Een golfvorm is de vorm van één trilling van een geluid. Een sinusgolf is één enkele zuivere frequentie; de andere basisgolven voegen daar boventonen aan toe, veelvouden van die frequentie. Een driehoek heeft een paar zwakke boventonen, een blokgolf (vierkant) heeft sterke oneven boventonen, en een zaagtand heeft ze allemaal; daarom klinkt die het helderst. Een synthesizer begint met een van deze golven en vormt die met een filter en een envelope.
In het kort
De korte versie:
- Sinus: geen boventonen; zuiver en zacht.
- Driehoek: oneven boventonen die snel afnemen; mild.
- Blokgolf: oneven boventonen die langzaam afnemen; hol.
- Zaagtand: alle boventonen; helder en zoemend.
- Een filter haalt boventonen weg; een envelope vormt het volume in de tijd.
Waarom golfvormen verschillend klinken: boventonen
Speel dezelfde noot op een fluit en op een viool: de toonhoogte is gelijk, de klank niet. Het verschil zit in de boventonen. Bijna elk muzikaal geluid bestaat uit een grondtoon, de frequentie die we als toonhoogte horen, plus een reeks zachtere tonen op twee, drie, vier en meer keer die frequentie. Welke van die boventonen aanwezig zijn, en hoe sterk elk is, geeft een geluid zijn kleur.
De wiskundige Joseph Fourier liet zien dat elke zich herhalende golfvorm kan worden opgebouwd door sinusgolven op die veelvouden op te tellen. Voor de klassieke synthesizervormen zijn de recepten eenvoudig, zoals de practicumnotities van een elektronicacursus van MIT samenvatten: een blokgolf bevat alleen de oneven boventonen, elk met een sterkte van één gedeeld door zijn nummer; een driehoeksgolf bevat dezelfde oneven boventonen, maar die nemen af met het kwadraat van het nummer; een zaagtand bevat elke boventoon, even en oneven.
De vier basisgolfvormen
Sinus
De sinusgolf is één frequentie, helemaal zonder boventonen. Hij klinkt zuiver, rond en zacht, als fluiten of een stemvork. Op zichzelf wordt hij gebruikt voor subbas, die gewicht moet geven zonder kleur, en als bouwsteen: elk ander geluid is een som van sinussen.
Driehoek
De driehoeksgolf ziet eruit als een sinus met rechte randen, en klinkt als een iets helderder sinus. De oneven boventonen zijn er wel, maar zwak: de derde heeft een negende van de sterkte van de grondtoon, de vijfde een vijfentwintigste. Hij past bij zachte leads, fluitachtige klanken en milde bas.
Blokgolf (vierkant)
De blokgolf springt tussen twee niveaus en blijft op elk even lang. Hij bevat dezelfde oneven boventonen als de driehoek, maar veel sterker: een derde, een vijfde, een zevende. Het ontbreken van even boventonen geeft hem een holle, houtachtige klank, een beetje als een klarinet, en het is het geluid van vroege videogames. Worden de twee helften van de trilling ongelijk, dan wordt het een pulsgolf, en wordt de klank dunner en nasaler.
Zaagtand
De zaagtand loopt schuin omhoog en valt terug. Hij bevat elke boventoon, elk met een sterkte van één gedeeld door zijn nummer, en is daarmee de rijkste en helderste van de vier. Daarom is hij het gebruikelijke vertrekpunt voor strijkers, blazers, pads en leads: met alle boventonen aanwezig heeft een filter het meeste om mee te werken.
| Golfvorm | Boventonen | Klank | Gebruikelijke toepassing |
|---|---|---|---|
| Sinus | Geen | Zuiver, zacht | Subbas, eenvoudige tonen |
| Driehoek | Oneven, snel afnemend (1/n²) | Mild, fluitachtig | Zachte leads, milde bas |
| Blokgolf | Oneven, langzaam afnemend (1/n) | Hol, houtachtig | Retro-leads, klarinetachtige klanken, bas |
| Zaagtand | Alle (1/n) | Helder, zoemend | Strijkers, blazers, pads, leads |
Van ruwe golf tot instrument
Een ruwe zaagtand is een hard gezoem. Wat er een instrument van maakt, is wat daarna gebeurt. Bij subtractieve synthese, de meest gebruikte methode, gaat de golf door een laagdoorlaatfilter dat de boventonen boven een gekozen frequentie weghaalt, de cutoff. Verlaag de cutoff en de klank wordt donkerder en ronder; verhoog de resonantie en de boventonen rond de cutoff worden benadrukt, wat het filter een stemachtige, fluitende rand geeft.
Het tweede gereedschap is de envelope, meestal geschreven als ADSR: attack, decay, sustain, release. Die bepaalt hoe het volume van elke noot in de tijd verandert. Een snelle attack en een korte decay geven een getokkeld geluid; een langzame attack en een lange release geven een pad. Dezelfde zaagtand kan een bas, een strijkerssectie of een klokachtige pluck zijn, afhankelijk van het filter en de envelope.
Een derde truc is ontstemmen: twee oscillatoren die dezelfde golf een paar cent uit elkaar spelen, lopen steeds uit de pas en weer erin, en het resultaat is een bredere, levendiger klank dan elk van beide alleen geeft.
Hoor het zelf
Je leert de golfvormen het snelst door ertussen te wisselen terwijl je een noot aanhoudt.
Stap 1: Open de synthesizer
Open de Websynthesizer en houd een toets ingedrukt. De weergave boven het klavier laat de vorm van de golf zien.
Stap 2: Wissel van golfvorm
Ga van sinus naar driehoek, blokgolf en zaagtand, en luister hoe de klank helderder wordt naarmate er boventonen bij komen.
Stap 3: Schuif door het filter
Kies de zaagtand, beweeg de cutoff van hoog naar laag en zie de golf gladder worden terwijl de boventonen verdwijnen.
Stap 4: Verander de envelope
Stel een lange attack en release in voor een pad, en daarna een korte decay zonder sustain voor een pluck.
Hoe de toonhoogte van een noot samenhangt met de frequentie, zie je in de Frequentie naar noot-converter.
Speel met de golfvormen
Wissel tussen sinus, driehoek, blokgolf en zaagtand en bekijk de golf terwijl je speelt.
Websynthesizer openenGratis, zonder account, en je bestanden verlaten je apparaat nooit.