BOOKLIST

Here’s a list of recent books on sound from a cultural history/theory angle.

• Sound States: Innovative Poetics and Acoustical Technologies, edited by Adalaide Morris (University of North Carolina Press, 1997)
• Alain Corbin, Village Bells: Sound and Meaning in the 19th-Century French Countryside (Papermac, 1999)
• Bruce R. Smith, The Acoustic World of Early Modern England: Attending the O-Factor (University of Chicago: 1999)
• Jonathan R_e, I See a Voice: Language, Deafness and the Senses-A Philosophical History (Harper Collins, 1999)
• Douglas Kahn, Noise, Water, Meat: A History of Sound in the Arts (MIT Press, 1999).

And not so recent:

• R. Murray Schafer, The Tuning of the World (1977)
• Steven Feld, Sound and Sentiment (1982)
• Wireless Imagination: Sound, Radio and the Avant-garde (1992), edited by Gregory Whitehead and Douglas Kahn
• James H. Johnson, Listening in Paris (1995)
• Steven Connor, A Cultural History of Ventriloquism (Oxford, 2000)
• Leigh Schmidt, Hearing Things: The Mystic’s Ear and the Voices of Reason (Harvard, 2000)
• Emily Thompson, The Soundscape of Modernity: The Architectural Acoustics and Aural Culture in America, 1900-1933 (probably MIT, 2001)
• Mark M. Smith, Aural Worlds: Listening to Sound, Noise, Section and Class in Nineteenth Century America (University of North Carolina, prob. 2001)

• For film sound see books by Michel Chion, Rick Altman, Kaja Silverman, and Elisabeth Weis/John Belton.
• For philosophy see books by Don Idhe, David Michael Levin, Michel Serres,Giorgio Agamden and Gemma Corradi-Fiumara.

Kleine bibliografie over geluid, theatraliteit, performativiteit

• Microsound – Curtis Roads: over granulaire synthese en een microscopische opvatting van geluid, erg belangrijke compositietechniek en hedendaagse soundscape, electronica en experimenteel geluidsontwerp.
• The music machine ?Curtis Roads, MIT Press : Cambridge, Mass. London, (1989): compilatie van vrij technische essays over de vroege dagen van de digitale computermuziek in academische middens, vooral via onderzoekscentra aan universiteiten.
• — nog wetenschappelijker van diezelfde auteur: Foundations of computer music; MIT Press : Cambridge, Mass. ; London, (1987).
• Noise-Water-Meat, A history of sound in the Arts. ? Douglas Kahn, (1991), MIT press : over de geschiedenis van geluid in kunst en literatuur, het ontstaan van de fonograaf, geluid bij de futuristen en John Cage.
• Wireless Imagination – Douglas Kahn and Whitehead (eds), MIT Press, (1992).
• On Sonic Art ?Trevor Wishart – Harwood academic publishers: geluidskunst.
• Handbook for Acoustic Ecology (1978) en Acoustic Communication (Westport, Connecticut: Ablex 2001) van Barry Truax; Truax is electro-akoestisch muzikant en opvolger van Raymond Murray Schafer, uitvinder van de definitie van soundscape (zie The tuning of the world: toward a theory of soundscape design, New York, Knopf (1977) van R. M. Schafer, also ok The Soundscape).
• Experimental Sound and Radio, Allen Weiss, (2001): Cultural Studies boek, niet echt praktijkgericht, louter discursief; nog zo 釪n is:
• Sound states: innovative poetics and acoustical technologies ?Adelaide Morris, Chapel Hill, University of North Carolina, (1997).
• Der Klang der Dinge. Akustik ?eine Aufgabe des Design – Langenmaier, Arnica-Verena (ed), Munich, Silke-Schreiber, 1993 : dit heb ik nog niet gelezen, zou interessant kunnen zijn.
• John Cage: Silence
• Luigi Russolo: The Art of Noise 1967 (oorspr. 1913); (L’arte dei Rumori) Futurist manifesto March 11 1913. R. Filliou (transl.). New York.
• Pierre Schaeffer: Trait?des objets musicaux. Essai interdisciplines. Seuil, Paris, (1966). (over de musique concr?e).

Een aantal standaardwerken over de fysieke eigenschappen van geluid en akoestiek:

• Music, sound and technology – Eargle, J.M. (ed.), (1995)
• Origins in acoustics: the science of sound from antiquity to the age of Newton – Hunt, F.V. and Newton, Isaac
• The Science of Sound ? Rossing, Thomas D. (recent)
• The science of musical sound ?John R. Pierce, (1985).
• Musical sound: an introduction to the physics of music ?Moravcsik (2002).

Soort handleiding voor geluidsontwerpers in film (niet-academisch; eigenlijk een verzameling tips en how-to-do’s voor sound designers):

• Sound design: the expressive power of music, voice, and sound effects in cinema –  David Sonnenschein (2001).
• Sound and music for the theater – Deena Kaye and James LeBrecht, Boston: Focal Press (1999).
• Derek Bailey and the Story of Free Improvisation – Ben Watson, Verso Books. (2004).

Some book recommendations from Bj?n Eriksson:

• Ocean of Sound – David Toop, Serpent’s Tail (London 1995)
• SoundArt, Swedish Contemporary Sound Artists – Teddy Hultberg, STIM/Svensk Musik, (Stockholm 2001)
• Stockhausen Serves Imperialism and Other Articles – Cornelius Cardew (1974) pdf here
• Free Culture – Lawrence Lessig, The Penguin Press (2004) pdf here

Phil Thomson’s Book List additions:

• Digital Culture – Charlie Gere. London : Reaktion, (2002)
• Uncanny Networks: Conversations with the Virtual Intelligentsia – Geert Lovink, ed. Cambridge, Mass. : MIT Press, (2002).
• The Political Mapping of Cyberspace – Jeremy W. Crampton. Edinburgh : Edinburgh University Press, (c2003).
• Empire – Michael Hardt and Antonio Negri. Cambridge, Mass. : Harvard University Press, (2000).

Some book recommendations on Sound&Music and Aesthetics by Thanos Chrysakis

• Music and the Ineffable – Vladimir Jank??itch, Princeton University Press, (Princeton 2003)
• Sounding Art: Eight Literary Excursions through Electronic Music – Katharine Norman, Ashgate (Hampshire, UK 2004)
• Arts/Sciences: Alloys – Iannis Xenakis, Pedragon Press, (New York, 1985)
• Haunted Weather: Resonant Spaces, Silence & Memory – David Toop, Serpent’s Tail, (London 2004)

Some from Owen Green

• Audible Design – Trevor Wishart, Orpheus the Pantomime (York, 1994)
• Music, Electronic Media and Culture – Simon Emmerson (ed.), Ashgate (Hampshire, UK 2000)
• The Language of Electroacoustic Music – Simon Emmerson (ed.), Macmillan (London, 1986)
• File Under Popular – Chris Cutler, RER Megacorp (London 1991)
• Acoustic Communication – Barry Truax, Abex Publishing Corporation (2000)

book recommendations by Kim Cascone (sept 11 2004)

• The Moment of Complexity – Emerging Network Culture – Mark C. Taylor (U of Chicago Press 2001)

[enlightenment in all levels] recomendations by justino aka jorge bachmann (april 2005)

• _A New Kind of Science _ – Stephen Wolfram (Wolfram Media Inc. 2002)

합성이론 15 : ESPS 와 Vocoders
지금까지 해왔던 것을 보면 oscillators, filters, amplifiers, envelope generators  이런 장치들은 모두 전형적인 분석 차감 신디사이저에 쓰이는 것들이라고도 말 할 수 있습니다. 지금까지 다루어 온 것은 주로 디지털 신디사이저와 관련된 합성의 방법에 관한것이었구요. 그러나, 우리가 지금까지 무엇을 어떻게 다루었던 간에 여러분은 모든 것을 하나로 통합할 수 있습니다. 즉, 초기의 소리는 신디사이저 ‘안’에서 합성된다. 라는 것인데요. 보통 신디사이저 내부의 oscillators가 바로 그런 일을 해 준다고 볼 수 있습니다. 비록 스스로 oscillate하는 필터들이 heads에 관여한다고 해도 말이지요.

1. 신호의 입력
여러분 중 다수가 아날로그 신디사이저를 가지고 계실 것입니다. 주로 이 기기들은 신호의 input을 허용하지만, 여러분이 vintage악기들의 back panel을 보면, 새로운 것이 없다는 생각을 가지게 될 것입니다. 만약 여러분이 첫 번째 non modular신디사이저로 돌아간다면, Monimoog도 믹서 안에 5개의 음원중에 하나로서 신호 입력을 허용한다는 것을 알 수 있습니다. 즉, 만약 여러분이 Moog의 3개의 내부 발진기와 noise generator의 스위치를 끈다면, 여러분은 단지 외부의 소리가 필터와 amplifier를 통해서 들어올 수 있다는 것을 알 수 있죠

단수한 것 같지만, 그 배열은 아주 다양한 세분성과 뜻하지 않은 위험의 요소들을 가지고 있습니다. 예를 들어 Minimoog는 amplifier에 초기 레벨 컨트롤이 없습니다. 이렇다는 것은 어떤 소리도 여러분이 건반을 누르기 이전까지 synth를 통과하지 않는다는 것입니다. 그러나 건반을 누르면 amplifier의 gain이 contour generator의 settings에 따라서 증가하며, 여러분이 외부의 오디오를 enveloped된 조각들로 잘라낼 수 있도록 해 줍니다.
반대로, 만약 filter의 cutoff frequency control이 0보다 크면 몇몇 낮은 frequency들이 건반을 누르던 말던, 그것을 통과하게 됩니다. (여러분이 키를 누르기 이전까지는 아무것도 들을 수 없다 해도 말입니다. 왜냐하면 gain이 0이기 때문에) 여러분이 건반을 누르면 필터의 주어진 contour generator는 cutoff frequency를 변경할 것입니다. (아니면 Amount control에 따라서) 그리고 더 크거나 작은 양의 외부 신호의 spectrum이 moog를 통할 수 있도록 해 줍니다. 게다가 여러분은, filter의 resonance를 사용하여서 외수 신호의 spectrum의 부분들을 강조 할 수 있습니다. 이것의 장점은 분명한데요, 외부 신호의 속성이 어떻던 지간에, 여러분은 Minimoog의 filter를 사용하여 새로운 음색을 만들어 낼 수 있다는 것입니다.

이런 능력에도 불구하고 Minimoog는 여전히 외부신호 처리부분에 있어서 아주 제한되어 있는데요, 결국 그것을 통과하는 소리의 음높이를 결정할 수 있는 방법이 없게 됩니다. 우리가 원하는 것은 신디사이저가, 기타를 사용해서 연주’하는 것이라든지 여러분의 목소리를 사용하여 ‘말하게’ 하는 것과 같은 외부 신호를 적용하는 것에 의해 제어될 수 있는 능력입니다. 그럼 여기서 2개의 module을 살펴보면서 이런 것들을 재현해 보겠습니다. : envelope follower 와 pitch-to-voltage converter

2.외부신호의 처리 (1) : Pitch-to-Voltage Converter
기타를 이용해서 신디사이저를 제어하고 연주하는 것을 생각해 봅시다. 우리가 지금 하고 있는 것은 pure analogue technology이기 때문에 MIDI-to-CV converter 와 같은 것으로 떠 넘겨 버리면 안됩니다. 대신 우리가 필요로 하는 것은 앞에서 말한 것처럼 pitch-to-voltage converter입니다. 우리는 이것을 주로 pitch/CV converter라고 부르지요. 이것은 입력에 monophonic signal을 받아들이는 장치 중 하나입니다. (한 신호가 하나의 음정을 가진) 그리고 음높이를 결정하며, 출력에 적당한 control voltage를 생성합니다.

만약 보든 것이 이것과 같이 ‘부분적’이라면, electronics 와 synthesis의 세계는 아주 단순할 것 같지요. 하지만 pitch/CV converters는 돌아다니는 신호나 주변 노이즈에 의해서 이상이 생길 수 있습니다. 이런 부분을 가만하여 우리는 2개의 sub-module을 첨가합니다. 첫번째 것은 단순한 오디오 amplifier로서 input level 또는 input gain control이라 부릅니다. 두번째 것은 Slew Generator, 또는 ‘Lag Processor’라 부릅니다. (그림3)

slew generators에 대하여 언급한 적은 없었지만, 그 형식이나 형태는 간단합니다. 이것은 하나의 voltage에서 또 다른 voltage로의 transition을 천천히 하게 해 줍니다. 따라서 ‘slewing’(비틀어지는)하는 갑작스러운 변화가 한 주기를 넘어서서 발생하게 됩니다.(복잡한 시스템에서 이 비틀어짐의 양은 Slew Rate control에 따라 달라집니다) 그림 4를 보면 천천히 변화는 신호들 (예를 들어 sine wave의 low-frequency와 같은)이 다른 영향이 없이 통과하는 것을 볼 수 있습니다. 반면 신호는 날카로운 transition과 함께 둥글게 됩니다.  흥미롭게도 하나의 짧은 스파이크는 완전히 소멸되게 되는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 아주 이상적인 모습을 보여주지만, 아주 일반적인 모습이기도 합니다.

여러분은 지금 저 slew gen이 단순히 low-pass filter라고 여길 수 있게 되었을 것입니다. 비록 유용한 특정화 된 사용들 중 하나이지만 말입니다. (대부분 아날로그 신디사이저에서 이것은 대략0Hz ~1kHZ의 cutoff frequency를 가진 6dB/oct low-pass filter입니다. )

여러분은 거의 보통 Slew Gen과 그것의 역할을 ‘portamento’ 회로 정도로 설명할 것입니다. 이것은 키보드에서 만들어진 하나의 pitch CV에서부터 또 다른 하나까지의 transition을 부드럽게 해줍니다. 그러나 이것이 pitch CV converter로 걸려질 때, slew gen의 raison d’être는 피할 수 없는 결함을 제거하며, 이것은 pitch detector는 요구된 신호의 안전장치를 잃어버릴 때 발생합니다.. (slew gen없는 output CV는 아마 거칠게 주위를 jump하여 안전장치는 다시 형성됩니다.)

우리는 그림 3의 것을 강화하여 converter의 실행을 증진시킬 수 있습니다. 특정하게 하기 위하여 우리는 band-pass filter를 추가해서 그림 5에서 보여지는 받아들여진 frequency들의 좁은pass band를 만들 수 있습니다. 이것은 외부적인 신호나 pitch detector 와 섞인 높은 amplitude의 하모닉스의 위험을 줄입니다.

여러분은 아마 우리가 지금 기타에 사용되는 우리의 신디사이저를 제어하기 위해 필요한 모든 것을 다 갖추었다고 생각할 지 모르지만, 그림 5의 저런 복잡한 converter조차도 불충분합니다. 비록 단조로운 가 생성하여 여러분이 오실레이터의 pitch들을 결정하는 데에 사용할 수 있지만, 음의 소리크기를 변화시킬 만한 장치는 없지요? 이것은 또 완전히 다른 이야기 입니다..

3. 외부신호의 처리 (2):Envelope Follower
우리는 이미 pitch/CV회로가 오실레이터를 위한 CV를 제공할 것이라는 것을 결정했구요. 따라서 지금 VCF나 VCA를 제어할 CV를 생성할 수 있는 어떤 것이 필요합니다. 이것은 Envelope Follower (엄격히 말해서 ‘peak amplitude follower’)와 같은 것이 되겠습니다. 이것은 하나의 회로로서 어떤 wave의 positive peak의 amplitude를 측정합니다.

만약 여러분이 electronics에 관심이 있다면 그림 6에서 단순한 envelope에 하나의 peak을 취해보세요. 이것은 아주 단순한 방법으로 작동합니다. 만약 입력 신호의 연속적인 peak들의 amplitude가 증가한다면 그 축전지는 변화되고, 만약 peak의 amplitude가 줄어들면, 축전기는 다양한 저항 값에 의해 결정되는 비율로 방출합니다. 물론 연속적인 peak들 사이에 작은 방출이 있습니다. 만약 전체 envelope의 amplitude가 증가한다 해도, 여러분이 여러분 스스로의 component value 들을 선택한다면, 여러분은 그림 7의 파란색으로 보여지는 출력을 만들 수 있습니다. 여러분이 보시다시피 이것은 실제 signal의 envelope와 유사합니다.

pitch/CV converter의 사용에서처럼, envelope를 더 복잡하게 만드는 것을 피할 수는 없습니다. 그리고 그 연주를 증진시키기 위해서 Input Gain Control과 slew generator를 다시 더합니다. 이것의 후반부는 출력 CV를 더욱 signal의 envelope과 같이 만들며 돌출된 부분들을 평탄하게 해 줄것입니다.(그림8)

4. 모두 모아보아요
이제 모든 것을 함께 보아봅니다.

그림 9는 기타, 마이크, 씨디플레이어등과 같은 것으로부터의 출력이 될 수 있는 external signal을 보여줍니다. 그리고 2개의 signal path로 나누어집니다. 상단 path에 있는 4개의 블록은 그림5에서 보여주었던 것입니다. 반면 아랫부분에 있는 것은 그림 8에 의해 나온 것입니다. 파란색 화살표시는 audio signal을, 검정 화살표는 control voltages의 흐름을 나타냅니다.

이제 CV의 마지막을 보지요. 분명 입력의 pitch는 oscillator의 pitch를 control하고 있습니다. 반면 입력의 소리크기는 VCF의 cutoff frequency 와 VCA의 gain을 control합니다. Envelope follower는 따라서 contour generators에 의해 대체되며 그것은 전형적인 형태로 보여집니다. 따라서 oscillator가 출력의 기본 음색을 방출하는 반면, 들어오는 signal은 pitch를 결정하며 새로운 소리를 만들어 냅니다.

따라서 여기에 기타와 같은 외부 시그널을 사용한 여러분의 synthesizer를 제어하기 위한 완벽한 방법에 대하여 이야기 하였습니다. (이론상 -_-) 그러나 그림 9에서 몇가지 재미있는 음악적인 가능성을 보여준다 하지만, 한가지 중요한 점이 제한되어있습니다. 즉, 외부 신호가 출력의 음색을 조정할수 있는 능력은 아주 제한되어 있다는 것입니다. 실제로 음색에 영향을 주는 유일한 방법은 pitch CV또는 CV의 소리 크기를 필터의 cutoff frequency input으로 해줘야 할 것입니다. 그럼 여러분의 외부 신호를 소리 크기와 합성된 소리의 음색을 결정하도록 할 수는 없는것일까요? 물론 할 수 있습니다. 여러분의 synthesizers와 effects units의 하나에 감춰둔 그것. 바로 vocoder입니다.

5. Vocoders를 소개합니다.
tape이나 리듬machine과 같은 것에서 envelope follower로 들어가는 타악기연주를 play한다고 상상해봅니다. 아실지 모르겠지만 그 follower는 일련으로 envelope나 trigger로 사용할 수 있는 pulse를 감쇄하는 것을 만들어 낼 것입니다. 만약 여러분이 또 다른 외부 신호, 예를 들어 지속되는 오르간 코드 가 contour generator 에 의해 제어되는 VCA를 통하거나, envelope follower에 의해 trigger될 때 그 오르간은 chord를 리듬적으로 그 타악기 트랙과 함께 완벽한 synchronization되면서 play됩니다. 여러분이 key를 누르던 말던지 상관없이 말이지요.(그림10)

이 아이디어를 더 확장시키면, 여러분은 마이크를 대고 여러분의 목소리를 사용하여 키보드 연주를 articulate할 수 있습니다. 그리고 여러분이 말 또는 노래를 할때에 VCA를 통해 소리가 나가도록 해주고 단어 사이에 silence를 만들도록 합니다. (그림11)

불행하게도 그 envelope follower는 단순하게 여러분이 말하거나 노래하는 것의 amplitude peaks를 뒤따르는 것입니다. 그 단어들 자체는 완전히 상관이 없는 것이지요. 이것을 다른 방법으로 구현하기 위해서는 frequency들이 signal에 존재하는 것과는 상관없이 그것은 출력을 결정하는 전체 amplitude일 뿐입니다.
이것이 할 수 있는 한계점이 얼마나 되는지를 이해하기 위해서, 여러분이 1kHz아래에 어떤 frequency도 없고 그 위로는 많은 신호를 포함하고, 또 그 회로를 제어할 수 있는 최대값이 1kHz가 되도록 하는 신호를 상상해 봅니다. 이 시나리오에서 envelope follower로부터의 출력 또한 최대값이 될 것입니다. 1kHz위에는 어떤 signal이 없다고 하고 최대값이 그 frequency 아래에 있다고 바꾸어 생각해보지요. envelope follower는 최대 CV 출력을 생성할 것입니다.! 즉, 첫번째 예에서 단지 높은 frequency만 있고, 두번째 예에서는 낮은 frequency만 있다는 사실에도 불구하고 결과는 같게 나온다는 것! 이해 하시겠어요?
또한 2개의 path로 신호를 분리한다고 생각을 해 봅시다. 그리고 2개의 filter를 envelope followers의 쌍 앞쪽으로 놓습니다. (그림 12)

여기에서 low-frequency signals는 Envelope Follower 1이 CV를 만들어 내도록 하며, high-frequency signals는 Envelope Follower 2가 CV를 만들어 내도록 합니다. 만약 우리가 지금 이 CV들을 VCA들로 보낸다면, synthesizer를 형성하기 때문에, 입력되는 신호에 대한 응답이 ‘frequency-sensitive’ 가 됩니다. (즉 low/high에 의해서 결정된다는 이야기입니다.) 예를 들자면, 우리는 입력 신호의 frequency content를 사용하여 두 개의 oscillator에 의해 생성되는 신호의 연관된 amplitude를 결정하는 것입니다. (그림 13)

그러나 흥미로운 효과를 생성하기 위하여 여러 개의 VCO를 사용할 필요는 없습니다. 대신, 우리는 복잡한 신호를 택하여 그것을 band-pass filter의 두번째 bank에 넣어 많은 분리된 신호로 하모닉스의 그룹을 분리합니다. 각각은 frequency의 제한된 band를 차지합니다.

그림 14를 보세요.

이전처럼 envelope followers는 VCA의 gain을 입력의 frequency content와 일치하도록 적절하게 높이고 낮춥니다. (이것은 이때에 ‘Spectrum Analyser’가 됩니다.) 그러나 독립적인 oscillator에 의해 생성되는 신호의 amplitude를 제어하는 대신, VCA는 frequency bands의 각각에서 하모닉스에 amplitude를 제어합니다.

이것은 아주 중요한 결과입니다. envelope followers에 보여지는 신호가 여러분의 음성이고 oscillator가 band-pass filters의 두 번째 bank에 보여지는 신호(carrier)를 생성한다고 상상해 봅니다.  이 경우에 carrier는 출력의 기본 tonality를 생성하지만 modulator는 그것의 frequency content 와 amplitude를 결정합니다. 다시 말해서 modulator는 carrier를 articulate합니다. 자. 이것이 바로 vocoder인 것입니다.!

6. More Advanced Vocoding
많은 vocoder들은 internal carrier wave를 만들어냅니다. 비록 둥근 pulse wave가 목소리에 더 적합하겠지만(왜냐하면 이것이 인간의 vocal chord에 의해 생성되는 raw waveform에 가장 근접하기때문), 보통 sawtooth입니다. (풍부한 배음때문) internal white noise generator 또한 음성을 재 합성하기에 좋은 선택입니다. 이것 또한 spectrum의 모든 frequency를 포함하고 있기 때문입니다. 그러나 더 좋은 vocoder들은 2개의 external signal input을 제송합니다. 첫번째는 mpdulator구요, 두번째가 carrier입니다.(그림 15)

물론 modulator가 반드시 vocal signal이어야 한다고 말할 수는 없습니다. 기타나 다른 키보드나 어떤 어쿠스틱 악기, 씨디 플레이어나 라디오 추출등을 이용하여 소리를 사용할 수도 있습니다. (물론 여러분이 그 소리를 마이크와 transducer를 사용하여 전자 시그널로 바꾸어서 사용할 수 있구요) 이처럼 carrier는 어떤 신호가 될 수 있습니다. Carrier와 modulator와 같은 신호를 사용하는 것은 하나 또는 그 두 input에 oscillator들 중의 하나를 제공해 줍니다.

끝내기 전에, 우리의 vocoder에 2개의 마지막 박차를 가하고 싶습니다. 만약 여러분이 Roland SVC350과 같은 유닛의 전면 pannel을 보면, 여러분은 여러가지의 fader들을 볼 수 있습니다. 이것들은 envelope follower들에 의해 생성되는 CV를 scale하며, 여러분을 vocoder의 응답에 맞출 수 있도록 해 주며, 특정 band의 출력에 accentuate또는 attenuate하게 해 줍니다. 몇몇 vocoder들은 band-passed carrier signals 중 하나를 noise generator로 대체합니다. 이것은 sibilants와 consonants의 정확한articulation을 줄 때 아주 중요한 영향을 끼치는것입니다. (짧고 noisy한 소리, 모음없이 쓰이는 자음 ‘d’, ‘t’, ‘s’  와 같은 소리들, 입술이나 혀에 의해서 음성없이 만들어지는 소리 등) 우리는 전면의 panel control과 noise generator를 첨가할 수 있습니다. (그림16)

자. 이런 박차에도 불구하고 또한 한계점들이 있습니다. 특히, band-pass filters의 낮은 resolution(전형적인 roll-off가 6dB/oct 또는 12dB/oct)은 출력 articulation이 원래 소리의 remote semblance(외형)를 유지하게 해 줍니다.

작품의 예로 Walter Carlos가 녹음한 A Clockwork Orange에서 그는 off-the-shelf Moog filter, oscillators, envelope followers and VCAs 를 사용하여 choral sounds를 재 합성 하였습니다.

결론적으로, 여러분의 sunthesizer가 어떤 external signal input 에 follower 와 pitch/CV converter를 가지고 있다면 이것은 훨신 더 강력하고 유용한 악기가 될 것입니다. 또한 이러한 아이디어를 통해서 다른 악기들을 simulate할 수 있는것도 사실이구요.
이번 챕터는 많이 늦었습니다. 제가 10월에 중요한 시험이 있는 관계로 조금씩 조금씩 더뎌지고 있습니다만 계속적으로 천천히 올려드리겠습니다. 그럼 즐거운 가을나날을 보내시기를 바라며~!

합성이론 14: Additive Synthesis
지난번까지 우리는 FM에 대해서 공부를 해보았지요. 지금부터는 또다른 영역의 합성의 세계로 가보도록 하겠습니다.

1. Additive Synthesis(가산합성)의 원리
가산합성의 기본적인 개념은 아주 간단한데요. 합성이론 1장으로 잠시 다시 가보면, 어떤 wave도 sine wave의 형태로 다시 보여질 수 있다는 말을 해 드린적이 있습니다. 간단한 하모닉 오실레이터에서 이 wave들의 각각은 frequency를 가지며, 그것은 원래 배음에 특정 배율을 가지고 있게 되지요. 우리는 그것들을 harmonics라고 부릅니다. 그럼 예를들어서 설명해 보지요. 톱니파형을 보겠습니다.
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그림 1 에서 보여지는 톱니파는 자연에서 얻어질 수 있는 소리는 절대 아닙니다. 왜냐하면 우주는 공지입자와 같은 물리적 객체가 무한하게 빠르게 가속되거나 움직이는 것을 허용하지 않기 때문입니다.  따라서 이 파형은 인위적이고 이상적인 것일 뿐입니다. 여러분이 기억한다면, 이 파형이 어떤 배음렬을 가진다는 것을 아시겠지요. 모든 harmonic이 존재하고 있으며, n번째 배음의 amplitude는 기본음의 1/n배가 됩니다. (그림 2)

그림 2에는 배음의 수가 명시되어 있습니다. 이론상, 이것은 무한배열이 되어야 합니다. 다음 그림 3을보면, 이것은 그림 2를 다시 파형으로 만들어 놓은 모습입니다.
이것은 보시다시피 그림 1과 비슷한 모양을 하고 있습니다.

만약 우리가 어떤 waveform을 어떤 주어진 순간에 그리고, 그 순간 그 배음을 그린다면, 위에서 했던 것처럼 그 배음렬을 택해서 똑 같은 waveform을 그것으로부터 똑같이 만들어 낼 수 있을까요? 즉 A-B-A의 과정이 다시 일어날까요? 네네.. 물론 할 수 있습니다. 왜냐하면 이미 말했듯이 waveform과 배음렬은 단순히 같은 것을 표현하는데 다른 방법을 사용한 것뿐이니까요.

자 우리는 이제 9개의 배음을 가지고 거대한 범위의 waveform을 만들어 보도록 하겠습니다. 예를 들어서 9개에 모두 같은 amplitude를 부여해봅시다. 만약 우리가 이것이 단지 sound안에 있는 배음이라고 가정하면, waveform을 만들어 낼 수 있습니다. (그림 4와 5를 보세요)

보시다시피 ,이 waveform은 우리가 앞에서 한것과 좀 달라보이지요? 조금 구불구불해 보입니다. 그리고 이것은 조금 더많은
high-frequency를 가지게 합니다. 그리고 참으로 이것은 그림 3의것 보다 조금 더 밝게 들리게 됩니다. 이와 마찬가지로 그림 6과 7에서는 같은 방법을 사용하여 사각파를 만들어 보았습니다.

여기에 가산합성의 기본개념이 있습니다. 어떤 주어진 시간에 여러분이 frequency와 amplitude를 부여하여 어떤 파형을 만들 수 있기 때문에, 여러분은 sine wave의 적당한 숫자를 택하여 그것을 적당한 frequency에서 섞을(mix)수 있으며, 이것을 다시 waveform으로 ‘재형성’ 할 수 있다는 것입니다. 여러분이 필요한 것은 바로 위에서 보여진 9개의 oscillator, 그리고 9개의 VCA, mixer, 그리고 Gate pulse와 같은 것으로 그림 9에서 보는 것처럼 amplifier를 open시킬 수 있는 것들 입니다.

2. Electronic Analogue Synthesizer의 모태
만약  analogue domain에서, additive synthesis 가 터무니없이 많이 주어진 modular synth에 의해서 제한된다면, 여러분은 이것으로 이야기는 끝나겠구나..생각하실 것입니다. 그러나 그렇게 제한되지 않기 때문에, 이야기 또한 끝나지 않습니다. ^^ 이 예시들 각각에서 선택한 9개 배음은 우연적으로 선택한 것이 아닙니다. 왜냐하면 이것은 아주 일반적인 analogue인 additive synth를 보여주기 때문입니다. 여러분은 물론 이런 방식이 아니라고 생각하실지도 모르겠네요. 또한 여러분은 이것이 우리가 약 30년 동안 전형적인VCO-VCF-VCA analogue synthesis로 여겼던 것보다 앞선다는 사실에 놀랄 것입니다. 이 악기는 Hammond Tonewheel Additive Synthesizer ‘Hammond Organ’ 입니다.

잠시 이 악기에 대하여 설명하자면, tone wheel organ 의 소리는 91 discs에 의해 실행되고, 이것은 악기의 길이의 대부분에 꽉 차게 놓여져 있습니다. 이 disc의 각각은 오래된 동전처럼 생겼기 때문에 이것이 pickup앞으로 회전할 때에 sine과 같은 전류를 만들게 됩니다. 만약 여러분이 연주할 때 확장된drawbar를 가지고 있다면, 각 키는 단지 하나의 disc로부터 출력을 쳐주게 됩니다. 따라서 각 음이 순수한 sine wave를 만들어 주게 되는 것입니다. 만약 여러분이 두 번째drawbar를 동시에 확장시키면, 또 다른 disc로부터의 출력으로부터 다른 소리를 더하게 됩니다. 즉, 여러분은 2개의 sine wave를 가지게 되는 것입니다. 이렇게 3개, 4개.. 계속 더해질 수 있게 되겠지요.

그림 9는 전형적인 Hammond configuration과 9개의 drawbars (table을 보세요)를 보여줍니다. 이들 각각은 9개의 amplitude positions (1~8과’off’)를 가집니다. 그리고 엄청난 양의 조합이(보통 ‘registrations’라고 하죠)가능합니다.  (참고로 registration마다 9개보다 더 많이 사용되는 것도 가능합니다.)

자. 따라서 정리하면: 9개의 배음렬에 의한 음정, 각각 9개의 volume이 있고, 여러분은 이것들을 자유자제로 조합합니다. 따라서 additive synthesizer는 너무나 많은 양의 독특한 waveform을 만드는 것을 가능하게 해 주는 것입니다. 그러나 물론, 이것이 가산합성의 전부도, 이렇게 끝나는 것도 아닙니다. 지금까지 말한 것은 단지 Hammond sounds.. organ같은 것이지, 강력한 synthesizer가 아니었다는 것을 잊지 마세요.

3. Additive Synthesizer
자. 이번에는 합성이론 4 ~ 8의 내용을 상기해 붑니다.  filters 와envelopes에 대한 이야기로 가보면, 소리가 시간에 따라 변화하지 않으면, 언제나 정지되고 재미없는 소리가 난다는 것에 대해서 말한 적이 있습니다. 따라서 여기에 우리는 지금의 문제를 대응시켜 봅니다. 그럼. Hammond가 강력한 signal generator지만, 신호에 더 포함시킬 수 있는 어떤 것으로 shaping하고 윤곽을 그려줄 수 있는 방법이 없다는 것입니다.  여기에서 중요한 사실이 있습니다.
Organs이 organs 같이 소리 나는 이유는 그것의 waveform generator들의 단순성 때문이 아닙니다. 그것은 소리가 시간에 따라서 변화하지 않기 때문입니다. !!

다르게 다시 표현해보겠습니다.

어떤 방식으로 합성하건 간에, 그리고 원래의 waveform이 얼마나 복잡하던 간에, 어떤 음색이 시간에 따라 변화하지 않는다면 그것은 organ과 같은 소리를 만들게 됩니다.!!

phasers, flangers, echo units과 같은 것을 원래의 신호에 효과를 주기 위해서 적용시켜 보는 것도 하나의 방법입니다. 하지만, 이것은 소리의 결정적인 특성에 효과적이지는 않습니다. 참으로, Hammond는 그 자체의 효과를 주는 set들을 가지고 있습니다. 그것은 chorus/vibrato, reverb, Leslie rotary speaker입니다. 이것들은 악기에게 독특한 sound를 주게 해줍니다. 그러나 여러분은 이런 방법을 합성의 방법이라고 하지는 않습니다. 따라서 우리는 반드시 우리가 가산합성을 증진시켜주는 것이 무엇인지를 알아야 합니다.

tonewheel Hammond 에서 chorus/vibrato, reverb, Leslie effects와 같은 것 없이 소리를 만드는 것을 생각해봅시다. 그리고 이것을 contoured filters와amplifiers에 적용시켜 봅니다. 여러분께서 상상하시다시피, 전형적인 oscillator에서 만들어진 것이 아닌 복잡한 waveform이라 하더라도, 그 소리는 전형적인 conventional synthesizer같이 들립니다. 이것은 우리가 그림8에서의 ‘악기’를 어떻게 더 흥미로운 additive synthesizer로 바꿀지에 대해서 생각하게 해 줍니다. 즉, 단순하게 믹서로부터의 출력에 time-varying filter 와  time-varying amplifier를 첨가해 보는 것이지요. (그림10)

그러나 이것은 여전히 아주 흥미로운additive synthesizer라 말하기엔 부족함이 있습니다. 우리가 만약 modulator가 없다는 것을 무시한다면 이것은 Minimoog와 같은 단순한 multi-oscillator synth와 다를 바가 없게 되는 것입니다.

이제, 현을 뜯는 것과 같은 소리에 대해서 생각해 봅니다. 현을 뜯을 때에는 처음의 음의 시작부분은 크고 밝으며, 시간이 지나면서 ‘darker’된다는 알고 있습니다. 따라서 이것은 단순하게 묘사해 보고 그것을 그림 10에서 어떻게 더 정확하게 만들어 볼 수 있을지 생각해 봅니다.

일단, 우리는 반드시 oscillator의 음정을 할당하여 현의 배음적 특성을 모방합니다. (1/n의 배음렬을 사용)
반드시 시간에서 이 배음 각각이 어떻게 변화할까에 대해서 고려해야 합니다. : 이제 어떻게 시간에 따라서 소리가 멍멍해지고 하는지는 말 안 해도 아시겠지요?

그 담에 우리는 전체 소리의 밝기와 크기에 대해서 고려해야 합니다. 따라서 필터와 amplifier profile등이 필요하겠지요.(잠깐!! 만약 소리가 어떤 순간에 그것의 구성된 harmonics의 pitch와 amplitude에 의해 결정된다면 filter나 amplifier는 필요 없게 된다는 것 잊지마세용)

그림 11을 보세요. 그리고 실제로 additive synthesizer가 어떻게 작동되는지를 참고하세요

여러분이 보시다시피, 이 악기에는 filters와 output VCA가 불충분합니다. 그러나 이것은 여전히 전형적인 VCO-VCF-VCA의 형태의 음색의 대부분을 만들어 냅니다. 그리고 그 외에 많은 것들은 추가하고 추가할 수 있다는 것입니다.

자. 이제 단순한 뜯는 현의 소리를 만들어 보겠습니다. 예를 들어 Oscillator 1 이 기본배음(1st harmonic) frequency인 sine wave 를 만들고 Oscillator 2는  2nd harmonic frequency에서 만들고…..한다고 해 봅니다. 그 다음 Amplifier 1이 Oscillator 1소리에 T시간에 가장 큰 level에서 silence 까지 감소시킵니다.  Amplifier 2는Oscillator 2의 소리를 T/2의 시간에서 똑같이 최대값에서 silence로 decay시킵니다. ……..이 관계는 더 높은 harmonics 가 시작점에서 더 크고, 따라서 더 밝게 소리 난다는 것을 의미합니다. 또한 더 높은frequencies 가 더 빨리decay되기 때문에 소리는 점점’darker’하게 되겠지요. 이것은 단순한 AD contour가 A=0이고 D=T인 low-pass filter와 유사합니다. 그림 12에서 4개의 contour generators에 의한 4개의 envelope를 볼 수 있습니다.

만약 우리가 이 waveform을 계산한다면 우리는 높은frequencies가 더 빨리 decay되고 바로 silence로 decay되고 기본음만 남는다는 것을 알 수 있습니다. 그림 13과 14를 보세요.

물론, 이 같은 것은 sawtooth oscillator와 low-pass filter, single 2-stage contour generator로도 만들어 질 수 있습니다. 그러나 만약 우리가 개별적인 배음 각각을 변화한다면 어떻게 될지 생각해 봅니다. 만약, 3번째 4번째 배음을 조금 빨리 시작(start)하게 하면 어떨까요? 그리고 점점 크게 하는 것입니다. 그리고 나서 음의 끝에서 아주 빠르게 0으로 decay하게 하는 것이지요. 그림 15와 16에서 이 결과를 볼 수 있습니다.

그림 16을 보면 여러분은 시간이 흐름에 따라서 파형이 점점 더 복잡해 지는 것을 보실 수 있습니다. 이 파형은 단순하게 Minimoog, Odyssey, Prophet 5, 또는 다른synthesizer 에서 하나의 signal path로서 얻어 질 수 있는 것은 아닙니다. 여러분은 이 단순한 예를 multiple signal paths 를 가진 synth로 접근해 볼 수 있습니다. 그러나 이것 또한 가장 단순한 몇 가지 예로만 제한되어있습니다. 반면, 진정한 additive synthesizer는 여러분이 개별적으로 32, 64, 128, 256 harmonics까지의 amplitude를 각각 조절해 주는 것을 가능하게 해 줍니다. 그리고 이것이 pre-patched analogue synthesizer가 할 수 없는 것 중 하나입니다.

4. Fourier Synthesis
complex sound를 만드는 이 방법을 Fourier synthesis라 합니다. 그러나 더 일반적인 용어인’additive synthesis’ 는 여러분의 oscillators가 sine wave로 제한되는 것을 의미하지 않습니다. square waves, sawtooth waves, 또는 더 복잡한waves ( PWM’d pulse waves와 같은), 또는 극적으로 복잡한 시간에 따라 변화는 spectra와 같은 것으로부터 여러분을 멀게 할 수 있는 것은 아무것도 없습니다. 그러나 이런complex waves은 그것들의 구성요소를 sine waves로 분해할 수 있고 그 바탕의 원칙은 언제나 같습니다.
불행히 여러분이 complex, evolving, involving sounds를 만든다면, 여러분은 additive synthesizer 에 많은 sine-wave oscillators를 필요로 할 것입니다. 이것이 왜 그 기술이 언제나 digital technology를 요하느냐 하는 이유가 되는 것입니다. 결국, digital영역에서 oscillators 는 단지 숫자에 불과하지만, analogue additive synthesizer는 상당한 량의VCOs, EGs, VCAs, mixers 를 필요로 하게 됩니다. 또한, 여러분이 단지 용이한 oscillators를 사용하여 소리를 만드는 것을 피할 수 없지만, 만약 여러분이 많은 배음을 포함하고 있는 자연스러운 소리를 재창조 하기를 원한다면, 여러분은 아마 엄청 많은 것들을 필요로 하게 될 것입니다.
그러나 이것 조차도 이야기의 끝이 아닙니다. 왜냐하면 현실에서 각각의 oscillator는 그것의 pitch와 amplitude를 변형시킬수 있는 modifiers를 필요로 합니다. 이것들 없이 다양한 배음의 frequencies는 다른 것에 비교하여 지속적으로 남아있고 다시금 그저 그런 organ음색이 되어버릴 것입니다. 게다가, 모든 배음을 modulating하는 하나의 LFO 가 그저 그런 소리에 힘을 가하게 될 것입니다. 따라서 우리의 analogue additive synth는 지금, pitch LFO를 boasting하는 각각의 oscillator와 함께 거대한 성장을 필요로 하고 있습니다.

게다가 우리가 완전히 단순하게 음색을 만드는 것에서 완전히 벗어나기 전에, 우리는 또한 음악이 단지 소리를 만드는 것에 지나지 않는다는 것, 그것은, 연주하는 것과, 어떤 종류의 선호하는 표현과 성격이 있어야 한다는 것을 기억해야 합니다. 따라서 우리는 velocity- , pressure-sensitivity의 제어, real-time controllers 를 첨가해야 합니다.  지금 여러분은 자랑스러운analogue additive synth를 가지고 있습니다.

5. Now Let’s Get Noisy
이 시점에서 여러분은 마치 거대한 additive synth가 완성되었다고 느낄지 모르겠습니다. 그러나 아직입니다.
중요한 것은 무엇이냐 하면.. 여러분이 sine wave의 합으로 쪼갤 수 없는 소리가 많이 존재한다는 것입니다. 또한 이 시점에서, 여러분은 우리가 여태껏 무언가 잘못 해온 것이 아니라는 것은 아셔야 합니다
플루트이나 트럼펫과 같은 악기를 생각해보지요. 만약 여러분이 적당한 장비를 가지고 있다면, 이 소리의 배음을 추출해 낼 수 있습니다. 그러나 만약 여러분이 이 배음들을 원래의 소리로 다시 함친다면, 그 안에 노이즈가 남아있을 것입니다. 이 노이즈는 아마 아주 크거나 거슬리지는 않지만 아무튼 노이즈는 노이즈지요. 따라서 우리의additive synth는 여전히 또 다른 sound source를 필요로 합니다. 바로 noise generator이지요.  orchestral instruments에서 만들어진 노이즈는 ‘white’ 나 ‘pink’와는 다릅니다.; 그것은 악기의 속성에 의해 무섭게 필터된 것입니다. 따라서 우리는 적어도 하나의 필터가 필요하다는 사실을 알 수 있습니다. 그리고 물론 이것은 그 노이즈의 색깔을 시간이 변화함에 따라 실제 소리처럼 변화시켜줄 그 자체의contour generator도 필요로 하게 됩니다. noise generator는 또한VCA 와 그에 따른 contour generator를 필요로 하게 됩니다.
사실 이런 확장은 Spectral Modelling Synthesis라고 불립니다. signal analysis없이 여러분은 이것을 단지 sound generation의 ‘sinusoids plus noise’ model이라고 부를 수 있겠네요.(그림 17)

너무 복잡하게만 생각하지마세요. 이런 잠재적인 복잡성에소 불구하고 단순한additive synthesis는 많이 사용됩니다. 2개 이상의 독립적으로 tune할 수 있는 oscillator를 가진 악기를 연주하는 사람은(아마도 노이즈 소스) tuned fifths, octaves와 같은 것을 사용하여 소리를 만들어왔을 것입니다. 앞으로 여러분은 그것들 대신 additive synthesis를 선택 할 수 있게 될 것입니다.