Hola. Bienvenidos. En este video, aprenderemos cómo construir un sintetizador paso a paso. Para estos efectos, hemos escogido un sintetizador FM, básicamente, porque es bastante simple conceptualmente. Por lo demás, versiones de este tipo de sintetizadores fueron muy populares en los años 70 y 80. Muchas marcas reconocidas de sintetizadores, eran, básicamente, extensiones de lo que vamos a aprender a hacer hoy en este video. Y también nos permitirá comprender mejor la síntesis FM, en cómo se puede utilizar, para no solamente crear sonidos sintéticos abstractos, sino para intentar emular instrumentos musicales reales a través de esta síntesis. Por supuesto que un sintetizador podría ser más completo, podría tener una síntesis aditiva, podría tener granular, podría tener efectos espectrales, en fin, pero para efectos de demostrar cómo se puede implementar un sintetizador, vamos a utilizar síntesis FM, exclusivamente. Por supuesto que ustedes, con lo que han aprendido en este curso, serán capaces de implementar versiones distintas y extender este sintetizador básico mucho más allá, estando limitados solamente por la creatividad de cada uno de ustedes. Entonces, la estructura básica que vamos a implementar va a consistir, aquí, de un oscilador. Este aquí, vamos a tener un oscilador. Como sabemos, en el caso de la frecuencia modulada, la frecuencia es una suma de una frecuencia portadora, que se puede controlar mediante parámetros, y la salida de otro oscilador que tiene su propio control de amplitud; lo voy a dibujar con esta flecha acá, porque es importante cómo se controla esa amplitud. Y aquí tenemos una frecuencia modulante. Para implementar una síntesis FM en forma efectiva, hay que relacionar estos dos números. Estos que están acá, que voy a dibujar aquí. Entonces, tiene que existir una relación entre ese número y ese número, y lo vamos a hacer de la siguiente forma. Vamos a especificar esta frecuencia como una proporción de esta frecuencia. Eso es lo que se llama "la razón portadora de esa modulante", si lo escribimos en castellano y en inglés, típicamente, si ven en algún libro o en alguna referencia en Internet, típicamente, es "carried", es el "modulator", la relación "c" es a "m". Entonces, en vez de especificar este número en forma práctica, vamos a especificar este valor como una proporción de ese número, como esto multiplicado por un factor de armonicidad. Cuando la relación es entera, se produce un espectro con sonidos armónicos e igualmente espaciados, es decir, armónicos propiamente tal. Cuando esta relación no es entera y es un número irracional o fraccional, por ejemplo, se producen parciales no armónicos, es decir, contenidos de frecuencia que no están armónicamente relacionado entre sí. Por lo tanto, cambiando solamente esta relación es posible construir instrumentos que suenen con un timbre mucho más armónico, como un instrumento musical real, o timbres que cuyo espectro es más bien compuesto de inarmonicidades, por ejemplo, el sonido de una campana, como vamos a tratar de reproducir después, en el ejemplo práctico. Otro aspecto importante de esta implementación, es controlar esa amplitud, la amplitud del oscilador que funciona como modulador. Esta amplitud que está acá, que tiene que estar relacionada con esta frecuencia como acabo de decir, se relaciona a través de lo que se conoce como el Índice de modulación. Típicamente, se denota con la letra "I", y tienen que ver con la relación entre la amplitud de la modulante con su frecuencia. Es un factor muy importante en la implementación de un sintetizador FM. Entonces, aquí tenemos los elementos básicos de un sintetizador FM. Obviamente, al final de la cadena tiene que haber un control de amplitud general, la amplitud general de todo el instrumento. Pero, sorprendentemente, con este esquema bastante simple, es posible crear sonidos muy diversos, y vamos a mostrar ejemplos de cómo se puede implementar para casos concretos. Lo primero que vamos a hacer es el instrumento de una campana, y vamos a ver qué parámetros tengo que poner en esa frecuencia, esta y el índice modulación para que este instrumento emule el sonido de una campana. El segundo instrumento que voy a intentar emular, es un instrumento de percusión, unas "claves". Es decir, cuando algo parecido a esto, cuando es de madera, chocan unas claves. Vamos a intentar simular un sonido parecido a eso. El tercer sonido va a ser un clarinete, que tiene un ataque muy suave, una envolvente que crece lento y decae lento. Después, una trompeta. El quinto instrumento va a ser un violonchelo, es decir, un instrumento de cuerda que tiene una sonoridad más bien gruesa, grave. Y, finalmente, vamos a hacer dos sonidos sintéticos. Un sonido, podríamos catalogar de un sonido sintético, sin ninguna regla particular que lo vincule a un instrumento musical particular. Y el último sonido, le voy a poner una característica de un sonido antinatural, en el sentido de que no va a seguir una envolvente como la tendría un instrumento real, sino va a ser una envolvente inversa. Es decir, un sonido que va a partir con muy poca amplitud y hacia el final va a crecer en amplitud, lo cual, obviamente, no es natural, pero solamente es para explicar el poder que tienen las síntesis FM para crear sonidos abstractos. Eso fue uno de los grandes atractivos que tuvo cuando los sintetizadores FM se hicieron muy conocidos, muy populares, sobre todo en la música popular experimental. La clave para lograr simular cosas distintas, fuentes distintas, instrumentos distintos con el mismo esquema, es cómo controlar estos números, pero no solo los números en sí, sino cómo evolucionan estos números en el tiempo. Eso es fundamental para hacer una buena síntesis FM, y eso se hace con lo que hemos visto en este curso, a través de envolventes. Es importante especificar las envolventes de todos los parámetros involucrados. Entonces, para ejemplificar las diferencias entre todos estos instrumentos, vamos a hacer gráficos de las envolventes que se necesitan, en particular para dos valores, para el índice de modulación y para la amplitud general del sonido. Entonces, vamos a graficar aquí, la evolución en el tiempo del Índice de modulación "I", y acá vamos a graficar la evolución en el tiempo de la envolvente general "A". Dependiendo de cómo sean estas curvas y de la relación de armonicidad también, se pueden lograr sonidos muy diversos. En el primer ejemplo de la campana, el índice de modulación sigue una curva, más bien una recta, de este tipo, mientras que la envolvente sigue una curva de este tipo. Y el tercer parámetro importante, aparte de estas curvas, es la relación entre portadora y moduladora. En este caso, es 1. Vamos a usar 1 de esas 2,8. Esto significa que si la frecuencia de la portadora es 1, la frecuencia de la modulante es 2,8 veces esa. Si esta frecuencia es 100, la frecuencia acá es 280. Esta configuración especial de la evolución de índice de modulación, amplitud general y la relación entre la frecuencia de modulante y portadora da como resultado el sonido de una campana. En el caso de percusión, las claves, el índice de modulación es una curva un poco más suave, con una especie de cambio de pendiente aquí, algo por el estilo; mientras que la envolvente de amplitud es mucho más abrupta, tiene un ataque al comienzo y después como que decae de esta forma. Estoy exagerando un poco la forma, pero lo que quiero ejemplificar es que, a diferencia de la anterior, esto es un ataque brusco versus lo que era más suave en el instrumento anterior. La razón de armonicidad, en este caso, es 1 es a 2,5. Por lo tanto, cuando uno implementa estas envolventes para índice de modulación, amplitud y esta relación entre las frecuencias, uno logra un sonido percusivo como el de las claves. En el caso del clarinete, un instrumento bastante armónico, bastante definido, un instrumento bastante simple, puro, comparado con un sonido sinusoide, si uno quisiera verlo así, tiene un índice de modulación que tiene una especie de curva media trapezoidal, crece un poco, se mantiene, vuelve a decrecer, y su curva de amplitud envolvente también es más o menos similar. Crece de forma más o menos suave, pero hasta un tiempo, luego vamos a ver que se mantiene durante un buen momento y después decae de esta forma. Para que el clarinete se pueda simular bien con FM, la relación entre la portadora y la modulante tiene que ser entera. Por lo tanto, en este caso, vamos a usar una relación 1 es a 4, una relación entera entre las frecuencias. Entonces, cuando uno implementa unas curvas para índice de modulación de esta forma y esta relación entera de la armonicidad, logra simular bastante convincentemente un clarinete. Vamos a dar "check" aquí. El caso de una trompeta es bastante similar al del clarinete. Usan la misma curva para el índice de modulación. Sin embargo, la curva típica que se implementa para la envolvente general es una curva ADSR, es decir, una curva que crece, decae un poquito, se mantiene un largo tiempo y después decae de esta forma. Y la relación armónica, típicamente es 1 es a 1. A diferencia del clarinete, se ocupa una relación 1 es a 1 y una curva de amplitud levemente distinta, y ese pequeño cambio en estos 2 parámetros logra diferenciar un clarinete de una trompeta. Para el caso de un chelo, la curva de índice de modulación se parece a una DSR, en el sentido que sube, baja un poquito y después decae, por ejemplo así. Y la curva de la envolvente también es similar, sube un poco, tiene un cambio de pendiente y después decae. Puede ser en forma lineal o de alguna forma de este tipo. Y la relación de armonicidad para el chelo, lo que vamos a usar es 1 es a 2,5. Con estos parámetros, uno logra simular un chelo que, si bien no es tan convincente, sí asemeja ciertas características de un instrumento de cuerda. Implementaciones de chelo en FM, típicamente, ocupan más de una portadora o más de una modulante para lograr un efecto un poco más real, pero esta configuración básica nos permite hacer un sonido tipo chelo. Como esto es síntesis en el computador y, básicamente, estos son memorias, tablas que tienen curvas totalmente arbitrarias, nada me impide generar curvas arbitrarias acá y jugar, explorar, a ver cómo suenan distintas configuraciones de curva. En el sintético, en particular, vamos a implementar una curva de este tipo. El índice de modulación va a subir, va a decaer, va a bajar, va a volver a subir y va a decaer de esa forma. No se parecen en nada a las curvas anteriores que hemos visto y, claramente, un instrumento acústico tradicional, como los que hemos tratado de simular, no va a tener una curva de este tipo. Un instrumento real va sonar sintético, que era nuestro objetivo. Y para la curva de la amplitud general, podemos hacer algo simpático, como que esto decaiga por un tiempo muy tenue y después vuelva a subir, y tenga una curva más o menos de este tipo. Y vamos a ocupar una razón de armonicidad que no es entera, que se aleja mucho más de lo entero. Vamos a usar una relación de 1 es a 1,18. Para intentar hacer una relación que casi es 1 es a 1, pero no es exactamente1 es a 1, es un poco distinto y eso hace que parezca armónico e interesante en el sonido final. Entonces, con esta configuración, podemos hacer un sonido sintético. Finalmente, implementaremos un sonido antinatural en el sentido de que las curvas son totalmente opuestas a las curvas esperadas para sonidos de instrumentos reales, como los anteriores. Implementemos, por ejemplo, una curva de índice de modulación que primero decrezca muy lentamente y después crezca bruscamente, así. Esto no es lo que sucede típicamente para síntesis FM de instrumentos como los que hemos visto. Desde este punto de vista, esto no tiene mucha lógica natural, por eso se llama antinatural. Un instrumento real no se va a comportar así. Además, vamos a agregar una curva para la amplitud general extraña, que tenga muchos cortes, por ejemplo, que decaiga acá, que suba aquí después, que tenga algunos corte así y, finalmente, decaiga. Como esto es una tabla, nada nos impide hacer curvas como esta. Es muy raro que un instrumento en la vida real, una fuente natural, tenga una curva de amplitud de esta forma. Y, finalmente, la relación entre frecuencia va a ser 1 es a 3,18. Esto, de nuevo, tiene la intención de que sea casi 1 es a 3, pero no tal cual, por lo tanto, aparecen muchas armonicidades. Esto nos permite sintetizar un sonido antinatural, como le he llamado, y los invito a implementar este sintetizador y jugar con las curvas, dibujarlas, incluso con el mouse se puede hacer en muchos programas, para escuchar y explorar el mundo desde la síntesis FM, el cual es bastante variado, bastante rico en sonoridades. En este video, hemos aprendido cómo construir un sintetizador de frecuencia modulada simple, pero efectivo. Hemos visto que lo importante en una síntesis FM es la evolución temporal del índice de modulación y de la amplitud en general del instrumento, así como la relación entre la frecuencia de la portadora respecto de la frecuencia de la modulante. Hemos visto cómo distintas configuraciones de este mismo esquema, que es bastante simple por lo demás, solamente necesitamos dos osciladores para hacerlo, hemos podido construir sonidos como campanas, instrumentos de percusión, claves, clarinete, trompeta, violonchelo y un sonido sintético, que suena claramente artificial, pero aún así sigue un poco las reglas normales de los sonidos en la naturaleza, y un sonido totalmente antinatural, que no sería encontrado en la naturaleza y que sí pudimos crear con la síntesis FM.
