Синус, трикутник, пила, квадрат: форми хвилі на слух

Коротко: Синтезатор починає з простої хвилі, що повторюється, і надає їй форми. Класичних хвиль чотири. Синус чистий і м’який. Трикутник м’який із невеликою гостротою. Пила яскрава і дзижчить. Квадрат порожнистий. Різняться вони тим, скільки додаткових вищих тонів лежить поверх основної ноти, і саме це дає кожній її характер.

Послухайте і подивіться

Хвиля	На що схожа	Що лежить зверху	Як звучить	З чого добре починати
Синус	Плавна крива	Нічого	Чисто, м’яко, як флейта, на якій грають дуже просто	Низькі шари, спокійні тони
Трикутник	М’який зигзаг	Кілька вищих тонів, дуже тихих	М’яко, трохи помітніше	Ніжні сольні голоси, м’які ударні
Пила	Схил, що різко обривається	Усі вищі тони, сильні	Яскраво, з дзижчанням, повно	Протяжні підкладки, баси, усе, що ви збираєтеся фільтрувати
Квадрат	Увімкнено, вимкнено, і знову	Кожен другий вищий тон	Порожнисто, дерев’яно, трохи як кларнет	Звуки старих ігор, тембри на зразок язичкових

Що таке форма хвилі

Звук — це повітря, яке штовхають і тягнуть багато разів на секунду. Форма хвилі — це форма одного такого руху туди й назад. Повторюйте її досить швидко, і ви почуєте ноту. Змініть форму, і нота лишиться та сама, а її характер зміниться.

Я уявляю це як гумовий штамп. Висота — це те, як швидко ви ним б’єте. Форма хвилі — те, що на ньому вирізано.

Чому форма змінює характер

Саме цього я спершу не розумів. Плавна форма — це один чистий тон. Будь-який кут чи різкий стрибок у формі додає поверх основної ноти вищі тони. Їх називають гармоніками або обертонами. Що гостріша форма, то їх більше і то яскравіший звук.

У синуса немає кутів, тож немає й обертонів. Це лише основна нота, і тому він звучить тонко сам по собі.
У трикутника кути м’які. Він додає кожен другий обертон, і вони швидко згасають, тож він лишається м’яким.
У пили є різкий обрив. Вона додає всі обертони, парні й непарні, і вони лишаються сильними. Звідси дзижчання.
У квадрата два різкі стрибки. Він додає кожен другий обертон, як трикутник, але значно гучніше. Порожнистим його робить саме те, що половини бракує.

Чому саме ці чотири

Ці форми найпростіше згенерувати, і разом вони охоплюють увесь шлях від «жодного обертону» до «всіх». Осцилятор, вбудований у кожен браузер, пропонує рівно ці чотири. Більшість синтезаторів теж.

Як із хвилі виростає справжній звук

Сира хвиля — це лише початок. Решту роблять чотири-п’ять інструментів:

Фільтр прибирає частину обертонів. Зріжте в пили верх, і вона стане теплою. Це субтрактивний синтез.
Обвідна формує гучність у часі: як швидко нота з’являється і як згасає. У цьому різниця між щипком і протяжною підкладкою і між нотою та клацанням EN.
Повільне коливання, яке називають LFO, м’яко рухає гучність чи висоту, щоб протяжна нота не звучала застиглою.
Змішування нашаровує кілька хвиль в один звук.
Ефекти, як-от відлуння і реверберація, поміщають результат у простір.

Яку брати

Спокійне, низьке або чисте: синус.
М’яке, але трохи помітніше: трикутник.
Насичене, і ви збираєтеся його фільтрувати: пила.
Порожнисте або ретро: квадрат.

Чим користуюся я

Лише синусами, як виявилося. Мій проєкт задумано спокійним, тож яскраві форми мені не знадобилися. Усе, що має в ньому висоту, — це кілька синусоїд, нашарованих одна на одну, плюс шум для фактур. Якби я робив щось гостріше, почав би з пили і фільтра.

Джерела

Waveform, Wikipedia: які обертони містить кожна з чотирьох форм

Спробуйте: послухайте, на що здатні нашаровані синусоїди, в Ocean. Він безкоштовний і запускається одним кліком, без облікового запису.

Відкрити Ocean, безкоштовно

Інтерфейс застосунку — англійською.