Syntetisaattori
Wikipedia
Syntetisaattori (puhekielessä syntikka, syntsa, syna) on lähinnä musiikissa ja ääniefektien luomisessa käytetty elektroninen laite, joka tuottaa ääntä. Useimmiten syntetisaattoreihin syötetään ääni pianon koskettimistoa muistuttavalta koskettimistolta. Tällöin syntetisaattori toimii kosketinsoittimena, josta saa monipuolisia ääniä. On olemassa myös esimerkiksi kitarasyntetisaattoreita sekä sellaisia syntetisaattoreita, joita ei ole tarkoitettu käsin soitettavaksi.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Moog ja varhaiset syntetisaattorit
Modernien syntetisaattorien historian tärkeimpiä henkilöitä oli yhdysvaltalainen Robert Moog. Moog alkoi rakentaa syntetisaattoreita 1950-luvulla lähinnä omana harrastuksenaan, ja vuonna 1964 ilmestyi ensimmäinen laajempaan käyttöön tarkoitettu Moog-syntetisaattori, jonka kantavana ideana oli analogielektroniikalla toteutettu vähentävä synteesi (oskillaattorin signaali ohjataan suotimen läpi).
Vaikka Moogin osuus syntetisaattorien historiassa on kiistaton, rakennettiin ensimmäiset elektroniset instrumentit jo 1800-luvun viimeisellä neljänneksellä. Moogin luomusten lisäksi mainitsemisen arvoisia instrumentteja tässä yhteydessä ovat ainakin Theremin (1917), Ondes Martenot (1928) ja Trautonium (1930).
[muokkaa] Modulaarinen syntetisaattori
Ensimmäiset analogiset syntetisaattorit olivat rakenteeltaan modulaarisia. Niissä jokainen elektroninen yksikkö oli erillinen laitekokonaisuuteen asennetteva moduuli. Moduulien etupaneeleissa käytettiin erilaisia liittimiä, joilla ne voitiin yhdistää keskenään kaapeleilla käyttäjän haluamalla tavalla. Koskettimisto oli myös irrallinen ja sillä voitiin soittaa vain yhtä säveltä kerrallaan, jolloin soitin oli monofoninen.
Modulaarisyntetisaattori oli sitä käyttävän muusikon kannalta rakenteeltaan hyvin joustava. Sen kokoonpanoa voitiin tarpeen tullen muuttaa, tai jo instrumenttia tilatessa soitin voitiin rakentaa muusikon toiveiden mukaisesti. Soittimen moduuleita voitiin yhdistää lähes mielivaltaisella tavalla.
Modulaarisyntetisaattorin käyttäminen ei aluksi ollut helppoa. Muusikon oli myös ymmärrettävä audiosignaalin elektronisen prosessoinnin perusteet, jotta soitin voitiin saada tuottamaan muusikon näkemyksen mukainen ääni.
Perusmallisessa, soitininstrumentiksi kelpaavaassa syntetisaattorissa oli tavallisesti vähintään seuraavanlaisia osia:
- VCO eli jänniteohjattu oskillaattori, joka toimii varsinaisena äänen alkulähteenä. Oskillaattori tuottaa sellaisia aaltomuotoja, jotka ovat usein yksinkertaisilla elektroniikan peruskytkennöillä toteutettavissa, esimerkiksi siniaaltoa, saha-aaltoa (ramppiaaltoa), triangeliaaltoa ja pulssiaaltoa. Nämä aaltomuodot sisältävät paljon yläsävelkerrannaisia perustaajuuteen nähden, mikä mahdollistaa niiden luovan muokkaamisen suotimien avulla. Useammalla oskillaattorilla saadaan sointuääneen enemmän rikkautta ja chorus-efektiä sekoittamalla eri aaltomuotoja keskenään ja virittämällä oskillaattoreiden perustaajuudet hieman toisistaan poiketen. Jänniteohjatun oskillaattorin tuottamaa taajuutta ohjataan siihen ulkopuolelta tuodulla sähköjännitteellä, joka tavallisemmin saadaan koskettimistolta. Oskillaattorin taajuutta voidaan kytkentäkaapeleiden avulla ohjata tarvittaessa myös muusta moduulista.
- VCF eli jänniteohjattu signaalisuodatin. Suodattimia on kolmea eri tyyppiä: alipäästösuodatin (LPF), kaistanpäästösuodatin (BPF) ja ylipäästösuodatin (HPF). Kaistanpäästösuodattimesta on olemassa myös käänteisesti toimiva versio eli kaistanestosuodatin (BRF), mutta pääasiallisesti syntetisaattoreissa käytetään kolmea aiemmin mainittua suodintyyppiä. Suodattimen rajataajuuksia säädetään moduulin omista säätimistä tai siihen ulkopuolelta, toisesta moduulista tuodulla ohjausjännitteellä. Lisäksi suodattimissa on useimmiten myös resonanssikytkennällä varustettu korostin, jolla korostetaan suodattimesta läpiajettavan signaalin voimakkuutta juuri rajataajuuden kohdalla.
- VCA eli jänniteohjattu vahvistin. Tällä moduulilla soinnille voidaan antaa sen lopullinen äänenvoimakkuudellinen muoto kuten akustisillakin soittimilla yleensä on. Vahvistimen läpi ajettavan signaalin äänenvoimakkuus ohjautuu vahvistimeen tuotavalla sähköjännitteellä, tavallisemmin verhokäyrägeneraattorin tuottamalla ohjausjännitteellä. VCA:lle voidaan tuoda ohjausjännite myös jostain muusta moduulista ja siten muokata sointia amplitudimodulaatiolla.
- ADSR tai jokin muu verhokäyrägeneraattori (vaippageneraattori). Generaattorin yleisin tarkoitus on luoda sointia varten ominainen, tietyin aikavälein muuttuva äänenvoimakkuuden ohjaus. Tavallisemmin sen tuottama muuttuva kontrollijännite ohjataan jänniteohjattuun vahvistimeen. Verhokäyräjännitteillä voidaan toki ohjata mitä tahansa muutakin moduulia, kuten suodatinta tai oskillaattoria. Generaattorin luoma verhokäyräjännite yleensä käynnistetään koskettimiston alaspainalluksesta, mutta sen käynnistämistä voidaan avaintaa myös muustakin pulssilähteestä.
Näiden lisäksi modulaarisyntetisaattorissa on yleensä myös muitakin moduuleja, esimerkiksi:
- Kohinageneraattori
- Matalataajuusoskillaattori (LFO)
- Kehämodulaattori
- Signaalin näyte- ja pitopiiri (Sample and Hold)
- Signaalin kääntäjä
- Summaus- ja erotusvahvistin
- Viive audiosignaaleille tai ohjausjännitteille
- Särö tai jokin muu aaltomuodon muokkaukseen tarkoitettu moduuli (waveshaper)
- Signaalimiksereitä
- Sekvensseri
[muokkaa] Kannettavat syntetisaattorit
Modulaariset syntetisaattorit ovat yleensä suurikokoisia ja painavia soitininstrumentteja, joiden käyttötarkoitus on etupäässä musiikkistudioissa. Niiden seuraajiksi kehitettiin yksinkertaistettuja syntetisaattoreita, jotka sisälsivät syntetisaattorin tavallisemmat perusyksiköt kiinteästi asennettuina. Yksiköt olivat sisäisesti kytketty toisiinsa järkevään toimintajärjestykseen, jolloin liitoskaapeleiden käyttöä ei enää tarvittu. Lisäksi näissä syntetisaattoreissa oli koskettimisto kiinteästi asennettuna soitinkokonaisuuteen.
Kannettavista syntetisaattoreista valmistettiin myös sekamalleja, joissa moduulit olivat kiinteästi laitteeseen asennettuja ja sisäisesti valmiiksi toisiinsa peruskytkettyjä, mutta niitä voitiin tarvittaessa kytkeä myös ulkopuolisilla liitoskaapeleilla käytön joustavuuden parantamiseksi. Eräs tunnetuin tällainen syntetisaattorimalli on yhdysvaltalaisen ARP-yhtiön valmistama ARP 2600, jonka laitekokonaisuus irrallisine koskettimistoineen voitiin sulkea yhdeksi matkalaukuksi.
1980-luvulla kehitettiin musiikin esitystilannetta varten syntetisaattoreita, joissa on kitaran tavoin olkahihnassa kannettava koskettimisto. Näitä soitetaan lavalla useimmiten yhdellä kädellä. Toiselle kädelle jää kahva, jonka vieressä sijaitsevat vibraatto ja slide-säätimet. Tällaiset syntetisaattorit eivät ole kovin yleisiä. Myös kitarasyntetisaattorit, joihin äänenkorkeudet ja pituudet syötetään koskettimiston sijasta sähkökitaran tavoin, tulivat tunnetuiksi 1980-luvulla.
[muokkaa] Ohjelmoitavat syntetisaattorit
Ohjelmoitavissa analogisissa syntetisaattoreissa otettiin asteittain mukaan digitaalitekniikka, joka mahdollisti syntetisaattoreiden käytön paremmin live-esiintymisessä. Sen lisäksi digitaalitekniikka toi mukanaan myös polyfonisuuden, eli useamman kuin yhden sävelen soittamisen samanaikaisesti.
Suurin hyöty digitaalitekniikan lisäämisestä analogisiin syntetisaattoreihin oli säädinasetusten tallettaminen ja niiden kutsuminen muistista, jolloin erilaisia ohjelmoituja sointuääniä voitiin vaihtaa nopeasti.
Digitaalinen ohjelmoitavuus poisti vähitellen syntetisaattorin käyttöpaneelista pyöritettävät säätimet ja niistä tuli enemmän pelkillä näppäimillä käytettäviä.
Elektroniikan kehittyessä myös syntetisaattoreissa yleistyi erilliskomponentit korvaavien IC-piirien käyttö. IC-piirit tekivät varsinkin oskillaattoreiden toiminnasta vakaampaa. Aikaisempien erilliskomponenteilla rakennettujen syntetisaattoreiden oskillaattoreita vaivasi niiden epävakaus ja viritetyn sävelkorkeuden vaeltaminen, jonka yleisenä syynä oli komponenttien aiheuttama lämpiäminen ja siitä johtuva ominaisuuksien muutos komponenteissa.
[muokkaa] Digitaaliset syntetisaattorit
Nykyaikaisissa syntetisaattoreissa käytetään aaltomuotojen synnyttämiseen analogisten oskillaattorien sijasta usein digitaalisia ääninäytteitä (wavetable-synteesi) tai analogisten syntetisaattoreiden ääntä imitoimaan pyrkiviä funktioita (mallintava synteesi).
Digitaalisissa syntetisaattoreissa audiosignaalin prosessointi tapahtuu joko osittain tai täysin digitaalisesti. Osittaisessa prosessoinnissa äänen alkulähde luodaan digitaalisesti, joten varsinaisia analogisia oskillaattoreita soittimessa ei ole, mutta alkuääni muokataan edelleen analogisilla kytkennöillä. Täysin digitaalisissa soittimissa analogiääntä jäljittelevä signaali käsitellään alusta loppuun saakka digitaalisesti.
1980-luvulla kehitettiin digitaalisten syntetisaattoreiden ja muiden digitaalisten musiikki-instrumenttien yhdistämiseksi MIDI-väylä, jolla eri valmistajien soittimia voidaan ohjata keskenään. Ennen MIDI-standardia syntetisaattoreiden ulkopuoliseen ohjaamiseen käytettiin kontrollijänniteliitäntöjä (CV).
Digitaalisista syntetisaattoreista on olemassa myös erikoistapauksia, jossa sointuäänen muokkaamiseen ei käytetä lainkaan perinteisiä audiosignaalin prosessointeja. Näistä tavoista esimerkkinä ovat 80-luvun popmusiikille tunnusomainen Yamahan käyttämä FM-synteesi, ja Casion kehittämä PD-synteesi (Phase Distortion). Ainakin Kawai on valmistanut additiiviseen synteesiin perustuvia syntetisaattoreita, joissa ääni generoidaan laskemalla yhteen siniaaltoja.
[muokkaa] Ohjelmistosyntetisaattorit
Myös tietokonesyntetisaattori tai virtuaali-instrumentti (engl. software synthesizer). Äänensynteesi voi tapahtua myös yksinomaan tietokoneessa laskemalla. Tietokoneiden alkuaikoina laskenta tapahtui hitaasti reikäkorteilla ohjaten ja tulos kirjoitettiin magneettinauhalle. Sittemmin prosessoriteho on kasvanut niin, että laskenta ja äänenmuodostus voivat tapahtua reaaliajassa samalla kun käyttäjä vääntää aidon kolmiulotteisen näköisiä säätönappuloita hiirellä kuvaruudulta ja kuulee välittömästi lopputuloksen.
Nykyään monista ohjelmistosyntetisaattoreista on kasvanut kokonaisia virtuaalistudioita eli softastudioita, jotka sisältävät jo itsessään kaikki äänen syntetoimisen, säveltämisen ja signaaliprosessoinnin toiminnot. Tällaisia ohjelmia ovat mm. FL Studio, ReBirth RB-338, Reason, Orion Platinum ja Buzz Tracker, joilla voi periaatteessa kappaleen tehdä alusta loppuun koti-PC:ssä ilman mitään ulkoisia ohjelmia tai laitteita.
[muokkaa] Tunnettuja syntetisaattoreiden valmistajia
- ARP (Yhdysvallat)
- Yhtiön toiminta nykyään lopetettu, tunnetuimmat soitinmallit 2600 ja Odyssey
- Doepfer (Saksa)
- Tunnetuimmat soitinmallit A-100-modulaarisyntetisaattorit
- EMS (Englanti)
- Tunnetuin soitinmalli VCS3
- Korg (Japani)
- Tunnetuin soitinmallisarja Triton
- Moog (Yhdysvallat)
- Tunnetuin soitinmalli Minimoog, josta myös moderni variaatio Moog Voyager
- Oberheim
- Tunnetuimmat soitinmallit Oberheim 8 voice ja erilliset SEM-mallisarjan moduulit
- Roland (Japani)
- Tunnetuimmat soitinmallit Fantom, Juno- ja Jupiter-mallisarjat sekä x0x-sarjan laitteet
- Sequential Circuits (Yhdysvallat)
- Yhtiön toiminta nykyään lopetettu, tunnetuin soitinmalli Prophet-mallisarja
- Yamaha (Japani)
- Tunnetuin soitinmalli DX-mallisarja (FM-synteesi)
