלוגיים בעיקר בטבעם ,אך ב1973 ג'ון צ'אונינג,בעולם האקדמאי כבר החל להניח את היסודות למהפכה הדיגיטאלית בעיצוב צליל בזכות מאמרו לגבי עיצוב צליל בעזרת אפיון תדרים (FM) הנקרא "סינתזת טווח שמע מורכב באפיון תדרים". תאגיד ימאהא פיתח את רעיונותיו לשימוש במוצרי עיצוב צליל מסחריים עשר שנים לאחר מכן, הפופולארי ביותר מביניהם היה סינתסייזר הFM שכולו דיגיטאלי,הימאהא DX7 שיצר לאור ב1983.

סינתזה דיגיטאלית ושימוש במחשבים למטרות מוסיקליות למעשה החלו כבר ב1975 עם הוצאת הסינקלאבייר הדיגיטאלי של ניו אינגלנד ( סינתסייזר ודוגם דיגיטאלי לחלוטין), והתעצמו ב1979 עם הוצאת הפיירלייט שהיה בעצם כלי מוסיקלי ממחושב. במשך סוף המאה ה20  ובהמשך המאה ה21 שיטות דיגיטאליות השתלטו ברובן על עולם עיצוב הצליל, מבחינה מחקרית ומבחינת הפצת כלי עיצוב צליל באופן מסחרי. עם זאת,עדיין מחפשים  בנרות אחר הצליל האנאלוגי והמון שיטות עיצוב צליל אשר מיושמות כיום דיגיטאלית מוצאות את שורשיהן במסורת האנאלוגית. כמה מצורות הסינתזה החדשות יותר הינן דיגיטאליות לחלוטין מטבען  ולא היו קיימות אילולא שיטות עיצוב דיגיטאליות.

שיטות הסינתזה ששורשן השיטה האנאלוגית כוללות אפנון בהוספה או החסרה,אפנון המשרעת, ואפנון הטבעת. שיטות דיגיטאליות כוללות אפנון תדרים,עיצוב פיסי,עיצוב גלי,סינתזה גרגירית ודגימה דיגיטאלית. שיטות עיצוב צליל מעורבות כוללות את שיטות טבלת גלי הקול, ושיטת הדגימה ועיצוב (S&S). אולם תמיד כדאי לזכור כי שיטות עיצוב הצליל העיקריות הינן לאו דווקא הדדיות. לדוגמא, אפשרי לחלוטין לייצר טון FM באמצעות מערכת המיועדת לשיטות אפנון החסרה או ליישם אפנון בהוספה במערכת המיועדת לעיצוב באפנון תדרים.

המונחים סינתזה אנאלוגית וסינתזה דיגיטאלית קשורים לרוב בסוגי גוונים שונים. צלילים אנאלוגים לרוב מתוארים כשמנים, גדולים, חמים ורוויים, לעומת  הצלילים הדיגיטאליים אשר לרוב מתוארים כנקיים,בוהקים,מנצנצים ומדוייקים. ישנה אכן איכות מסויימת להמון טוני  סינתסייזרים אנאלוגיים קלאסיים,מהסיבה הפשוטה שהחיווט הנשלט במתח חשמלי המייצר את הצלילים אינו מושלם. עם זאת אי שלמות זו לרוב נעימה לאוזן האנושית,כלי סינתזה דיגיטאליים עלולים לפעמים לעמוד בביקורת צודקת ביצירת צלילים חסרי חיים או קרים מאחר ומטבעם הינם מדוייקים וצפויים.אולם, מהנדסי תוכנה כיום מעצבים אי שלמויות ושוני בכלי הסינתזה הדיגיטאלית כך שיוכלו לדמות מאפיינים אנאלוגיים לא מושלמים.

 

הבילבול בין אנאלוגי לדיגיטאלי

ישנו בילבול בעולם סינתזת הצליל ביחס למונחים דיגיטאלי ואנאלוגי. בצורה פשטנית, בסינתזה אנאלוגית מיישמים מתחים וזרמים בכדי לייצר שמע ובקרת אותות, לעומת סינתזה דיגיטאלית המשתמשת במידע מספרי בכדי לייצג את אותם שמע ובקרת אותות.לדוגמא,בשיטה האנאלוגית צורת הגל של צליל מיוצג בידי אות אלקטרוני בעל ערך מסויים בכל זמן נתון (תאורטית). אין שלבים בין הנקודות, והשינוים באות האלקטרוני מקבילים ישירות לתנודות צליל באוויר. בסינתזה דיגיטאלית צורת גל הצליל מאופיינת על ידי סדרת מספרים המודדים את מאפייני האות בשלבים בודדים, המספרים אינם מקבילים ישירים לתנודות צליל באוויר.לפני שנוכל לשמוע הדגמת צליל דיגיטאלי נאלץ להמירו לצורה אנאלוגית (המרת דיגיטאלי לאנאלוגי).

רוב הסינתסייזרים הנפוצים מסחרית בזמן כתיבת הספר הינם בעיקרון, סינתסייזרים דיגיטאליים ובכך כלולים גם כל סינתסייזרי התוכנה וכלי האולפן וירטואלי.עם זאת , המון כלי סינתזה הינם תצוגות דיגיטאליות למערכות אנאלוגיות. עובדה זו בולטת בייחוד במספר הרב של כלי האולפן הדיגיטאלי המתוארים כסינתסייזרים אנאלוגיים "וירטואלים". חשוב להפריד בין מערכות דיגיטאליות  ואנאלוגיות מסיבות אקדמאיות ותאורטיות אך בעיקר, לאורך כל הספר הדאגה העיקרית היא הממשק למשתמש והיישום המעשי של כל שיטת סינתזה. לדוגמא, אנו צריכים להכיר בעובדה שמנוע הסינתזה  המריץ את פרו 52 של Native instruments בכללי דיגיטאלי מטבעו,אך בכל עיסוקנו עם הכלי ננעבוד מול הממשק המעוצב על פי מערכת שכולה אנאלוגית.

בכדי  ליצור צלילים משלך עם סינתסייזר זה צריך להכיר את שיטת הסינתזה בהחסרה האנאלוגית הקלאסית, יותר מאשר להבין את הפרטים המדוייקים של מה מתרחש במכשיר ברמה עמוקה. השימוש במונח סינתזה אנאלוגית בכדי לתאר מה היא סינתזה בהחסרה גם עול להוביל לבלבול מסויים. עם זאת כדאי לזכור כי,סינתזה בהחסרה הינה רק שיטה אנאלוגית אחת וכי רק בזכות שימוש פופולארי שני המונחים נרדפים.

סינתזה אנאלוגית, כפי שהיא מייושמת במרבית הסינתסייזרים, הינה בדיוק רב יותר שיטת סינתזה בהחסרה. סינתזה בהחסרה הוכיחה את עצמה כשיטה המועדפת לסינתזת צליל בזכות פשטותה היחסית לשימוש, טבעה האינטואיטיבי ויישומה האלגאנטי.דבר המשותף להרבה מכלי האולפן הוירטואלי המתוארים בפרק 5.

למצוא את מקומך

למצוא את מקומך בעולם סינתזת הצליל אינה מטלה פשוטה.מרבית הקוראים עלולים לתהות להיכן הינם שייכים בסולם ההתפתחותי של סינתזת צליל ומה הכרחי עבורם לדעת, כש מוצג בפניהם בקרי הלוח הקדמי (או ממשק המשתמש הגרפי) של סינתסייזר רבים מיד מתחילים לכוונן את הפרמטרים מבלי לדעת יותר מדי לגבי תפקידו של כל אחד מהם. ובכך מתחיל תהליך למידה הכורך בו הבנת כל שינוי בתנועת פרמטר בעזרת האזנה לתוצאות הנשמעות. אפשר לקרוא לתהליך זה "משוב שמע בזמן אמת" ובעולם הסינתזה לרוב מיוחס כלשחק בפרמטרים. "משחק" במדדי הסינתסייזר בצורה כזו משמש תפקיד חשוב בסינתוז המעשי של צלילים חדשים ועוזר לנו להכיר את אפשרויות יצירת צלילים בעזרתו.

אין כל רע בלהישאר בנקודה זו ואולי הינך נמצא כרגע בנקודה זו, אך אחת מכוונות הספר הינן לעזור להעמיק לתוך עולם סינתזת הצליל.לשם כך נדרשת הערכה לכיצד הפרמטרים מגיבים וכיצד לכל שיטת סינתזה ישנם המעלות והחולשות שלה.כמובן,התעניינות בסינתזת צליל עלולה לנבוע מכלי הסינתזה בבעלותנו או שבכוונתינו לרכוש, בתקווה פרק 5 יעזור בתחום זה. במקרה והינך מסנתז צלילים מנוסה המחפש להעשיר את ידע כלי האולפן הוירטואלי שבידיך, עליך יהיה להעריך אילו חלקים בטקטס זה הינם רלוונטים לצורכיך.

תאוריית המקור והמאפנן

כליי מוסיקה שגרתיים ומספר שיטות סינתזת צליל עוקבים אחר דפוס התנהגות "המקור והמאפנן", כש המקור הוא חלק מכלי אשר מייצר את אנרגיית הכניסה ההתחלתית עבור המערכת בזמן שהמאפנן אחראי לעיצוב המקור במונחי המשרעת,הגוון והמשקל שלו. שני היסודות בקונפיגורציות בתמונה 3.1 הינם בלתי ניתנים להפרדה אם ברצוננו לשמור על הצליל האופייני של הכלי המוזכר. סקירת עולם הכלים המוסיקליים האקוסטיים במונחי "מקור ומאפנן", עוזר לנו בהבנת חלק מיסודות סינתזת הצליל. לדוגמא גיטרה אקוסטית, מקורה מיתר הגיטרה אשר נמתח מגשרה לאורך גופו הראשי של הכלי עד לראשי המכונה שעל צווארה. והמאפנן הינו גוף הכלי והאופן בו כל  הרכיבים הפיסיים הורכבו. צליל  נוצר כאשר אנרגיה נתרמת למערכת בעזרת פריטה על המיתר המתוח, אשר מתנודד בהתאם לאיך  שהוצמד לגוף הכלי, תנודות המיתר  מייצר ציליל גיטרה אופייני.צליל המקור האורגינלי של פריטת מיתר גיטרה מאופנן בצורה נכבדת בהתאם למאפייני התהודה של העץ וחומרים אחרים ששומשו בבניית הכלי וכיצד פועלים יחדיו. אם נפריד את המיתר המתוח מהגוף הראשי של הכלי, הגיטרה תאבד את רוב זהותה ההרמונית (צלילה דמוי הגיטרה) ותאבד בצורה ניכרת מרמת המשרעת שלה. בכדי לשמור על מאפייניה הטונלים,חלקי המקור והמאפנן של הגיטרה צריכים להיות מקושרים בצורה מאוזנת ותלויה הדדית כך שהיסודות התורמים לצליל יגיבו אחד עם השני בצורה מסויימת. ניתוח עיצוב חצוצרה (או כלי ברונזה אחרים) חושף תצורה דומה, צליל המקור (השפתיים הרוטטות של הנגן בפיה) מתאפנן משמעותית בהתאם למאפיינים התהודתיים של שפופרת הברונזה. כמו עם הגיטרה, המקור והמאפנן מוצמדים בצורה מאוזנת ותלויה הדדית גם כן.

תאוריית המקור והמאפנן יכולה גם לתאר את העקרונות הפונקציונליים השיטת סינתזה בהחסרה (המוסברת ביותר מפורט למטה). בסינתזה בהחסרה, המקור הינו מתנד המספק טון אשר בדרך כלל עשיר בהרמוניות (כגון גל מסור,גל מרובע,גל דופק או גל משולש). החלק המאפנן במערכת כולל מסננים ומעטפות.המסנן מאפנן את המבנה ההרמוני המקור ומחולל המעטפת משנה את הדרך בה המשרעת מתפתחת.  המסנן עצמו גם ניתן לאפנון בהתאם למחולל מעטפת המספק שיטה לפיה התוכן ההרמוני של הצליל יכול להתפתח עם הזמן. אפשרי להשוות את עיקרון העיצוב של סינתזה בהחסרה, לפיכך לעיקרון המצוי בכלים מוסיקליים אקוסטיים "מציאותיים".אם היינו מפרידים בין המקור(המתנד) ,לבין המאפנן (מסננים ומעטפות), אז נשאר עם טון תפל ומוסיקלית משעמם. מדור זה תיאר תאורייה עולמית אשר ניתנת ליישום לגבי מספר כלים מוסקליים אקוסטיים שונים ושיטות סינתזת צליל. המדור הבא מתאר מספר יסודות הניתנים ליישום ספציפית לסינתזת צליל.

אבני יסוד

פרק הראשון תיאר כיצד סינתזת צליל כרוכה ביצירת ועיבוד צליל בעזרת מספר אבני בניה. סינתזה מרזמת על יצירת שלם מורכב ממספר יסודות נפרדים. אלו כוללים ממשק למשתמש, לדוגמא הפרמטרים הנמצאים בפנל הקדמי (ממשק משתמש גרפי) של רוב הסינתסייזרים, ומנוע סינתזה כמו רשת מעגלים אלקטרוניים או דיגיטאליים המיועדים לפירוש הגדרות הפרמטרים ולהפיק את הצליל. ישנם מספר פרמטרי מפתח אשר משותפים להמון סוגי סינתזת צליל המומלצים לחקירה לפני שממשיכים לשיטות סינתזה מסויימות. יש לעיתים קרובות קשר ישיר בין הפרמטר הנשלט לבין הרכיב שפונים אליו, ( בייחוד בסינתזה בהחסרה), מה שיוצר ממשק משתמש הדומה יחסית למנוע הסינתזה עצמו. התיאורים הבאים הינם טובים לגירסאות האנאלוגיות והדיגיטאליות של אותה היסוד. יסודות אלו הינם גם היסודות הנתקלים בהם בשיטת הקלאסית של סינתזה בהחסרה.