Aditivní syntézou napodobíme většinu nástrojů Stačí si pohrát s alikvótními složkami a šumem

Aditivní syntézou vytváříme od nuly novou barvu zvuku. Spojujeme navzájem jeho složku po složce, anebo již vzorce sloučených složek. Pokud ovládneme aditivní syntézu, poznáme i to, jak fungují nástroje, z jakých složek je jejich typická barva složena. Pochopíme, jak máme nástroje instrumentovat nebo třeba i efektovat, aby co nejlépe dohromady zněly.

Trojice barev

Aditivní sestavování barvy můžeme rozdělit do tří „operací“:

• slučováním harmonických složek (v celočíselném poměru) vytváříme soudržnou a jednotnou harmonickou barvu
• slučováním neharmonických složek (v poměrech neceločíselných) vytváříme barvu neharmonickou, cinkání a zvonění blížící se ruchům
• k alikvótním složkám můžeme přidat šumy, chaotické neperiodické signály, které nejsou ve spektru konkrétně výškově ohraničeny

Podívejme na to, jak aditivně poskládat barvu na Hammondových varhanách, a to jen pomocí 9 složek/táhel. Ve virtuálním syntetizéru můžeme vrstvit daleko více složek, anebo barvu poskládat i kombinací plnějších signálů, jako jsou signál trojúhelníkový, obdélníkový, pilový a přidáním šumů. V DAW programu, jako je Ableton, se dostaneme ještě dál a spektrum sestavíme i ze složek neharmonických a ty lze navíc dynamicky řídit v čase.

Kouzelný svět syntéz: vyrobte si svou barvu

O dalších syntézách a zajímavých zvukových barvách… Představíme si další důležité a užitečné syntézy: subtraktivní, granulární, vektorovou, wavetable a tvarovací.

Přejít na článek

Co umí 9 táhel na Hammondkách

Laurensi Hammondovi vděčíme za skvělý elektro-mechanický nástroj. Snažil se jím vlastně napodobit tradiční píšťalové varhany tak, aby šel gospel přenést i do menších prostor, než je chrám. Aby si lidé mohli pořídit lacinější variantu varhan a scházet se a zpívat i doma.

Zásadní ovládací prvky nalezneme na horním panelu nástroje. Je jimi devět táhel (drawbars) označených čísly 16`, 8`, 5`, 4`, 22/3`, 2`, 13/5`, 11/3` a 1`. Co čísla značí? U původních kostelních varhan šlo o délku píšťal, a to uváděných v anglické měrné jednotce – ve stopách. Hammond čísly stop označil táhla, která povytahováním zajištují, že se snímací magnety přiblíží k točícím se ozubeným kolečkům generujícím úzký až sinusový tón. Tak vlastně můžeme ovládat a nastavovat i hlasitost jednotlivých alikvótních složek.

Táhla jsou sestavena do stoupající harmonické řady, do níž jsou ještě vloženy dva tóny subharmonické. Prvně si projděme harmonickou řadu:

8` je základní tón, tzv. fundament

4` je druhá harmonická složka znějící o oktávu výš nad fundamentem

22/3` je třetí harmonická složka (tón o duodecimu výše než fundament)

2`, je čtvrtá harmonická složka (dvě oktávy nad fundamentem)

13/5` je pátá harmonická složka, tercie ve druhé oktávě nad fundamentem

11/3` je šestá harmonická složka, kvinta ve druhé oktávě nad fundamentem

1` je osmá harmonická, třetí oktáva nad fundamentem

Pozn: Proč Laurens Hammond vynechal sedmou složku? Zdála se mu příliš drsná a také spoléhal na nelineární vlastnost lidského ucha jako zvukového převodníku, kdy sčítáním i odečítáním harmonických složek vznikají v lidském uchu tzv. složky kombinační (např. součtem 2. a 5., nebo 3. a 4. si ucho „vytvoří“ i složku 7. – drsnou, nebylo ji třeba ještě budit zvlášť a tím nepatřičně posilovat).

K harmonické stoupající řadě byly doplněny dva tóny subharmonické:

16` je první subharmonická složka znějící oktávu pod fundamentem

5 1/3` je druhá subharmonická znějící kvintu nad fundamentem

Jaké typické rejstříky lze táhly aditivně nastavovat? I takto kombinačně limitovaný prostor nabízí množství jedinečných barev. Zde jsou ty hlavní.

Vytažením sudých složek sestavíme zvuky mohutné i jasné, ale ne barevně plné – mohou nám připomínat některé rejstříky žesťových i smyčcových nástrojů,

Vytažením lichých složek získáme duté či nazální (připomínající rezonanci nosní dutiny) barvy připomínající jednoplátkové nástroje s válcovitou píšťalou – hlavně klarinet.

Vytažením sudých a lichých složek, ale jen prvních tří či čtyř zazní plné, ale měkké barvy, např. zobcové flétny.

Přidáváním složek i nad 4. harmonickou a zapojením složek subharmonických vygenerujeme plné a širší, průraznější barvy.

Můžeme samozřejmě sestavit i spektrum různě lomené, ve kterém budou některé složky chybět (tvořit zlom) a některé vytvářet soudržnější shluk s obrysem formantu – posilovat určité pásmo. Tak se nápodobou můžeme dostat k nástrojům, u nichž důležitou roli hraje rezonanční skříň (smyčcové nástroje). Anebo můžeme vytvořit zcela nový zvuk, co nepřipomíná žádný tradiční nástroj.

Pozn. Slabinou aditivní syntézy v případě analogových Hammonových varhan byl barevně mrtvější, statický zvuk. Vzniká v důsledku dynamicky se nehýbajících alikvótních složek. K nástroji byly proto přidávány efekty jako zkreslení, ale i perkusivní náběh ve fázi attack. Později nehybnost rejstříků rozbil rotujícím boxem Donald Leslie a to k velké nelibosti Laurense Hammonda.

Syntezátor: až stovky složek i kombinace základních vln

Analogové, a ještě více virtuální syntezátory (díky zvyšující se výpočetní kapacitě a pokročilým algoritmům) umožňují pracovat až se stovkami harmonických složek. I tady však existují omezení, která jsou dána limity lidského sluchu. Např. Václav Syrový popisuje coby funkční harmonickou řadu jen po 64. harmonický tón. Výše nad něj se v lidském uchu pojí harmonické složky už jen v ostrý sykot.

Pozn. Dle Syrového v prvním pásmu (1. až 8. složka) rozeznáme intervaly mezi alikvóty, pásmo druhé (9. až 16. složka) vnímáme jako zahuštěný akord, klastr. Třetí pásmo (17. až 32. složka) slyšíme jako tzv. spojitá spektra (řinčení či zvonění). Pásmo čtvrté (33. až 64. složka), třebaže je harmonické, se díky úzkým mikro intervalům jeví jako šum.

Barvu tradičních nástrojů nebo i zcela novou můžeme v pokročilejších syntezátorech sestavit z jednotlivých harmonických složek (sinusů). Ale protože složky nad 16. harmonickým se nám už ve sluchu slévají ve spojitá spektra, v praxi bylo mnohem snazší tyto složky vygenerovat jako plné spektrum (např. pilu začínající až na 17. harmonickém) a to následně filtrovat. Aditivní syntézou bychom si jen přidávali práci.

V syntezátorech probíhá častěji aditivní syntéza ne vrstvením sinusů, ale sečítáním vzorců složek, které obsahují standardní vlny: trojúhelníková s menším počtem jen lichých složek, obdélníková s větším počtem lichých složek, pilová s velkým počtem sudých i lichých, pulzní ad.

Obvyklá je rovněž syntéza harmonického a šumového oscilátoru.

Např. Spojením pilovitého a trojúhelníkového signálu, špetky šumu a řidšího tremola z efektu získáme docela věrnou nápodobu příčné flétny.

Pokud vlny ve tvaru trojúhelníků či obdélníků zkombinujeme mezi sebou, barva bude blízká zvuku klarinetu.

Harmonickými syntézami získáme stejnorodou barvu. Dalo by se říci až geometricky čistou. Navíc pevnou – bez velkých změn v čase. Přestože je jednoduchá, do určité míry připomíná napodobovaný živý instrument. Lehce ji rozeznáme v měnícím se okolí a dobře se pojí s velkým množstvím jiných různorodých barev.

Pokud u těchto rejstříků posílíme fázi attack, vynikne tzv. perkusivní charakter nástroje.

V DAW tvoříme neharmonické barvy

Řada produkčních programů – např. Ableton už dnes obsahuje moduly, které umí generovat alikvótní složky nebo vzorce alikvótních složek. V nich je možné nastavit i jiné poměry, než jsou celočíselné, harmonické. Rozlaďováním složek pak vzniknou neharmonické barvy, které se budou podobat vibrafonu, marimbě, tympánům apod. Výhodou je, že u nich můžeme nastavovat dynamický průběh složek v čase. Barva tak žije a probíhají v ní zajímavé procesy. Podobně jako u akustického nástroje. A dostáváme se tak v nápodobě a modelování o patro výš.

Tip: Nástroje s neharmonickým úzkým spektrem se mnohem lépe napodobují než nástroje se spektrem širokým. Podobně to platí pro barvy harmonické: pro široké spektrum je lepší použít subtraktivní syntézu, než je „lepit“ po jednotlivých složkách.

Např. sestavením tří až pěti složek do patřičných neharmonických poměrů vyrobíme docela věrohodný gamelan, indonéský bicí nástroj.