Los Fundamentos de la Síntesis y el Diseño de Sonido

Los sintetizadores han estado con nosotros desde principios del siglo XX. Comenzaron a hacerse populares durante los años 60 cuando Robert Moog inventó el famoso sintetizador Moog.

La historia del diseño de sonido llevó a versiones modernas de sintetizadores en forma de plugins VST ("VST" es un programa de computadora o software que funciona como un sintetizador digital) que son mucho más populares que los analógicos. Algunos de ellos emulan sintetizadores analógicos reales (como Diva por u-he), pero hay un gran mercado de companías que crean sintetizadores VST completamente nuevos que, al mezclar muchas técnicas y algoritmos diferentes, permiten crear sonidos realmente complejos y avanzados.

Moog synthesizer

Sintetizador Moog One 8 , que fue lanzado a fines de 2018

Pero, ¿qué es exactamente un sintetizador?

En pocas palabras, un sintetizador es un instrumento musical electrónico que genera señales de audio desde cero. Estas señales son modificadas por una cadena de herramientas que dan forma al sonido.

Los tipos de sintetizadores son muy variados y van desde sonidos muy básicos del estilo 8-bit hasta growls de dubstep realmente sofisticados y pads atmosféricos. Conocer los conceptos básicos de la síntesis (combinado con mucha experimentación) te permitirá crear casi cualquier tipo de sonido que puedas imaginar.

Las señales de audio creadas por sintetizadores son la base de la música electrónica y pueden ampliar tus posibilidades hasta el infinito si los usas correctamente; pero, por otro lado, confiar solo en ellos puede matar tu creatividad.

En este artículo expondremos los conceptos básicos de la síntesis de sonido, junto con una breve explicación de cada uno. Tómalo como una introducción, un tutorial para principiantes.

Sin embargo, tenemos artículos más detallados sobre cada concepto en esta lista. Por lo tanto, te recomendamos que los revises, para estudiar el aspecto físico y más científico de cómo funciona la música y comprender mejor el diseño de sonido digital.

Formas de onda

Lea nuestro artículo dedicado sobre formas de onda aquí. There you’ll find even more information and also audio examples.

Como ya sabrás, el sonido está hecho de ondas sonoras.

Para generar sonido, cada sintetizador tiene un oscilador (generalmente más de uno; el caso más extremo es Planta Fase en el que puedes cargar hasta 32). Este módulo genera una forma de onda consistente y geométrica que constituirá la base de tu sonido.

Una forma de onda es básicamente una señal que, cuando se convierte en ondas sonoras a través de un altavoz, puedes percibir como sonido. Tienen un ciclo (cycle) que se repite una cierta cantidad de veces por segundo. Luego, el altavoz empuja las partículas de aire hacia adelante y hacia atrás para lograr ese efecto.

Así es como se ve la forma de onda más básica, la onda sinusoidal:

Sine wave pink drawing

Hay otras formas de onda básicas que puedes encontrar en casi cualquier sintetizador, como la onda cuadrada (square wave), la onda triangular (triangle wave), la onda de diente de sierra (saw wave), entre otras. Sin embargo, todas estas ondas están formadas por una onda sinusoidal fundamental sumada a un montón de ondas sinusoidales "más rápidas".

Ahora, definamos algunos conceptos que considero esenciales para comprender las ondas de sonido:

Frecuencia: es cuántas veces la onda va y viene en un segundo (en otras palabras: la cantidad de ciclos en un segundo). Se mide en hercios (Hz). Cuantas más veces oscile en un segundo, más alta decimos que es la frecuencia, y cuantas menos veces, más baja.

Tono (Pitch): este concepto está estrechamente relacionado con la frecuencia del sonido. Es la percepción subjetiva de cada persona sobre la frecuencia de la onda. Aunque no se puede medir directamente, generalmente decimos que cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el tono y viceversa.

Amplitud: es básicamente (no técnicamente hablando) cuán ruidosa es la señal. Es la distancia entre un pico o valle y el punto de equilibrio:

Sine wave amplitude pink drawing
Sound wave cycle or period

Ahora que sabes cómo funcionan las formas de onda, continuaré explicando los fundamentos de la síntesis de sonido.

Filtros

Read our dedicated article about filters aquí. There you’ll find even more information and also audio examples.

Un sonido que consiste en más de un solo onda sinusoidal tiene más de una frecuencia Algunos de ellos, como el saw wave (onda de diente de sierra), son muy ricas en Armónicos. Un filtro nos permite filtrar esas frecuencias superiores para obtener una textura determinada.

El sonido resultante dependerá de la frecuencia de corte o cut off (que es la frecuencia a partir de la cual el filtro comienza a atenuar la señal) y la resonancia.

Nota: para visualizar el espectro completo de las frecuencias de un sonido, recomendamos usar un complemento analizador de espectro. SPAN de Voxengo es realmente bueno y completamente gratis. Si utilizas FL Studio, puedes usar Ecualizador paramétrico afrutado 2 que tiene un analizador de espectro bastante bueno y preciso. Estos plugins represan cada frecuencia de esta manera (estoy usando el ecualizador predeterminado de Ableton Live para este ejemplo):

frequency spectrum in ableton EQ

Cada "pico" representa una sola onda sinusoidal, una sola frecuencia. Se ordenan de izquierda a derecha: las frecuencias más bajas hacia la izquierda, las más altas hacia la derecha. Va de 20 Hz a 20,000 Hz, ya que ese es el rango de frecuencias que los humanos pueden escuchar.

Para continuar, estos son los tipos de filtros más básicos y comunes que probablemente se encontrarán en cualquier sintetizador:

Filtro "High Pass"

High pass filter in ableton EQ

El filtro "high pass" (también llamado filtro "low-cut") corta las frecuencias más bajas y deja solo las que son más altas que el punto de corte. Por lo general, se usa en todos los instrumentos que no tienen muchas frecuencias bajas. De esa manera, se corta toda esa parte "desprolija" que probablemente sea innecesaria.

Filtro "Low Pass"

Low pass filter in Ableton EQ

El filtro "low pass" (también llamado filtro "high-cut") corta las frecuencias más altas y deja solo las que son más bajas que el punto de corte. Este es el efecto típico que ocurre, por ejemplo, cuando escuchas música proveniente de otra habitación. Simplemente no tiene las frecuencias más altas.

Filtro "Band Pass"

Band pass filter in Ableton EQ

El filtro de paso de banda sólo deja las frecuencias que están dentro de un rango específico. Es como combinar un filtro low pass con un filtro high pass, con la diferencia de que solo hay una frecuencia que podemos "elegir" (solo una banda: de ahí su nombre).

Notch filter in Ableton EQ

El filtro de "notch" (también llamado filtro "band-cut") es básicamente lo contrario de un filtro "band pass": se corta una banda de frecuencias mientras que se deja pasar todo lo demás.

Resonancia

La resonancia no es un tipo de filtro, sino una propiedad que tienen la mayoría de los filtros. Básicamente permite aumentar o disminuir el volumen de las frecuencias que están cerca del punto de corte. Es el parámetro "Q" del filtro.

Resonance example in Ableton EQ

Filtro "high pass" con una resonancia (Q) de 3.06.

Check out our dedicated article about filters aquí. There you’ll find even more information and also audio examples about the most common filter types.

Hasta ahora hemos hablado de algunos parámetros, como la amplitud, el tono y los filtros. Estos aspectos se pueden modular: se pueden automatizar para cambiar con el tiempo. Para modular estos parámetros, se pueden usar algunas herramientas como las envolventes y los LFOs.

Envolventes

Lea nuestro artículo dedicado sobre sobres aquí. There you’ll find even more information and also audio examples.

Las envolventes o envelopes están prácticamente en cualquier sintetizador. Una envolvente es una forma de automatización (lo que significa que cambia un parámetro con el tiempo) que se activa cada vez que se presiona una nota en el teclado MIDI.

Por lo general, modulan la amplitud (el volumen), pero a menudo se utilizan para modular el pitch y los filtros. En algunos casos extremos, como Serum, puede usar "envelopes" para modular prácticamente cualquier parámetro del sintetizador.

Los "envelopes" generalmente consisten principalmente en 4 parámetros. El famoso ADSR, Lo que significa:

  • Attack
  • Decay
  • Sustain
  • Release

ADSR envelope
ADSR envelope in ANA 2 by Sonic Academy

Filtro y envolvente de amplitud de ANA 2 de Sonic Academy. En tu sintetizador vas a encontrar los parametros del ADSR como faders o como knobs.

ADSR envelope in Serum by xFer

Control ADSR de Serum. En azul puede ver la curva de automatización de amplitud (volumen a lo largo del tiempo), que es bastante similar en todos los sintetizadores, aunque no todos lo muestran.

Attack

El ataque controla el tiempo que tarda el sonido en alcanzar su volumen más alto (o su tono más alto, por ejemplo; dependiendo del parámetro que esté modulando). Siempre comienza en 0 y va hasta 100.

En términos de amplitud, los sonidos de percusión, los plucks y los leads generalmente tendrán un ataque muy rápido, mientras que los sonidos como pads ambientales probablemente tendrán un tiempo de ataque mucho más largo.

Decay

El decaimiento o decay controla el tiempo que tarda el sonido en pasar de su valor más alto (es decir, su volumen más alto) al nivel de sustain, lo cual explicaré ahora. Va desde 100 hasta el valor establecido por la perilla de sustain

Sustain

El sostenimiento o sustain es el parámetro que controla a qué amplitud (o tono, o lo que sea) el sonido permanecerá constante mientras se mantiene presionada la nota, después de que ha atacado y decaído.

El sustain no controla el tiempo como sí lo hacen los otros parámetros ADSR; en cambio, controla el valor (de 0 a 100) en el que se mantendrá el parámetro que está modulando.

Ten en cuenta que si el sostenido está en 100, el decay no hará nada porque éste cae hasta el punto en que se establece el sostenido. Dado que 100 es el valor máximo, el decay no tiene a dónde caer.

Continuando con los ejemplos que di anteriormente, los sonidos de percusión y los plucks generalmente tienen muy poco y nada de sostenimiento. Por otro lado, los leads y los pads probablemente tendrán un valor de sostenimiento considerable.

Release

La liberación o release controla el tiempo que tarda el sonido en desvanecerse después de que se libera la nota (después de que se deja de presionarla). Va desde el valor en el que se suelta la tecla hasta 0 (cuando la nota se libera después de haber alcanzado el punto de sostenido, luego pasará del valor establecido por el sustain hasta 0).

Agrega una pequeña "cola" al sonido. Es probable que cada sonido tenga al menos un poco de release, ya que proporciona cierta suavidad y evita que se produzcan "clics". Sin embargo, los leads suelen tener tiempos de liberación muy cortos, mientras que los pads y los sonidos atmosféricos tienden a tener tiempos muy largos.

Eso es todo por los fundamentos de los sobres ASDR. Sin embargo, si está interesado en aprender más sobre esta herramienta, lo cubriremos con nuestro artículo dedicado sobre Envolventes de Audio: Dale Forma a tu Sonido con ADSR.

Oscilador de baja frecuencia (LFO)

Los LFO (Low Frequency Oscillator)son otra forma de modular estos parámetros de los que hemos estado hablando (amplitud, pitch, filtros y, a veces, incluso más).

Son como las envolventes, pero con la diferencia de que usan formas de onda para automatizar el sonido (formas de onda de baja frecuencia, como su nombre indica; a veces incluso inferiores a 1 Hz, lo cual se considera ultrasonido; hablamos de ultrasonidos cuando se trata de frecuencias de 20 Hz o menos, que son inaudibles para los humanos) y que se activan constante e indefinidamente en lugar de activarse cada vez que se presiona una nota.

La velocidad de la forma de onda se puede controlar usando Hz o sincronizándola con el tempo de la canción. Las formas de onda más habituales utilizadas para los LFO son las básicas, pero algunos sintetizadores permiten controlar exactamente la forma de la onda.

LFO in ANA 2 by Sonic Academy

Módulo LFO en ANA 2 de Sonic Academy. Te permite elegir entre ondas sinusoidales, triangulares, cuadradas y de sierra. 

LFO in Serum by xFer

Módulo LFO en Serum. Le permite dar forma a la forma de onda exactamente como lo desea.

Los LFO son muy útiles para crear movimiento a lo largo del tiempo. A menudo se usan simplemente para crear variación entre las notas, mientras que en, por ejemplo  Serum también se pueden usar para crear patrones rítmicos.

Efectos

Read our dedicated article about effects aquí. There you’ll find even more information and also audio examples.

Por último, pero no menos importante, la mayoría de los sintetizadores tienen un módulo de efectos. Si el que estás utilizando no lo tiene, puedes cargar efectos externos en tu DAW (que a veces es una forma incluso mucho más "limpia" de usar efectos).

Aunque no son exactamente parte de la síntesis del sonido (son algo que tú añades, no son la base del sonido) tienen un gran impacto en él, y usarlos agresivamente puede cambiar completamente su timbre. Aquí expondremos algunos de los efectos más comunes.

Saturación y distorsión

Tanto la saturación como la distorsión crean armónicos más altos del sonido. Hacen el sonido más completo o más cálido. Son útiles en todo tipo de sonido, especialmente en los de primer plano.

Distortion audio effect in Serum

Módulo de distorsión en Serum.Incluye varios tipos de distorsión como Soft Clip y Tape Saturation, siendo Tube Distortion la más utilizada.

Delay

El delay básicamente repite el sonido indefinidamente, cada vez con menos volumen. También se llama eco. Es útil para llenar una mezcla y darle más ambiente y atmósfera.

Delay audio effect in Serum

Módulo de delay en Serum.

Reverberación (Reverb)

La reverberación le da una sensación de espacio al sonido, como si fuera reproducido en algún tipo específico de sala. Se puede usar en pequeñas cantidades (para dar una sensación de espacio físico) o en grandes cantidades (para crear atmósferas realmente grandes).

Este es uno de los casos en los que a menudo es mejor usarlo fuera del sintetizador (es decir, en la cadena de efectos en el DAW) ya que de esa manera logrará un sonido mucho más limpio. Pero aún así, a veces es útil tenerlo incluido en el sintetizador.

Reverb audio effect in Serum

Módulo de reverberación en Serum.

Chorus

El chorus crea copias del sonido y las reproduce simultáneamente, pero retrasa y desafina un poco cada una. Le da al sonido unas vibes de los 80.

Chorus audio effect in Serum

Módulo de chorus en Serum.

Entonces, estos son los efectos que probablemente encontrarás en el sintetizador que estás usando. Si deseas profundizar más, puedes leer nuestro artículo dedicado a efectos donde encontrarás una larga lista de otras efectos que no son tan comunes, pero los cuales creo que deberías conocer

Métodos de síntesis

Ahora que hemos cubierto los elementos esenciales de la síntesis de sonido, te mostraré una breve definición de los tipos más importantes. Por supuesto, puedes leer el artículo dedicado que tenemos cubriendo cada uno de ellos:

  • Síntesis sustractiva (por ejemplo, Sylenth1): funciona tomando una forma de onda básica con varios armónicos (como la onda Saw o la onda cuadrada, entre otras) y dándole forma a través de una cadena muy simple de filtros y envolventes.

  • Síntesis FM  (SerumSytrusAbleton’s Operator): funciona tomando una forma de onda y modulando su tono con otra forma de onda (es como modular el tono con un LFO de muy alta frecuencia). Por lo tanto, está agregando más armónicos al sonido, aunque generalmente se ejecuta a través de envolventes, filtros, LFO y efectos.

  • Síntesis aditiva: funciona agregando múltiples ondas sinusoidales para crear una forma de onda más compleja. Luego se le da forma a través de envolventes, filtros, LFOs y efectos.

  • Síntesis Wavetable  (SerumMassiveAbleton’s Wavetable): utiliza una tabla con varias formas de onda conmutables dentro de las cuales puede desplazarse. Puede modular la posición de la wavetable con un LFO o una envolvente, y cambiará suavemente la forma de onda (estas ondas generalmente son realmente complejas y muy útiles para géneros en los que el movimiento a través del tiempo es un componente clave, como dubstep).

Wavetables in Serum

Algunas wavetables en Serum.

Conclusión

Casi todos los sintetizadores y VST funcionan con estos principios básicos que hemos explicado. Sabiendo todo esto, sumado a mucha experimentación, eventualmente podrás recrear exactamente los tipos de sonido que desees.

Existen diferentes tipos de síntesis, y te recomiendo que elijas un sintetizador que use el que te suene mejor y comiences a experimentar con él.

La experimentación es realmente importante porque es la forma en que entenderás cómo cada parámetro afecta el sonido, y también comprenderás cómo se crean los sonidos que escuchasen tu música favorita. Tenemos un artículo que habla sobre la importancia de la experimentación y la práctica, haz clic aquí to read more about this topic.

Como dijimos anteriormente, puedes leer artículos más detallados sobre cada concepto que hemos cubierto en este caso si deseas profundizar en el diseño de sonido. Y complementariamente, hay muchos libros sobre síntesis de sonido que contienen cantidades ilimitadas de conocimiento y te enseñarán la física específica de los sintetizadores.