La FM Lineare secondo Ableton Operator – Prima parte

Written by Enrico Cosimi on . Posted in Software, Tutorial

Come Analog è concentrato sulle timbriche analogiche, così Operator basa la sua espressività sull’impiego – potenziato – della FM lineare diffusa planetariamente da Yamaha con la vecchia DX Series. Frutto degli sforzi di Robert Henke, Operator riprende buona parte delle funzionalità proprie del DX-9 (quattro operatori, corredo di algoritmi numericamente limitato) e li spinge in avanti grazie alla disponibilità di forme d’onda diverse dalla semplice sinusoide, con filtraggio indirizzabile e diverse altre ottimizzazioni di funzionamento. Il risultato è potente, dinamico, espressivo.

Di Enrico Cosimi

operator apertura

Per chi si fosse sintonizzato solo ora, ricordiamo che la Modulazione di Frequenza Lineare basa la propria espressività nell’ìnterazione tra due oscillatori (originariamente, solo sinusoidi) collegati tra loro in regime di modulazione; chi riceve il controllo è il portante, chi modula è il modulante. In base al rapporto di frequenza tra i due oscillatori, all’intensità della modulazione, alle forme d’onda di partenza, si otterranno dei contenuti armonici complessi, cangianti, ricchi, di sicuro impatto timbrico. Come è facile immaginare, automatizzando (cioè, rendendo dinamico il passaggio del segnale modulante), ad esempio con un amplificatore controllato da inviluppo, si potranno generare timbriche percussive o letargiche o a lenta evoluzione che si staccano di molto dalle semplici sinusoidi di partenza.

I concetti indispensabili per apprezzare la FM lineare sono pochi, e devono risultare chiari da subito:

  • il funzionamento dell’apparecchio – quale che esso sia – dipende principalmente dall’algoritmo selezionato, cioè dal modo in cui i diversi operatori sono collegati e interagiscono tra loro nei rispettivi ruoli di portante/i e modulante/i;
  • tutto ciò che compete l’intonazione dell’operatore portante deve essere considerato inerente l’intonazione finale del suono e (attenzione) l’ampiezza finale del suono;
  • tutto ciò che compete l’intonazione dell’operatore modulante deve essere considerato inerente il contenuto armonico finale del suono;
  • in Operator, oltre a questi concetti di base, occorre ricordare che – grazie al filtro multimodo disponibile – si può intervenire ancora più direttamente sul timbro finale.

 

Il Programma

Come al solito per Ableton Live, l’interfaccia utente del programma è articolata attorno ad una shell centrale, circondata dalle diverse pagine operative; Operator offre quattro operatori indipendenti, denominati A, B, C e D (e identificati dal codice colore giallo, verde, turchese e arancione.

Gli step indispensabili per la comprensione del programma passano attraverso:

  • pagina dei parametri Global, con la selezione dell’algoritmo e della polifonia desiderata;
  • pagine individuali dei quattro operatori A, B, C, D, con le intonazioni, i livelli statici d’uscita, le automazioni attraverso inviluppo d’ampiezza dedicato e la scelta delle forme d’onda generate;
  • pagina del Filtro multimodo, con inviluppo dedicato e distorsore shaper incorporato;
  • pagina del LFO dedicato, con inviluppo d’ampiezza e intensità assegnabile;
  • pagina del Pitch Envelope, con cui variare dinamicamente l’intonazione degli operatori.

In questo modo, si possono isolare i singoli argomenti, in modo da seguire la normale sequenza di passi cognitivi utilizzata –  per dire – sulle vecchie macchine Yamaha; successivamente, sarà possibile rendere più complesso il discorso introducendo (o, più semplicemente, evidenziando) le peculiarità offerte da Operator.

 

Il primo passo

Per sopravvivere all’impatto con la Frequency Modulation, è necessario imporsi alcuni step di avvicinamente, anche se – in maniera apparente – all’inizio non si capisce nulla, occorre fidarsi e rimandare ad un momento appena successivo la comprensione dell’insieme.

 

Il perché

La sintesi in modulazione di frequenza lineare lavora sfruttando vibrati velocissimi (in banda audio, appunto) generati da un oscillatore modulante ai danni di un oscillatore portante; in terminologia accademica, l’oscillatore che produce il vibrato è il modulator, quello che la riceve è il carrier. Tra modulator e carrier, come tra caldaia dell’acqua e omino (regolarmente insaponato) sotto la doccia, c’è un rubinetto che gestisce la quantità di acqua/modulazione passante: l’indice di modulazione è quel rubinetto. Aprendolo al massimo, il carrier riceve la massima modulazione e, conseguentemente, produrrà una massa di armoniche originariamente non presenti nel timbro di partenza; tenendolo al minimo, il carrier continuerà a generare la forma d’onda di partenza, come se niente fosse.

Archiviata, e data per buona, l’esistenza di un modulante, un indice di modulazione intermedio (in Operator, sono i Level Out di ciascun oscillatore) e un destinatario/portante di modulazione, occorre approfondire altri concetti collaterali.

 

Gli algoritmi

Dopo Chowning e Yamaha, il meccanismo che lega modulante e portante è chiamato algoritmo, cioè “insieme di regole”; un algoritmo semplice può prevedere l’esistenza di un solo modulante e un solo portante, uno più complesso potrebbe vedere due portanti sotto azione di quattro modulanti. Operator lavora con quattro oscillatori, quindi i suoi 11 algoritmi offriranno una discreta varietà di combinazioni con cui articolare i collegamenti tra i quattro operatori previsti.

 

Le frequenze

Se le frequenze di modulante e portante coincidono, cioè sono in rapporto 1:1, dosando con una relativa cautela l’indice di modulazione, si otterrà dall’oscillatore portante una forma d’onda che contiene tutte le armoniche (pari e dispari) con ampiezza progressivamente decrescente: un comportamento assimilabile alla forma d’onda dente di sega di analogica memoria.

Se la frequenza del modulante è doppia, rispetto a quella del portante, cioè in rapporto 2:1, si otterrà dal portante una forma d’onda contenente le sole armoniche dispari, con ampiezza progressivamente decrescente: un comportamento assimilabile alla forma d’onda quadra di analogica memoria.

Se la frequenza del modulante è tripla, rispetto a quella del portante, cioè in rapporto 3:1, si otterrà dal portante una forma d’onda contente le armoniche 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, ovvero salteranno le armoniche di posizione multipla di 3: una forma d’onda rettangolare/impulsiva al 30 %, secondo l’analogica memoria.

Se, infine, il rapporto di frequenza tra modulante e portante non è intero, ad esempio 1,3:1 o 3,3;1, si otterranno spettri inarmonici, cioè timbriche le cui componenti armoniche non rispettano la naturale cadenza numerica delle armoniche ben educate.

Giocando con le frequenze di modulante e portante (la modulante definisce il timbro, il portante definisce l’intonazione), si può conquistare il mondo. Perlomeno, quello timbrico Anni 80…

 

Rendere dinamica la modulazione

Se le cose rimangono statiche, prima o poi arriva la nausea uditiva. Per questo motivo, è necessario poter rendere dinamico il transito audio in uscita ai singoli operatori (cioè il transito del segnale modulante dal modulator e il transito del segnale audio “finale” dal carrier); in questo modo, si può variare dinamicamente lo spettro armonico nel tempo e variare dinamicamente nel tempo l’articolazione della nota.

In senso meno aulico, è necessario che il segnale prodotto da ciascun operatore/oscillatore sia controllato attraverso un amplificatore e un generatore d’inviluppo… guarda tu il caso, è quello che succede negli oscillatori di Operator. Ne parleremo quando affronteremo le pagine Oscillator A – D.

Tutto questo è la sintesi in FM: possono variare gli algoritmi, il numero degli operatori simultaneamente disponibili, la qualità delle forme d’onda di partenza (le pure sinusoidi dell’approccio accademico o segnali più complessi e articolati), potranno esserci filtri in uscita, con tanto d’inviluppo incorporato e distorsori pronti alla bisogna; potranno esserci LFO e Pitch Envelope con cui influenzare le intonazioni degli operatori, ma il succo è tutto qui.

global alg

Algoritmi e non solo

Operator offre undici algoritmi differenziati per collegamento interno tra i quattro oscillatori/operatori; come tradizione Yamaha, gli operatori “in basso” sono quelli di cui si ascolta il segnale audio, gli operatori “in alto” sono quelli che modulano i sottostanti e che non contribuiscono direttamente al prodotto audio finale.

In questo modo, il primo algoritmo a sinistra, composto dalla pila verticale di A modulato da B, modulato da C, modulato da D, offrirà all’ascolto solo l’uscita di A, che riceve la catena di modulazioni degli altri tre operatori.

L’undicesimo algoritmo, con A, B, C e D utilizzati come semplici portanti, senza legami di modulazione, lavora per sintesi additiva, permettendo l’ascolto simultaneo delle quattro forme d’onda generate dagli operatori.

Gli algoritmi intermedi permettono la creazione di percorsi modulati o sovra modulati e, ad seempio nell’algoritmo 6 e 8, la creazione di due timbri differenti, frutto di catene di modulazione indipendenti.

 

Quale algoritmo scegliere?

La risposta più corretta è: dipende… Un suono che ha bisogno di un core timbrico di base e di un’apertura o una variazione armonica può essere affidato a due operatori in configurazione portante-modulante; gli altri due potranno (a scelta) raddoppiare il timbro di base in mirror portante-modulante, magari con un lieve detune tra i due operatori portanti, o realizzare una porzione timbrica (per dire) dedicata alla percussività iniziale, o ad un’apertura temporalmente differenziata dallo sweep principale.

Per lo stesso motivo, due o tre modulanti che agiscono sullo stesso portante garantiscono indipendenza armonica (cioè permettono, attraverso la variazione dei rispettivi inviluppi) di presentare nel tempo spettri armonici e timbri diversi, ma sempre ai danni dell’unico portante che fornirà una salta intonazione non detunabile (a meno di non ricorrere allo spread e ad altri giochini offerti da Operator.

Un algoritmo indipendente, con due portanti e due modulanti (una su uno) o con due portanti e due modulanti su unica portante, permetterà di splittare la programmazione in timbro di base e timbro ausiliari.

Un algoritmo tutto portanti, nei limiti delle quattro forme d’onda disponibili, sarà particolarmente adatto a simulare andamenti hammondeggiantii. 

Insomma, occorre entrare nel ragionamento FM, ma (una volta acquisito), i risultati non tarderanno a giungere. Tra l’altro, un buon meccanismo per impratichirsi del gioco consiste nel passare in rassegna gli algoritmi disponibili e vedere – senza toccare altro – come e perché il suono cambia.

 

Parametri Global

Oltre alla selezione dell’algoritmo più utile, nella pagina Global, si gestisce:

  • Time, per influenzare simultaneamente tutte le velocità di tutti gli inviluppi disponibili; è il modo per passare con sicurezza da un comportamento troppo letargico ad una giusta velocità di emissione timbrica.
  • Tone, la regolazione generale per la modulazione, cioè per la quantità di contenuto armonico messo in gioco con la FM; riducendolo, si semplifica la complessità del suono.
  • Volume, il livello finale dello strumento.

 

Spostandoci nella finestra centrale, si accede alle funzionalità di:

  • Voice: la polifonia del sintetizzatore; da una a venti, con evidenti ricadute sul carico di lavoro della CPU.
  • Retrigger: se il parametro è abilitato, ribattendo le note sulla tastiera, si innesca nuovamente lo stesso canale di voce; in alternativa, ogni Nota On impegnerà una nuova voce. Detto in maniera meno criptica, il parametro permette di scegliere tra assegnazione di voce Reset (Retrigger On) o Rotate (Retrigger Off).
  • Interpolation, permette di risparmiare sulla CPU rendendo più grezze le operazioni di computo per le forme d’onda audio e LFO; certi suoni possono risultare più interessanti, altri potrebbero essere troppo oltraggiosi…
  • Antialias, per eliminare il filtro che pulisce il suono.
  • Panpot, regolabile in valore statico, subordinabile al valore di Key Number o sottoponibile a variazioni randomiche.

In aggiunta, sono disponibili due buss di modulazione (Connection A e Connection B) che possono essere utilizzati per gestire con Key Velocity, Key Number, Aftertouch, Pitch Bend e Mod Wheel due destinazioni ciascuno selezionabili nella lista di Modulation Target offerte dal programma; per ciascuna destinazione, è possibile impostare un amount bipolare indipendente.

 

Attenzione! La modulazione applicata usa il valore di default del parametro destinazione come tetto massimo raggiungibile; in questo modo, se si vuole controllare il livello d’uscita di un operatore modulante che è a zero level, non si otterrà alcun risultato pratico. Per sentire l’intervento progressivo della modulazione, occorrerà posizionare l’uscita dell’operatore modulante alla massima escursione desiderata. 

 

operator mod target

Modulation Target disponibili

Dalla pagina Global, si può assegnare la modulazione alle seguenti destinazioni:

  • Oscillator Volume A-D; il volume dei singoli oscillatori (che corrisponderà, nel caso di un modulante, alla quantità di contenuto armonico o, nel caso di un portante, al volume del segnale audio).
  • Osc Crossfade A/C; la possibilità di effettuare dissolvenza incrociata tra i due operatori più spesso utilizzati come doppia sorgente di modulazione ai danni di un portante; in questo modo, regolandone le frequenze su valori diversi, si otterrà l’alternanza tra diversi contenuti armonici “presettabili”.
  • Osc Crossfade B/D; come sopra.
  • Osc Feedback; un operatore messo in feedback risponde come una coppia di operatori portante/modulante che si trovino a lavorare con la stessa frequenza. Il feedback è applicato solo agli operatori che non ricevono modulazione da altri operatori.
  • Osc Fixed Frequency; quando un operatore è posto in modalità Fixed Frequency (ulteriori informazioni in seguito), è possibile spostarne l’intonazione inviandogli una tensione di controllo.
  • FM Drive; la quantità di modulazione che circola nell’algoritmo (cioè l’intensità del trattamento, cioè la complessità del segnale audio, ovvero la densità del contenuto armonico).
  • Filter Frequency.
  • Filter Q.
  • Filter Envelope Amount.
  • Shaper Drive; la quantità di shaper gain applicato al distorsore incorporato.
  • LFO Rate.
  • LFO Amount.
  • Pitch Envelope Amount.
  • Volume; il volume generale del sintetizzatore.
  • Panorama.
  • Tone.
  • Time.

mumble

Cosa fare prima di andare avanti

Sforziamoci di spremere il massimo dalla pagina Global prima di annegare negli altri parametri disponibili. Come è possibile impratichirsi e domare le possibilità disponibili?

  • Passare in rassegna un timbro per ciascuna delle famiglie proposte dentro Ableton Operator (bass, synth, lead, pad, fx, eccetera) e vedere cosa succede quando si passa da un algoritmo all’altro.
  • Scegliere un suono che risulta facilmente domabile e verificare le conseguenze nella variazione di polifonia disponibile: monofonia, bifonia, accordi…
  • Cosa succede quando si gioca con il parametro Pan? E quando lo si rende dinamico o randomico?
  • Infine: cosa succede, timbro per timbro, quando si contrae la durata Time degli inviluppi e si altera la quantità Tone di modulazione?

 

La prossima volta, affronteremo i quattro oscillatori.

Buon lavoro.

 

 

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