Até aqui, a série tratou de som que já existe: capturá-lo (microfone), digitalizá-lo (áudio digital), processá-lo (EQ, dinâmica, saturação, efeitos) e reproduzi-lo (alto-falante). A síntese sonora faz o caminho oposto: gera som do zero, eletronicamente, sem nenhuma fonte acústica. Em vez de um microfone captando um violino, um circuito (ou um algoritmo) produz a forma de onda diretamente.
Este artigo abre um novo arco. E o melhor ponto de partida é o oscilador — a fonte de toda síntese — e as formas de onda que ele gera, cujo conteúdo harmônico reencontra diretamente a série harmônica de timbre e os harmônicos pares/ímpares de saturação.
O fluxo de um sintetizador
Antes do oscilador em si, vale o mapa geral. O sintetizador clássico — o modelo subtrativo, mais comum e mais didático — organiza-se em três blocos no caminho do sinal, controlados por fontes de modulação:
O modelo subtrativo. O oscilador gera a forma de onda crua (define a altura e o timbre de partida). O filtro retira frequências, esculpindo o espectro (daí "subtrativo"). O amplificador controla o nível ao longo do tempo. Duas fontes de modulação atuam sobre eles: o envelope (tipicamente o ADSR de timbre) e o LFO (o mesmo oscilador lento de modulação). Este artigo trata do primeiro bloco; o filtro e os moduladores virão a seguir.
A sigla "VC" (Voltage-Controlled) vem dos sintetizadores analógicos, onde cada bloco era controlado por tensão. Em sintetizadores digitais o princípio é o mesmo, só que tudo acontece em números.
O oscilador
O oscilador é o coração da síntese: um circuito (ou algoritmo) que produz uma forma de onda periódica numa frequência controlável. Essa frequência é a altura percebida da nota (ver frequência) — tocar uma tecla mais aguda manda o oscilador oscilar mais rápido.
Mas o oscilador não define só a altura. A forma da onda que ele gera define o timbre de partida — e é aí que entra o conteúdo harmônico. Cada forma de onda básica tem uma assinatura espectral característica.
As formas de onda básicas
As quatro formas de onda básicas, com a onda no tempo (esquerda) e o espectro harmônico (direita). A senoide é pura: uma só frequência, nenhum harmônico — o tijolo elementar. A dente de serra contém todos os harmônicos, com amplitude 1/n; é a mais rica e "brilhante". A quadrada contém só harmônicos ímpares (1/n) — exatamente o que saturação mostrou para o clipping simétrico — e soa "oca". A triangular também só tem ímpares, mas decaindo bem mais rápido (1/n²); por isso soa quase tão suave quanto a senoide, com só um toque de aspereza.
Resumindo as assinaturas:
| Forma | Harmônicos | Caráter | Uso típico |
|---|---|---|---|
| Senoide | Só a fundamental | Puro, "flautado" | Sub-graves, tonalidades limpas |
| Dente de serra | Todos (1/n) | Brilhante, "encorpado" | Leads, baixos, strings, brass |
| Quadrada | Só ímpares (1/n) | Oco, "amadeirado" | Leads, sopros, clarinete-like |
| Triangular | Só ímpares (1/n²) | Suave, "doce" | Pads, sub-graves com leve textura |
Mais duas fontes importantes:
- Pulso (pulse) — uma onda quadrada com largura assimétrica (a quadrada é o caso especial de pulso a 50%). A largura de pulso (duty cycle) muda o conteúdo harmônico. Modular essa largura com um LFO é o PWM (Pulse Width Modulation), um som clássico e "vivo" de sintetizador.
- Ruído (noise) — sinal aleatório com todas as frequências e nenhuma altura definida. Branco (energia plana) ou rosa (mais grave). Base de percussão, vento, sopro, efeitos e texturas.
Por que o conteúdo harmônico importa
Numa síntese subtrativa, o oscilador é o ponto de partida espectral, e o filtro subtrai dali. Faz sentido começar de uma forma rica (dente de serra) e ir tirando o que sobra, em vez de começar de uma senoide pura (que não tem o que tirar). A escolha da forma de onda é, portanto, a primeira decisão de timbre — define a "matéria-prima" harmônica que o resto da cadeia vai moldar.
É a mesma série harmônica de timbre, agora gerada de propósito em vez de surgir de um instrumento acústico.
Combinando osciladores
Raramente se usa um oscilador só. Combinar vários é o que dá riqueza:
- Detuning — dois osciladores levemente desafinados entre si geram batimentos lentos que "engrossam" o som (o mesmo princípio do chorus). É o segredo de quase todo lead e pad gordo.
- Oitavas e intervalos — empilhar osciladores em oitavas ou quintas dá corpo e brilho.
- Mistura de formas — somar uma dente de serra com uma quadrada combina suas assinaturas harmônicas.
- Hard sync — forçar um oscilador a reiniciar seu ciclo junto com outro cria timbres metálicos e agressivos, ricos em harmônicos.
- Sub-oscilador — um oscilador uma oitava abaixo, para reforçar o grave.
Parâmetros comuns do oscilador
- Tune / fine — afinação grossa (em semitons/oitavas) e fina (em cents).
- Range / octave — a oitava de operação.
- Waveform — seleção (ou mistura contínua) da forma de onda.
- Pulse width — largura do pulso, e a fonte que a modula (PWM).
- Sync — sincronização rígida com outro oscilador.
- Mix / level — o nível de cada oscilador antes do filtro.
Analógico × digital
- Osciladores analógicos (VCO) — geram a onda por circuitos eletrônicos. Têm leve instabilidade e deriva de afinação, que muitos consideram "calor" e vivacidade.
- Osciladores digitais (DCO e por software) — geram a onda por cálculo. Estáveis, capazes de qualquer forma (inclusive wavetables, que percorrem uma coleção de formas). Mas esbarram num problema conhecido: gerar harmônicos acima de Nyquist causa aliasing (ver áudio digital e saturação). Osciladores digitais de qualidade usam técnicas anti-aliased (formas limitadas em banda) para evitar as frequências falsas — especialmente importante nas formas ricas como dente de serra e quadrada, cheias de harmônicos agudos.
Onde aparece na prática
- Baixo sintetizado: dente de serra ou quadrada filtrada, frequentemente com sub-oscilador.
- Leads: dente de serra com vários osciladores em detune, ou hard sync para agressividade.
- Pads: formas suaves (triangular, dente de serra filtrada) em detune, com PWM para movimento.
- Percussão sintética: ruído (caixa, chimbal) e senoides com envelope rápido (bumbo, toms).
- Efeitos e texturas: ruído filtrado e modulado, hard sync extremo, FM (que será um arco à parte).
Onde tudo se conecta
O oscilador gera frequência (a altura) e, pela sua forma de onda, define a série harmônica de partida — a mesma de timbre, com as assinaturas pares/ímpares que saturação explicou. Combinar osciladores em detune explora os batimentos do chorus. E no domínio digital, gerar essas ondas ricas reesbarra no aliasing de áudio digital. O oscilador é a fonte; a partir dele, o filtro e os moduladores moldam tudo o mais.
Os próximos artigos do arco de síntese seguem o fluxo de sinal: o filtro (o coração da síntese subtrativa — cutoff, ressonância, tipos), depois os moduladores (envelopes e LFOs em profundidade), e então as arquiteturas que combinam tudo (subtrativa, FM, aditiva, wavetable).
Próximos artigos do arco de síntese: filtros na síntese (cutoff, ressonância, tipos, slopes); envelopes e moduladores; e as grandes famílias de síntese (subtrativa, FM, aditiva).