Модульные синтезаторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский авиационный институт

(национальный исследовательский университет)

Курсовая работа по курсу

Звуковой дизайн

Тема: «Модульные синтезаторы»

Выполнила:

Логутова Е.А.

Проверил:

Пробатов П.А.

Москва 2011



Оглавление

Введение

1. История

2. Из чего состоят модульные синтезаторы

3. Принцип работы синтезаторов

4. Рабочая среда для модульного синтеза



Введение

СИНТЕЗАТОР, в музыке - электронный инструмент, способный создавать большое разнообразие различных звуков, высот и тембров. Требуемое звучание достигается за счёт изменения свойств электрического сигнала (в аналоговых синтезаторах) или же методом настройки параметров центрального процессора (в цифровых синтезаторах). Хотя нечто вроде синтезатора было придумано еще в 1929 г., современный инструмент был изобретен лишь в 1964 г. американским электронным конструктором Робертом Мугом (р. 1934). Компьютерные технологии, используемые сегодня для управления различными функциями инструмента, позволяют синтезаторам воспроизводить звуки других (неэлектронных) инструментов. Т. к. синтезаторы являются электронными инструментами, их легко можно запрограммировать компьютером при помощи специальной программы для того, чтобы они проигрывали ритмические групп инструментов и музыкальных произведений.

В зависимости от способа генерации звуковых волн и их преобразования синтез звука можно классифицировать следующим образом:

Суммирующий

Суммирующий (аддитивный) синтез, в котором используется принцип суперпозиции (наложения) нескольких волн простой (обычно синусоидальной) формы с различными частотами и амплитудами. По аналогии с электроорганами эти волны называются регистрами и обозначаются, как 16' (тон на октаву ниже взятого), 8' (исходный тон), 4' (тон на октаву выше взятого) и т. д. (цифра представляет собой длину трубы соответствующего регистра органа в футах). В чистом виде встречается у электроорганов (Hammond, Farfisa) и их цифровых эмуляторов (Korg CX-3, Roland VK-8 и т. д.). Звучание инструмента тем богаче, чем большее количество регистров использовано в конструкции.

Вычитающий

Вычитающий (субтрактивный) синтез, в котором исходная волна произвольной формы изменяет тембральную окраску при прохождении через разнообразные фильтры, генераторы огибающих, процессоры эффектов и т. д. Как подмножество данный тип синтеза широко применяется практически во всех современных моделях синтезаторов.

Операторный

Операторный (англ. Frequency Modulation, FM) синтез, в котором происходит взаимодействие (частотная модуляция и суммирование) нескольких волн простой формы. Каждая волна вместе со своими характеристиками называется оператором, определённая конфигурация операторов составляет алгоритм. Чем большее количество операторов использовано в конструкции синтезатора, тем богаче становится звучание инструмента. Например, популярный по сей день синтезатор Yamaha DX7 (1983 год выпуска) обладает 6 операторами, для коммутирования которых служат 32 различных алгоритма.

Физический

Физический синтез, в котором за счёт использования мощных процессоров производится моделирование реальных физических процессов, протекающих в музыкальных инструментах того или иного типа. Например, для духовых свистковых инструментов типа флейты параметрами будут длина, профиль и диаметр трубы, скорость воздушного потока, материал корпуса; для струнных инструментов -- размер корпуса, материал, длина и натяжение струн и т. д. Физический синтез используют такие инструменты, как Yamaha VL-1, Korg OASYS, Alesis Fusion и т. д.

Волновой

Волновой (Wavetable, PCM) синтез, в котором звук создаётся за счёт воспроизведения записанных ранее в память инструмента фрагментов звучания реальных музыкальных инструментов (семплов и мультисемплов). Самый известный синтезатор в этой группе -- Waldorf Wave, также прославившийся, как самый дорогой в мире синтезатор.

Гибридный

Гибридный синтез, в котором применяется та или иная комбинация различных способов синтеза звука, например «суммирующий + вычитающий», «волновой + вычитающий», «операторный + вычитающий» и т. д. Большинство современных инструментов создаётся именно на основе гибридного синтеза, так как он обладает очень мощными средствами для варьирования тембра в самых широких пределах.

Ре-синтез

«Ресинтез» (Re-synthesis), где записанные в память синтезатора реальные волновые формы при помощи крайне сложных вычислений анализируются и преобразуются в цифровые модели с выделением определенного пакета управляемых «характеристик». Каждый модуль подобного синтезатора называется «ресинатором» (resynator). Для управления звуком в реальном времени используется как прямое управление выделенными параметрами одного ресинатора, так и «связывание» между собой пары параметров разных ресинаторов (например, «дыхание» флейтоподобного тембра и вибрато тембра в духе скрипки). Таким образом создаются очень сложные и одновременно легко управляемые тембровые конфигурации. Единственный на сегодняшний день синтезатор подобного типа -- Hartmann Neuron.

В зависимости от используемой технологии синтезаторы можно разделить на следующие категории:

Аналоговые синтезаторы

Реализуют аддитивный и субтрактивный типы синтеза. Главная особенность данной категории заключается в том, что звук генерируется и обрабатывается при помощи реальных электрических цепей. Часто соединение различных модулей синтеза производится при помощи специальных кабелей -- patch-проводов, отсюда «патч» -- обиходное название определённого тембра синтезатора среди музыкантов. Основные достоинства аналоговых синтезаторов заключаются в том, что все изменения характера звучания во времени, например движение частоты срезания фильтра, происходят исключительно плавно (непрерывно). К недостаткам относятся высокий уровень шума, проблема нестабильности настройки в настоящее время преодолена. К наиболее известным, используемым в наше время аналоговым синтезаторам относятся: Alesis Andromeda A6, Cwejman S1 MK2, Future Retro XS, Moog Voyager, Studio Electronics SE1X, DSI Prophet 08.

Виртуально-аналоговые синтезаторы

Представляют собой устройство, моделирующее и воссоздающее процесс генерации звука в электрических схемах традиционных аналоговых синтезаторов при помощи цифровых сигнал-процессоров и программного обеспечения. Наиболее известные среди них: Access Virus TI, Korg MS2000, Nord Lead 2x, Nord Modular, Waldorf Micro-Q, Alesis Micron, Yamaha AN1x, Korg Microkorg.

Цифровые синтезаторы

Включают в себя собственно цифровые синтезаторы, а также их вариации: виртуальные синтезаторы-плагины/standalone и интерактивные синтезаторы. Они реализуют разнообразные типы синтеза. Для создания и воспроизведения исходных волновых форм, модификации звучания фильтрами, огибающими и т. д. используются цифровые устройства на базе одного центрального процессора и нескольких сопроцессоров. По сути, цифровой синтезатор представляет собой узкоспециализированный компьютер. Наиболее передовые модели современных цифровых синтезаторов (Korg OASYS, Roland Fantom, Yamaha Motif), подобно персональным компьютерам, позволяют обновлять операционную систему, содержат страничные меню, встроенные справочные файлы, скринсейверы и т. д. Виртуальные синтезаторы являются разновидностью цифровых синтезаторов, однако они представляют собой особый вид программного обеспечения. Для создания звука используются центральный процессор и оперативная память персонального компьютера, а для вывода звука на воспроизводящее устройство используется звуковая карта ПК. Виртуальные синтезаторы могут представлять собой как самостоятельные (stand-alone) программные продукты, так и плагины (plug-ins) определённого формата (VST, DXi, RTAS, TDM, LADSPA и т. д.), предназначенные для запуска внутри программы-хоста, обычно многоканального рекордера (Cubase VST, Cakewalk Sonar, Logic Pro, Pro Tools, Ardour и т. д.).

Высокая доступность обусловливает растущую популярность виртуальных синтезаторов, в том числе моделей реально существующих инструментов (например, Native Pro53 -- эмулятор синтезатора Prophet, Novation V-Station -- эмулятор синтезатора Novation K-Station, Korg Legacy -- эмуляторы синтезаторов Korg M1,Wavestation, PolySix, MS20 и т. д.).

Интерактивные, или домашние синтезаторы также представляют собой разновидность цифровых синтезаторов, предназначенную специально для домашнего и салонного любительского музицирования, а также для интерактивного обучения музыке.

Обычно в таких синтезаторах отсутствуют средства для развитого редактирования звука, включая регуляторы реального времени. Акцент делается на реалистичной имитации разнообразных оркестровых инструментов и использовании функции автоматического аккомпанемента. В этом случае для того, чтобы сыграть какое-либо музыкальное произведение, исполнителю не требуется программировать тембры или записывать партии в секвенсер -- достаточно выбрать готовый тембр для мелодии и стиль для автоаккомпанемента.

Безусловно, управление подобными синтезаторами существенно проще, чем у профессиональных исполнительских моделей и зачастую доступно даже ребёнку.

Многие синтезаторы подобного типа включают в себя обучающие игры типа «угадай ноту» или «угадай аккорд», сборники готовых музыкальных произведений для прослушивания и разучивания, функцию караоке с выводом на экран текста песни и т. д. К данной категории синтезаторов относятся семейства Yamaha PSR, Casio CTK/WK, Roland E/VA/EXR и т. д.



1. История

История синтезаторов началась в конце позапрошлого века. Американский изобретатель Элайша Грей в 1876 году придумал «музыкальный телеграф» с рояльной клавиатурой в две октавы и встроенным динамиком. Практического значения это изобретение не получило, поскольку являлось концепт-инструментом, демонстрирующем возможности электричества.

На фото: Сохранившийся музыкальный телеграф.

Через двадцать лет, в 1897 году другой американский изобретатель, Тодеус Кахилл , создал первый электромузыкальный полифонический инструмент, который считается прообразом современных синтезаторов -- «Телармониум». Самый потрясающий момент в истории синтезаторов - весил первый синтезатор двести тонн. Большая часть веса приходилась на 145 динамо-машин. Что это была за студия, где находился такой инструмент, представить трудно.



На фото: Похожий на алтарь античного храма Теларомониум.

Следующая дата в истории электронного звука. Отечественный учёный Лев Термен при поддержке советского правительства (указ В. И. Ленина) сконструировал терменвокс -- синтезатор, который управлялся движением рук в зоне чувствительности специальных датчиков. Это устройство очень чувствительно к движениям рук музыканта, и по чувствительности конкуренцию ему способна создать только, пожалуй, скрипка. На некоторое время об этом инструменте забыли, но сейчас наблюдается настоящий бум терменвоксов. Очень многие музыканты используют его при записи альбомов.

Hammond

В 1935 году появился первый промышленный клавишный электромузыкальный инструмент -- орган Hammond. Он позиционировался как недорогая альтернатива церковным органам, и как инструмент для домашнего музицирования. В тридцатые годы телевидение было ещё не достаточно распространено, и средний класс развлекался музицированием, поэтому рынок музыкальных инструментов был большим.

Изобрел инструмент Лоуренс Хэммонд, американский изобретатель, и назвал его, соответственно, собственным именем. Первая модель, которая называлась очень просто - «А», поступила в продажу в 1934 году, хотя официальной датой ее первого появления считается 15 апреля 1935 года, именно тогда изобретатель представил Hammond A на выставке, проводимой в Чикаго. Орган был небольших размеров, что могло бы послужить его популярности. Принцип формирования звука основывался на вращающихся с определенной частотой дисках, по одному на ноту. Диски приводились в движение с помощью двигателей, а напротив их находился магнит с обмоткой. Таким образом, скорость вращения и количество выступов на каждом из дисков влияли на высоту генерируемого тона. Революционным было то, что в органе Хэммонда уже использовался принцип добавочного (аддитивного) синтеза -- тембр можно было менять за счет добавления к основному тону до восьми дополнительных гармоник (обертонов). Уровень гармоник устанавливался с помощью специальных регистров. То есть, по большому счёту, в середине тридцатых годов человечество уже имело полноценный аналоговый синтезатор. Аддитивный синтез используется в большинстве современных синтезаторов.

На фото: Лоурен Хэммонд и его изобретение.

Дальнейшее развитие модельного ряда органов Hammond по неизвестному для того времени направлению - добавление эффектов (реверберация, вибрато, хорус) и имитация различных акустических инструментов. Например, в модели Novachord (одной из самых успешных коммерческих моделей), выпускавшейся в период с 1939 по 1942 были попытки синтеза таких инструментов как пианино, клависин, духовые. Генерировались и собственные звуки.

На фото: Орган Хэммонда модели A.

В 1955 году в модели В3 для формирования тембра был добавлен перкуссионный звук с резкой атакой, который поныне считается неотъемлемым для классического звучания органов Hammond.

Модельный ряд Hammond - это инструменты, наиболее часто используемые в индустрии звукозаписи начиная с самой зари рождения электроинструментов. Это полноценные универсальные инструменты, которые не привязаны к определённому времени, они используются и сейчас. Настоящее признание пришло к органам Хэммонда в эпоху рок-музыки: его звук хорошо известен по классическим альбомам ELP и Procol Harum и Deep Purple. А музыку последней группы вообще невозможно представить без Hammond и Leslie.

Кстати, о Leslie. В 40-х годах Дон Лесли работал в фирме Hammond и предложил заменить эффект тремоло, применяя вращение рупора высокочастотного динамика для получения амплитудно-частотной модуляции. Его предложение тогда не имело успеха в рамках корпорации, и выпускать свое устройство Дону пришлось уже не в фирме Hammond, а самостоятельно. Но и сегодня мы говорим Хэммонд, подразумеваем Лесли, и наоборот. Первый Лесли был выпущен в 1949 году, после этого много раз видоизменялся, но концепция оставалась прежней.

На фото: Одна из моделей Lesie.

Хэммонд и Лесли обладают ярко выраженными акустическим характером. Известен случай, когда производители духовых органов потребовали, чтобы Федеральная торговая комиссия запретила Хаммонду называть свои устройства органами. После экспертизы, в ходе которой выяснилось, что отличить на слух звук Hammond от звука духового органа никто не может, требования удовлетворены не были. Звучание первых электронных инструментов было похоже на звучание неизвестных акустических инструментов. В этом на орган Хэммонда похоже пианино Родеса.

Rhodes Piano

Звучание этого инструмента неповторимо и давно уже стало классическим. Без него невозможно представить рок, поп, хаус и эйсид-джаз и много других музыкальных направлений. Звук классического образца можно слышать в записях Passport, Incognito, Crusaders, Weather Report, Earth, Wind&Fire, Чика Кореа , Херби Хэнкока, Джорджа Дюка.

Изобретатель Гарольд Родес сначала был прекрасным учителем музыки. В 20-летнем возрасте он основал «всеамериканскую» сеть музыкальных школ, в чем немало преуспел: «метод Родеса» по обучению игре на фортепьяно до сих пор заслуженно востребован.

Но с началом Второй мировой войны он записался добровольцем. Руководство решило использовать талант педагога и Родесу поручили обучать музыке пациентов военных госпиталей. Для таких учеников нужен был особенный миниатюрный инструмент, дешёвый и надёжный. В 1942 он году создал такой: первые экземпляры в условиях военного времени собирались из запчастей отслуживших самолетов. «Пианино ВВС» (Army Air Corps Piano) представляло собой акустический инструмент: «струнами» служили алюминиевые трубы из гидравлической системы самолетов, выпрямленные и нарезанные на отрезки соответствующей длины, подобно ксилофону. Клавиатура в две с половиной октавы была сделана из древесины хвойных пород, звук извлекался ударом деревянных молоточков о трубы. Было выпущено несколько тысяч таких устройств.

,

На фото: Концертный вариант одной из классических моделей начала 70-х.

После войны Родес решил повторить успех, но с коммерческим расчётом. В новом трёхоктавном инструменте Pre-Piano в качестве генераторов звука использовались камертоны (выпускаемые на фабрике игрушек) диаметром около 1 сантиметра; самый низкий был длиной приблизительно 20 сантиметров. В инструменте были установлены электростатические звукосниматели; он был снабжен усилителем и встроенным 15-сантиметровым громкоговорителем. Эта модель стоила недорого (99 долларов), но спроса на неё не было. Причина - низкое качество звучания и ненадёжность. Через два года предприятие закрылось. Однако через некоторое время компания Wurlitzer, чья продукция известна и сейчас, разработала собственный инструмент на базе изобретения Родеса. После неудачи с Pre-Piano Родес начал работать над клавишным инструментом с 72 клавишами, корпус которого напоминал кабинетный рояль. Во время рекламного турне по Америке инструмент привлек внимание Лео Фендера, автора легендарных гитар и усилителей Fender. В 1959 году Родес и Фендер стали партнёрами. За шесть лет была выпущена только одна модель Piano Bass (басовое пианино). Сотрудничество оказалось неплодотворным, и Родес ушёл в компанию CBS. В 1965 появилось Rhodes Piano.

На фото: Гарольд Родес на фабрике, 1982 год

Струнами Rhodes Piano служат камертоны. Как объяснял сам Гарольд Родес: «Источником звука являются модифицированные камертоны с неравными ножками. Представьте себе закрученный стальной стержень, сдвоенный в месте расположения зубцов. При ударе по нему возникает звук, подобно камертону. Суть моего изобретения состоит в том, что я добавил зубцы с другой стороны камертона, благодаря чему его можно настраивать, перемещая пружину вперед или назад. Зубцы, выполненные из толстой рояльной струны, также более чувствительны к удару молоточков».

Последней из классических, полностью аналоговых по методу формирования звука моделей Rhodes Piano была выпущенная в 1984 году Stage 2А. Музыканты, а особенно импровизаторы, до сих пор ценят модели Rhodes Piano невозможность дважды сыграть две одинаковые ноты.
Гарольд Родес умер в 2000 году, а Rhodes Piano уже не выпускаются. Хотя в каждом синтезаторе есть банки похожих на Rhodes Piano звуков. Иногда они называются «электропиано». Родес придумал звучание, которое стало музыкальным достоянием двадцатого века, и котрому подражают и сегодня. Хэммонд и Родес начали и закончили эпоху акустически-подобных синтезаторов. В дальнейшем звучание инструментов будет нести явно синтетический характер.

Minimoog

Первый полноценный синтезатор, то есть инструмент, позволяющий композитору самостоятельно создавать новые тембры был разработан компанией RCA в 1955 году. Инструмент назывался Mark I, и в рекламных целях на нем было записано несколько пластинок с переложениями классических произведений. В 1959 году появился Mark II, который теоретически мог выпускаться серийно для студий электронной музыки, но его габариты и цена (175 тысяч долларов) помешали успеху. Насколько синтезатор был необычным инструментом в те годы, можно понять, поставив какой-нибудь ранний альбом Фрэнка Синатры, скажем, Swing Easy (1955) - контрабас, тромбоны, трубы, рояль, перкуссии. Никакого синтетического звука и не ожидается.



На фото: Роберт Муг и Minimoog.

Первый успех к синтезатору как к понятию пришёл в 1964 году, когда Роберт Муг сконструировал инструмент ценой всего в 7 тысяч при минимальной комплектации. На синтезаторы обратили внимание, но настоящее признание к синтезаторам пришло после выпуска в 1970 году легендарной модели Minimoog, стоимостью 1500 долларов. Minimoog выпускался одиннадцать лет, с 1970 по 1981 год. Этим синтезатором пользовались многие музыканты, настолько разнообразные, что заподозрить их в использовании одного и того же инструмента невозможно: ABBA, Pink Floyd, Kraftwerk, Depeche Mode, Michael Jackson, Rainbow, The Prodigy, Nine Inch Nails и так далее. Minimoog отличается своеобразным, специфическим и уникальным звучанием, что делает его актуальным и сейчас.



На фото: Легендарный Minimoog.

По конструкции синтезатор достаточно прост - состоит из трёх аналоговых осцилляторов (VCO), микшера, генератора шума, VCA и резонансных фильтров, колесиков управления высотой тона и модуляцией, клавиатуры на 44 клавиши. Для компьютера выпущено большое количество эмуляций инструмента. Лучшая - полноценная эмуляция Moog Modular V от компании Arturia. Сам Роберт А. Муг назвал ее великолепной.

Yamaha GX-1

Следующий синтезатор, о котором хотелось бы рассказать - Yamaha GX-1. «B3 образца 23 века» - так часто называли эту модель. GX-1 стоил около шестидесяти тысяч долларов и был впервые представлен на выставке NAMM 1973 года. Всего было выпущено семь штук. Знаменитый Стиви Уандер назвал Yamaha GX-1 машиной мечты.Бенни Андерссон из ABBA сказал, что возможности этого синтезатора не имеют пределов.



На фото: Один из семи экземпляров Yamaha GX-1.

В 1976 году был выпущен коммерческий вариант GX-1 - модель CS-80. Сегодня его компьютерная эмуляция CS80V предлагается многими производителями. Ханц Зиммер, автор сотен саундтреков к фильмам («Человек дождя», «Гладиатор» и другие) отдаёт предпочтение этому компьютерному аналогу. Он даже продал свой GX-1, поработав с программной эмуляцией.

На фото: Коммерчески успешная модель CS-80.

Roland

Так получилось, что компания Hammond стала настоящей кузницей конструкторов синтезаторов. Инженер Лесли из этой компании создал всемирно известный лесли-спикер, а другой сотрудник Hammond - Икутаро Какехаши, создал целый культ синтезаторов Roland. Эта компания с начала семидесятых годов занималась транзисторными музыкальными устройствами. Наиболее часто используемые сейчас старые инструменты - это ритм и бас-машины - TB-303, TR-808, TR-909, синтезатор TS-404 (Transistor Synth). С этими устройствами напрямую связано музыкальное направление acid. Roland - это не просто синтезатор, это новое на тот момент представление о звучании.

Настоящей революцией в звуке стали ритм-машины Roland, которые компания начала производить с первого дня своего существования. Это модели TR-33, TR-55, TR-77 (TR - Transistor Rhythm). Наиболее успешная - модель TR-808… KLF, Beastie Boys, Dr.DRE, Jean Michel Jarre, Public Enemy, Snoop Dogg - очень неполный музыкантов, которые использовали и этот инструмент.

На фото: Roland TR-808

Созданная в 1980 году ритм-машина была программируемой, имела свой банк синтезированных звуков, при этом обладала широкими возможностями редактирования. С момента выхода до популярности прошло некоторое время - музыканты с опаской смотрели на новый звук.
Но настоящий взрыв на рынке синтетического звука произошёл, когда компания выпустила до этого не существовавшее устройство - совмещенный бас/ритм модуль. В качестве бас-машины было разработано устройство TB-303 (TB - Transistor Bass), в качестве ритм-машины использовалась TR-606. Оба устройства синхронизировались между собой по MIDI-интерфейсу. Этот инструмент сильно повлиял на несколько стилей, от техно до транса. Вся современная танцевальная музыка вышла из этого аппарата.

На фото: Roland TB-303

В 1983 году выпущен новый модуль ритм-машины TR-909. Он стал продолжением известной модели TR-808. Отличие заключалось в том, что теперь хэты и тарелки были сэмплированы, а не синтезировались, как в 808.

Особенно ценятся сейчас профессиональные синтезаторы Roland, в частности, серии Jupiter. Эти инструменты стоят весьма дорого.

Первая выпущенная модель Jupiter 4 Compuphonic не привлекала большого внимания, хотя ей пользовались несколько ведущих музыкантов. Она выпускалась три года подряд - с 1978 по 1981. Внешне она похожа на небольшой электро-орган. Клавиатура тоже маленькая - всего 49 клавиш. Аппаратная часть состояла из аналоговых осцилляторов, фильтров, блока PWM-модуляции, арпеджиатора. Инструмент поддерживал четырёхголосную полифонию. Из знаменитостей, использовавших данный инструмент можно назвать Stevie Wonder, Tangerine Dream, Depeche Mode, Gary Newman.

На фото: Roland Jupiter-4

Следующим в модельном ряде стал Jupiter-8. Он начал выпускаться с 1980 года и отличался от предшественника не только внешне, но и внутренне. Это уже 61 клавиша, а не 49, полифония стала восьмиголосной. Два аналоговых осциллятора для каждого голоса, регулирование баланса между ними, PWM, фильтры, ADSR-envelopes, 64 пресета - на тот момент ни у одного из конкурентов не было таких возможностей.

На фото: Roland Jupiter-8

Эта модель также очень востребована. Ей пользовались и пользуются: Ministry, Moby, Orbital, Depeche Mode, Jean-Michel Jarre, The Prodigy, Duran Duran, Pet Shop Boys, The Cure и ещё не одна сотня известных музыкантов. Jupiter-8 выпускался четыре года, с 1980 по 1984. По сегодняшний день Roland не выпустил ничего более успешного, чем эта модель.

В 1983 году была выпущена шестиголосная полифоническая модель Jupiter-6. Она имела ряд новаций и расширений возможностей для серии Jupiter, но выпускалась всего лишь год и появилась в преддверии не менее известной серии Juno.

На фото: Roland Juno-6

Серия Juno знаменита благодаря синтезатору Juno-6. Отличает его шестиголосная полифония и впервые применённые цифровые (а не аналоговые) осцилляторы (DCO - Digital Controlled Oscillator). В отличие от аналоговых, цифровые осцилляторы позволяют получать более точное соответствие звука с представлением музыканта. Проще говоря, настройки звучания стали проще и стабильнее.

Juno-6 выпускался с 1982 по 1984 год. В 1984-м ее сменила Juno-106, где помимо всего прочего было качественно интегрировано MIDI. 106-я модель выпускалась до 88 года. Ей пользовались Chemical Brothers, EMF, Jean-Michel Jarre, The Prodigy, Reel 2 Reel, Eurthymics, Tangerine Dream.

Roland сегодня - одна из ведущих компаний-производителей электронных инструментов. Ассортимент очень широк, однако так и не удалось что-либо также узнаваемое и имеющее такое влияние на музыку, как аналоговые синтезаторы и ритм/бас-машины.

ARP

Имя ещё одного конструктора синтезаторов, Алана Р. Перлмана, мало что скажет даже очень осведомлённому музыкальному деятелю. Но его инициалы - возможно.

Инструменты, выпускаемые под маркой ARP в своё время составляли серьёзную конкуренцию продукции Роберта Муга. Упоминание моделей ARP Odyssey, Omni, 2600 и сейчас способно поднять артериальное давление бывалого музыканта.

Алан Перлмэн основал компанию ARP в 1969, а через год в продаже появилась первая модель - ARP2500.

На фото: ARP 2500

К сожалению, компания начала выпускать инструменты в не очень успешный период. В начале семидесятых спрос на синтезаторы был единичным.

В 1972 году выпустили ARP Odyssey - первый дуофонический синтезатор. Он оказался очень популярным. В то время, когда модели обычно прекращали существование через три-четыре года, Odyssey выпускали девять лет. Примечательно, что клавиатура состояла всего из 37 клавиш. За девять лет модель неоднократно изменяли. В конце концов появился внешний аудиовход и система Proportional Pitch Control, позволяющая расширить возможности синтезированного звука, используя несколько видов питча.



На фото: ARP Odyssey Mk III

До сегодняшнего дня компания не дожила из-за, прежде всего, неудачной политики в области интерфейса (конкурирующий Роберт Муг уже снабжал синтезаторы регуляторами питча и модуляции). Это не привлекало покупателей. Было и ещё несколько слабых моментов.

Не спасла ни оригинальность звучания, ни большие возможности. Звук у этих синтезаторов очень характерный, за что и любим многими. В 1981 году фирму ARP постиг очень серьезный финансовый кризис. Последняя разработка продавалась уже от имени производителя CBS/Rhodes, а синтезатор назывался Chroma.

ARP Odyssey использовался ABBA, Apollo 440, Manfred Mann's Earth Band, R.E.M., Kraftwerk, Chemical Brothers и т. д.

Oberheim

Близко сотрудничавшей с компанией ARP фирме Oberheim повезло больше. Марка Oberheim хорошо известна и в наши дни.

Первоначально компания Oberheim Electronics, основанная Томом Оберхеймом, разрабатывала электронные процессоры эффектов. Потом компания выпустила один из первых в мире цифровых секвенсоров - DS-2 для синтезаторов ARP Odyssey и Minimoog. Естественно, что после внедрения секвенсора в синтезатор, музыканты почувствовали необходимость в более широких возможностях инструмента. Oberheim ответила на необходимость модулем SEM (Synthesizer Expander Module). С него и началось производство синтезаторов под собственной маркой.

На фото: Oberheim OB-1

Звук этих синтезаторов не так уж и отличен от других аналоговых синтезаторов, но в тоже время, какой-то шарм в этом звучании есть. Наиболее известные модели Oberheim - OB-1 и OB-8. На сегодня Oberheim предлагает модель OB-5, в которой смоделировано классическое аналоговое звучание данной фирмы.

Sequential Circuits

Мало кому знакомое название компании Sequential Circuits компенсируется широкой известностью её главного продукта - культового синтезатора Prophet-5. В начале восьмидесятых он считался одним из лучших профессиональных синтезаторов, и конкурировал с разработками фирмы Roland. Успех Prophet-5 сподвиг главу Roland Икутаро Какехаши на инициативу полностью пересмотреть дизайн и начинку для Jupiter-8.



На фото: Prophet-5

Стоимость синтезатора и его технические данные (пять голосов с двумя аналоговыми осцилляторами, генератором шума, голосовым генератором и фильтрами) нашёл спрос среди множество традиционных музыкантов, поскольку был более доступен и отличался не слишком новаторским звучанием. Музыканты, которые пользовались этой моделью: INXS, Abba, Peter Gabriel, Kraftwerk, Jethro Tull, Alan Parsons Project.

Компания не просуществовала и десяти лет: основала в 1978 году, и куплена Yamaha в 1987. Зато за этот промежуток её синтезатор определял звучание многих музыкантов того времени.

E-mu

И просто нельзя обойти вниманием фирму E-mu, чьи инструменты во многом задавали направление для всей индустрии искусственного звука.

Компания E-mu Systems Inc. была основана в начале 70-х годов в Калифорния. Очень интересным кажется то, что основал её микробиолог Дейв Россум. Студнта-ботаника просто поросили распаковать доставленный короб с синтезатором Moog Series III. Надо помнить, что инструменты того времени не похожи на современные - тогда это были какие-то шкафы, больше похожие на промышленный холодильник. И микробиолог, никогда не видевший до этого синтезатора, оказался единственным в университете, кто смог подключить инструмент. Видимо, в том момент его осенило, и с тех пор он конструирует синтезаторы.

Его первые разработки Royal Hearn и Black Mariah были изготовлены из обувных коробок с кнопками из алюминиевой фольги.

Компания была основана в 1971 году, но первые годы деятельности работала на другие имена - разработки использовались в инструменте компании Oberheim, а позже в инструменте Prophet 5 компании Sequential Circuits. И только в 1980 был выпущен аналоговый синтезатор E-mu Audity, находящийся под управлением компьютера Twin Z-80.

В компании стразу сообразили, куда катится мир, и с 1981 года музыкальные инструменты разрабатывались на основе сэмплированного звука. Первый такой инструмент - 8-битный клавишный сэмплер Emulator I - был ещё и первым в мире синтезатором со встроенным дисководом для хранения данных.

На фото: E-MU Emulator I

Далее новаторские инструменты выпускались один за другим: в 1984 году в продажу поступил клавишный сэмплер Emulator II, положивший основу для звуковых библиотек, в следующем году компания выпустила сэмплирующую драм-машину SP-12, в 1987 году появился сэмплер EIII, который до настоящего времени является эталоном звучания, основу современным ломанным битам положила сэмплирующая драм-машина SP-1200 в 1988 году (эту машину неоднократно снимали с производства, но вновь выпускли, так спрос на неё среди рэпперов был очень высоким). И до настоящего момента - синтезаторы, сэмплеры, устройства записи на жёсткий диск, барабанные модули, и бог знает что ещё производится под маркой E-mu.

АНС

Хотя промышленного значения синтезатор АНС не имеет, о нём нельзя не сказать. Инструмент был придуман выдающимся русским учёным и инженером Евгением Александровичем Мурзиным и названный им так в честь композитора Александра Николаевича Скрябина. На этом аппарате в шестидесятых и семидесятых годах работала «Московская экспериментальная студия электронной музыки».

Синтезатор «АНС» имеет 720 управляемых генераторов, перекрывающих 10 октав. Основной звукоряд инструмента представляет собой членение октавы на 72 ступени (возможна также и 114-ступенная темперация, что является порогом разрешающей способности человеческого слуха по высоте). Столь широкий исходный спектр тонов обеспечивает синтез любых звуков. Не имея практически темперации, «АНС» позволяет пользоваться любыми ладами и звукорядами как существующими в музыкальной культуре разных народов, так и никогда не существовавшими.

На этом аппарате композитор записывает нужные ему звуки на стекле, покрытом непрозрачной несохнущей краской, снимая её в определенных местах специальным кодирующим устройством, включая тем самым генераторы соответствующей высоты. Это стекло является своеобразной партитурой композитора. Музыкант подкрашивает, ретуширует, стирает и наносит новые кодовые рисунки, сразу же осуществляя слуховой контроль получаемого результата. На стекле партитуры можно разрабатывать совершенно необычные по спектрам звуки. Аппарат, имеющий систему памяти, может запоминать такие разработки и впоследствии пользоваться ими.

Не имея ограничений в тембрах и их изменениях, «АНС» позволяет в сочинениях использовать искусственные голоса и шумы возможных строений. Необыкновенные возможности синтезатора говорят о его близости к идеалу синтезатора.

2. Из чего состоят модульные синтезаторы

Первые синтезаторные системы называются модульными, так как состоят из нескольких модулей или блоков, выполняющих три основные задачи: они или создают звук, или изменяют его или управляют работой других блоков. Эти блоки соединяются при помощи кабелей - вот почему в некоторых современных инструментах звуковая программа называется "patch" (англ. "соединение"). Для создания нового звука исполнителю приходилось производить все соединения и изменять параметры блоков; не было никакого способа сохранить предыдущие находки, кроме как записать соединения и параметры на бумаге и затем восстановить их вручную. Кстати, модульные системы стоили десятки тысяч долларов.

Через некоторое время производители синтезаторов обнаружили, что некоторые модули и способы их соединения используются чаще других. Собрав все это вместе и добавив клавиатуру для управления, они создали действительно распространенные аналоговые синтезаторы, например, Minimoog. Кроме хорошего, плотного звука, эти инструменты имели и много недостатков, например, нестабильность строя. Поэтому постепенно аналоговые части заменялись на цифровые (более стабильные). Затем были добавлены микропроцессор, управляющий всеми параметрами, и память для сохранения и последующего автоматического восстановления параметров (а значит и звуков). С увеличением числа параметров стало ясно, что прежний способ управления (каждому параметру - свой регулятор на передней панели) становится невозможным, так как инструменты становились слишком громоздкими. Ручки и кнопки сильно сократили, но добавили дисплей. Вы выбираете на дисплее определенный параметр и крутите ручку для его изменения. Затем выбираете другой параметр и опять крутите ту же ручку (или двигаете тот же слайдер), но уже изменяя новый параметр. Дальнейшее развитие постепенно привело к тому, что синтезаторы стали превращаться в специализированные компьютеры, где звук производился и изменялся путем большого количества арифметических действий в микропроцессоре. Тем не менее, основная терминология сохранилась, только теперь модули существуют не в виде реальных блоков, а как группа цифр в операционной системе инструмента.

Генераторы

Итак, из каких модулей состоят синтезаторы? Прежде всего это звуковые генераторы или осцилляторы (oscillator) - блоки, непосредственно производящие исходные звуки. На аналоговых синтезаторах они имеют органы управления формой волны (синусоидальная, пилообразная и т. д.) и высотой тона (обычно грубо, октавами, и точно). Форма волны определяет тембр звука или его гармонический состав. Клавиатура синтезатора также управляет генераторами, так что нажимая разные клавиши вы получаете звуки разной высоты. Обычно монофонический аналоговый синтезатор имеет два подобных генератора плюс специализированный генератор шума. Иногда вы можете модулировать (управлять) один генератор другим, получая более сложные формы волны и, соответственно, разнообразные тембры. Кстати, именно на принципе модуляции одного генератора другим и устроены синтезаторы фирмы Yamaha серии DX. Yamaha называет этот принцип FM (frequency modulation - частотная модуляция).

На синтезаторах, устроенных по принципу воспроизведения семплов (sample playback), вместо нескольких простых форм волны генераторы могут вырабатывать большое число сложных форм. Эти формы обычно являются предварительно записанными образцами звучания реальных инструментов, хранящимися в постоянной памяти инструмента.

Фильтры

Блок фильтров предназначен для фильтрации (удивительно!) или удаления части гармоник, созданных генератором. Чаще всего применяется пропускающий фильтр низкой частоты (low-pass filter), который пропускает низкие частоты и убирает высокие, начиная с определенной точки, называемой частота среза фильтра (filter cut-off frequency). Также бывают пропускающие фильтры высокой частоты (high-pass) и полосы частот (band-pass). Еще существуют заграждающие фильтры всех типов, действующие противоположным способом. Заграждающий фильтр полосы частот называется иногда "band-stop", "band-reject" или "notch". Фильтр не убирает гармоники после частоты среза полностью; скорее, он постепенно ослабляет их в соответствии с крутизной спада (slope или roll-off). Крутизна фильтра (в отличии от крутизны представителей человеческого рода) измеряется в децибелах на октаву. Чаще всего используются фильтры типа 12 дБ/окт (Moog) и 24 дБ/окт (Oberheim). Это значит, что громкость гармоник октавой выше, чем частота среза, уменьшается на 12 или 24 дБ.

Еще один важный параметр (если он есть) фильтра - резонанс. Он поднимает уровень частот вокруг точки среза, тем самым выделяя ее. На некоторых синтезаторах, увеличивая резонанс можно добиться эффекта самовозбуждения фильтра, превратив его в генератор.

Несколько слов об использовании фильтров. Так как они работают убирая гармоники (обертона), лучше всего использовать фильтры на гармонически богатых звуках. Так, например, звук синусоидальной формы волны практически не содержит гармоник, а пилообразный звук содержит их все. И еще. Если изменять частоту среза фильтра, особенно резонансного, непосредственно в момент звучания (вручную или при помощи модулятора), то получится плавающий эффект, приводящий в восторг всех исполнителей техно.

Генераторы огибающей

После блока фильтров следует блок усилителя, никакими особенными параметрами не отличающийся. Однако он обычно управляется генератором огибающей (envelope generator), требующим отдельного разговора.

Генератор огибающей определяет изменение звука с течением времени. Например звук барабана начинается с максимальной громкости и быстро затухает. А "раздувание" у духовых инструментов начинается с тихого звука, постепенно увеличивающегося по громкости. Генераторы огибающей бывают разные, но самый распространенный тип - ADSR (attack, decay, sustain, release - атака, спад, поддержка, затухание). Если параметры атаки, спада и затухания измеряются в единицах времени, то поддержка - это уровень. Параметр атаки определяет, как быстро после нажатия клавиши звук достигает максимальной громкости. Спад устанавливает, сколько времени после этого понадобится звуку, что измениться до уровня, установленного параметром поддержки, на котором он и останется пока не будет отпущена клавиша. И, наконец, параметр затухания определяет, через сколько после отпускания клавиши звук достигнет нулевой громкости. Существуют и более сложные виды огибающих, с большим количеством стадий и с отдельными параметрами для скорости и уровня.

Генераторы огибающей могут контролировать не только блок усиления, но и фильтры (то есть тембральное изменение звука с течением времени) или сами звуковые генераторы (в таком случае изменяется высота тона, например, для создания эффекта сирены).

Генератор низкой частоты

Генераторы огибающей позволяют создавать постоянно изменяющиеся звуки, делая их более интересными. Для этого же предназначен и генератор низкой частоты (LFO - low frequency oscillator). Он похож на обычный генератор, только производит сигналы вне пределов слышимых частот, предназначенные для модуляции звуков. Чаще всего этот генератор используется для создания тремоло или вибрато, в зависимости от того, управляет ли он усилителем (громкостью) или генератором (высотой тона). Параметры генератора низкой частоты включают собственно частоту вырабатываемого сигнала (определяет скорость эффекта) и форму волны (определяет тип эффекта). Если выбрать случайную (random) форму волны, то можно получить интересный эффект, напоминающий монолог сумасшедшего робота.

Соединения

Хотя классические аналоговые синтезаторы уменьшили варианты модуляционного управления разных блоков друг другом (по сравнению с модульными системами), многие современные цифровые инструменты предлагают достаточно развитые возможности в этом плане. Кроме того, они позволяют музыканту управлять самими источниками модуляции. Например, повернув колесо модуляции вы можете направить сигнал с генератора низкой частоты на усилитель, произведя тем самым тремоло, одновременно управляя частотой сигнала (и, соответственно, скоростью тремоло) при помощи послекасания.

Воспроизведение семплов

Мы уже упоминали, что в синтезаторах, устроенных по принципу воспроизведения семплов (sample playback), используются цифровые записи реальных инструментов, находящиеся в постоянной памяти подобных устройств. Таким образом, их генераторы не вырабатывают форму волны, а просто воспроизводят готовые записи. Это позволяет намного более точно имитировать реальные инструменты. Дальнейшее изменение звуков в общем ничем не отличается от аналоговых синтезаторов: вы имеете фильтры, генераторы огибающих, генератор низкой частоты и все такое прочее.

На вопрос, чем же отличается подобный синтезатор от семплера, еще пару лет назад мы бы ответили так: синтезатор не семплирует сам и не имеет оперативной памяти для загрузки готовых семплов или сохранения измененных внутренних. Семплер, в свою очередь, обычно ограничен в синтезаторных возможностях формирования звука. Так как его звуки находятся в оперативной памяти, они исчезают при выключении питания и их необходимо загружать вновь. Однако в последнее время происходит естественное сближение и даже слияние этих устройств. Синтезаторы приобретают оперативную память, в которую можно загружать новые семплы, а семплеры часто имеют развитые синтезаторные способы формирования звука, а иногда и специальную перезаписываемую постоянную память (flash ROM), в которую можно загружать данные, как и в оперативную, но эти данные сохраняются при выключении питания. Такой инструмент, как Kurzweil K 2000 S, является просто объединенным синтезатором-семплером со всеми возможностями обоих типов устройств.

Широкое распространение принципа воспроизведения семплов показало, что и в этом случае существуют некоторые проблемы. Реальные инструменты способны производить звуки, сильно различающиеся по тембру, характеристикам огибающей и т. д. Если вы возьмете обычный рояль, то он производит разные звуки в зависимости от нажатой клавиши, силы ее нажатия и даже от того, какие еще клавиши нажаты в данный момент. Чтобы точно воспроизвести реальное поведение инструмента, необходимо сделать множество семплов, которые заполнят имеющуюся оперативную память со скоростью звука (каламбур такой). И хотя в некоторые современные инструменты можно установить 64 и даже 128 Мбайт памяти, это не каждому по карману, подготовка звука займет громадное время и все равно имитация не будет абсолютно точной. Последнее тем более верно, если говорить о реальных инструментах, способных изменять звук непосредственно во время его звучания. Практика показывает, что современные синтезаторы разных фирм, устроенные по принципу воспроизведения семплов, имеют довольно похожее и уже достаточно надоевшее звучание. Пришло время попробовать что-то новенькое.



3. Принципы работы синтезаторов

клавишный семпл электромузыкальный синтезатор

Наибольшее распространение сейчас получили инструменты, работающие по принципу воспроизведения семплов. В их памяти находятся заранее записанные образцы звучания, которые воспроизводятся при нажатии клавиш с разной высотой и динамикой. Эти синтезаторы замечательно имитируют звук разных реальных музыкальных инструментов - от барабанов и басов до скрипок и фортепиано. Среди компьютерных виртуальных синтезаторов по этому принципу работают, например подключаемые модули Edirol Hyper Canvas, Edirol Super Quartet или IK Sampletank. Однако по части получения различных синтетических тембров они уступают синтезаторам классического типа, которые в середине 90-х годов получили второе рождение благодаря цифровым технологиям. Подавляющее большинство компьютерных подключаемых модулей представляют как раз второй тип. Так как инструменты, работающие по принципу воспроизведения семплов - это дальнейшее развитие синтезаторов классического типа, мы начнем с принципов работы последних. А потом перейдем к более сложным инструментам.

Посмотрите на Рис. 1. На нем показана структурная схема классического синтезатора. Если вы вникните в принципы звукообразования и поймете, зачем требуется каждый элемент синтеза, то никакое количество регуляторов вас уже не смутит - все электронные инструменты построены по одной и той же схеме. Так что при освоении той или иной новинки вам нужно будет лишь найти на панели управления знакомые блоки и знакомые регуляторы - и можно начинать работать. А по мере привыкания к новому синтезатору вы разберетесь и с тем, что же его отличает от остальных разработок.



Рис. 1. Структурная схема синтезатора

В современных синтезаторах клавиатура и звуковой блок - две независимые части, связанные между собой через MIDI интерфейс. Клавиатура при нажатии клавиш производит сообщения о взятой ноте и ее динамике, которые распознаются любыми электронными инструментами А многие из них выполнены в виде звуковых модулей, которые могут работать с любой подключенной клавиатурой.

Итак, при нажатии клавиш через MIDI интерфейс в блок синтеза начинают поступать сообщения о нотах и их динамике. Здесь они попадают в звуковые генераторы (Oscillator) - устройства, производящие периодические электрические сигналы, которые впоследствии преобразуются в звук в акустических системах (Рис. 1). Высота тона (частота) сигналов определяется MIDI-сообщениями от клавиатуры. Обычно в синтезаторах бывает от одного до трех звуковых генераторов (на Рис. 1 их два). Плюс генератор шума - Noise Generator (случайного сигнала, который воспринимается нами как «шипение»). Шум используется при создании некоторых синтетических звуков. Все они начинают работать одновременно при поступлении MIDI-сообщения от клавиатуры.

Звуковые генераторы классических синтезаторов способны производить несколько разных форм волны, которые отличаются своим звучанием. Базовых форм четыре: синусоидальная (sin), треугольная (triangle), пилообразная (saw) и прямоугольная (pulse) (Рис. 2). Все синтетические звуки представляют собой различные комбинации этих форм. Некоторые звуковые генераторы могут производить дополнительные волны, но они всегда являются производными от базовых. Сигналы ото всех генераторов смешиваются в микшере (mixer) - таким образом, производится изменение тембра звука (Рис. 1). Например, первый генератор выдает мягкую и нежно звучащую синусоиду. С помощью микшера мы можем добавить к ней немного пилообразного сигнала от второго генератора - звучание станет чуть жестче.

Рис. 2. Формы волны звуковых генераторов

В современных синтезаторах классического типа есть еще один способ кардинального изменения тембра звука на уровне звуковых генераторов. Он называется частотная модуляция (FM - frequency modulation). Модуляция - это управление, а частотная модуляция, соответственно, - управление частотой. В создании FM принимают участие два звуковых генератора. Один из них производит главный сигнал, а второй - управляющий, который меняет тембр (на Рис. 1 управляющий сигнал производит первый звуковой генератор). Изменения тембра при частотной модуляции возможно только при использовании синусоидальных волн.

Посмотрите на Рис 3. На нем показан график зависимости частоты звука от времени, иллюстрирующий действие частотной модуляции. Предположим, мы взяли ноту «Ля» на клавиатуре и включили на синтезаторе второй звуковой генератор, который выдает синусоидальную волну с частотой 440 Гц. На рисунке эта частота названа «опорной» и показана горизонтальной прерывистой линией, то есть частота со временем не изменяется - она все время соответствует ноте «Ля».

Рис. 3. Принцип действия частотной модуляции

Теперь мы включаем первый управляющий генератор, и задаем частоту его синусоидальных колебаний в 1 Гц. Управляющий генератор начинает периодически менять частоту второго генератора относительно 440 Гц. Результатом будет звук, похожий на сирену скорой помощи - измененный сигнал показан на Рис. 3. в виде синусоиды с периодом в 1 секунду. Если мы увеличим частоту управляющего генератора до 10 Гц, то на выходе синтезатора появится характерный «бьющийся» звук. А если его частота будет увеличена, например, до 200 Гц, то звук приобретет новый тембр. Меняя управляющую частоту, мы можем получать разные оттенки звучания базовой синусоиды - именно это свойство частотной модуляции используется в синтезаторах.

Еще один метод изменения тембра звука в генераторах называется «модуляцией ширины импульса» (PWM). Его используют с прямоугольной формой волны (четвертая форма на Рис. 2). При этом виде модуляции периодически меняется ширина «прямоугольника - это тоже приводит к изменениям тембра. В некоторых синтезаторах присутствует так называемая «кольцевая модуляция». При ней один сигнал служит образцом для периодических изменений формы другого.