آشنایی با ساز سینتی سایزر

سینتی سایزر (Synthesizer) یک ساز الکترونیکی می باشد که در ساده ترین حالت از یک یا چند نوسان ساز به عنوان مولد صدا (Oscillator) تشکیل شده است. این مولدها بخش اصلی تولید فرمهای مختلف امواج صوتی برای پردازش ، ترکیب و در نهایت تولید صدای مورد نظر هستند. در نسل های اولیه سینتی سایزرهای آنالوگ به این ماژول VCO لقب داده اند که اختصار Voltage Controlled Oscillator می باشد. یعنی نوسان سازی که با تغییر ولتاژ فرکانس آن تغییر می کند.واژه ی Synthesis به معنای ترکیب و ساخت می باشد که با پسوند er به Synthesizer (در برخی نگارش ها  Synthesiser) یعنی ترکیب کننده تبدیل شده است. در زبان فارسی، نگارش سینتیسایزر به صورت پیوسته صحیح تر است اما به جهت طولانی بودن واژه  و زیبایی آن را به صورت جدا ” سینتی سایزر” می نویسیم . دستگاهی که با ترکیب صداها و افکتهای مختلف، صدای جدیدی خلق می کند. روایت است که پیش از اختراع سینتی سایزر الکترونیک مخترعینی بوده اند که سازهای اکوستیکی را به شیوه ی خاصی با هم ترکیب کرده بودند و ساز جدیدی خلق کرده بودند که میتوانستند آن را به دست و پاهای خود کنترل کنند و چندین صدا را همزمان ایجاد و به اجرا بپردازند؛ در واقع این دستگاه ها نسل اول سینتی سایزرهای اکوستیکی به شمار می آیند.
در مورد تاریخ اختراع نخستین سینتی سایزر روایت های مختلفی وجود دارد. حتی در برخی از نگارش ها اختراع  نخستین سینتی سایزر را به واکلاو پروکوف دیویش (اهل کشور چکVáclav Prokop Diviš- ) و به سال 1748 میلادی نسبت می دهند. روایت است که این متخصص علوم طبیعی و خدا شناس اهل چک، با استفاده از الکترو مگنت موفق به ساخت دستگاهی شده بوده که می توانسته صدا تولید کند. اما به جهت اینکه مستندات قابل قبولی از این ادعا در دسترس نیست از ادامه بحث در این مورد خود داری می کنیم و به مستندات تاریخی موجود استناد می کنیم.

Prokop Diviš

تاریخ ساخت نخستین ساز الکترونیکی جهان را به (1813-1893) Matthäus Hipp  ساعت ساز و مخترع آلمانی نسبت داده اند. Electromechanical Piano ساز الکترومکانیکی اختراعی آقای هیپ (که او را ادیسون سوسی لقب می دادند)،  مدیر کارخانه تلگراف سویس بود که  البته همچنان مستند فیزیکی از این ساز موجود نیست و فقط توضیحات مختصری از عملکرد آن در متون کهن نگارش شده است.  شرح مختصری که مشخص می کند با فشردن صفحه کلید الکترومگنت ها فعال می شدند و به دنبال آن یک جنراتور کوچک برقی (dynamo) تولید صدا میکرد.
 

Matthias Hipp

بعدها از این دینام برای ساخت  Dynamophone توسط Thaddeus Cahill (18 June 1867 – 12 April 1934) مخترع برجسته قرن بیستم استفاده شده که این ساز با نام Telharmonium مشهور بود.
 

Thaddeus Cahill

Teleharmonium – 1897

در سال ۱۸۷۶ میلادی Elisha Gray مهندس الکترونیک امریکایی دستگاه تلگراف موزیکال (Musical Telegraph) را اختراع کرد (Musical Telegraph با نام Harmonic Telegraph نیز شناخته می شود). وی سازنده و مخترع اولین نسل تلفن نیز می باشد (1920میلادی). الیشا گری به طور تصادفی متوجه شد که با عبور دادن سیگنال صوتی از یک مدار الکترومغناطیس میتواند فرم صدا و لرزش آن را کنترل کند. در آن زمان او موفق به ساخت ساده ترین مدار اوسیلاتور (Oscillator) شده بود. هدف اصلی گری از اختراع این اسیلاتور ساخت دستگاه تلگرافی بود که بتواند پیامها را با استفاده از ترکیب صدا های مختلف رمز نگاری و مخابره کند.
 

Harmonic Telegraph 1876

به دنبال این اختراع، الیشا گری نخستین گیرنده و بلندگوی الکتریکی مناسب برای باز تولید صدا را ساخت که به آن Washbasin (لگن دستشویی) می گفتند.  علت این نام گذاری به زمانی باز می گردد که او به طور تصادفی بازی کودکانه برادر زاده اش را با ابزار و وسایل عموی خود مشاهده کرد. آن کودک یک سر باتری را به دست خود متصل می کرد و سر دیگرباتری را به وان حمام. حال با سایش وان حمام توسط دستش موجب تولید صداهای قابل شنیدن توسط گوش انسان متناسب با جریان الکتریکی می شد. به موجب این اتفاق الیشا با استفاده از اصل الکترو-اکوستیک که حرکت رشته های فولادی که در یک مدار الکترومغناطیسی احاطه شده اند می توانند موجب بازتولید سیگنال صوتی به صورت اکوستیکی و شنیداری شوند موفق به تقویت و انتقال سیگنال های تلگراف موزیکال شد که قابل شنیدن بودند. این اختراع وی در اصل یک امپلی فایر و اسپیکر ترکیبی بود.
 

Washbasin receiver of 1847

مکانیزم تلگراف موزیکال بدین صورت بود که با فشردن هر کلید، نوسان سازیک سیگنال الکتریکی با فرکانس مشخصی تولید می کرد. حال با فشردن کلید دیگر سیگنال دیگری و با فرکانس متفاوت تولید می شد. در واقع دستگاه اختراعی وی یک سینتی سایزر پلی فونی ( چند صدایی ) بود. الیشا گری با اضافه کردن یک استاپر مکانیکی به تلگراف موزیکال خود موجب تولید یک صدای صاف (Clean) با فشردن هر کلید شد. در سال 1976 او موفق به دریافت گواهینامه اختراع تلگراف موزیکال و ثبت آن شد، اولین سینتی سایزر که مکانیزمی بسیار نزدیک به سینتی سایزر های آنالوگ امروزی داشت.
 

Elisha Gray  August 2, 1835 – January 21, 1901

سینتی سایزرها از نظر ابعاد و توانائی با یکدیگر متفاوت هستند. برای نمونه، میلتن بیت (Milton Babbitt) در خلق کمپوزیسیون برای سینتی‌سایزر از یک سینتی‌سایزر عظیم (و بی‌نظیر) استفاده کرده که در ساخت آن  لامپ خلاء بکار رفته است و سراسر یک دیوار از مرکز موسیقی الکترونیک کلمبیا – پرینستن در نیویورک را اشغال می‌کند. در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ سینتی‌سایزرهای کوچک‌تر و ارزان‌تر ترانزیستوری ساخته شدند که موگ (Moog) و باچلا (Buchla) نمونه‌هایی از آنها هستند؛ چنین سینتی سایزرهایی در استودیوهای موسیقی الکترونیک، دانشگاه‌ها و بنگاه‌های تبلیغاتی نصب شد، در کنسرت‌های زندهٔ راک و موسیقی الکترونیک نواخته شد و برای خلق موسیقی فیلم‌های سینمائی و تلویزیونی به‌کار گرفته می شدند. امروز سینتی‌سایزرهای بسیار پیشرفته که از توانائی‌های کامپیوتر نیز بهره می‌گیرند ساخته شده است و از چندین تکنولوژی گوناگون در ساخت آنها استفاده می‌شود.
سینتی سایزرها از تکنولوژی ها و الگوریتمهای مختلفی جهت تولید صدا استفاده می کنند که به این ترتیب به چند دسته تقسیم بندی می شوند:
سنترآنالوگ (Analog Synthesis): سنترآنالوگ (Analog Synthesis) قدیمی‌ترین تکنولوژی به‌کار رفته در سینتی‌سایزرها است که تا حدود ۱۹۸۰ بر موسیقی الکترونیک سیطره داشت – آمیزه‌ای از صداهای پیچیده که به کمک فیلترهای صوتی مختلفی پردازش میشوند. این تکنولوژی نیز، مانند هر تکنولوژی آنالوگ، مبتنی بر ارائه داده‌ها به‌صورت مقادیر سنجش‌پذیر فیزیکی (در این مورد، مشخصه‌های فیزیکی امواج صوتی) است.
سنتز دیجیتال مدولاسیون فرکانس (Digital frequency modulation (FM) synthesis): این روش نخستین بار توسط جان چاونینگ (John Chowning) ابداع شد و امتیاز آن را کمپانی یاماها خریداری کرد و از آن پس در سازهای الکترونیک یاماها به‌کار رفته است. این تکنولوژی نیز مانند دیگر تکنولوژی‌های دیجیتال (رقمی) مبتنی بر ارائه مقادیر فیزیکی(در این مورد، مختصات نقاط منحنی‌های صوتی) به‌صورت عدد است.
Subtractive Synthesis یا سینتی سایزر با الگوریتم کاهنده بر مبنای فیلترینگ هارمونیکهای غنی فرمهای موج صوتی پایه گذاری شده اند. از این نمونه میتوان به Moog synthesizer اشاره نمود .
Additive Synthesis یا سینتی سایزر با الگوریتم افزاینده برای ساختن صدا از افزودن هارمونیکهای وابسته به فرم موج اولیه استفاده می کند. از معروفترین این نمونه میتوان به ارگ هاموند Hammond organ اشاره نمود. این سینتی سایزرها پایه اصلی سینتی سایزرهای wavetableمحسوب می شوند .
Wavetable Synthesis بر اساس تکثیر متناوب یک سیکل کامل از یک موج صوتی، تولید صدا می کند.
Frequency Modulation Synthesis یا اف ام سینتی سایزر فرمی از سنتز صداست که با استفاده از یک مدولاتور فرکانسی موجب تغییر رنگ صوتی(timber) یک موج صوتی ساده مانند یک موجی مربعی شده و صدای جدیدی بوجود می آورد.
Phase distortion Synthesis یک روش تولید صدا در Casio CZ synthesizers می باشد. که در سال 1984 معرفی شد. در واقع این روش بسیار شبیه به Phase Modulation Synthesis به کار گرفته شده توسط کمپانی یاماها (تحت نام frequency modulation) می باشد. اما عملکرد و نتیجه این دو کاملا با هم تفاوت دارد.
Granular Synthesis یک گونه از سینتی سایزر است که پایه آن دستکاری  نمونه های اسلایس خیلی کوچک می باشد.
Physical Modeling Synthesis سینتی سایزری است تشکیل شده از یک گروه معادل و هم الگوریتم بر ایجاد صداهایی معادل سازهای واقعی.
Sample-Based Synthesis سورس این نوع سینتی سایزر همان صدای ضبط شده از یک ساز واقعی است که به صورت دیجیتال کدگذاری شده با سرعت و فرمهای مختلفی برای ایجاد صداهای گوناگون مورد استفاده واقع می شود.
قرار گرفتن نمونه‌هائی کوچک از صداهای واقعی ضبط‌ شده با روش دیجیتال در مهار شستی‌های سینتی سایزر، نمونه‌سازی (Sampling) را که نیز به‌عنوان یکی از تکنولوژی‌های کاربردی در سینتی‌سایزر درآورده است؛ با آنکه چنین صداهائی را می‌توان هنگام پخش به‌دلخواه دچار تغییر و تبدیل کرد، اما در نمونه‌سازی، سنتز به معنای حقیقی وجود ندارد. نمونه‌سازی را می‌توان شکلی پیشرفته از پیوند صداها بر نوار استودیوئی دانست: تکنیکی‌ که به آهنگساز امکان می‌دهد تا به ضبط دیجیتال تکه‌های کوچک صوتی (با همان ‘نمونه‌ها’ ) بپردازد و سپس آنها را بپروراند. نمونه‌سازی بخشی جدایی ناپذیر از کار سینتی‌سایزرهای نه چندان گران‌قیمت متصل به کامپیوتر و نیز یکی از مهم‌ترین جنبه‌های ساخت موسیقی الکترونیک امروزی است.
Musical Instrument Digital Interface (با علامت اختصاری MIDI) نیز یکی از پیشرفت‌های چشمگیر در تکنولوژی سنتز صدا با عنوان رابط دیجیتال سازهای موسیقی شناخته می‌شود: استانداردی سخت‌افزاری که توسط سازندگان تجهیزات موسیقی الکترونیک برای اتصال وسایل الکترونیک اجراء موسیقی به سینتی سایزر اختیار شده است. MIDI امکان آن را فراهم آورده تا مکانیسم نواختن و ایجاد موسیقی به واقع از یکدیگر جدا شوند؛ امروزه شستی‌هائی مشابه شستی‌های پیانو، مهارکننده‌های (Controllers) سازهای بادی چوبی و مهارکننده‌های زهی که هر سه مانند سازهای اصلی به‌کار می‌روند، از وسایلی هستند که برای نواختن موسیقی الکترونیک به سینتی‌سایزر متصل می‌شوند. همچنین با هر کدام از سازهای میدی که به کامپیوتر شخصی (PC) متصل باشند می‌توان سیگنال‌هایی را وارد کامپیوتر کرد یا به آنها از کامپیوتر سیگنال‌هایی فرستاد و استفاده‌کننده می‌تواند به ذخیره و ویرایش موسیقی بپردازد، نت‌هائی را که نگاشته به موسیقی بدل کند یا نت‌هایی را که نواخته است بر نمایشگر دیده یا از چاپگر دریافت کند.
کامپیوتر آخرین رده از وسایل الکترونیک است که برای پدید آوردن و نیز ضبط موسیقی به‌کار گرفته شد. از آنجاکه امواج نوسانی سازندی صدا را می‌توان به‌صورت مجموعه‌ای از اعداد 0-1 (binary) نشان داد، کامپیوتر را می‌توان چنان برنامه‌ریزی کرد که دیتا ها را توسط مبدل و نرم افزار از آهنگساز دریافت کند و سپس آنها را به اعداد متناظر با این مشخصه‌ها تبدیل نماید. سرانجام، اعداد از طریق یک مبدل دیجیتال به آنالوگ به صداهای قابل شنیدن بدل می‌شوند.
دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ دههٔ پیشرفت تکنولوژی در ساخت کامپیوترهای کوچک بود، کامپیوترهائی که آهنگساز را قادر می‌ساخت تا موسیقی برنامه‌نویسی شده را در همان لحظه بشنود؛ کامپیوترها از آن پس باز هم پیشرفته‌تر شده‌اند. سنتز موسیقی (به‌طور عمده، ایجاد صداهائی که با هیچ شیوهٔ دیگری قابل دستیابی نیستند)، کمک به آهنگساز در نُت‌نگاری (مطابق قواعد منتخب آهنگساز)، ذخیره‌سازی نمونهٔ سیگنال‌های صوتی و مهار مکانیسم سنتز صدا، برخی از کاربردهای کامپیوتر در موسیقی است.
جداسازی کامل وسایل و روش‌های گوناگون مورد استفاده در موسیقی الکترونیک مدرن از یکدیگر آشکارا ن نه ممکن است و نه فایده‌ای دارد: تمایز میان تکنولوژی سینتی‌ سایزر دیجیتال و تکنولوژی کامپیوتر تمایزی روشن و مشخص نیست. استودیوهای موسیقی الکترونیک برای دسترسی به صداهائی هر چه متنوع‌تر و نیز کنترل بیشتر آهنگساز بر آنها، امروزه گستره‌ای متنوع از دستگاه‌های همبستهٔ الکترونیک مانند دستگاه‌های ضبط، سینتی سایزر، کامپیوتر و دستگاه‌های میکس و فیلترهای صوتی را در خود جا داده‌اند.
در اینکه این دستگاه ها امکان بهره وری آهنگسازان از طیف وسیعی از صدا ها را فراهم می آورند شکی نیست، اما با این همه، کیفیت موسیقی خلق شده هنوز به قدرت خلاقیت و ذهن آهنگساز بستگی دارد.