Plansza Interaktywna pod tytułem Schemat blokowy syntezatora przedstawia zagadnienia związane z budową syntezatora i związanymi z nim urządzeniami. Plansza składa się z trzech zakładek: Plansza 1, Plansza 2 i Plansza 3.

Plansza 1. Grafika główna przedstawia syntezator, do którego po prawej stronie podłączony jest arpeggiator ( sekwencer) - w postaci czarnego prostokąta oraz na dole trzy generatory wolnych przebiegów (LFO) - na których są dwa pokrętła i diody z obwiednią ADSR, wszystkie połączone sprzęty są ze sobą zielonymi liniami od których wychodzą strzałki skierowane w dół, w stronę generatorów oraz w prawo za arpeggiatorem. Na Syntezatorze po lewej stronie są dwa pokrętła, z prawej opisana została jako Pitch Bend a po lewej Mod Wheel. U góry grafiki są dwa kafelki: zielony - sygnał sterujący, pod nim różowy - Sygnał dźwiękowy. 

Na grafice rozmieszczone są punktu od 1do 4, pod którymi znajduje się audio tożsame z poniżej zamieszczonym opisem. Niektóre opisy zawierają dodatkowo odgłosy opisywanych dźwięków.

1. Klawiatura sterująca z kontrolerem pitch bend oraz kółkiem modulacji

Syntezator potrzebuje kontrolera, który będzie sterował częstotliwością oscylatora oraz innymi parametrami.

Kontrolerem, który jest najszerzej stosowany i pozwala na granie na syntezatorze, jest klawiatura. Syntezatorem można również sterować za pomocą:

• padów przyciskanych palcami czy uderzanych pałkami;

• kontrolerów wstęgowych;

• ekranów dotykowych;

• pedałów;

• kontrolerów dętych, zbliżeniowych i innych.

Standardowa klawiatura sterująca ma dwa modulatory w postaci pionowych, okrągłych pokręteł, które są umieszczone po lewej stronie klawiszy. Pierwszy modulator to kółko wysokości dźwięku „pitch wheel”, a drugi to kółko modulacji „modulation wheel”, określane też jako „mod wheel”.

Kontroler wysokości dźwięku jest ustawiony w środku swojego zakresu i po wychyleniu oraz puszczeniu samoczynnie wraca na środek. Pozwala on na płynną zmianę wysokości granego dźwięku, w górę – przy ruchu w górę, zaś w dół – przy ruchu w dół. Jego zakres wychylenia w półtonach określa parametr zwany „bend range”, „bend” lub „range”.

Kontroler „mod wheel” jest ustawiony domyślnie na początku zakresu, czyli w pozycji, która nie wpływa na brzmienie. Po wychyleniu i puszczeniu kontroler pozostaje w pozycji wychylenia. W zależności od instrumentu może on wpływać na modyfikację różnych parametrów. Często są to:

• głębokość modulacji częstotliwości oscylatora;

• częstotliwość odcięcia filtra;

• poziom parametru „velocity”.

Nowoczesne syntezatory dają szereg sposobów przypisywania parametrów do kontrolera „mod wheel”.

• pitch bend - ciągły dźwięk o zmiennej wysokości.

• mod wheel - ciągły, wibrujący dźwięk.

• aftertouch - głuchy, cyfrowy dźwięk. 

• glide - ciąg czterech krótkich sekwencji cyfrowych dźwięków o różnej wysokości i barwie.

2. LFO o zmiennym kształcie przebiegu i częstotliwości przyporządkowane do modulacji parametrów oscylatora, filtra i wzmacniacza (kształty sinus, trójkąt, piła wznosząca i opadająca, prostokąt oraz przebieg losowy SNH) – przy linii obrazującej połączenie wybór modulowanego przez LFO parametru

Standardowym modułem jest generator wolnych przebiegów określany jako LFO (skrót od ang. Low frequency Oscillator). W odróżnieniu od oscylatorów generujących dźwięk, sygnał z oscylatora wolnych przebiegów nie jest kierowany na wyjście audio instrumentu, ale stosuje się go do modulowania parametrów syntezatora. Oscylator wolnych przebiegów nie działa jednorazowo, ale cyklicznie, czyli jego przebieg jest powtarzany. Pracuje on w zakresie niskich częstotliwości, często poniżej tych słyszalnych przez ludzi, czyli od 0.1 Hz do 20 Hz, przy czym niektóre współczesne syntezatory mają możliwość ustawiania prędkości LFO do 50 Hz, a nawet 100 Hz. Oscylator ten jest używany do kontrolowania wzmacniacza, filtra lub oscylatora generującego dźwięki, czyli do automatyzowania głośności, częstotliwości odcięcia i wysokości dźwięku. Wiele współcześnie stosowanych syntezatorów pozwala na przypisywanie obwiedni również do innym parametrów.

Istotnym parametrem kontrolującym generator wolnych przebiegów – oprócz głębokości modulacji – jest prędkość z jaką zachodzi modulacja, wyrażana zwykle w hercach, rzadziej w sekundach, opisywana jako „speed”, „rate” lub „frequency”.

Ponieważ zasada działania generatora wolnych przebiegów jest identyczna jak oscylatora generującego dźwięk, możliwy jest wybór fali jaką generuje generator wolnych przebiegów, a zatem sposób w jaki ten generator moduluje sygnał w czasie działania. Zazwyczaj są to fale:

• sinusoidalna;

• trójkątna;

• piłokształtna wznosząca;

• piłokształtna opadająca;

• kwadratowa;

• a czasem również szum.

Nowoczesne syntezatory dają możliwość rysowania przebiegu fali modulującej, dzięki czemu można tworzyć niemal dowolnie skomplikowane przebiegi modulujące przybierające charakter rozbudowanych sekwencji.

W ramach generatora niskich częstotliwości – a w niektórych syntezatorach jako osobny moduł modulujący – występuje generator losowych przebiegów działający w sposób ciągły, ale nie cykliczny. Oznacza to, że jego przebieg stale wprowadza zmiany do parametru modulowanego, ale są to zmiany o charakterze losowym, a nie powtarzającym się. Najczęściej spotykanym typem przebiegu generowanego przez generator przebiegów losowych, jest tzw. „sample and hold” (SNH), czyli przebieg, w którym generator ma określony czas utrzymywania wartości parametru, ale stale, skokowo i losowo zmienia tę wartość. Niektóre syntezatory pozwalają na wybór innych algorytmów losowości lub manipulację ustawieniami algorytmu „sample and hold”.

• LFO sine pitch (vibrato)- ciągły, wibrujący dźwięk,

• LFO saw down PWM  -ciągły cyfrowy, rozchodzący się dźwięk,

• LFO saw up filter cutoff (wobble)- dźwięk składający się z krótkich, takich samych sekwencji,

• LFO square pan - długi dźwięk o zmiennej modulacji, 

• LFO triangle volume (tremolo) - długi dźwięk o zmiennej modulacji.

, 3. Obwiednia ADSR dla wzmacniacza, filtra oraz wysokości dźwięku

Jednym ze sposobów kontrolowania sygnałów w syntezatorze jest użycie modułu zwanego generatorem obwiedni zwanego EG (skrót od ang. Envelope Generator) lub envelope. Gdy generator obwiedni dostanie z kontrolera sygnał bramkujący, wysyła nowy sygnał, który może być użyty do sterowania innym modułem i który określa, co ma się stać z sygnałem dźwiękowym na każdym etapie obwiedni w czasie trwania sygnału bramkującego i po jego ustaniu.

Generator obwiedni wysyła do modulatora sygnał jednorazowo i za każdym razem od nowa po otrzymaniu komunikatu. Każdy komunikat to ponowne rozpoczęcie cyklu obwiedni. Generator obwiedni jest wykorzystywany do kontrolowania:

• wzmacniacza, czyli do automatyzowania głośności sygnału w czasie określonym przez obwiednię;

• częstotliwości odcięcia filtra;

• częstotliwości oscylatora.

Wiele współczesnych syntezatorów pozwala na przypisywanie obwiedni również do innych parametrów.

Parametry każdego naturalnie występującego dźwięku (w tym jego natężenie, wysokość i barwa) zmieniają się w czasie, w sposób charakterystyczny dla danego źródła dźwięku. Każdy dźwięk ma bowiem swoje rozpoczęcie, środek i zakończenie. W syntezatorze zjawisko to ma symulować obwiednia, która decyduje o czasie i kierunku zmian parametru, czyli wyznacza jak długo wartość danego parametru narasta, opada, a także na jakim poziomie trwa.

Najczęściej spotykana obwiednia to ADSR. Jej nazwa pochodzi od 4 faz: „attack”, „decay”, „sustain” i „release”:

• „attack” – faza narastania wartości parametru od zera do maksimum:
  - zerowy czas ataku spowoduje natychmiastowe wystąpienie maksymalnej wartości parametru;
  - krótki czas ataku skutkuje szybką zmianą wartości parametru od zera do maksimum;
  - długi czas ataku wywoła powolne narastanie wartości parametru od zera do maksimum;

• „decay” – faza opadania, od maksymalnej wartości osiągniętej w fazie poprzedniej do wartości określanej przez fazę następną. Analogicznie do „attack”:
  - zerowy czas opadania spowoduje natychmiastowe przejście do fazy następnej;
  - krótki czas opadania wpłynie na szybkie przejście do fazy następnej;
  - długi czas opadania skutkuje powolnym przejściem;

• „sustain” – faza podtrzymania, która w odróżnieniu od pozostałych faz nie określa zmiany dźwięku w czasie, ale to na jakim poziomie pozostaje obwiednia podczas trwania kontrolującego ją sygnału. Faza ta trwa tak długo, jak długo obwiednia dostaje informacje o generowaniu dźwięku, czyli w praktyce trwa tak długo, jak długo wciśnięty jest klawisz syntezatora. Ponieważ fazę tę określa różnica poziomów pomiędzy zero a maksimum, najczęściej jej wartość wyrażana jest w %.

• „release” – faza odpuszczenia lub wybrzmiewania, podobnie jak „attack” i „decay”, mierzona czasem. W odróżnieniu od poprzednich faz rozpoczyna się po ustaniu sygnału kontrolującego obwiednię. W praktyce oznacza to, że rozpoczyna się po ustaniu nacisku na klawisz syntezatora. Parametr ten decyduje jak długo wartość parametru kontrolowanego będzie opadała z poziomu określonego przez fazę poprzednią do zera, czyli analogicznie:
  - jak w dwóch pierwszych fazach zerowy czas wybrzmiewania spowoduje natychmiastowy spadek do zera;
  - krótki czas wybrzmiewania spowoduje szybki spadek do zera;
  - długi czas wybrzmiewania spowoduje powolny spadek.

Ustanie sygnału kontrolującego obwiednię w dowolnym momencie jej trwania wpływa na natychmiastowy przeskok do fazy „release”, czyli niezależnie czy klawisz jest puszczony w trakcie fazy „attack”, „decay” czy „sustain”, w momencie puszczenia go następuje faza „release”.

• ADSR filter cutoff - pojedynczy dźwięk z pogłosem,

• ADSR pitch‑dźwięk syreny,

• ADSR volume- ciągły dźwięk o zmiennej głośności

 4. Arpeggiator i sequencer

Syntezator może też odbierać sygnały sterujące z wcześniej zaprogramowanego sekwencera, którego formą jest arpeggiator.

• arpeggiator 1_16 down - długi melodyjny dźwięk,

• arpeggiator 1_32 up- szybki melodyjny dźwięk,

Plansza 2. Grafika jest kontynuacją poprzedniej, z lewej strony pojawiają się zielone linie, które połączone są z przedstawionymi na ilustracji Oscylatorami VCO i modułem generującym szum, które są ułożone jeden pod drugim po lewej stronie oraz wzmacniaczem VCA oraz filtrem VCF po prawej. Z prawej strony wychodzą ze sprzętów różowe linie.  

Na grafice rozmieszczone są punktu od 1do 4, pod którymi znajduje się audio tożsame z poniżej zamieszczonym opisem. Niektóre opisy zawierają dodatkowo odgłosy opisywanych dźwięków.

1. Oscylatory VCO (strojenie Pitch Coarse i Fine, kształt fali – sinus, trójkąt, prostokąt, piła, impuls, amplituda, panorama, szerokość impulsu fali prostokątnej, funkcje detune wielogłosową – np. supersaw)

Podstawowym modułem syntezatora dźwięku jest generator (zwany oscylatorem), który – poprzez drgania – wytwarza fale dźwiękowe. Pierwsze oscylatory były w pełni analogowe i kontrolowane napięciowo, stąd ich nazwa VCO (skrót od ang. Voltage Controlled Oscillator). Następnie pojawiły się oscylatory analogowe, sterowane cyfrowo, noszące nazwę DCO (skrót od ang. Digitally Controlled Oscillator). Obecnie oscylatory, zarówno w syntezatorach sprzętowych, jak i wirtualnych, mogą być w pełni programowane.

Kontroler oscylatora opisywany jako „pitch” lub „coarse” umożliwia ustawienie z dokładnością do półtonu wysokości dźwięku generowanego przez oscylator w relacji do granej nuty.

Kontroler zwany „fine” pozwala na precyzyjne strojenie oscylatora w centach.

Kontroler „phase” pozwala na przesuwanie.

Niektóre syntezatory dają też możliwość ustawienia głębokości losowych przesunięć fazy.

Szczególnie ważnym kontrolerem jest przełącznik fali generowanej przez oscylator. Oprócz fali sinusoidalnej (ang. sine wave) dla syntezatorów subtraktywnych typowe są fale:

• piłokształtne (ang. sawtooth);

• kwadratowe (ang. square)

• trójkątne (ang. triangle).

Dodatkowo selekcja fali kwadratowej pozwala na wybór szerokości pulsu tej fali, czyli „pulse width” (oznaczany jako PW).

Nowoczesne syntezatory w sekcji oscylatora często oferują funkcję „unison”, która tworzy jego odstrojone kopie. Wówczas można kontrolować:

• ich liczbę, zwykle opisaną jako „voices”;

• odstrojenie – „detune”;

• bazę stereo – „spread”;

• oraz głośność, z jaką kopie są dodawane do głównego sygnału „blend”.

Niektóre syntezatory pozwalają ustawiać panoramę oscylatorów. Odpowiedni kontroler, chociaż technicznie należący do sekcji miksera, znajduje się zazwyczaj w sekcji oscylatora.

• pitch coarse - seria występujących po sobie dźwięków,

• pitch fine - ciągłe dźwięki o różnym natężeniu, 

• square 25% - ciągły, cyfrowy dźwięk,

• square 50%- ciągły, cyfrowy dźwięk,

• square 80%- ciągły, cyfrowy dźwięk,

• triangle - ciągły, głuchy dźwięk, 

• saw- ciągły, cyfrowy dźwięk,

• sine- ciągły, głuchy dźwięk,

• detune - ciągły dźwięk o zmiennej modulacji,

, 2. Źródło szumu (szum biały i różowy)

W zależności od rodzaju syntezatora, generowanie szumu jest opcją, którą można albo wskazać w ramach wyboru fali oscylatora, albo jest odrębnym modułem lub pojawia się w sekcji miksera. Niektóre instrumenty dają możliwość wybrania koloru szumu za pomocą przełącznika, pokrętła lub suwaka.

Źródło szumu: szum biały - dźwięk szumu,

Źródło szumu: szum różowy - dźwięk szumu.

3. Filtr VCFo zmiennej charakterystyce (LPF/HPF/BPF/Notch/Peak wraz parametrami częstotliwości i rezonansu oraz keytrack/drive/velocity, a także nachylenia zbocza filtracji)

Filtr jest modułem umożliwiającym tłumienie, usuwanie i wzmacnianie wybranych częstotliwości w celu kształtowania barwy dźwięku. Filtry w syntezatorach analogowych były sterowane napięciowo, stąd mogą pojawiać się pod nazwą VCF (skrót od ang. Voltage Controlled Filter).

Najważniejszym parametrem filtra jest częstotliwość odcięcia „cut‑off”, determinująca od jakiej częstotliwości zaczyna być stosowane filtrowanie. Parametr ten decyduje, które częstotliwości po przejściu sygnału przez filtr będą słyszalne, a które zostaną stłumione lub usunięte.

Rezonans lub też dobroć układu rezonansowego, oznaczane jako „reso” lub „q”, wpływają na poziom wzmocnienia częstotliwości szczytowej odcięcia filtra. W niektórych syntezatorach wysokie ustawienie rezonansu może wprowadzać słyszalną samooscylację filtra.

W starszych syntezatorach występowały tylko filtry „low pass” (oznaczane jako LP), czyli dolnoprzepustowe, których działanie polegało na wyciszaniu wysokich częstotliwości i przepuszczaniu niskich. Natomiast współczesne syntezatory oferują możliwość wyboru rodzaju filtra.

Najczęściej spotykane, oprócz filtra dolnoprzepustowego, są:

• filtr górnoprzepustowy „high pass” (HP);

• filtr pasmowoprzepustowy „band pass” (BP);

• filtr pasmowozaporowy „notch”.

Ponadto w wybranych instrumentach pojawiają się filtry mające dodatkowe kontrolery. Są to filtry półkowe, szczytowe, grzebieniowe, formantowe i inne.

Niektóre syntezatory umożliwiają płynną zmianę charakterystyki odcinania filtra. Służy do tego odrębny regulator. Nowoczesne syntezatory często emulują brzmienie filtrów z różnych instrumentów, dlatego w ramach jednej charakterystyki odcinania filtra może pojawić się kilka jego typów, wpływających w różny sposób na brzmienie.

Jeśli syntezator nie oferuje wyboru stromości filtra w ramach selekcji typu filtra, to zwykle jest wyposażony w kontroler tego parametru, czyli „slope”. Parametr ten decyduje o tym, jak szybko filtr redukuje częstotliwości przekraczające jego częstotliwość graniczną. Nachylenia są zwykle wyrażane w dB na oktawę lub jako „pole”, gdzie jeden biegun nachylenia oznacza 6 dB redukcji na oktawę, dwa oznaczają 12 dB itd.

Sekcja filtra w syntezatorach o stałej architekturze daje też opcję ustawienia głębokości z jaką obwiednia wpływa na odcięcie filtra. Parametr ten opisany jest zazwyczaj jak „amount” lub „contour”. Jest on nieobecny w syntezatorach pozwalających na przypisywanie obwiedni do parametrów w sposób definiowany przez użytkownika. W takim przypadku kontrola głębokości wpływu obwiedni na parametr pojawia się przy obwiedni.

Funkcja „key track” lub „key follow” sprawia, że filtr odbiera komunikaty z klawiatury sterującej. Funkcja ta pozwala na podążanie częstotliwości odcięcia filtra za wysokością granego dźwięku. Czyli jeśli kontroler ustawiony jest na 0%, ustawienie częstotliwości odcięcia filtra pozostaje niezmienne niezależnie od wysokości dźwięku, który jest grany. Natomiast przy ustawieniu kontrolera na 100% częstotliwość odcięcia będzie idealnie skorelowana z wysokością granego dźwięku i będzie tym wyższa, im wyższy dźwięk zostanie zagrany.

Niektóre filtry mają kontroler „drive” lub „distortion”, który wprowadza zniekształcenia sygnału w postaci przesterowania.

W wybranych syntezatorach istnieje też kontroler „mix”, który umożliwia balansowania proporcji sygnału czystego i odfiltrowanego.

• bandpass 12dB Q2 - dźwięk o zmiennej wysokości,

• distortion (dry_wet) - dwie sekwencje dźwiękowe składające się z krótkich, dynamicznych odgłosów o różnej barwie i wysokości,

• hipass 24dB Q4 - ciągły, cyfrowy dźwięk,

• lowpass 6dB Q0.707- wysoki, cyfrowy dźwięk o zmiennej modulacji,

• velocity - cicha, rytmiczna melodia.

, 4. Wzmacniacz VCA

Oscylator, po otrzymaniu komunikatu z kontrolera, będzie nieprzerwanie generował dźwięk. Z tego powodu w analogowych urządzeniach sterowanych napięciowo niezbędnym modułem jest wzmacniacz dźwięku zwany VCA (skrót od ang. Voltage Controlled Amplifier).

Sygnał sterujący, określany jako „gate” (sygnał bramkujący), wysyłany z kontrolera do wzmacniacza, w momencie wciśnięcia klawisza decyduje o przepuszczaniu sygnału z maksymalnym natężeniem z oscylatora przez wzmacniacz. W momencie puszczenia klawisza powoduje przerwanie przepuszczania sygnału i natychmiastowy spadek natężenia dźwięku do zera.

W sekcji wzmacniacza czy też miksera znajdują się kontrolery umożliwiające ustawianie głośności poszczególnych źródeł sygnału oraz proporcji pomiędzy tymi źródłami. Opcja taka istnieje, gdy kontrolery tego typu nie są w architekturze syntezatora przypisane do sekcji źródeł sygnału.

Plansza 3. 

Grafika jest kontynuacją poprzedniej, z lewej strony znajduje się różowa linia, która połączona jest z przedstawionym na ilustracji blokiem efektów FX, który zawiera sześć efektów: Distortion, Flanger, Chorus, Phaser, Delay i Reverb, które zostały przedstawione w postaci kolumny, następnie różowa strzałka jest połączona z symbolem głośności, na której jest napis out. Na bloku znajduje się punkt, po którego naciśnięciu wyświetla się audio tożsame z zamieszczonym opisem i audio z efektami dźwiękowymi. 

1. Blok efektów FX (pogłos, delay, chorus. flanger, phaser)

Wiele syntezatorów umożliwia kształtowanie dźwięku za pomocą efektów. Najczęściej spotykane efekty to:

• chorus; - ciągły dźwięk o zmiennej modulacji, 

• flanger- ciągły dźwięk o zmiennej modulacji,

• phaser- ciągły dźwięk o zmiennej modulacji,

• distortion, czyli przesterowanie;- ciągły dźwięk o zmiennej modulacji,

• delay, czyli echo;- dźwięki o zmiennej modulacji,

• reverb, czyli pogłos.- sekwencje dźwięków o zmiennej modulacji,