O capacitor de canto: como funciona um Theremin

À medida que o disco aterrissa e as autoridades locais clamam para obter o controle, é provável que você ouça os tons sinistros de um theremin gemendo na trilha sonora. Leon Theremin inventou o dispositivo em 1928. Começou sua vida como uma curiosidade de laboratório soviético antes de se tornar o instrumento que conhecemos hoje.

Inspirado pelos braços ondulantes dos maestros de orquestra, Theremin usou sua tecnologia de detecção de proximidade para criar um instrumento sem contato. Desde então, o theremin tem sido uma marca registrada dos filmes B e da música experimental, além de um projeto DIY perfeito para músicos curiosos.

Pedaços do Theremin

O design clássico do Theremin é enganosamente simples. À primeira vista, parece ser apenas uma caixa de madeira com um punhado de controles, bem como duas antenas surpreendentemente industriais em cada extremidade.

A antena vertical controla o tom do instrumento, enquanto a antena horizontal modifica seu volume. Estas são conhecidas, respectivamente, como antenas de pitch e volume.

Então, como isso funciona?

Em linhas gerais, as duas antenas criam campos eletromagnéticos que interagem com a própria capacitância elétrica do artista.

Ao acenar com as mãos nesses campos eletromagnéticos, o intérprete pode modificar com precisão os osciladores variáveis ​​nos circuitos de afinação e volume do theremin. Isso permite que eles girem melodias complexas, aparentemente do nada!

Há muito o que descompactar lá. Para ter uma ideia melhor de como isso funciona, vamos explorar as duas peças básicas que compõem qualquer sintetizador: osciladores e modificadores.

O que é um oscilador?

Ao discutir sintetizadores, você pode pensar em um oscilador como a fonte do som. Para sintetizadores analógicos como o theremin, um oscilador é um componente elétrico que gera uma tensão CA. Isso é frequentemente visualizado como uma onda senoidal:

Este oscilador analógico e sua tensão AC são o coração do nosso sintetizador. Todo o resto é um modificador – ou seja, como vamos de uma simples voltagem AC para um sintetizador cantante, sonoro!

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Cada oscilador só pode produzir um som de cada vez. Os primeiros sintetizadores como o theremin usavam um pequeno punhado de osciladores, então eles só podiam produzir um monofônico atuação. Isso significa que não importa quão harmonicamente complexo ou bizarro seja o sintetizador, os artistas só podem tocar uma nota de cada vez!

Isso levanta a questão: como vamos de gerar uma tensão CA singular, para executar uma escala musical, quanto mais uma composição inteira?

Modificadores fazem a música

Se o osciladores de um sintetizador são o motor, o modificadoressão todas as outras partes do carro. Sem eles, estaríamos presos sem nenhuma maneira de nos mover, ou mais precisamente, fazer música!

Como mencionado, por sua natureza, os osciladores analógicos podem produzir apenas uma nota a qualquer momento. Mas ainda podemos tocar uma escala musical com um único oscilador, simplesmente alterando sua frequência para cada nota.

Para melhor demonstrar essa ideia, considere uma corda de violão:

Esta corda é nosso oscilador e nosso dedo é o modificador. Ao pressionar a corda, estamos alterando sua tensão e, como resultado, alterando a frequência da onda sonora que ela emite. Quanto mais alto você sobe no braço da guitarra, maior a tensão na corda e mais alta a nota que sai quando você a toca.

Da mesma forma, você pode usar vários modificadores para alterar o tom de uma única nota de um oscilador. Isso permite que você toque melodias complicadas, embora monofônicas, no theremin.

Os modificadores não se limitam a alterar a frequência do sinal; você também pode usá-los para modificar o amplitudeda tensão CA. Para nossa situação, um aumento na amplitude produz um aumento no nível de som de saída e vice-versa.

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Juntando as peças

Um Theremin clássico consiste em três osciladores: dois para a antena de passo vertical e um para a antena de volume horizontal.

A antena de passo

O circuito da antena de pitch consiste em um oscilador fixo (aquele que oscila em uma frequência definida) e um oscilador variável (aquele cuja frequência é modificada pelo jogador). O oscilador variável é conectado à antena de passo vertical. Esta antena de pitch atua como metade de um capacitor, com a outra metade sendo a mão do artista.

Sem se aprofundar muito, a distância entre duas metades de um capacitor é inversamente proporcional à sua capacitância. Portanto, à medida que o performer aproxima sua mão da antena de pitch, a capacitância do circuito aumenta.

Com o oscilador variável conectado para alterar a frequência com a capacitância da antena, você pode alterar o tom do theremin movendo sua mão para frente e para trás da antena de tom!

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Ou melhor, quase.

A frequência do oscilador variável está bem fora do alcance da audição humana. Como resultado, devemos combiná-lo com a frequência do oscilador fixo. Isso usa o princípio da heterodinação: duas ou mais ondas simples se juntando para formar uma onda resultante mais complexa.

Para um theremin, a onda resultante tem uma frequência bem dentro do alcance da audição humana, dando-lhe um alcance aproximado de cinco oitavas.

A antena do volume

A antena de volume funciona da mesma maneira que a antena de pitch, apenas sem a heterodinação de dois osciladores. Em vez disso, um único oscilador variável é conectado à antena de volume. As variações deste oscilador determinam o volume do theremin.

Finalmente, você está pronto para jogar! Aproximar a mão da antena de pitch aumenta o pitch do theremin. Aproximar a mão da antena de volume diminui seu volume. Parece simples, mas dominar o theremin é tão complicado quanto qualquer outro instrumento. Pelo menos você nunca terá que caçar uma palheta de guitarra!

Fazendo a eletricidade cantar

O theremin, inventado em 1928 por Leon Theremin, apresenta um desafio único tanto para o jogador quanto para o amador eletrônico.

Você não apenas tem a chance de explorar um circuito singularmente único, mas também tem a oportunidade de experimentar um dos timbres mais reconhecíveis, mas com sonoridade alienígena já criados.

A única coisa mais desafiadora do que entender um theremin é fazer um soar bem!

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