합성이론 8: Envelopes 살펴보기

많은 신디사이저들이 사실상 ‘합성(synthesize)’을 하지 않고 있다는 사실을 알고 계신가요? 이들 중 많은 것들은 단순하게 contour generators, envelope, transient generators등만을 사용하고 있기도 합니다. 많은 아날로그 신스들이 지난 시간에 이야기 했듯이 ADSR contour generators을 사용하구 있음은 의심의 여지가 없지요. 하지만 여러분 ADSR contour generators만을 사용하여 만들 수 없는 소리는 수도 없이 많다는 사실도 알아야 합니다. 그렇다면 또 무엇이 필요한지 살펴보지요~.

1. Bold & Brassy
확 내뿜는듯한 brass sound를 만든다고 생각해봅시다. 우리 귀를 사용했을 때, 우리는 이 소리가 고요한가운데에서 (silence) 시작된다고 알고 있으며 음이 시작될 때에 ‘spit’음과 같은 것을 만들어 낸다고 알고 있지요. 그리고 그 소리는 아주 낮은 레벨로 떨어지고 고용한 음색이 온후에 바로 아주 큰 볼륨으로 천천히 치켜 올라갑니다. 그리고 음표는 빠르게 쇠퇴하고 연주자는 부는 것을 멈춥니다. 볼륨과 음의 밝기는 이때에 그림 1과 같이 그려질 것입니다.

자 지금 일반적인 4-단계의 ADSR envelopes 가 전통적인 방식에 의해 보여진 것입니다.(그림2) 그렇다면 왜 우리는 전통적인 이 방식으로는  brass sound를 제대로 만들지 못하는 걸까요? 그 이유는 단순한 4단계의 ‘4’라는 숫자의 한계점뿐만 아니라, 그것이 우리에게 주는 많은 다른 한계점을 지니기 때문입니다. 무슨 한계점이냐고요?

1.        시작이 언제나 0이다.
2.        윤곽의 attack phase가 언제나 상승한다.
3.        ADSR은 언제나 어택 이후에 최대값의 레벨까지 상승한다.
4.        decay는 언제나 어택에 의존하여 하향된다.
5.        sustain level은 언제나 decay의 끝에 도달하는 그 지점에서 시작한다.
6.        sustain level은 지속적인 볼륨만을 취한다.
7.        Release는 sustain의 끝에서 시작한다.
8.        release는 언제나 하향한다.
9.        Release는 언제나 0에서 끝난다.
맨 처음 brass사운드를 만들 때라면 3번과 5번의 문제점이 가장 큰 문제가 되겠지요.

2. Classic으로 돌아가보자
지난챕터를 잘 읽어보셨다면 어려움 없이 잘 보실 수 있으시리라 생각합니다. modular synth 에서Control Voltage mixer를 사용하여 여러 단순한 simple envelope generators를 사용하여 더 복잡한multi-stage envelopes을 만들 수 있고, 예를 들어 이런 것들이 처음과 같은 spit brass contour를 만들어 줄 것입니다. 그러나analogue modular에서는 쓸모 있는 polyphonic sound에서는 어려움을 겪게 될 것입니다. 하지만 걱정하지 마세요. 많은 non-modular synths를 사용할 수 있고 그것이 ADSR generators 이외에 것을 가능하게 해 줍니다. (예를 들어 Korg MS20와 같은). 이것은2개의contour generators를 가지며, 그 중 하나는 5단계, 그리고 하나는 3단계를 가집니다. (DAR envelope: Delay, Attack and Release, 그림 3).

이것은 보시다시피 노트 하나를 시작한 후에, 그리고 contour가 시작되기 전 시간의 길이를 결정하는 delay를 program 해 줍니다. (딜레이 된 vibrato).
5단계의 ADSHR에서는 ‘H’를 제공하는데 이것은 Hold입니다. 그림4 먼저 보세요.

어라…라고 말씀하고 계시죠? Gate가 열린 이후에 한동안 sustain되어있지요. 이것은 일반적으로는 여러분이 키를 놓은 순간 이후에 그 노트가 hold되는 데에 사용됩니다. 따라서 손이 다음 키를 누를 수 있는 시간을 주지요.
또 다른 예를 보지요. 그림 5를 보세요

이것은Initial Level control, 이라 하며 이것은 Attack Level control이기도 합니다. 더 편이한 Attack, Decay, Release times을 제공해 줍니다. (see Figure 5 above). 보기에 ADSR과 비슷하면서도, 더 중요한 차이점을 가지지요. 예를 들어 Initial Level 과 Release의 끝부분이 최소값이 아니라는 것이지요.또한 Sustain 단계가 지정되어있지 않습니다. Decay 는 지수곡선으로 0까지 이릅니다. 멋있지 않나요?!!

3. From Dinosaurs To Digits
우리가 이야기한 모든 악기들은 knobs또는 sliders를 이용하여 내분의 저항을 바꾸어 회로의 응답을 컨트롤 한 것입니다. 이 응답이라는 것은 아마도 예를 들어.. oscil의pitches, 필터의 cutoff frequencies 또는 contour generators의 time constants등등이 되겠지요
그러나 많은 이런 합성은 마이크로프로세서가 많은 메모리와 합성 기능 등을 제어하기 위하여 사용되는 analogue/digital hybrids 입니다. 무슨 말이냐고요? 쉽게 설명하자면 그것들이 사용하고 있는 것은 analogue-to-digital converters 들이라는 것이죠. (아하!) 따라서 voltages를 숫자로 컨트롤하고 이 숫자들은 다시 voltages 로 바뀌어서 소리를 만들지요. 하지만 이것이 메모리에 저장될 때에는 또다시numeric form 입니다.
아시다시피 microprocessors handle numbers 들은 0과 1의 binary지요. 우리는 이것은 ‘bits’라고 하죠. 그리고 이것을 얼마나 사용하느냐가 바로 어떤 주어진 파라매터를 사용할 때에 ‘정밀도’를 결정합니다. 많은 혼합된 합성 hybrid synths 는 5개의 bits를 사용하여 중요한 값을 나타냅니다. 따라서 32 개의 가능한 값을 가지는 것이지요. 더 좋은 것은7 bits를 사용하여128개의 값을 가지게 해 줍니다. 여기에는 한계가 있지요. 옛날에 사용되던 메모리 칩은 아주 비쌌기 때문에 제조업자들이 최소한 적은 buts를 사용하려고 했었던 때가 있었더랬지요. 뭐 부수적인 이야기였습니다.

4. 그래서 무엇이 중요하냐면요

순수한 아날로그에서 디지털로 제어되는 아날로그 구조물을 만드는 것은 이처럼 많은 변수들을 거칩니다. 이런 비싼 control panels 에서 자유로워진 이후에 제조업자들은 신디사이저에 더 많은 기능들을 부가할 수 있었지요. 예를 들어 그림 6에서는 5개 단계를 제어할수 있는 3개 이상의 contour generators 를 보여줍니다.
그림 7에서는  Roland Alpha Juno series에서 제공된 contour generator입니다. 이것은 그림처럼4time(4단계)세팅, 3개 이상의 level을 제공합니다.

그림8 은 EX800에서 5단계의 contour 입니다. 이것은ADSR 이상의 기능을 가지는데, 그 이유는 Break Point 에서 두 개의 level설정이 가능하기 때문입니다. 그러나 여기에서 ‘L1’ parameter를 그냥 지나치게 되지요. 이것은 어택의 끝에서 최대값으로 이르게 되는 바로 그 지점인데요. 이것을 줄이기 위해서 사용된 것이 바로 그림 9입니다. 자. 맨 처음으로 돌아왔지요?
이 장황한 이야기를 하는 이유는 아주 단순한 결론 때문입니다.

Contour generator의 복잡한 구조를 만든다면 더 세부적인 소리의 구조물을 만들 수 있다는 것!
. Think about the type of sounds you want to generate, and choose your instrument carefully so that you can produce them ! (Gordon Reid).