Syntezátory: mýtus, nebo hračka? Proč bychom se zvuků báli.

Proč bychom se zvuků báli, když nám Pán Bůh synťák dal? napsal by možná Karel Sabina do libreta Prodanky, kdyby v době jejího vzniku už existovaly syntetizéry.

Minule jsme rozdělili zvuky na nehudební a hudební, a u druhé skupiny definovali čtyři základní charakteristiky tónu – výšku, barvu, hlasitost a délku. Ty nám pomůžou při tvorbě jakéhokoli zvuku na syntezátoru. Co se ale děje během trvání tónu?

Tři fáze trvání tónu

Přechodový jev

Na začátku každého tónu je třeba nástroj nějak rozeznít. To se většinou děje drobným násilím vyvinutým na zdroj zvuku (oscilátor). Oscilátorem může být struna kytary nebo piána, blána bubnu, píšťala varhan nebo hlasivky. Je třeba strunu nebo blánu nějak přinutit, aby začala kmitat (oscilovat). To se děje například trsátkem v případě struny kytary, úderem kladívka na struny piána, paličky na blánu bubnu, vehnáním vzduchu do píšťaly varhan nebo hrtanu s hlasivkami.

Přechodový jev charakterizuje komplexní neperiodické spektrum. Trsnutí trsátka bude doprovázeno krátkým ostrým cvaknutím, úder kladívka zase hlubokým kulatým úderem, záběr smyčce „vrznutím“, fouknutí do flétny šumem atd. Přechodový jev jednoznačně charakterizuje konkrétní nástroj; bez něj je jej mnohdy těžké identifikovat.

Tip: Zkuste v nějakém editačním programu ustřihnout počáteční přechodové jevy tónů různých nástrojů a dát přátelům kvíz, o který nástroj se jedná. Budete překvapeni.

Ustálené znění

Po přechodovém jevu následuje ustálený jev, v němž tón víceméně periodicky kmitá – jeho barva se prakticky nemění. Ustáleného jevu se s úspěchem využívá např. u samplerů, kdy je jeho vhodný úsek zasmyčkován (looping) a může tedy znít tak dlouho, dokud hudebník neuvolní stisknutou klávesu. Záleží pak jen na klávesákovi, jestli bude mít flétnista nekonečnou kapacitu plic, nebo jestli jej nechá po několika minutách konečně nadechnout.

Koncový jev

K další změně barvy může dojít ke konci znění. Kytarista utlumí znějící struny, struny piána udusí dusítka, bubeník chytne znějící činel. Koncový jev lze většinou při simulaci na syntezátorech zanedbat. Jedním z nejmarkantnějších koncových jevů je například konec tónu cembala, kdy je struna utlumena tvrdým dusítkem. To je provázeno charakteristickým zabzučením a cvaknutím.

Jako příklad jsem si dovolil dát odkaz na The Harmonious Blacksmith G. F. Händela v interpretaci dámy cembala světového formátu, Zuzany Růžičkové.

Obrázek Fáze trvání tónu znázorňuje tři fáze trvání tónu a ukázky přechodových jevů některých nástrojů.

Druhy syntéz

Syntéza je proces, jehož výsledkem je tón požadovaných vlastností. Přístroj, který tohle má na starosti, se jmenuje syntetizér, po česku synťák. Pokud se podaří nějakým způsobem naplnit ony čtyři základní vlastnosti tónu (výška, barva, hlasitost, trvání) a „vyrobit“ na začátku příslušný přechodový jev, máme prakticky vyhráno.

Pojďme se zaměřit hlavně na barvu tónu, která je dána (jak jsme si minule říkali) zastoupením jednotlivých harmonických (sinusů) ve spektru. Jak se s dosažením kýžené barvy vyrovnávají jednotlivé druhy syntéz?

Obrázek Ukázky spekter znázorňuje barevná spektra některých nástrojů a průběhů.

Aditivní syntéza

Myšlenka je prostá. Vyrobíme velké množství sinusových signálů a jejich frekvencí i poměrem hlasitostí dosáhneme požadovaného spektra. Skvěle! V praxi by ale bylo třeba velké množství oscilátorů, což i v době rychlých výkonných počítačů není žádná legrace. Pokud bychom chtěli vyrobit aditivní syntetizér o 64 hlasech, potřebovali bychom více jak 1000 generátorů signálu.

Aditivní syntéza zvládá kulaté zvuky. Hodí se k experimentům, ale u komerčně vyráběných syntetizérů se pro svou složitost a hardwarovou náročnost nepoužívá. Jakýsi jednoduchý druh aditivní syntézy naplňují Hammondky.

Subtraktivní syntéza

Je dodnes nejpoužívanější syntézou poprvé použitou Robertem Moogem v roce 1964. Jde na problém dosažení barvy tónu z opačného konce. Vezme nějaký jednoduchý průběh, který je ale bohatý na vyšší harmonické, a přebytečné harmonické se z něj ořežou filtrem. K dosažení bohatého barevného spektra stačí jen jeden oscilátor. Subtraktivní syntéza je vhodná pro polyfonní zvuky, Pady i ostré Lead zvuky a zvukové efekty. Její nevýhodou je, že barva je už značně dána signálem a pomocí filtrů charakter zásadně změnit nelze.

Na obrázku Barvy signálu jsou základní průběhy oscilátorů používané u subtraktivních syntetizérů.

FM syntéza

Je syntézou poprvé komerčně použitou v 80. letech u legendární řady DX firmy Yamaha. Princip spočívá, jak název napovídá, ve frekvenční modulaci dvou a více harmonických (sinusových) signálů. Tím lze dosáhnout velice pestrých a neopakovatelných barevných spekter.

FM syntéza je vhodná pro simulaci jednotlivých nástrojů s harmonickým dozníváním (marimba, vibrafon, el. piáno, flétna, drnkací nástroje) a pro kreativní tvorbu nových zvuků. Problémy má se sekcemi nástrojů a se zvuky orchestrálními.

VAS syntéza

Za všechny experimentální druhy syntéz uvedeme pouze VAS syntézu opět z dílny Yamahy, kde se virtuálně modelují jednotlivé části hudebních nástrojů, které lze libovolně kombinovat. Například nátrubek tuby s hobojovým strojkem lze „nasadit“ na tělo saxofonu ústícího do rezonanční desky houslí s roztrubem horny na konci.
VAS syntéza skvěle imituje akustické nástroje, masovějšího použití se ale nedočkala.

Samplery považované za svébytný druh syntézy jsou prakticky subtraktivní syntetizéry, které nabízejí místo průběhů oscilátoru záznam/sampl jakéhokoli zvuku. U samplu hudebních nástrojů lze využít ustáleného znění tónu k zasmyčkování průběhu, aby mohl hudebník vytvářet tóny libovolné délky. Výhodou je napodobení prakticky jakéhokoli zvuku (hudebního i nehudebního), nevýhodou může být přesná definice barvy už samotným vzorkem a menší možnost kreativní hry hudebníka.

Jedním z prvních samplerů byl Mellotron hojně používaný na přelomu 60. a 70. let minulého století. Stisk klávesy spouštěl magnetofonový pásek s nahraným tónem nástroje nebo celou kapelou. Mrkněte, jak Paul McCartney předvádí tento legendární vintage sampler.

Další syntézy využívají s některými obměnami předchozích principů, proto je za svébytné syntézy příliš považovat nelze, přesto že tak byly z komerčního hlediska nazývány. Jako příklad lze uvést LA-syntézu (Roland), vektorovou syntézu (Sequential) a tvarovou syntézu (Korg).

Moderní digitální pracovní stanice (digital workstation) nabízejí všechny možné i nemožné typy syntéz, obsahují nepřeberné množství profesionálně zpracovaných vzorků, některé umějí i aktivní samplování.

Příště

V dalším díle se se skalpelem vrhneme do podrobného rozboru subtraktivního syntezátoru a jeho modulů, které se u ostatních syntíků víceméně opakují.