PWM strings

  • wildcat80
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18-10-20 00.36

Qualche post fa, se non sbaglio, @Dallaluna69 aveva richiesto una delucidazione sulla sintesi dei suoni di archi.
Bella domanda, che merita una bella (spero) risposta.
L'origine fu il Mellotron con i suoi protocampioni.
Poi fu il tempo degli organi a transistor... A transistor? Sì, le strings machine (che hanno lasciato il segno) derivano da lì.
Senza scendere troppo nel dettaglio, la tecnologia dei combo organ ha lasciato il segno
Parliamo di macchine antiquate e approssimative, che hanno avuto la loro gloria solo grazie ai lussureggianti affetti ensemble che sapevano tirar fuori tanto da una semplice sawtooth a divisione di frequenza.
Poi furono i polifonici, dal PolyMoog in poi.
Come si sintetizzano i suoni di strings?
Abbiamo 2 scelte: sawtooth detunate o PWM.
Partiamo dal sistema più semplice.
Il mio amato JX3P ha 2 oscillatori e un bellissimo chorus.
Per tirar fuori degli archi decorosi, basta prendere 2 sawtooth, scordare, farle confluire in un filtro settato ad hoc, poi in un amp dedicato (attacco non troppo veloce e rilascio lungo) e infine in un lussurioso chorus BBD.
Ma si può fare di più: la PWM.
PWM significa Pulse width modulation, cioè modulazione dell'ampiezza dell'impulso.
In parole povere, si prende una quadra/rettangolare e si modula la LARGHEZZA dell'impulso.
Senza scendere in dettagli, la PWM al nostro orecchio suona come un piacevole effetto chorus/onde PIACEVOLMEMTE scordate, effetto che ricorda VAGAMENTE un ensemble di archi.
Quindi la PWM può essere molto utile allo scopo.
Ammettiamo di disporre di un singolo oscillatore con PWM: impostiamo la nostra ampiezza di partenza al 25%, in modo da avere un suono che sia abbastanza vicino alla sawtooth (sto approssimando), e con un LFO moduliamo in maniera decisa ma non troppo la sua ampiezza.
Come? Non deve mai suonare come una quadra, ma non deve mai arrivare alla cancellazione di fase.
Quindi, se abbiamo una PW che va da 0 a 127 (con 0=silenzio e 127=quadra) settiamo la PW di partenza a 64 (=25%), diamo all'ampiezza massima un +48.
Il tutto modulato da un LFO con onda triangolare (o sinusoidale) VELOCE MA NON TROPPO. Da 0 a 127 diciamo 38/42.
Ora abbiamo il nostro oscillatore: filtro diciamo al 75% di cutoff, risonanza appena accennata. Modulazione sul cutoff assente, ne parleremo prossimamente.
Andiamo nell'amp e impostiamo un attacco morbido, decay nullo, sustain al massimo e rilascio lungo.
A questo punto abbiamo il nostro oscillatore PWM che mostra un piacevole effetto chorus.
Se sul nostro synth abbiamo un secondo oscillatore, scordiamolo leggermente e replichiamo tutti i settaggi: nulla ci vieta, anzi, di affidare l'intonazione fine amdel secondo oscillatore a un LFO.
Se non abbiamo un secondo oscillatore, ma abbiamo il chorus, facciamolo confluire nel chorus.
Se abbiamo un suboscillatore, diamogli una presenza non superiore al 30%, tanto per dare un filo di presenza in più.
Questo è il suono base: prossimamente vedremo come articolarlo.
  • Dallaluna69
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18-10-20 08.20

Non sono stato io a chiedere, ma la risposta merita un thanks.
Bravo!
  • mima85
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18-10-20 12.39

wildcat80 ha scritto:
Abbiamo 2 scelte: sawtooth detunate o PWM.


O entrambe. Se il synth ha due oscillatori, su uno si può impostare la PWM come hai indicato te e sul secondo la dente di sega, con opportuno detune tra i due. Se poi il synth consente per ogni oscillatore di usare più forme d'onda contemporaneamente si è a cavallo, perché si possono usare entrambe le forme d'onda su entrambi gli oscillatori.

L'uso della dente di sega insieme alla PWM consente di mascherare l'effetto sonoro tipico della PWM e di rendere il suono ancora più naturale.
  • sterky
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18-10-20 20.21

@ wildcat80
Qualche post fa, se non sbaglio, @Dallaluna69 aveva richiesto una delucidazione sulla sintesi dei suoni di archi.
Bella domanda, che merita una bella (spero) risposta.
L'origine fu il Mellotron con i suoi protocampioni.
Poi fu il tempo degli organi a transistor... A transistor? Sì, le strings machine (che hanno lasciato il segno) derivano da lì.
Senza scendere troppo nel dettaglio, la tecnologia dei combo organ ha lasciato il segno
Parliamo di macchine antiquate e approssimative, che hanno avuto la loro gloria solo grazie ai lussureggianti affetti ensemble che sapevano tirar fuori tanto da una semplice sawtooth a divisione di frequenza.
Poi furono i polifonici, dal PolyMoog in poi.
Come si sintetizzano i suoni di strings?
Abbiamo 2 scelte: sawtooth detunate o PWM.
Partiamo dal sistema più semplice.
Il mio amato JX3P ha 2 oscillatori e un bellissimo chorus.
Per tirar fuori degli archi decorosi, basta prendere 2 sawtooth, scordare, farle confluire in un filtro settato ad hoc, poi in un amp dedicato (attacco non troppo veloce e rilascio lungo) e infine in un lussurioso chorus BBD.
Ma si può fare di più: la PWM.
PWM significa Pulse width modulation, cioè modulazione dell'ampiezza dell'impulso.
In parole povere, si prende una quadra/rettangolare e si modula la LARGHEZZA dell'impulso.
Senza scendere in dettagli, la PWM al nostro orecchio suona come un piacevole effetto chorus/onde PIACEVOLMEMTE scordate, effetto che ricorda VAGAMENTE un ensemble di archi.
Quindi la PWM può essere molto utile allo scopo.
Ammettiamo di disporre di un singolo oscillatore con PWM: impostiamo la nostra ampiezza di partenza al 25%, in modo da avere un suono che sia abbastanza vicino alla sawtooth (sto approssimando), e con un LFO moduliamo in maniera decisa ma non troppo la sua ampiezza.
Come? Non deve mai suonare come una quadra, ma non deve mai arrivare alla cancellazione di fase.
Quindi, se abbiamo una PW che va da 0 a 127 (con 0=silenzio e 127=quadra) settiamo la PW di partenza a 64 (=25%), diamo all'ampiezza massima un +48.
Il tutto modulato da un LFO con onda triangolare (o sinusoidale) VELOCE MA NON TROPPO. Da 0 a 127 diciamo 38/42.
Ora abbiamo il nostro oscillatore: filtro diciamo al 75% di cutoff, risonanza appena accennata. Modulazione sul cutoff assente, ne parleremo prossimamente.
Andiamo nell'amp e impostiamo un attacco morbido, decay nullo, sustain al massimo e rilascio lungo.
A questo punto abbiamo il nostro oscillatore PWM che mostra un piacevole effetto chorus.
Se sul nostro synth abbiamo un secondo oscillatore, scordiamolo leggermente e replichiamo tutti i settaggi: nulla ci vieta, anzi, di affidare l'intonazione fine amdel secondo oscillatore a un LFO.
Se non abbiamo un secondo oscillatore, ma abbiamo il chorus, facciamolo confluire nel chorus.
Se abbiamo un suboscillatore, diamogli una presenza non superiore al 30%, tanto per dare un filo di presenza in più.
Questo è il suono base: prossimamente vedremo come articolarlo.
Bellissima spiegazione emoemo

Se posso, aggiungerei una piccola premessa. Magari è scontata, ma secondo me può aiutare a capire il metodo di lavoro.
La differenza tra uno strumento singolo (un violino) e un ensemble, è che nel primo caso abbiamo solo un esecutore, mentre invece nel secondo abbiamo molti esecutori.
Avendo quindi molti esecutori, non si può pretendere che ci sia una perfezione assoluta. Quindi il concetto base è quello di ricreare l’errore umano che può esserci in un’orchestra.
Avendo quindi molti esecutori, non si può pretendere che ci sia una perfezione assoluta. Quindi ciò che bisogna provare a fare è quello di ricreare l’errore umano che può esserci in un’orchestra.
Quando si cerca di ricreare un ensemble, non bisogna mai partire con il concetto di perfezione.

Volevo precisare questo, solo perché quando si lavora con vari oscillatori viene naturale quello di cercare l’accordatura e la perfezione del suono finale.
  • wildcat80
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18-10-20 21.07

Avendo Mima esaurito il capitolo "Juno Strings", parlerò di inviluppo e di un sistema per rendere ancora più naturali gli archi basati su PWM su sintetizzatori un pochino più evoluti.

L'inviluppo: normalmente non aggiunge molto, ma volendo aggiungere "nuances", ritorna utile.
Effetto marcato: bisogna dare un rapido colpo di apertura e chiusura (attacco e decadimento rapidi, sustain diciamo attorno all'80%), non troppo accentuato, sia sul filtro che sull'amp.
Quindi, impostiamo il cutoff leggermente più chiuso rispetto al suono base, aumentiamo l'intensità dell'inviluppo sul filtro in modo da compensare (ed eccedere un filo) il cutoff, apriamo un filo la risonanza e il gioco è fatto.
Esempio: cutoff 80 e risonanza 9, impostiamo a 75 e 12, ENV intensity 10 e dovremo esserci.

PWM su synth moderni.
Uno dei limiti della PWM è che nei bassi l'effetto è piuttosto sgradevole e ronzante; aggiungere una sawtooth su un secondo oscillatore aiuta un pochino, ma la differenza la fa un altro parametro: assoggettare la frequenza dell'LFO al Key tracking.
Ovviamente parliamo di LFO polifonici, uno per ogni voce.
Operativamente: partendo dal nostro suono base, rallentiamo la frequenza degli LFO finché la modulazione nelle ottave basse risulta piacevole e musicale (ma nelle ottave superiori l'effetto probabilmente non piacerà, non importa, troviamo la giusta frequenza per le ottave basse), magari disponendo di una bella matrice di modulazione, andiamo a impostare il keytracking come sorgente di modulazione per l'LFO che ci interessa.
Per decidere l'intensità, dovremo fare prove uditive: un valore comunque positivo, aumentando finché anche nella tessitura media e acuta il risultato sia piacevole.
Su Blofeld e DeepMind questo trucco da ottimi risultati.
  • mima85
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18-10-20 21.54

wildcat80 ha scritto:
Effetto marcato: bisogna dare un rapido colpo di apertura e chiusura (attacco e decadimento rapidi, sustain diciamo attorno all'80%), non troppo accentuato, sia sul filtro che sull'amp.


Aggiungo: se il synth consente la modulazione dell'intonazione degli oscillatori anche tramite l'inviluppo del filtro, può tornare utile aggiungerne giusto un filo, per dargli una rapida modulazione di pitch all'attacco della nota, analogamente a quanto si fa con i synth brass. In questo modo l'effetto marcato suona ancora più naturale.

Avevo linkato un po' di tempo fa, forse proprio in un tuo thread, un video di Steve Porcaro dove parlava proprio di come sintetizzare un suono di archi "accumulando imperfezioni" come dice lui nel filmato, e dove spiega anche la tecnica della modulazione rapida del pitch per movimentare di più l'attacco della nota (nel video la chiama "blip"). Quest'ultima lui l'ha applicata al suono di synth brass, ma la si può usare anche per gli strings appunto per accentuare l'effetto marcato o staccato.
  • d_phatt
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19-10-20 13.07

Post interessanti, vi mando un bel thanks.
  • wildcat80
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19-10-20 15.08

Un altro dettaglio interessante è legato alla modulazione del pitch: molti synth hanno 2 parametri molto gustosi sugli LFO, che sono il FADE e il DELAY.
Il fade è sostanzialmente una modulazione di ampiezza rispetto al tempo: in pratica la modulazione dell'LFO non sarà immediatamente alla massima ampiezza, ma avrà un crescendo.
Il delay invece è il ritardo con cui si innesca la modulazione.
Non tutti gli strumenti li hanno, fatto sta che il fade sul vibrato suona molto naturale, un sua mancanza ci si può accontentare di un semplice delay.