Что такое синтезатор?
Синтезатор — это электронный инструмент, главная задача которого заключается в создании (синтезе) звука. Его история начинается с электрического органа Хаммонда, который стал предшественником современных клавишных инструментов. Сегодня синтезаторы существуют не только в виде физических устройств из металла и пластика, но и как виртуальные программы (VST-плагины), работающие внутри компьютера. Само слово происходит от греческого "synthesio", что означает "соединяю" или "составляю". В контексте компьютерных технологий синтезатором также называют модуль звуковой карты, ответственный за генерацию музыки и звуковых эффектов.
История и первый русский синтезатор
Первый отечественный синтезатор, получивший название АНС в честь композитора Александра Николаевича Скрябина, был создан с использованием уникальной оптической технологии. Его разработка велась инженером Евгением Мурзиным в период с 1937 по 1957 год. Этот инструмент объединял в себе функции сочинения, записи и воспроизведения музыки. Принцип его работы был визуальным: звуки "рисовались" на вращающихся стеклянных дисках, после чего их можно было прослушать. Единственный экземпляр синтезатора АНС сохранился до наших дней и находится в Московском государственном университете, где он продолжает использоваться композиторами.
Основные компоненты и принципы работы
Важнейшим элементом в архитектуре большинства синтезаторов является огибающая (ADSR). Это кривая, описывающая изменение громкости звука во времени и состоящая из четырех фаз: атаки (Attack), спада (Decay), поддержки (Sustain) и затухания (Release). Именно огибающая во многом формирует характер звучания ноты.
Синтезаторы классифицируются по методу синтеза звука. Ранее широко применялся FM-синтез (частотная модуляция), который сегодня встречается в основном в бюджетных моделях. В его основе лежит генерация и взаимная модуляция простейших волн (синусоидальных, пилообразных и т.д.). Наиболее распространенным в современности является сэмплирующий синтез (Wavetable), при котором воспроизводятся заранее записанные цифровые фрагменты реальных звуков — сэмплы. Эти сэмплы могут дополнительно обрабатываться фильтрами и эффектами.
Классы синтезаторов
Условно все синтезаторы можно разделить на два больших класса:
- Синтезаторы, основанные на частотном синтезе (например, FM). Они генерируют звук "с нуля" с помощью математических операций над волнами.
- Синтезаторы на основе таблицы волн (Wavetable). Они используют библиотеку записанных сэмплов для создания звука.
FM-синтез: достоинства и недостатки
В FM-синтезаторах звук создается операторами (тон-генераторами), которые модулируют друг друга. Качество звучания напрямую зависит от количества этих операторов и сложности алгоритмов их взаимодействия. Главное преимущество этого метода — отсутствие необходимости в большом объеме памяти для хранения сэмплов, а также практически безграничные возможности для создания новых, часто футуристичных тембров. Однако его слабая сторона — сложность в реалистичном воспроизведении звучания акустических инструментов, так как для этого требуется построить точную математическую модель, что является нетривиальной задачей.
Сэмплирующий синтез (Wavetable)
Синтезаторы этого типа, также известные как сэмплеры, работают с библиотеками оцифрованных звуков. Для изменения высоты тона сэмпл воспроизводится с разной скоростью. Современные модели могут использовать несколько сэмплов для одной ноты, применяя к ним эффекты вроде реверберации или хоруса. Главный плюс сэмплеров — высочайшая реалистичность звучания, ограниченная лишь качеством и количеством записанных сэмплов. Историческим недостатком был ограниченный объем встроенной памяти, но сегодня эта проблема решается загрузкой сэмплов напрямую с жесткого диска компьютера или использованием оперативной памяти.