Аналоговый синтез и спектры

   Предыстория аналоговых синтезаторов восходит к появлению электрических  приборов. Вначале были механические инструменты, в частности, пользовавшиеся большим успехом у футуристов пианолы (механическое   пианино, прообраз секвенсора – данные записывались на широченную перфоленту, которую нам тоже демонстрировали). Незабвенные произведения футуристов – «Серената» и «Хорал» Руссоло, а также большой набор его «интонарумори» - шумовых мембранных инструментов по отдельности – классика электроакустической музыки. Особняком стоит первый официально признанный электронный инструмент – терменвокс Льва Термена, единственный, сочетающий в себе электронный звук и живую игру. Причудливые инструменты с еще более причудливыми именами появлялись один за другим. Например, меллотрон (клавишный инструмент, каждой клавише которого соответствовала закольцованная пленка с записью какого-то красивого звука – хора или скрипичного тутти). Наличие мотора с редуктором позволяло менять скорость лентопротяжки, чем достигался эффект, схожий с принципом работы сэмплера (кстати, наши люди предлагали похожую технологию еще до из обретения магнитофона в 1935 году – на кинопленках. Это было проигнорировано, и поэтому патент получили американцы). К тому же времени относится интерес к синтезаторам речи – водере и вокодере, Первая модель вокодера, собранная Боудом в 1935 году, состояла из клавиатуры, с которой левой рукой извлекались гласные звуки (низкочастотный спектр), а правой – шипящие согласные (высокочастотный). Для артикуляции звонких согласных типа в,ж,з была педаль, управлявшая «смесителем» тоно- и шумо-генератора. Глухие согласные типа п,к,т выражались паузами, управляемые кольцом на указательном пальце.

Человеческая речь очень  легко поддается синтезу. Макс Мэтьюс при помощи своей программы MUSIC2 записал  песню с синтезированным вокалом, которую потом купила компания MGM для какого-то фильма, где ее пел  робот. Также совершенно элементарным, хрестоматийным примером компьютерного  синтеза является звук птичьего пения. Трутониум – первый полифонический инструмент, изобретенный в США в 1928 году. Трутониум имел помимо клавиатуры еще и гриф, что позволяло делать глиссандо в большом диапазоне. Также имелось много тембров, которые с появлением транзистора  в 1937 году в более поздних моделях (последние относятся к 70-м годам) создавались уже с помощью  аналогового синтеза.  Роберт Муг вовсе не был изобретателем аналогового синтезатора, как ошибочно считают некоторые – им был Дональд Букла. Муг просто был первым, кто поставил их производство на коммерческие рельсы и предложил в качестве инструментов для рок/поп-музыки.  
 
   Аналоговый синтез, делится на две большие области. Первый вид аналогового синтеза – аддитивный, то есть состоящий в последовательном наложении друг на друга простейших синусоид, или гармоник в спектральной полосе. Тяжелый, утомительный метод, требующий помимо огромного терпения еще и много времени и ресурсов. Работа Жана-Клода Риссе «Suite for a little boy» (little boy – название атомной бомбы, сброшенной на Нагасаки) записывалась около года из-за низкой скорости компьютерных расчетов, которые применялись для моделирования звука методом аддитивного синтеза. Интересная работа из трех частей, немного напоминающая Hafler Trio c ритмическими вставками а-ля Kraftwerk. Именно со спектрам и связано большинство акустических феноменов, в частности то, что при сложении двух синусоид с частотами, имеющими наименьшее общее кратное, возникают несуществующие звуки, слышные в точках пространства, отстоящих друг от друга на соответствующую ему величину. Интересен эффект бесконечного возрастания тона при периодическом повторении глиссандо (в качестве примера была совершенно негуманная пьеса Джеймса ро , использующего первую компьютерную программу для звукосинтеза, созданную Максом Мэтьюсом в конце 50 –х). Первым синтезатором по существу является орган – в нем для генерации звука разных тембров используется именно аддитивный синтез. Второй метод синтеза – субтрактивный. Как следует из названия, он по своей сути противоположен аддитивному и состоит в том, что из широкополосного белого шума просто вырезается (отфильтровывается) все лишнее, чтобы сразу можно было получить нужный спектр.Оказывается, тембр звука определяется не вовсе формой волны, а формой спектра. Поэтому субтрактивный синтез сразу завоевал лидерство в первых моделях аналоговых синтезаторов и держал его до тех пор, пока Джон Чоунинг не изобрел синтез методом частотной модуляции (FM-синтез), в основе которого лежит изменение частоты слышимого сигнала, получающегося при одновременном звучании расположенных определенным образом двух или нескольких генераторов сигналов разной частоты.