Elementi di Sintesi Sottrattiva e Sintesi per Modulazioni LFO

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1 LFO Control Source LFO - LFO B Oscillatore a bassa frequenza L oscillatore a bassa frequenza (Low Frequency Oscillator LFO) è, come il nome lascia presupporre, un oscillatore che non viene fatto lavorare sulle bande più acute dello spettro di frequenza; questo non significa che, in determinate circostanze, un modulo LFO non possa comunque accedere alla banda audio semplicemente, un LFO non raggiungerà (quasi) mai le frequenze acute emesse da un oscillatore normale. Nel dominio analogico, la differenza tra VCO ed LFO ha una serie significativa di conseguenze per ciò che riguarda le opzioni rese disponibili, i parametri operativi, la stabilitò di esercizio e quindi il costo del modulo; nel dominio digitale, tutte queste differenze sono, di fatto, più sfumate e vengono lasciate esclusivamente alle decisioni prese da chi scrive il software. Le funzioni cicliche di modulazione ottenibili con il modulo LFO trovano immediata applicazione per la produzione di vibrato (modulazione sulla frequenza delle sorgenti sonore) e tremolo (modulazione sull ampiezza dei signal modifier). Parametri e funzioni Un LFO è di fatto un generatore di funzioni cicliche, cioè un sistema in grado di produrre lo stesso comportamento ripetendolo x volte al secondo. I suoi parametri sono, ovviamente, imparentati con quelli già riscontrati a proposito dell oscillatore tradizionale, anche se non mancano delle peculiarità esclusive. Enrico Cosimi 24-1

2 I parametri più diffusi per un LFO comprendono: Frequency Wave Shape Modulation Output Type (Unipolar / Bipolar) Offset Mono Mode / Poly Mode Reset/Key Sync Phase 1. FREQUENCY La frequenza di un LFO ha come effetto pratico la specifica di quanto velocemente debba essere eseguita la funzione di controllo emessa dal circuito stesso; quanto spesso, cioè quanto velocemente, pur rimanendo all interno della banda sub audio o in alcuni casi allontanandosene non troppo esageratamente. La frequenza degli LFO instanziabili in una macchina di media complessità,ad esempio il Nord Modular G2, può essere circoscritta in tre range differenti: Sub Range: da un minimo di 699 secondi per ciclo ad un massimo di 5,46 secondi per ciclo; Low Rate: da un minimo di 62,9 secondi per ciclo ad un massimo di 24,4 Hz; Hi Range: da un minimo di 0,26 Hz ad un massimo di 392 Hz; BPM Range: da 24 a 214 beat per minute. Ovviamente, come in ogni oscillatore, è possibile modulare la frequenza con un controllo esterno. 2. WAVE La dotazione di forme d onda di un LFO è molto simile a quella di un oscillatore audio. Una dotazione minima prevederà almeno triangolare e quadra, una dotazione più significativa allargherà il patrimonio di forme d onda ad altri esemplari. Non è raro riscontrare per oggettiva scarsa utilità la mancanza della Pulse Width Modulation, ovviata magari fornendo all utente versioni dell onda impulsiva differenziate per simmetria. Un LFO che si rispetti fornirà comunque la dotazione standard di sinusoide, triangolare, rampa (nelle due varietà positiva e negativa o, in alternativa, con un controllo bipolare), quadra. Per ascoltare la forma di una LFO wave, la cosa più banale da fare è collegarne l uscita all ingresso di modulazione di un qualsiasi oscillatore audio, magari avendo cura di regolare l indice di modulazione in maniera da non supera l ampiezza di un ottava picco picco. Vedremo successivamente come questa regolazione coinvolga i parametri di offset e polarity. 3. SHAPE MODULATION Già osservata a proposito degli oscillatori audio, la possibilità di intervenire sulla sagoma della forma d onda alterandone il profilo (ed ovviamente il contenuto armonico, anche se per un LFO la cosa è meno importante ) è di basilare importanza per ottenere determinati percorsi di funzione. Enrico Cosimi 24-2

3 Lo schema precedente, adattato da Clavia Nord Modular G2 Owner s Manual, riporta le possibili variazioni di Shape ottenibili: Sine to Sawtooth: distorcendo la velocità di lettura angolare, permette di passare con continuità dalla sinusoide pura alle due denti di sega (relativamente smussate) con pendenza positiva o negativa; Cosine Bell: è una cosinusoide che può essere distorta riducendola ad un semplice impulso arrotondato; Triangle Bell: è una triangolare che può essere progressivamente ristretta fino a farla diventare impulso; Sawtooth to Triangle: è una triangolare che, variando di simmetria, può raggiungere ai due estremi le sagome della dente di sega con pendenza positiva o negativa; Triangle to Square: è la forma d onda definita trapezoide nelle vecchie documentazioni tecniche E.M.S.; la triangolare di partenza può essere progressivamente clippata e resa via via più ripida, fino a raggiungere il regime di onda quadra; Pulse: è un onda impulsiva con simmetria variabile tra 1 e 99%. Enrico Cosimi 24-3

4 Patch CS006 One Octave Pitch Mod La patch fornisce una struttura di sintesi minima, composta da una sorgente di modulazione LFO SHAPE A ed una destinazione di modulazione OSC C 1. Dopo aver abilitato l audio con lo Switch AUDIO ON e senza alterare l indice di modulazione (cioè senza agire sul controllo Pitch dell Oscillatore), l utente può verificare il comportamento modulante delle diverse forme d onda presenti nel LFO. Successivamente, è possibile sperimentare con le variazioni di Shape, confrontando i risultatio audio con le differenziazioni grafiche riportate nel display del modulo. Enrico Cosimi 24-4

5 4. OUTPUT TYPE & OFFSET La variazione combinata di polarità e offset permette di ottenere da una singola forma d onda sei diverse funzioni di comportamento. Lo schema seguente riporta le variazioni applicabili passando da regime bipolare (a sinistra) ad unipolare positivo (al centro) e ad unipolare negativo (a destra). La sezione inferiore dello schema riporta le variazioni ottenibili con l inversione applicata alle tre soluzioni. Si noti che quando un onda bipolare che abbia ampiezza picco picco pari a 10 volt viene portata nel solo regime unipolare, l ampiezza risulta dimezzata. La correzione di polarità e di offset hanno applicazione immediata nella creazione di vibrati che rispettino il centro tonale originario, ovvero che non facciano perdere la frequenza di riferimento all oscillatore cui vengono impartiti. In pratica, quando viene selezionato il comportamento: la forma d onda assume un andamento bipolare non invertito, la sua ampiezza coprirà i quadranti positivo e negativo; se un onda quadra a bassa frequenza con queste qualità viene applicata ad un oscillatore audio, il trillo che si ottiene risulterà impossibile da mantenere in tonalità perché, aumentando l indice di modulazione, varieranno tutti e due i limiti alto e basso dell escursione di frequenza, allargando l intervallo eseguito in maniera simmetrica attorno alla frequenza originale. Se la forma d onda, la stessa quadra di prima, viene sottoposta a trattamento di rettifica, cioè viene trasportata nel regime unipolare positivo: il trillo risultante manterrà il limite inferiore costantemente a zero offset, cioè rispetterà l intonazione originale dell oscillatore audio; il limite superiore salirà progressivamente con l incremento dell indice di modulazione. Enrico Cosimi 24-5

6 Se la stessa onda quadra viene sottoposta a trattamento di rettifica con un offset negativo, cioè viene trasportata nel regime unipolare negativo: il trillo risultante manterà il limite superiore esattamente a zero offset, cioè rispetterà l intonazione originale dell oscillatore audio; il limite inferiore scenderà progressivamente con l incremento dell indice di modulazione. Enrico Cosimi 24-6

7 Patch CS007 LFO Offs Pol La patch fornisce una struttura composta da sorgente di destinazione LFO OSC MOD e destinazione di modulazione OSC C1. Il segnale audio emesso da quest ultimo è articolato nel tempo mediante modulo integrato di Envelope + VCA ENV D1. L oscillatore a bassa frequenza modula l oscillatore audio impartendogli una variazione di intonazione che produce un trillo (ovviamente sagomato sui segmenti dell onda quadra utilizzata). Per sincronizzare l emissione della nota con gli step del trillo, è stato implementato un secondo LFO ENV FIRE che, sottoposto a sincronizzazione con il primo, viene gestito mediante generatore di Constant Valure LFO RATE. Questo è il controllo che l utente deve alterare per velocizzare o rallentare il trillo. L utente verifichi il comportamento del trillo in base alle opzioni di Offset e Polarity specificabili sul modulo LFO OSC MOD, facendo particolare attenzione all escursione -2 ottave- bipolare che viene dimezzata quando si passa in regime di unipolarità. Enrico Cosimi 24-7

8 5. MONO MODE / POLY MODE La possibilità di instanziare LFO fisicamente indipendenti per ciascuna voce della struttura di sintesi permette di sfruttare il peculiare andamento fuori sincrono tra i diversi generatori di funzione. L andamento non sincronizzato fornisce una significativa vitalità al timbro, ma può risultare indesiderato in tutte quelle condizioni di impiego in cui sia preferibile invece avere il perfetto allienamento tra i diversi canali di voce. L allineamento desiderato tra gli LFO instanziati viene ottenuto semplicemente lasciando operare solo un LFO che si applica a tutti i canali di voce disponibili; in questo modo viene garantita l assoluta certezza che la funzione ciclica generata sarà seguita in passo da tutti gli oscillatori (o altra destinazioni di modulazione) collegati al modulatore. Nella pratica, questa caratteristica viene indicata con la selezione LFO Mono/Poly: nel primo caso, c è un solo LFO che influenza costantemente in passo- tutte le voci; nel secondo, ciascuna voce sfrutta il proprio LFO, non garantendo più una simmetria di trattamento a tutti i costi. 6. RESET Se necessario, si può subordinare l esecuzione del ciclo da parte del LFO al Gate di tastiera, o ad altro impulso esterno, in modalità simile al Hard Sync precedentemente illustrato a proposito degli oscillatori audio. Ogni volta che il circuito LFO viene raggiunto da un impulso al suo ingresso di Reset, si trova costretto a far ripartire il ciclo che sta compiendo; se l impulso di Reset è fornito dal Gate On di tastiera, il ciclo di modulazione risulterà costantemente sincronizzato con l inizio della nota eseguita. Enrico Cosimi 24-8

9 Patch CS008 LFO Poly_Mono La patch permette di verificare le differenze di comportamento ottenibili mediante multiple instanze degli LFO (cioè nel modo LFO Poly) e la singola instanza applicata a tutte le voci disponibili (cioè il modo LFO Mono). E inoltre possibile verificare il comportamento del Key Sync, ovvero del restart forzato sul Gate On di tastiera. ATTENZIONE! Il Clavia Nord Modular G2 Demo è, di default, monofonico. Questo significa che, per sperimentare la condizione in cui più voci hanno ciascuna un LFO indipendente, si è reso necessario costruire una struttura di sintesi che utilizza in maniera assolutamente antieconomica tre LFO, tre Oscillatori accordati su tonica quinta e decima, tre Filtri. Questo è l unico valido motivo per autorizzare un simile spreco di risorse. L utente verifichi il comportamento assolutamente insincronizzabile de tre LFO instanziati nella modalità Poly: anche mettendo le loro frequenze in passo, ad esempio a 0.64 Hz, nonostante la natura digitale, è facile subire qualche glitch e qualche disallineamento. Enrico Cosimi 24-9

10 L unico modo per evitare perdite di sincronizzazione consiste nel passare al modo Mono, in cui il primo dei tre LFO viene collegato forzatamente a tutti e tre gli oscillatori mediante un sistema di Switch 2:1 più Multiplexer. Chiaramente, la deriva di frequenza è caratteristica del dominio analogico di realizzazione; all interno di una struttura digitale, è legittimo aspettarsi prestazioni più costanti a lungo termine. L utente verifichi inoltre, tornando alla modalità LFO Poly, le peculiarità della sincronizzazione del ciclo LFO con il Gate On di tastiera. Per rendere operativa questa modalità, basta intervenire sullo Switch KEY SYNC (in giallo) selezionando On. Enrico Cosimi 24-10

11 7. PHASE La fase, come la frequenza e l ampiezza, ha una profonda importanza nella gestione del suono; ciononostante, è più facile all interno di una struttura in sintesi sottrattiva trovarne traccia relativamente agli LFO che non negli oscillatori audio veri e propri. Come è noto, la fase esprime in gradi sessagesimali un punto preciso all interno del singolo ciclo; in un LFO diventa così possibile variare il punto di partenza della funzione generata, ottenendo risultati significativamente differenziabili. Enrico Cosimi 24-11

12 Patch CS009 LFO Phase La patch sfrutta una struttura di sintesi banalmente raddoppiata: due oscillatori audio, due filtri collegati alle uscite audio left e right; un sistema di Switch AUDIO ON + Multiplexer permette di disabilitare il l uscita di segnale. I due filtri sono indipendentemente modulati a bassa frequenza da una coppia di LFO che generano due rampe discendenti. I valori di Phase dei due LFO sono coincidenti, cioè tutti e due emettono la forma d onda con 0 di rotazione di fase. L utente, dopo aver abilitato il circuito audio, sperimenti le variazioni di fase sul LFO 2, aumentando progressivamente i gradi di ritardo; si ricordi che un ciclo è pari a 360. Enrico Cosimi 24-12