Síntesis Substractiva Básica en VCV RACK

por Luis Rozalén

Esta es una pequeña guía para comprender los componentes básicos de un sintetizador y tener la capacidad de realizar un patch elemental para comenzar a crear tus propios sonidos de una manera sencilla.

La síntesis sustractiva es la forma más común de crear sonidos, seguida por la síntesis Fm, la granular y otros tipos más de los que escribiremos próximamente.

Todos los sonidos del universo se componen fundamentalmente de cuatro parámetros que son: Tono, Timbre, Duración y Volumen. SI queremos crear un sonido nuevo será a partir de la modificación de estos parámetros. En el caso del sintetizador tenemos un equivalente a cada uno de estos parámetros, siendo el OSCILADOR el encargado de generar el TONO, el FILTRO, el encargado del TIMBRE, la ENVOLVENTE determinando las características de DURACIÓN y el AMPLIFICADOR el encargado del VOLUMEN.

Todos estos componentes actúan como MODULADORES, excepto el OSCILADOR que también actúa como GENERADOR. De esta manera, si queremos generar un tono debe ser siempre a partir de un OSCILADOR. Atendiendo al tipo de sintetizador, este OSCILADOR puede ser analógico o  VCO ( Voltage Controlled Oscillator ) o digital DCO ( Digitally Controlled Oscilator )

 

VCV RACK

Para llevar a cabo las prácticas paralelas a este texto, vamos a utilizar un sintetizador modular virtual gratuito y al alcance de todo el mundo: VCV Rack, que puedes descargar en este enlace. Trabajaremos con un sistema modular porque así será mucho más sencillo ver cómo funcionan las conexiones entre los diversos componentes de un sintetizador y entenderemos en profundidad sus posibilidades.

El sistema VCV rack en su instalación básica lleva incluída una colección de módulos que se llama Fundamental, esta es la que utilizaremos en este ejercicio. Como siempre aconsejamos, es mejor comenzar a trabajar con las herramientas más sencillas y luego ir complicandose la vida a medida que uno va controlando el sistema, por lo tanto no os recomiendo que os volváis locos instalando módulos sin saber cómo funcionan en esencia. Una vez adquiridos los conocimientos básicos ya seremos capaces de elegir cuál será el Oscilador, Filtro o Envolvente que más nos convienen. Dicho esto, comencemos por activar los módulos que necesitaremos para empezar a crear sonidos, cuando abrimos por primera vez el programa, nos encontramos con un rack completamente vacío como este:

 

 

En la parte superior nos encontramos el menú de operaciones, que de izquierda a derecha tiene las siguientes funciones:

  • Creación de un patch nuevo: empezamos de cero
  • Apertura de un patch previamente grabado: recuperamos un sonido
  • Guardado de un patch: guardamos un sonido
  • Guardado de un patch con un nombre específico
  • Botón deshacer: deshacemos la operación inmediatamente anterior
  • Botón para desconectar TODOS los cables
  • Botón para cambiar la frecuencia de muestreo ( No es vital, lo dejamos como esté )
  • Indicador de batería ( tan solo para laptop )
  • Bloqueo de módulos: para evitar destruir un patch que nos gusta
  • Densidad de color de los cables: para ver mejor lo que hay bajo el cableado
  • Tensión de los cables: para determinar la apariencia de los cables
  • Zoom de pantalla: para ver los módulos a mayor o menor tamaño
  • Gestión de Plugins: para cualquier operación relacionada con los módulos
  • Actualización de Plugins: para actualizar tu colección cuando adquieres nuevos módulos

 

Para comenzar a trabajar deberemos activar los módulos que necesitemos y esto se hace pulsando con el botón derecho del ratón sobre la superficie gris oscura, lo que nos enseñará el siguiente menú:

 

En la zona Authors nos aparecen los distintos desarrolladores de módulos que tenemos instalados y en el apartado Tags, una serie de términos ordenados alfabéticamente que conforman una lista con todos los tipos de módulos disponibles.

 

MÓDULOS CORE

Los módulos fundamentales, que son los que ponen en marcha el sistema y se comunican con el exterior en forma de AUDIO y MIDI se activan en la sección Core.Pulsamos sobre esta sección y nos aparece el siguiente Menú:

 

En principio utilizaremos los módulos AUDIO y MIDI 1, el primero de ellos nos servirá para enviar una señal de audio a nuestra tarjeta de sonido y el segundo para recibir señales MIDI desde un dispositivo externo, ya sea un teclado controlador o un DAW. Activemos pues el módulo AUDIO pulsando sobre el mismo. Este módulo lo situaremos a la derecha del rack, veamos sus características:

 

En la caja superior con texto en amarillo tenemos cuatro apartados, cada uno con su propio menú, en el primero de ellos seleccionaremos el tipo de nuestra tarjeta de audio

 

tenemos dos opciones: Core Audio si queremos utilizar el audio directo a nuestra tarjeta y Bridge si queremos gestionar el audio a través de un DAW, en principio trabajaremos con nuestra tarjeta directamente. La segunda caja de texto selecciona las salidas de audio disponibles en nuestro ordenador:

 

En mi caso escogería la penúltima opción, en vuestro caso elegid la que esté conectada a vuestros monitores o auriculares. A continuación tenemos la caja de texto en la que definimos la frecuencia de muestreo a la que trabajaremos, en principio dejadla como esté. En la ventana de más a la derecha se nos muestra el tamaño del buffer, menor tamaño, menor latencia, esto a discreción.

Un punto MUY IMPORTANTE ahora que se repetirá en el resto de los módulos es la nomenclatura de entradas / salidas todas las conexiones con fondo NEGRO son salidas y las demás serán entradas, si conectamos salidas con salidas o entradas con entradas no ocurrirá nada, es muy importante tener esto claro para no entrar en loops eternos de confusión. Así pues disponemos de 8 entradas y 8 salidas, lo que nos interesa ahora son las entradas 1 y 2, aquí conectaremos cualquier señal de audio proveniente de los módulos que vamos a conectar. La entrada 1 corresponde al canal L de tu tarjeta y la 2 al canal R.

Vamos ahora a activar el módulo MIDI 1, igualmente pulsamos sobre la zona gris con el botón derecho y el menú Core, escogemos el módulo en cuestión situándose a la izquierda del módulo AUDIO, de esta manera:

 

De la misma manera que en anterior módulo, nos encontramos una caja de texto, esta vez con tres apartados, el primero de ellos lo dejaremos como está, en Core Midi y el en el segundo debemos escoger de una lista que se despliega el dispositivo que queremos que envía datos MIDI a nuestro sistema, en mi caso escogeré mi Elektron Analog Keys que está conectado por USB a mi ordenador:

 

Vamos a pasar a describir las salidas más importantes que se encuentran a continuación, cuando digo salidas me refiero a salidas de voltaje, en este caso virtuales, que emulan a las de los sintes modulares reales que sí proporcionan un voltaje eléctrico real, este módulo MIDI 1 lo que hace es actuar como conversor, traduciendo las señales MIDI del exterior en voltaje virtual para ser enviado a cualquier entrada de cualquier módulo. Esto en un primer momento puede parecer confuso y de hecho es algo casi infinito ya que cualquier salida se puede potencialmente conectar a cualquier entrada con resultados diversos, desde sorprendentes a absurdos, así que mejor dejar los experimentos para el tiempo libre. Retomando echemos un vistazo por las salidas que utilizaremos más frecuentemente sobre una foto del módulo:

 

De izquierda a derecha y de arriba a abajo:

  • CV: esta salida envía información de NOTA
  • Gate: esta salida envía información de DURACIÓN
  • Vel: esta salida envía información de velocidad de pulsación de tecla
  • Aft: esta salida envía información de AFTERTOCUH
  • Pw: esta salida envía información de PITCH
  • Mw: esta salida envía información de MODULACIÓN
  • Rtrg: envía información de retrigger para volver a disparar las envolventes con cada nota
  • Clk 1: envía un pulso de reloj en negras
  • Clk 2: envía un pulso de reloj en corcheas
  • Strt: envía señal de inicio de secuencia
  • Stop: envía señal de parada
  • Cont: envía señal de continuación

En este primer ejercicio nos bastará con utilizar las salidas de Cv, Gate, Vel y Rtrg.

 

OSCILADOR

 El primer paso a la hora de crear un sonido es generar un TONO y para ello utilizaremos un OSCILADOR, que será el incluido en la colección Fundamental que forma parte  de serie con la instalación básica del programa, para añadirlo a nuestro rack pulsamos con botón derecho sobre la superficie gris y el el apartado Author seleccionamos Fundamental y dentro de este apartado el módulo VCO 1:

 

Colocaremos el módulo totalmente a la izquierda de nuestro rack, para ir manteniendo una lógica visual desde el comienzo que nos ayude a seguir el flow de conexiones con mayor facilidad, de izquierda a derecha. Comenzamos a describir los componentes de este módulo de arriba a abajo y de izquierda a derecha, lo primero que nos encontramos es un botón que nos permite escoger el  tipo de emulación analógico / digital, lo dejaremos como está, a continuación un gran botón con el título FREQ, en este potenciómetro decidiremos la altura tonal del oscilador a la izquierda más bajo a la derecha más alto, el botón siguiente hard / soft lo dejaremos como está. En la siguiente línea, el potenciómetro FINE nos permite hacer ajustes precisos de tono sobre la afinación global que proporciona FREQ.

  1. Width actúa sobre la anchura de la onda de pulso o SQR, cualquier señal de voltaje que conectemos a la entrada PWM de la línea inferior afectará a este parámetro en la cantidad que designemos en el potenciómetro:

FM CV es un potenciómetro que administra la cantidad de modulación que se produce sobre el TONO o FREQ del oscilador dependiendo de la señal que reciba por la entrada FM de la foto superior, recordad siempre, entradas fondo blanco , salidas fondo negro.

La entrada SYNC de momento no la vamos a utilizar.

PWM Cv es un potenciómetro que administra la cantidad de modulación que se produce sobre el ancho de onda dependiendo de la señal que reciba por la entrada PWM de la foto superior.

Por último en la línea inferior se encuentran las salidas correspondientes a las distintas formas de onda que proporciona este oscilador que son:

 

Senoidal, Triangular, Diente de sierra y Cuadrada o  Pulso variable

Cada una de ellas tiene una característica particular y un sonido específico, las ondas senoidal y triangular por ejemplo tienen muy poco contenido armónico y las de sierra y cuadrada por el contrario son ricas en armónicos, la mejor forma de conocer a qué suena cada una de ellas es escucharlas, para ello comenzaremos a colocar cables, vayamos en orden, primero escucharemos la onda SIN y para ello debemos tender un cable desde la salida del oscilador señalada al efecto hasta la entrada 1 de nuestro módulo AUDIO 1, simplemente hay que pinchar con el ratón en la salida SIN y extender el cable resultante hasta la entrada anteriormente mencionada de la manera que indica la siguiente foto:

 

Escucharemos por nuestro altavoz o auricular izquierdo el sonido crudo de esta onda, repitamos con las otras tres restantes y así identificamos las características de cada una. Si queremos ver la forma de onda que se genera podemos activar el módulo SCOPE, que nos representará la onda que le conectemos de manera gráfica, para ello pulsamos sobre la superficie gris con el botón derecho y dentro de la colección fundamental activaremos el módulo en cuestión, colocándolo a la derecha del rack junto al módulo MIDI 1 de la forma que indica la foto:

 

Para ponerlo en funcionamiento debemos proporcionarle una señal de audio que conectaremos a la entrada X IN, así si queremos ver la onda senoidal extenderemos un cable desde X IN hasta la salida SIN en el oscilador, como indica la foto:

 

Veis que se pueden conectar varios cables a una misma salida, esto es una ventaja con respecto a los sistemas físicos, en los que necesitaríamos multiplicadores de señal para llevar a cabo esta gestión, siguiendo con este tema, si por lo que sea te sientes incómodo escuchando la señal por un solo lado tan solo tienes que extender un cable de la entrada 2 del módulo AUDIO 1 hasta la salida SIN del oscilador para escucharlo por los dos lados, como se ve en la foto:

 

Ya hemos conseguido que esto suene, aunque se trata de un sonido contínuo y sin posibilidad alguna de control sobre el mismo, simplemente es  una forma de onda cruda sonando en un tono determinado, necesitaremos ir añadiendo componentes para controlar esta señal y darle forma y color, forma con una ENVOLVENTE y color con un FILTRO, también necesitaremos un módulo de AMPLIFICADOR o VCA ( Voltage Controlled Amplifier ) para manejar la señal, vamos a ello.

Pulsando con el botón derecho del ratón sobre la zona gris, accedemos a la colección Fundamental y abrimos los módulos VCF, ADSR y VCA 1 y los colocamos a la izquierda del panel a continuación de nuestro VCO:

 

Una vez hecho esto necesitamos replantear nuestro cableado, para ello desconectamos todos los cables y comenzaremos de nuevo desde cero pulsando el botón Disconnect cables del menú superior:

ENVOLVENTE aplicada al Amplificador 

Para dar forma a la señal generada por el OSCILADOR necesitamos utilizar una ENVOLVENTE aplicada al amplificador, esa Envolvente será disparada cada vez que pulsemos una tecla en nuestro teclado controlador, para llevar a cabo esta operación extenderemos un cable desde la salida GATE de nuestro módulo MIDI 1 hasta la entrada GATE de nuestro módulo ADSR como se indica en la foto

 

El siguiente paso será conectar el OSCILADOR al AMPLIFICADOR colocando un cable desde la salida de la forma de onda que queramos en el Oscilador, por ejemplo SAW, hasta le entrada IN del módulo VCA, conectando a su vez el módulo VCA a nuestras entradas 1 y 2 del módulo AUDIO para escuchar la señal resultante:

 

Y estamos escuchando nuestra onda, ahora queremos que deje de sonar contínuamente y que solo se dispare cuando pulsemos una tecla en nuestro teclado, para lo cual necesitamos que nuestro módulo ADSR dispare el VCA, así pues hemos de conectar un cable desde la salida OUT del ADSR hasta el CV in del VCA:

 

Ahora solo se produce sonido cuando tocamos una tecla del controlador, pero siempre se reproduce la misma nota, si queremos que el TONO o FREQ de nuestro VCO se mueva acorde con las notas que tocamos, debemos extender un cable desde la salida CV de nuestro módulo MIDI 1 hasta la entrada V/OCT de nuestro VCO:

 

En este momento ya podemos tocar notas con el teclado, pasemos a describir las funcionalidades del módulo ADSR para darle forma al sonido que estamos reproduciendo. ADSR corresponde a los términos:

  • ATTACK:Tiempo que transcurre desde que se pulsa la tecla hasta que se alcanza su punto máximo, hacia la izquierda son valores muy cortos y hacia la derecha más largos.
  • DECAY: Tiempo que se mantiene la nota hasta llegar al punto de SUSTAIN
  • SUSTAIN: Tiempo que se mantiene la nota sostenida
  • RELEASE: Tiempo que la nota queda suspendida desde que se deja de pulsar.

Si queremos, por ejemplo un sonido seco y percutivo deberemos tener los valores de la siguiente manera:

  • Attack: 0
  • Decay: muy corto
  • Sustain: 0
  • Release: a discreción

 

SI queremos una envolvente similar a la de un Pad o una cuerda sería así:

  • Attack: largo
  • Decay: largo
  • Sustain: largo
  • Release: largo

 

FILTRO:

Estamos en un punto en el que tenemos un sonido con unas características tonales determinadas, un volumen determinado, una forma determinada y que se dispara cuando tocamos una tecla al mismo tiempo que reproduce las notas que estamos tocando, bien, nos queda darle un color a ese sonido para terminar este primer ejercicio. Así que tan solo nos queda cambiar un poco el flujo de señal, no hace falta desconectar todos los cables, tan solo haremos que la señal que sale del oscilador con forma de onda SAW pase por el filtro VCF antes de pasar al VCA, con,lo que extenderemos un cable desde la salida SAW del VCO hasta la entrada IN del VCF, usaremos un filtro LPF ( Low Pass Filter ) para este primer ejemplo, al ser el más común, así que desde la salida LPF del VCF mandaremos un cable a la entrada IN de nuestro VCA. Podremos ahora filtrar la señal procedente del VCO y variar su TIMBRE. Así quedaría nuestro patch:

 

Para utilizar el filtro daremos un repaso por sus funcionalidades describiendo sus componentes, vamos a ver cómo es el filtro en detalle:

 

Comenzamos por el botón que aparece en la parte superior denominado FREQ, este potenciómetro decide la frecuencia de corte de nuestro filtro, en el caso del LPF que estamos utilizando, a medida que vamos girando el botón hacia la izquierda nos vamos deshaciendo de armónicos consiguiendo un sonido más opaco si realizamos la operación opuesta resultará en un sonido más brillante. El segundo parámetro importante del filtro es la RESONANCIA que actúa de la forma que indica este gráfico:

 

Nos encontramos en la fila inferior de parámetros con un potenciómetro llamado FlLTER CV que nos indica la cantidad de modulación que afecta al filtro de acuerdo con el voltaje recibido por la entrada FREQ de la línea inferior, este valor puede venir dado por ejemplo, por la velocidad de pulsación, en caso que queramos que sea asÍ, tan solo hay que desplegar un cable desde la salida VEL del módulo MIDI 1 hasta la entrada FREQ de nuestro VCF de esta manera cuanto más fuerte toquemos la tecla más se abrirá o cerrará la frecuencia de corte, igualmente pasa si conectamos un cable pero a la entrada RES o DRIVE, veamos un ejemplo gráfico de velocidad de pulsación aplicada a la Frecuencia de corte en la siguiente foto:

 

Por último el botón DRIVE distorsiona la señal procedente del VCF dándole más potencia, esta intensidad también se puede controlar externamente dando valores de voltaje a la entrada DRIVE de la línea inferior.

Ya tenemos nuestro patch básico y no lo queremos perder así que pulsaremos el botón Guardar como del menú superior y salvaremos  

Ahora solo queda experimentar con las nociones recibidas, alterando los parámetros conocidos, cambiando formas de onda, tono, valores de filtro, envolvente, etc, ya con lo poco que sabéis podéis llegar a crear infinidad de sonidos distintos sin complicarse mucho la vida, en sucesivos capítulos no meteremos en más líos, añadiendo más moduladores, LFO, más osciladores, más envolventes y más módulos de diverso funcionamiento.

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