El Sintetizador Analógico

El sintetizador analógico
por Gaspar Vidal Reynés

Introducción

El sintetizador analógico es un instrumento musical electrónico que genera los sonidos con algunos sistemas -que ya veremos- puramente analógicos en el sentido electrónico. Se inventó antes de la aparición de la tecnología digital que ahora conocemos.

Breve historia de la síntesis musical electrónica

El sintetizador más antiguo que se conoce es el Telharmonium, cuyo origen se sitúa en 1900, y existe una descripción del mismo en la revista Electrical World nº 58 de 1906 escrito por su creador, Thaddeus Cahill’s. Más tarde, en 1920 el Dr. Carl Emil inventa el audiómetro, que funciona mediante tonos generados electrónicamente, y preconiza un futuro de nuevos sonidos electrónicos. Leon Theremin crea en 1923 el primero de los que se pueden llamar instrumentos musicales, el Theremin.
Su eslogan es “El instrumento que se toca sin ser tocado”, ya que el sonido se genera con unos osciladores cuya frecuencia varía al acercar o alejar una mano de una especie de antena.

De la misma época es el generador de ondas martenot, diseñado por Maurice Martenot en 1928 con la intención de superar ciertas limitaciones del piano. Se trata ya de un instrumento controlado por un teclado y permite también el control mediante un anillo que posibilita el glissando y el vibrato. Posteriormente aparecen versiones mejoradas del generador martenot, como son el ondiline y el trautonium. El ondiline ya se basa en un tipo de oscilador en diente de sierra y divisores de frecuencia que permite una síntesis aditiva posterior.

El trautonium es el precursor de los instrumentos controlados por tensión (más tarde lo usará Moog), y podía dividir una octava en 1200 tonos diferentes …
En 1939 se presenta en New York un instrumento llamado

voder, un auténtico sintetizador en el sentido actual, pero diseñado para reproducir la palabra hablada. En 1948 aparece el concepto de música concreta, que no es más que la manipulación de sonidos concretos, naturales y electrónicos, montados sobre cinta magnética. En 1955, bajo el patrocinio de la RCA se construyen los sintetizadores MARK I y MARK II.
Uno de ellos todavía funciona y mide unos 5 m de largo por 2 de alto. Funciona con una banda de papel perforado donde el autor codifica los parámetros del sonido que debe generarse. No puede interpretar música en tiempo real, pero sí imitar perfectamente muchos instrumentos convencionales. En aquellos años, la grabación multipista en cinta magnética no estaba desarrollada y se usaron discos multisurco para las grabaciones. Luego se mezclaban aquellos surcos en uno definitivo. En estos modelos aparece por primera vez la utilización del ruido blanco, necesario para imitar los platillos o címbalos. Durante esta época, son muy utilizados los discos de 78 rmp en los que se hacían grabaciones a distintas velocidades y lecturas con múltiples pickups y grabaciones en surcos sin fin para obtener sonidos repetitivos. Posteriormente se utilizó la cinta magnética para grabar y manipular sonidos, con un procedimiento muy delicado que consiste en recortar trozos de cinta grabada que se adhieren sobre otra cinta …

1964: Moog inventa el sintetizador modular

A medida que progresa la tecnología electrónica, concretamente el transistor, se hace posible la construcción de generadores de sonido más perfeccionados. Así, Robert A. Moog, en colaboración con un músico llamado Herbert Deutsch desarrolla los primeros

VCO y VCA
controlados por tensión. Un año más tarde, desarrolla los filtros controlados VCF, de paso bajo y paso alto y los generadores de envolvente ADSR y los teclados con memoria.
El mes de octubre de aquel año, Moog presenta en una convención de Audio Engineering Society su trabajo titulado Módulos para musica electrónica controlados por tensión.
Había nacido el moderno sintetizador analógico modular. Tres años más tarde, Moog Music Inc. producía una completa línea de módulos muy versátiles y fáciles de utilizar par la producción de sonidos. En 1968, Walter Carlos introduce el concepto de música electrónica, de laboratorio, y sorprende al personal con su versión de un Concierto de Brangerburgo de Bach y obtiene un gran éxito con su álbum Switched on Bach, una prodigiosa muestra de virtuosismo electrónico interpretando música de J.S.Bach.

Diagrama de bloques de un sintetizador elemental

El teclado controlador

El teclado es el controlador más popular para todo tipo de sintetizadores. Se trata de una fuente que suministra tensiones proporcionales a la tecla que se oprime. En los sintetizadores polifónicos, más modernos, se obtienen varias tensiones de control, una para cada tecla pulsada. El teclado también puede proporcionar otras tensiones de control, como puede ser la velocidad de pulsación de la tecla, o la presión sobre la misma, lo que permite aumentar las posibilidades expresivas del sintetizador.

Para el funcionamiento del conjunto de módulos, el teclado suministra varias señales de control:

• Un impulso de disparo cada vez que se oprime una tecla, que se utiliza para iniciar los generadores de envolvente.
• Un escalón de tensión de duración igual al tiempo que la tecla está pulsada, que permite generar las señales de mantenimiento y relajación del generador ADSR.
• Un nivel de tensión discreto correspondiente a la tecla pulsada, de tal modo que 1V corresponde a una diferencia de una octava.
• Una señal de control de portamento, que permite generar un deslizamiento entre dos notas.
• Una memoria analógica que mantiene la tensión de la última tecla oprimida.

El oscilador controlado por tensión, VCO

Se trata de la fuente de sonido básica del sintetizador. La frecuencia de la señal que genera se obtiene como suma algebraica de las tensiones de control aplicadas a sus entradas.

En los sintetizadores se usan VCO con respuesta exponencial normalizada a 1V/octava. Dispone de varias formas de onda, senoidal, diente de sierra, triangular y cuadrada, y cada una de ellas dará un tipo de sonido peculiar y diferente, dado el distinto contenido armónico que tienen.

El mezclador de audio

Es un dispositivo que permite la combinación de una serie de señales de entrada en las proporciones deseadas de modo que se obtiene otra señal que es la combinación de aquellas.

El generador de envolventes, ADSR

ADSR es el acrónimo de attack, decay, sustain release, y se refiere a cuatro zonas características de la amplitud de una señal de control. Las zonas ADR se refieren a tiempos, mientras que S se refiere a un nivel. Estos generadores de envolvente controlarán tanto la amplitud de la señal sonora como la respuesta del filtro.

El amplificador controlado por tensión, VCA

La combinación de un generador ADSR y un VCA imparte a los sonidos que modifica unas determinadas características de ataque y decaimiento en su intensidad, de modo que permite la simulación de la dinámica de diversos instrumentos. También es posible modular en amplitud la señal que se procesa para añadir trémolos y otros efectos que dependerán mucho de la frecuencia de la señal moduladora.

El filtro controlado por tensión, VCF

El filtro es un elemento que permite el paso de unas determinadas frecuencias de la señal de entrada, y es el equivalente eléctrico de los resonadores acústicos de los instrumentos tradicioneles, como la caja del violín, que da el sonido característico del instrumento.

Este filtro se puede configurar en varios modos, paso bajo, paso alto, paso de banda y rechazo de banda, según sea el efecto que deseamos resaltar o atenuar de la onda básica generada por los VCO.
Los parámetros característicos de un filtro son la frecuencia de corte, a partir de la cual la respuesta es la mitad, y la pendiente del filtro, que determina la atenuación de los sucesivos armónicos de la señal de entrada.

El oscilador de baja frecuencia, LFO

Generalmente se compone de varios osciladores independientes, controlados por tensión, con varias formas de onda cada uno, y que se sitúan en la banda de bajas frecuencias, hasta unos 20Hz. Su salida puede usarse tanto para controlar la amplitud, trémolo, como la frecuencia, vibrato, de los VCO, obteniendo sonoridades muy variadas.

El generador de ruido

Suelen proporcionar ruido blanco y rosa, así como una salida de tensión de control aleatoria, pero ajustable en ciertos parámetros.
Estas tres señales sirven para producir sonidos no convencionales similares a los naturales, desde el mar al trueno y el siseo del aire.

El sintetizador analógico
por Gaspar Vidal Reynés

Glosario

ADSR. Attack, Decay, Sustain, Release, ataque, decaimiento, sostenimiento y relajación.

Ruido blanco. Teóricamente, una señal que contiene todas las frecuencias. En la realidad se trata de
ruido rosa, que es el ruido blaco filtrado dentro del espectro audible.

VCA. Voltage Controled Oscilator, oscilador controlado por
tensión.

VCF. Voltage Controled Filter, filtro controlado por tensión.

VCO. Voltage Controled Oscilator, oscilador controlado por tensión.

Bibliografía:
J. Bermúdez, “Nueva generación de instrumentos musicales electrónicos”. Marcombo 1977.
C. Chapman, “Formant, sintetizador musical”. Ingelek 1980.