Synthonia

Visto che abbiamo una sezione apposita e il nostro forum dovrà diventare un punto di riferimento anche per neofiti, è il caso di partire dalle basi.
E visto che la base di un suono è proprio la forma d'onda di partenza quale miglior sezione per partire?
Molto bene.

Prima di tutto cerchiamo di dare una definizione intuitiva e non "matematica" di forma d'onda e come questa si lega al suo "suono":
Il primo concetto fondamentale da avere in mente per capire cos'è una forma d'onda è quello che è noto alla maggior parte dei musicisti:
Tutti i suoni che conosciamo possono essere visti come una somma di toni sinusoidali a frequenza una multipla dell'altra, che vengono chiamate armoniche di una data frequenza fondamentale.
Quindi quando suoniamo il nostro La a 440 hz è come se ci fossero tanti, in teoria infiniti, sintetizzatori che suonano un suono sinusoidale a 440hz, a 880, a 1320 etc...etc...tutti suonati con volumi differenti.
Ed ecco signori quello da cui tutto dipende.
E' proprio la presenza o meno di tutte le varie armoniche, e il loro volume, che da il "timbro" ad uno strumento.

Chiaro questo concetto torniamo all'argomento del topic, le forme d'onda:
Per capire bene come si lega la forma d'onda che parte dal vostro synth alla percezione del suono al vostro orecchio un esempio abbastanza semplice è il funzionameno di un qualsiasi Speaker:
La membrana si muove avanti e indietro facendo comprimere e rarefare l'aria, producendo quindi il suono.
Bene sostanzialmente la forma d'onda è proprio il modo in cui la membrana fa vibrare l'aria.
Se mandassimo un tono puro, cioè un onda sinisoidale a frequenza molto bassa potremmo vedere la membrana oscillare in maniera sostanzialmente continua avanti e indietro...se invece mandassimo un onda quadra vedremmo la membrana rimanere avanti per un po' e poi scattare quasi istantaneamente a fondo corsa indietro.
Questo è, in soldoni, il legame che c'è tra la forma d'onda e il suono prodotto e percepito.

Ma allora perchè scegliere una forma d'onda invece di un'altra?
Ecco allora che si legano i due concetti: La forma d'onda è legata univocamente alla presenza delle armoniche nel suono, cioè ad ogni forma d'onda è legato uno spettro di frequenze, cioè un insieme di armoniche con la loro ampiezza, è quindi un diverso timbro.
La teoria matematica che stra dietro al legame "Spettro in frequenza"/"forma d'onda nel tempo" è piuttosto complessa e, all'atto pratico della progettazione di un suono, neanche così utile quindi direi che è molto più utile dare una breve lista delle armoniche presenti nelle più usate forme d'onda e di come queste "suonano".

Onda Sinusoidale(Sine):

Come detto in seguito questa è la forma pura, il minimo termine della teoria dei segnali. La base ortonormale dello spazio vettoriale dei segnali(Per gli appasionati).
Lo spettro dell'onda sinusoidale è composto ovviamente da un solo tono, quello fondamentale ed è simile ad un fischio.
Gli strumenti acusti con spettro più vicino a questa onda sono il flauto, l'ottavino e il flauto dolce.

Onda Triangolare(Triangular)

Questa forma d'onda ha uno spettro leggermente più ricco di quella dell'onda sinusoidale ma rimane comunque un suono molto fino.
Dopotutto, con un piccolo sforzo di astrazione, se guardate un onda sinusoidale non è molto diversa da una triangolare, se non per il fatto che quella "sinusoidale" è smussata dove quella triangolare è a punta.
Questo porta il fatto che allo spettro si aggiunge qualche armonica a frequenza multipla, e per l'esattezza quelle pari.
Dal punto di vista degli strumenti acustici la storia non cambia di molto, il suono rimane fino e simile a quello di un flauto o di un oboe.

Onda Dente di Sega (Sawtooth):

Questa è forse per molti di noi la regina delle forme d'onda, perchè è ricchissima di armoniche e ci permette di lavorare moltissimo con i filtri per ottenere tante sfumature di sonorità.
Lo spettro come vi dicevo è molto ricco di armoniche sia pari che dispari.
Gli strumenti acustici a cui possiamo associare la sua sonorità sono gli ottoni, Sassofoni trombe e corni hanno tutti quanti forme d'onda molto simili al dente di sega.

Onda quadra o rettangolare (Pulse o Square):

Anche questa forma d'onda ha una sonorità molto particolare. Lo spettro di questa particolare forma è ricco solamente delle armoniche dispari che gli danno un tono particolarmente nasale.
La particolare differenza tra un onra quadra o rettangolare è il periodo di Hold-On e di Hold-Off, cioè quanto tempo l'onda sta al valore costante alto e quanto a quello basso. Se i tempi sono uguali l'onda e quadra altrimenti è rettangolare.
La differenza nn è solo grafica ma ne risulta modificato sostanzialmente lo spettro che si assottiglia verso le frequenze alte e a limite, quanto il tempo di Hold On è zero, diventa uno spettro nullo (Non c'è niente che si muove...l'onda è ferma a 0).
L'onda quadra è facilmente paragonabile al clarinetto e all'obioe proprio per il suo suono nasale.



Fatta questa breve sequenza di onde base spero di non avervi annoiato e che questa spiegazione sia utile a qualcuno per capirci qualcosa di più.
Daniele dimmi anche te se ritieni sia una cosa utile

ecco, benissimo.. U-Gum questo e' moooolto bene..
ragazzi vi consiglio vivamente di leggere attentamente questo thread (ovviamente per chi ancora non si sia cimentato)..

ah, si certo Gattobus, adesso vorresti farmi credere che tu di sta roba non ne sai niente eh?

Vedo che piano piano si comincia a parlare di cose serie, finalmente ci stiamo allontanando dal parlare di quanto è bravo tizio e quanto è scarco caio

Venendo al discorso Onda, io sono sempre stato molto interessato nn tanto agli oscillatori ai filtri e a tutto quello che concerne la creazione di un suono quanto a tutto quelle che viene dopo, amplificazione e creazione appunto di performance.
Questo è stata sempre una mia mancanza che solo recentemente con lo studio dei Va ho iniziato a colmare.

Diciamo che un tastierista moderno nn può nn partire da qui, è fondamentale sapere come e dove mettere mano per ottenere quello che si vuole.

ebbravo ugum. ottima spiegazione!!!!! sarebbe un discorso infinito ma è gia una cosa ottima ciò che hai fatto

Grazie dell'apprezzamento ragazzi.
Per ora tutto ciò che posso mettere a disposizione è solo qualcosa di nozionistico.
Spero di aggiungere al mio setup una periferica di acquisizone audio molto presto per potervi finalmente far sentire la voce del Fusion, che è una tastiera molto poco conosciuta nel nostro paese e mettere a disposizione materiale specifico, patch e tutorial...

Siamo in attesa allora della tua postazione Home recording.

Tornando al discorso forma d'onda mi viene in mente una cosa molto interessante, per caso vi siete mai chiesti quale sia la differenza sostanzile tra un'onda prodotta da un VA o VST o quella di un analogico vero?

Nel senso, se esiste una differenza deve essere appunto nella sorgente del suono, che si parli di VCO o DCO appunto, questa deve essere proprio in quell'istante.
Se così nn fosse allora vorrebbe dire che un Va o un Vst forse sono "concettualmente" alla pari con gli analogici, del resto un FILTRO è un FILTRO sia che si parli di un circuito sia che si parli di un codice di un software, stessa cosa per un pò tutto il percorso che l'onda appunto ha durante la sua creazione.

Claudio wrote:ah, si certo Gattobus, adesso vorresti farmi credere che tu di sta roba non ne sai niente eh?

Eh? Chi? ...Io?!?!

Scherzi a parte, mi piacerebbe molto scrivere dei tutorial su questo argomento (è da anni che medito di scrivere anche un libro al riguardo), ma veramente ragazzi, non ho molto tempo a mia disposizione per scrivere post così lunghi...
A malapena riesco a frequentare il forum...

Però vorrei rispondere a Daniele:

Daniele wrote:Tornando al discorso forma d'onda mi viene in mente una cosa molto interessante, per caso vi siete mai chiesti quale sia la differenza sostanzile tra un'onda prodotta da un VA o VST o quella di un analogico vero?

Nel senso, se esiste una differenza deve essere appunto nella sorgente del suono, che si parli di VCO o DCO appunto, questa deve essere proprio in quell'istante.
Se così nn fosse allora vorrebbe dire che un Va o un Vst forse sono "concettualmente" alla pari con gli analogici, del resto un FILTRO è un FILTRO sia che si parli di un circuito sia che si parli di un codice di un software, stessa cosa per un pò tutto il percorso che l'onda appunto ha durante la sua creazione.

Le differenze tra una forma d'onda generata analogicamente (attraverso un oscillatore controllato a voltaggio) ed una generata digitalmente sono enormi.

La differenza principale sta nell'approssimazione digitale utilizzata per emulare un segnale continuo (quello dell'onda appunto).
I limiti di questa approssimazione, ad esempio, vengono fuori in maniera eclatante nelle basse frequenze, oppure quando la forma d'onda viene modulata ad alte frequenze da un LFO o da un secondo oscillatore.
Una forma d'onda veramente continua, fluida, analogica, non ha approssimazioni ed il suono quindi risulta più "grasso" in quanto più dicco di armoniche.

Un'altra cosa che rende veramente unico il suono analogico è la sua imperfezione:
se provate ad analizzare un' onda, generata analogicamente, con un oscilloscopio, noterete subito che la sua forma non è precisa e soprattutto può essere instabile.
Se invece provate ad analizzare un'onda "virtuale" noterete che è addirittura "troppo" perfetta...
Ed è proprio questa caratteristica che rende unico il suono dei vari synth vintage... ognuno ha le sue "onde" particolari, come impronte digitali che li rendono unici fra loro. Un' onda quadra di un minimoog (devastante!), non sarà mai la stessa di quella di un prophet...

E poi, cavolo i FILTRI!!! Eresiaaa! Come si fa a dire che un filtro è un filtro!?!?
E' come dire che il tavernello è un vino come lo è il brunello di montalcino...

Scusate... mi sono fatto trasportare un po' troppo... ma l'argomento mi avvince...

Anche i filtri digitali hanno tagli di frequenze approssimati digitalmente, e per quanto alta possa essere alta la loro risoluzione sono pur sempre approssimazioni.
Tutti i limiti di queste approssimazioni vengono a galla clamorosamente quando il filtro viene fatto auto-oscillare, ovvero con il picco di risonanza al massimo ed abbassando il taglio di frequenza (cutoff). Ed ecco che arrivano le scalettature digitali...
Alcuni sviluppatori software al riguardo hanno provato ad attenuare i limiti di queste approssimazioni utilizzando degli algoritmi di aliasing (come quando nella computer grafica si cerca di smussare le linee diagonali cercando di sfumarle) ma il risultato è comunque lontano anni luce dai filtri veri...

E comunque anche nei filtri analogici ci sono differenze timbriche notevoli dati dalla forma del "taglio" della frequenza e dalla forma del picco di risonanza. Anche qui, se vogliamo fare un esempio è impossibile non distinguere un filtro low pass moog (fluido e rotondo), da un filtro curtis di un prophet (secco e tagliente).

La tecnologia a modelli fisici, con le sue approssimazioni, è ancora molto lontana per il momento da suono analogico vero...
Per il momento, magari fra vent'anni avremo risoluzioni a 256bit e a 512Khz... chissà...

Grazie Gattobus per la spiegazione dettagliata e gli esempi che ci hai spiegato.
Come dicevo nn sono molto ferrato in materia di analogici, mi serviranno queste lezioni per poterne poi parlare con più sicurezza.

Ti pongo un'altra domanda, questa più nello specifico.
Tralasciando i casi limite, cioè quei casi in cui si palesano i difetti, che un pò tutti gli addetti ai lavori come te mettono alla luce in situazioni e in discussioni come questa, un suono nn Analogico potrebbe essere scambiato per uno Analogico?

Mi spiego meglio, in fase di registrazione si ha la percezione delle differenza o la nota solamente chi stà suonando?

Scusami la domanda forse banale, ma nn ho mai suonato un analogico puro

Daniele wrote:un suono nn Analogico potrebbe essere scambiato per uno Analogico?

La risposta è SI, eccome... ma dipende dal timbro e dal modo in cui è suonato.

Nonostante la maggiore ricchezza di armoniche infatti, suoni analogici statici, con un singolo oscillatore, con un filtro aperto a metà o modulati lentamente, difficilmente si distinguono nelle registrazioni da quelli "virtuali".

...ma non mi fraintendere!

La differenza si sente proprio suonando il timbro analogico stesso, portandolo al limite cercando di dargli espressività.
Ad esempio usando la pitch wheel (+/- 12) o muovendo i filtri mentre suoni oppure, nei timbri con due o + oscillatori, semplicemente suonando note a diverse altezze nelle quali noti le differenze di fase e di frequenza dei due oscillatori.
Il suono analogico, generalmente è più "vivo" e imprevedibile.
Proprio questa fu la prima sensazione che ebbi, anni fa, quando toccai per la prima volta un moog... non mi sembrava di suonare una semplice tastiera, ma qualcosa che "vibrava", più simile ad una chitarra...

Inoltre in situazioni live, ti garantisco che il timbro analogico vero "buca" il mix in modo devastante.
Difficilmente, anche a bassi volumi, si viene coperti dalle chitarre...

Quindi la differenza, non è solo una "sfumatura"...

Comunque, è anche vero che i synth analogici sono generalmente poco versatili, hanno sonorità limitate, sono capricciosi e pure molto costosi, per questo al giorno d'oggi, tutte le grandi marche si affidano alla tecnologia virtuale: è molto efficace, è economica e garantisce una incredibile versatilità.

Ottima spiegazione Gattobus.
La differenza tra il mondo analogico e quello digitale è da sempre motivo di grandi fraintendimenti e di grande confuzione, sopratutto con l'avvento dei VA che ha confuso ancora di più le idee.
La prima caratteristica, come diceva a ragione Gattobus, che li distingue all'orecchio è proprio l'intrinseca impreferzione del suono degli analogici...
Ma anche questo è spesso motivo di consufione...
L'imperfezione che si avverte dal punto di vista delle alte frequenze e dei "ruomori" non è dovuto tanto al fatto che oscillatori e filtri sono analogici e il segnale che viene riprodotto è continuo nel tempo e nelle ampiezze, ma dal fatto che i vecchi analogici hanno una circuiteria di base più rumorosa, e in generale anche quelli nuovi.
Sempre confermando quello che diceva Gatto, ( bel diminutivo no? ), la differenza che spesso di trova tra Digitale e Analogico è quella bella pasta piena sulle frequenze basse.
Quella si che è più riconducibile alla distinzione tra analogico e digitale.
Un segnale digitale, sample o VA che sia, deve sempre scontrarsi con il fatto che è campionato e quantizzato. Se vedessimo allo zoom un onda sinusoidale digitale, per quanto di alta qualità essa sia, la vedremmo sempre fatta a scalini (come se fosse a pixel), perchè il segnale digitale non ammette una variazione continua tra un valore e un altro...e anche l'attuatore che poi alla fine tira fuori il segnale analogico che va al mixer seguirà e approssimerà l'onda sinusoidale a scalini...
La differenza sostanziale che non renderà mai un VA come un analogico è proprio questa: Sia il filtri che gli oscillatori digitali sono chip che elaborano una sequenza di numeri discreta, e non un voltaggio vero e proprio continuo...anche se quello che esce alla fine è sempre un voltaggio...
E' un po' un cane che si morde la coda, è vero...


P.s.: Volevo rispondere alla tua domanda Daniele in maniera più approfondita perchè è interessante come discorso, qual'è la differenza tra un onda va e una analogica...il Va è in effetti una cosa strana...è come se il chip che sta li dentro, invece di leggere dalla memoria un sample, creasse da un algoritmo scritto, un sample digitale, quindi la differenza tra VA e Analogico, a livello di segnale, è la medesima che c'è tra un Sample della tua triton e un analogico...
Uno fa uscire un voltaggio...uno una sequenza di numeri...