Fundamentele kenmerken van geluid

Als je graag geluiden wilt maken en je tijd daaraan wilt besteden, creëer dan verschillende audio-omgevingen in de vorm van muziek, geluidseffecten, audiovisuele inhoud en alle mogelijke implementaties van audio in het leven, wil een professional worden in geluidsontwerp of geluid ingenieur, laten we eens kijken naar de fundamentele definitie van wat geluid is. Deze kennis is belangrijk voor het begrijpen van de basisprincipes en het leren van de techniek van het werken met audio. Als beeldhouwer van deze bijzondere omgeving moet je je materiaal kennen en het is kenmerkend om het beter te kunnen manipuleren en je idee de gewenste vorm te geven.

In de breedste zin van het woord is geluid een drukgolf die wordt gecreëerd door een trillend voorwerp en zich in een bepaald medium verspreidt.

Trillingsgolven reizen door de lucht of welk medium dan ook (vast, vloeibaar of gas) en creëren een mechanische trilling van de deeltjes.

In een meer subjectieve zin is geluid de waarneming van deze trillingen door de speciale zintuigen van dieren of mensen. De verscheidenheid aan geluiden die we horen wordt veroorzaakt door verschillende kenmerken van een geluidsgolf waarin deze zich voortplant en door combinaties van deze parameters.

Laat deze kernkenmerken van geluid hieronder zien aan de hand van een voorbeeld van een eenvoudige Sin-golf:

1. Frequentie, die voor menselijke oren verschijnt als een laag of hoog geluid

Lage frequentie (bas)

Hallo frequentie (Cheep)

Golf kan vele cycli in één seconde produceren, het aantal van deze cycli wordt de frequentie van de golf genoemd. Omdat de golf wordt geproduceerd door een trillend lichaam, heeft het trillende lichaam dezelfde eigenschap: frequentie. De frequentie van de geluidsgolf wordt gemeten in hertz.

Hetzelfde geldt voor een trillend lichaam. Eén volledige trilling produceert één volledige golfcyclus. Als er per seconde 50 trillingen worden geproduceerd, kunnen we zeggen dat de frequentie van een golf 50 Hz is, dat wil zeggen 50 cycli per seconde. Dat wil zeggen dat 1 Hz gelijk is aan 1 trilling per keer.

Interessant feit dat het passeren van een golf door verschillende stoffen de golffrequentie niet beïnvloedt of verandert, maar vast blijft.

De frequentie van een golf is dezelfde als de frequentie van het trillende lichaam dat de golf voortbrengt. Wanneer trillingen snel zijn, staat een grotere frequentie-eenheid bekend als kilohertz (kHz), namelijk 1 kHz = 1000 Hz. Als we met audio te maken hebben, hebben we vooral te maken met een reeks frequenties en variaties die tegelijkertijd klinken, waardoor de aard van het geluid verschillende tonen en harmonischen creëert.

Een gezond menselijk oor kan geluid waarnemen in een bereik van 16 Hz tot 20 kHz. Geluid met een frequentie onder de 20 Hz wordt infrageluid genoemd, en met een frequentie boven het niveau van 20 kHz dat normaal door het menselijke oor kan worden waargenomen, wordt het ultrageluid genoemd.

2. Amplitude is een ander kenmerk van een geluidsgolf, want menselijke oren verschijnen in geluid als een volume. Wanneer de frequentie weergeeft hoe snel de golven zijn, geeft de amplitude aan hoe hoog (of laag) de golven zijn. In het dagelijks leven wordt het volume van een geluid gemeten in eenheden die decibel (dB) worden genoemd. Hoe hoger het decibelniveau, hoe luider het geluid.

Lage amplitude (laag volume)

Hoge amplitude (hoog volume)

De duur van het geluid is de tijd die het geluid duurt vanaf een bepaald startvolumeniveau tot 0 dB. Eigenlijk is dit dus een reeks amplitudes van elk geluid, vanaf het beginpunt tot 0.

4. Timbre is een eigenaardigheid van een geluid zelf, het is een geluidskwaliteit. Dit is wat ervoor zorgt dat twee verschillende muziekinstrumenten verschillend van elkaar klinken, zelfs als elk instrument dezelfde muzieknoot speelt, op exact hetzelfde volume. Onder ‘Dezelfde noot spelen’ bedoelen we dat instrumenten dezelfde toonhoogte (frequentie) en luidheid hebben. Het nogmaals vermelden van de frequentie moet erbij zeggen dat die frequentie bepalend is voor de toon (toonhoogte), een noot waarmee het geluid wordt gespeeld.

Wanneer de noot op een instrument wordt gespeeld, kunnen we de hoofdtoon en andere subtiele tonen horen die op andere toonhoogtes spelen, dit zijn harmonischen. Lager in toonhoogte dan de hoofdtoon worden subtonen genoemd, en hoger in toonhoogte worden boventonen genoemd. De som van al die frequenties wordt door onze oren waargenomen als het geluid van een bepaald instrument.

Als het gaat om geluidssynthese, is geluidssynthese de techniek om vanuit het niets het gewenste geluid te genereren, wat nodig is om vertrouwd te raken met de meest voorkomende golfvormvormen. Ja, geluidsgolven kunnen verschillende vormen aannemen en aangezien geluid een product is van een golf, dicteert de vorm van de golfvorm de kleur, textuur en harmonie van het geproduceerde geluid. En het proces van audiosynthese is gebaseerd op het geven van bepaalde vormen aan een golf, het mengen ervan of het doorlopen van enveloppen, filters en effecten. Het kan een compleet nieuw geluid zijn dat de ontwerper of muziekproducent zich heeft voorgesteld, of elk geluid dat hij wil reproduceren. Hiervoor kan elektronische hardware of software worden gebruikt. In Amped Studio heb je de keuze uit online synthesizers waarmee je kunt experimenteren, spelen en je unieke geluiden kunt creëren.

1. Zondegolf

De Sin is de meest eenvoudige en fundamentele golfvorm, hij beslaat slechts één frequentie. Alle golfvormen zijn daaruit opgebouwd.

Soms komt het voor dat een subtractieve synth het niet als basisgolfvorm bevat, omdat het maar één frequentie beslaat en niet past in een subtractieve toestand waar het niets van af te trekken heeft. Het Sin-golftype kan eenvoudig worden gecreëerd door een driehoekige golf laag door te laten.

2. Driehoeksgolf

Het klinkt erg vergelijkbaar met een sinus, behalve dat er iets meer extra frequenties boven zitten. De frequenties bevatten alleen oneven harmonischen, dezelfde die je kunt vinden in de blokgolf. Dat betekent dat ze de grondtoon, 3e harmonische, 5e harmonische, 7e harmonische, enzovoort hebben. Deze harmonischen “nemen af” naarmate u verder van de grondtoonfrequentie verwijderd raakt. Maar het verschil tussen een driehoeksgolf en een blokgolf is dat de harmonischen sneller afnemen dan die van een blokgolf.

3. Blokgolf

Ook wel pulsgolfvorm genoemd, omdat deze kan worden bestuurd door iets dat pulsbreedtemodulatie wordt genoemd. Pulsbreedtemodulatie (of PWM) regelt de afstand tussen de “vierkantjes”.

Ze lijken op een driehoeksgolf. Ze zijn gemaakt en bevatten alleen elke oneven harmonische (3e, 5e, 7e, enz.). maar met de hogere harmonischen duurt dat veel langer dan die van een driehoek.

4. Zaaggolf

Zoals je op de foto kunt zien lijkt het gedeeltelijk op een blokgolf, maar het is gemaakt met zowel even als oneven harmonischen. Omdat het rijk is aan harmonischen, is zaaggolf de meest voorkomende golfvorm die veel wordt gebruikt. Op basis van die golfvorm worden veel geluiden gemaakt.

1. Geluidsgolf

Iedereen hoorde een geluid van een tv of een radio waarop niet was afgestemd, het klinkt als "Shshshsh". Dat is precies hoe de ruisgolfvorm klinkt. Het is zo omdat er veel volledig willekeurige frequenties over het geheel verspreid zijn. Noise wordt veel gebruikt door geluidsontwerpers bij het maken van alles, van Claps, Sweeps, Hi-Hats, het toevoegen van topklasse aan synths en nog veel meer.

Zoals we altijd zeggen is het belangrijk om te experimenteren. U kunt elke golfvorm gebruiken om elk type geluid te maken, afhankelijk van uw idee en audiobeeld. En het algemene gebruik kan als volgt zijn:

• Lood: Vierkant, Zaag;
• Pad: Vierkant, Zaag;
• Bassen: driehoek, vierkant, zaag;
• Subbas: sinus, driehoek.

Een fundamentele waarheid over geluid is dat er slechts twee variabelen zijn: tijd en verplaatsing van deeltjes. We kunnen elk denkbaar geluid creëren door simpelweg luchtmoleculen op het juiste moment in de juiste hoeveelheid te verplaatsen. Synthesizersoftware maakt gebruik van de juiste wiskundige methoden om de juiste verplaatsing op het juiste moment te produceren, zodat we zowel de harmonischen krijgen die bij bepaalde golfvormen horen als de extra golven die nodig zijn om akkoorden te vormen.

Het beschrijven van een geluid en het omgaan met synthese is ook essentieel om eigenschappen van de golfvorm, zoals Phase Envelope (ADSR), te beoordelen.

Fase

Zoals hierboven vermeld zijn audiogolfvormen cyclisch, dat wil zeggen dat ze regelmatige cycli of herhalingen doorlopen. Fase is de hoeveelheid offset die op een golf wordt toegepast, gemeten in graden, en wordt gedefinieerd als hoe ver een bepaalde golfvorm zich in de cyclus ervan bevindt.

Als bij het mixen van twee golfvormen deze golfvormen “uit fase” zijn, of ten opzichte van elkaar vertraagd zijn, zal er enige annulering optreden in de resulterende audio. Hoeveel annulering, en bij welke frequenties dit optreedt, hangt af van de betrokken golfvormen, en hoe ver ze uit fase zijn (twee identieke golfvormen, 180 graden uit fase, zullen volledig worden geannuleerd).

Golfvormen met dezelfde Sin-vorm die 90 graden uit fase zijn, het resulterende volume worden 50% geannuleerd.

Golfvormen met dezelfde zondevorm 180 graden uit fase, waardoor we geen geluid horen, het volume wordt volledig geannuleerd.

De envelop bepaalt hoe een geluid zich in de loop van de tijd gedraagt. Het omvat 4 afzonderlijke kenmerken van een geluid (ADSR).

ADSR staat voor Attack, Decay, Sustain en Release. Met deze parameters van de (ADSR)-envelop kunnen we de amplitude van onze golfvorm in de loop van de tijd regelen.

Als je een VOLT-synthesizer van Amped Studio gebruikt, zie je een Envelope-sectie waarmee je ADSR-parameters kunt manipuleren en je eigen geluid kunt synthetiseren. Laten we er een korte blik op werpen.

A – Aanval

Wanneer er op een noot op de synthesizer wordt gedrukt, is de eerste fase die wordt geactiveerd de Attack. De Attack-sectie visualiseert voor ons hoe lang het duurt voordat een geluid zijn maximale volumeniveau bereikt wanneer een toets wordt ingedrukt.

Hier is een voorbeeld van het instellen van een geluid met een korte aanval. Als je op de toets drukt, hoor je meteen het geluid, wat betekent dat de aanval op 0 staat.

Het volgende is een voorbeeld van een lange aanval. Als je op een toets drukt, duurt het 33 ms voordat het geluid zijn maximale luidheid bereikt. Omdat de aanval is ingesteld op 33 ms.

De volgende drie eigenschappen Decay, Sustain en Release worden op dezelfde manier geactiveerd en op de synthesizerinterface gemarkeerd als respectievelijk een D, S, R.

D-verval

Wanneer de fase van de Attack-sectie voltooid is, volgt de Decay. In een Decay-sectie neemt het geluidsvolume gedurende een bepaalde periode af tot het niveau van Sustain, dus eigenlijk is decay verantwoordelijk voor de duur van de afname.

S-Onderhoud

Het niveau waarop het geluid blijft hangen als u een toets ingedrukt houdt nadat deze de Decay-fase heeft bereikt.

R-vrijgave

Release is de tijd die nodig is voordat het volume van het geluid afneemt tot volledige stilte. De laatste fase in Envelope. Deze fase wordt actief wanneer we de sleutel loslaten.

Bevrijding komt voort uit het volhouden; als er geen ondersteuning is, is er geen release. Door de aanval, het verval, de ondersteuning en het loslaten van een golfvorm te regelen, kun je het timbre echt veranderen.

Hier is een meer gedetailleerd overzicht van de VOLT online synth, handig en effectief in gebruik om uw audio-ideeën te realiseren.

Ter afsluiting

Een geluid is een vorm van energie en informatie. Werken met geluid is subtiel werken met ijle energie. Deze trillingen zijn essentieel voor de mens. Het juiste geluid voor de juiste persoon op het juiste moment kan een zeer krachtig communicatiemiddel zijn en audiocommunicatie is soms effectiever dan visuele communicatie. Goede kennis is van fundamenteel belang voor muzikanten, geluidsontwerpers en geluidstechnici.