stringtranslate.com

Цифровой синтезатор

Джордан Рудесс выступает с цифровым синтезатором

Цифровой синтезатор — это синтезатор , который использует методы цифровой обработки сигнала (DSP) для создания музыкальных звуков, в отличие от старых аналоговых синтезаторов , которые создают музыку с помощью аналоговой электроники , и сэмплеров , которые воспроизводят цифровые записи акустических, электрических или электронных инструментов . Некоторые цифровые синтезаторы эмулируют аналоговые синтезаторы, в то время как другие включают возможность сэмплирования в дополнение к цифровому синтезу.

История

Самые ранние эксперименты по цифровому синтезу проводились с использованием компьютеров в рамках академических исследований в области генерации звука.

В 1957 году Макс Мэтьюз разработал первый язык программирования для компьютерной музыки — MUSIC — на IBM 704 в Bell Labs. [1] Он генерирует цифровые аудиосигналы посредством прямого синтеза.

EMS MUSYS-3 (1970) (на основе Nunzio 2014)

c.  1969 , система EMS MUSYS 3 была разработана Питером Грогоно (программное обеспечение), Дэвидом Кокереллом (аппаратное обеспечение и интерфейс) и Питером Зиновьевым (проектирование и эксплуатация системы) в их лондонской (Putney) студии. Система работала на двух мини-компьютерах, Digital Equipment PDP-8 . Они имели пару быстрых ЦАП и АЦП , [2] [3] 12 000 (12 К) байт основной памяти ( RAM ), подкрепленной жестким диском на 32 К и ленточным накопителем (DecTape). [4] [5] [6] Самая ранняя цифровая выборка была сделана на этой системе в 1971–1972 годах для " Chronometer " Харрисона Биртвистла , выпущенного в 1975 году. [2] [7] [8]

В 1972–1974 годах профессора Дартмутского колледжа Джон Эпплтон и Фредерик Дж. Хувен совместно с соучредителями NED Сидни А. Алонсо и Кэмероном У. Джонсом разработали цифровой синтезатор Dartmouth Digital Synthesizer .

В 1977 году Хэл Алес из Bell Labs разработал цифровой синтезатор Bell Labs . [9]

В 1977 году [10] компания New England Digital (NED) выпустила Synclavier — первый коммерческий синтезатор, использовавший исключительно цифровую генерацию звука, а также первый в мире коммерческий FM-синтезатор. [11] [12] [13]

Fairlight CMI серия II (1982), экспонировалась на выставке NAMM

Ранние коммерческие цифровые синтезаторы использовали простые аппаратно-программируемые цифровые схемы для реализации таких методов, как аддитивный синтез и FM-синтез . Другие методы, такие как синтез волновых таблиц и физическое моделирование , стали возможны только с появлением высокоскоростных микропроцессоров и технологий цифровой обработки сигналов. [ требуется ссылка ] Двумя другими ранними коммерческими цифровыми синтезаторами были Fairlight CMI , представленный в 1979 году, и New England Digital Synclavier II, представленный в 1979 году как обновление оригинального Synclavier. [11] Fairlight CMI был одним из ранних сэмплирующих синтезаторов, [14] в то время как Synclavier изначально использовал технологию FM-синтеза, лицензированную у Yamaha, [15] до добавления первого в мире 16-битного потокового сэмплера жесткого диска в реальном времени позднее в 1982 году. [11] Fairlight CMI и Synclavier были дорогими системами, продававшимися по цене более 20 000 долларов в начале 1980-х годов. Стоимость цифровых синтезаторов начала стремительно падать в начале 1980-х. E-mu Systems представила сэмплерный синтезатор Emulator в 1982 году по розничной цене $7900. Хотя он не был таким гибким или мощным, как Fairlight CMI или Synclavier, его более низкая стоимость и портативность сделали его популярным.

Clavia Nord Lead — популярный виртуальный аналоговый синтезатор.

С добавлением сложных секвенсоров на борту, теперь добавленных к встроенным эффектам и другим функциям, родился синтезатор « рабочая станция ». Они всегда включают в себя многодорожечный секвенсор и часто могут записывать и воспроизводить сэмплы, а в более поздние годы и полные аудиодорожки, которые можно использовать для записи всей песни. Обычно это также ROMplers, воспроизводящие сэмплы, чтобы дать широкий спектр реалистичных инструментов и других звуков, таких как барабаны, струнные инструменты и духовые инструменты, для секвенирования и сочинения песен, наряду со звуками популярных клавишных инструментов, таких как электропианино и органы.

Поскольку интерес к аналоговым синтезаторам все еще сохранялся , а также с ростом вычислительной мощности, в 1990-х годах появился другой тип синтезатора: аналоговое моделирование , или «виртуальный аналоговый» синтезатор. Они используют вычислительную мощность для имитации традиционных аналоговых волновых форм и схем, таких как огибающие и фильтры, наиболее популярными примерами этого типа инструментов являются Nord Lead и Access Virus .

Цифровые синтезаторы теперь можно полностью эмулировать в программном обеспечении (« softsynth ») и запускать на обычном оборудовании ПК. Такие программные реализации требуют тщательного программирования и быстрого процессора, чтобы получить ту же задержку отклика, что и их специализированные эквиваленты. Чтобы уменьшить задержку, некоторые производители профессиональных звуковых карт разработали специализированное оборудование цифровой обработки сигналов ([DSP]). Специализированные цифровые синтезаторы имеют преимущество в виде удобного для производительности пользовательского интерфейса (физические элементы управления, такие как кнопки для выбора функций и включения функциональности, а также ручки для настройки переменных параметров). С другой стороны, программные синтезаторы имеют преимущества, предоставляемые богатым графическим дисплеем.

Сосредоточившись на ориентированных на производительность клавиатурах и цифровых компьютерных технологиях, производители коммерческих электронных инструментов создали некоторые из самых первых цифровых синтезаторов для студийного и экспериментального использования с компьютерами, способными обрабатывать встроенные алгоритмы синтеза звука. [16]

В Японии

GS-1 (1980) был первым коммерческим цифровым синтезатором Yamaha на основе FM-синтеза. За $16 000 покупатель также получал настольный компьютер для его программирования.

В 1973 году [17] японская компания Yamaha лицензировала патент на синтез с частотной модуляцией (синтез FM) у Джона Чоунинга , который экспериментировал с ним в Стэнфордском университете с 1971 года. [18] Инженеры Yamaha начали адаптировать алгоритм Чоунинга для использования в коммерческом цифровом синтезаторе, добавляя такие усовершенствования, как метод «масштабирования клавиш», чтобы избежать внесения искажений, которые обычно возникают в аналоговых системах во время частотной модуляции , хотя прошло несколько лет, прежде чем Yamaha выпустила свои цифровые синтезаторы FM. [19] В 1970-х годах Yamaha получила ряд патентов под прежним названием компании «Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha», развивая раннюю работу Чоунинга по технологии синтеза FM. [20] Yamaha построила первый прототип цифрового синтезатора в 1974 году. [17] [ проверка не удалась ]

Выпущенный в 1979 году [21] , Casio VL-1 был первым малобюджетным цифровым синтезатором, [22] продававшимся по цене 69,95 долларов США. [21] В конечном итоге Yamaha коммерциализировала свою технологию FM-синтеза и выпустила первый цифровой FM-синтезатор компании в 1980 году, Yamaha GS-1, но по высокой розничной цене в 16 000 долларов США. [23]

Yamaha DX7 (1983) ознаменовал собой подъем цифровых синтезаторов. Также благодаря своей доступной цене около 2000 долларов, он стал очень успешным, было продано около 200 000 экземпляров. Несмотря на то, что он был печально известен своей сложностью программирования пользователем, его предустановленные звуки существенно повлияли на поп- и рок-музыку 1980-х годов.

Представленный в 1983 году, Yamaha DX7 был прорывным цифровым синтезатором, который оказал большое влияние, как инновационный, так и доступный, и, таким образом, ознаменовал упадок аналоговых синтезаторов . [24] Он использовал FM-синтез и, хотя он был неспособен к сэмплированию синтеза Fairlight CMI, его цена составляла около 2000 долларов, что делало его доступным для гораздо большего числа музыкантов. [25] DX-7 был также известен своим методом «масштабирования клавиш», позволяющим избежать искажений, и своей узнаваемо яркой тональностью, которая была отчасти обусловлена ​​его высокой частотой дискретизации 57 кГц. [26] Он стал незаменимым для многих музыкантов 1980-х годов, [27] и стал одним из самых продаваемых синтезаторов всех времен. [18]

В 1987 году Roland выпустил свой собственный влиятельный синтезатор того времени, D-50 . Этот популярный синтезатор проложил новые пути в доступном сочетании коротких сэмплов и цифровых осцилляторов, а также инноваций [28] встроенных цифровых эффектов (реверберация, хор, эквалайзер [29] ). Roland назвал это синтезом линейной арифметики (LA). Этот инструмент отвечает за некоторые из очень узнаваемых предустановленных звуков синтезатора конца 1980-х годов, таких как звук Pizzagogo, использованный в песне Enya " Orinoco Flow ".

Постепенно стало возможным включать высококачественные сэмплы существующих инструментов, а не синтезировать их. В 1988 году Korg представила последний из чрезвычайно популярного трио цифровых синтезаторов 1980-х годов после DX7 и D50, M1 . Это возвестило как о растущей популяризации цифрового синтеза на основе сэмплов, так и о появлении синтезаторов « рабочих станций ». [30] После этого многие популярные современные цифровые синтезаторы были описаны как не являющиеся полноценными синтезаторами в самом точном смысле, поскольку они воспроизводят сэмплы, хранящиеся в их памяти. Тем не менее, они по-прежнему включают опции для формирования звуков с помощью огибающих , LFO , фильтров и эффектов, таких как реверберация. Серии клавиатур Yamaha Motif и Roland Fantom являются типичными примерами этого типа, описываемыми как «ROMplers»; в то же время они также являются примерами синтезаторов «рабочих станций».

По мере снижения стоимости вычислительной мощности и памяти появились новые типы синтезаторов, предлагающие множество новых вариантов синтеза звука. Korg Oasys был одним из таких примеров, объединяя несколько цифровых синтезаторов в одном устройстве.

Аналог против цифрового

Аналоговый синтезатор создает звук с помощью электронных схем, таких как генераторы, управляемые напряжением , и фильтры, управляемые напряжением . Напротив, цифровой синтезатор генерирует поток чисел, часто используя какую-либо форму цифрового сигнального процессора , которые затем преобразуются в звук с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Цифровой синтезатор по сути является компьютером с (часто) фортепианной или органной клавиатурой и ЖК-дисплеем в качестве пользовательского интерфейса. Поскольку компьютерные технологии быстро развиваются, часто можно предложить больше функций в цифровом синтезаторе, чем в аналоговом синтезаторе по заданной цене. Однако обе технологии имеют свои собственные достоинства. Некоторые формы синтеза, такие как, например, сэмплирование и аддитивный синтез, невозможны в аналоговых синтезаторах, в то время как, с другой стороны, многие музыканты предпочитают характер аналоговых синтезаторов их цифровому эквиваленту.

Использование в популярной музыке

Эпоха новой волны 1980-х годов впервые представила цифровой синтезатор широкой публике. Такие группы, как Talking Heads и Duran Duran, использовали цифровые звуки в некоторых из своих самых популярных альбомов. Другие группы, более вдохновленные поп -музыкой, такие как Hall & Oates, начали включать цифровой синтезатор в свое звучание в 1980-х годах. Благодаря прорывам в технологиях в 1990-х годах многие современные синтезаторы используют DSP .

Цифровой синтез

Работая более или менее одинаково, каждый цифровой синтезатор выглядит похожим на компьютер . При постоянной частоте дискретизации цифровой синтез производит поток чисел. Затем звук из динамиков преобразуется в аналоговую форму. Прямой цифровой синтез является типичной архитектурой для цифровых синтезаторов. С помощью генерации сигнала, обработки голоса и инструмента поток сигнала создается и контролируется либо возможностями MIDI, либо элементами управления голоса и инструмента. [31]

Ссылки

  1. ^ Роудс, Кёртис ; Мэтьюз, Макс (зима 1980). «Интервью с Максом Мэтьюзом». Computer Music Journal . 4 (4): 15–22. doi :10.2307/3679463. JSTOR  3679463.
  2. ^ ab Cockerell, David (1 октября 2013 г.), Интервью – Дэвид Кокерелл (интервью) , заархивировано из оригинала 21 октября 2017 г.
    на These Hopeful Machines, архивировано из оригинала 21 октября 2017 г.
    как уголок радиопрограммы Sound Lounge , Radio New Zealand , [Q] ... Chronometer [3], насколько я понимаю, звуки часовых механизмов и всего остального эффективно сэмплировались АЦП, сохранялись и обрабатывались компьютером, а затем снова выдавались. В чем был прорыв ... [A] Питер продолжал покупать новейшие компьютеры, которые появлялись, и, конечно, память увеличивалась. Затем я построил ему жесткий диск, чтобы можно было сохранять некоторые звуки на этом жестком диске. ...
  3. ^ Нунцио, Алекс Ди (16 мая 2014 г.). «Структура». MUSYS . Архивировано из оригинала 21 октября 2017 г. Получено 21 октября 2017 г. Рисунок 2. Сводка, показывающая положение двух компьютеров PDP в системе MUSYS и всех подключенных к ним устройств. {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь ) ( рисунок 2CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ))
  4. ^ Хинтон, Грэм (27 декабря 2002 г.). "The Putney Studio (1970)". EMS: The Inside Story . Корнуолл , Великобритания: Electronic Music Studios . Архивировано из оригинала 13 мая 2016 г.
  5. ^ Грогоно, Питер (1973). "MUSYS: Программное обеспечение для электронной музыкальной студии". Software: Practice and Experience . 3 (4): 369–383. doi :10.1002/spe.4380030410. ISSN  1097-024X. S2CID  206507040. [РЕЗЮМЕ] MUSYS — это система программ, используемых для создания электронной музыки в компьютерной студии Electronic Music Studios, Лондон. В этой статье описывается язык программирования, используемый композиторами, и реализация его компилятора и других программ в системе. Показано, что с помощью макрогенератора можно построить эффективную и полезную систему из простого программного обеспечения на небольшом компьютере.
  6. ^ Грогоно, Питер (27.11.2014). "Electronic Music Studios (London) Ltd". Кафедра компьютерных наук, Факультет инженерии и компьютерных наук, Университет Конкордия . Архивировано из оригинала 15.05.2021.(См. также: «Язык программирования мыши». Архивировано из оригинала 2021-05-15.)
  7. ^ Холл, Том (2015), «До маски: сотрудничество Биртвистла с Питером Зиновьевым в области электронной музыки», в Beard, David; Gloag, Kenneth; Jones, Nicholas (ред.), Harrison Birtwistle Studies , Cambridge University Press , стр. 63–94, ISBN 978-1-107-09374-4, архивировано из оригинала 20 декабря 2017 г.
  8. ^ Бертвистл, Харрисон (1975). Хронометр .на The Triumph Of Time / Chronometer (Calouste Gulbenkian Foundation Series #8) (Винил, LP, Альбом). Великобритания: Argo. ZRG 790.(видео архивировано 20 декабря 2017 г. на Wayback Machine на YouTube)
    • По словам Кокерелла (2013), эта работа была « реализована в 1971–72 годах Питером Зиновьевым в студии Патни ».
  9. ↑ Хэл Аллес, «Портативная цифровая система синтеза звука», Computer Music Journal , том 1, номер 3 (осень 1976 г.), стр. 5–9
  10. ^ "Electronic Musician Magazine". Архивировано из оригинала 2009-10-02.
  11. ^ abc "Ранняя история синклавира".
  12. ^ "1978 New England Digital Synclavier". Сентябрь 2006.
  13. ^ "Корневые звуки".
  14. ^ «Расскажите всю историю».
  15. ^ "1978 New England Digital Synclavier". Mix . Penton Media. 1 сентября 2006 г.
  16. ^ "Электронные приборы". Энциклопедия Британника .
  17. ^ ab "[Глава 2] FM-генераторы тона и заря домашнего музыкального производства". Yamaha Synth 40th Anniversary - History . Yamaha Corporation. 2014. Архивировано из оригинала 23.10.2014.
  18. ^ ab Holmes, Thom (2008). "Early Computer Music". Электронная и экспериментальная музыка: технология, музыка и культура (3-е изд.). Taylor & Francis . стр. 257. ISBN 978-0-415-95781-6. Получено 2011-06-04 .
  19. ^ Холмс, Том (2008). «Ранняя компьютерная музыка». Электронная и экспериментальная музыка: технологии, музыка и культура (3-е изд.). Тейлор и Фрэнсис . стр. 257–258. ISBN 978-0-415-95781-6. Получено 2011-06-04 .
  20. ^ «Патент США 4,018,121».
  21. ^ Марк Вейл. Синтезатор: всеобъемлющее руководство по пониманию, программированию, игре и записи лучшего электронного музыкального инструмента . Oxford University Press . стр. 277.
  22. ^ Алекс Игудин (1997). Влияние MIDI на электроакустическую художественную музыку, выпуск 102. Стэнфордский университет . стр. 26.
  23. ^ Curtis Roads (1996). Учебник компьютерной музыки. MIT Press . стр. 226. ISBN 0-262-68082-3. Получено 2011-06-05 .
  24. ^ "Ямаха DX7" . Synthlearn.com .
  25. ^ Ле Херон, Ричард Б.; Харрингтон, Джеймс У. (2005). Новые экономические пространства: новые экономические географии . Ashgate Publishing. стр. 41. ISBN 0-7546-4450-2.
  26. ^ Холмс, Том (2008). «Ранняя компьютерная музыка». Электронная и экспериментальная музыка: технологии, музыка и культура (3-е изд.). Тейлор и Фрэнсис . стр. 257–259. ISBN 978-0-415-95781-6. Получено 2011-06-04 .
  27. ^ "Три продукта Yamaha, которые изменили отрасль, отмечают 20-летие". Music Trades . Февраль 2004. С. 70–74. Архивировано из оригинала 19 октября 2008 г.
  28. ^ "Synth FX". Звук на Звуке . Получено 2014-01-09 .
  29. ^ Roland D-50 Руководство пользователя (базовое) (PDF) . Roland Corporation. ок. 1987 г. стр. 6. Архивировано из оригинала (руководство в формате PDF) 31.05.2013 г. Получено 01.09.2014 г. ... D-50 состоит из четырех отдельных секций: / 1. Цифровой синтезатор / 2. Цифровой эквалайзер / 3. Секция цифрового хоруса / и 4. Секция цифровой реверберации.
  30. ^ "Korg M1". Sound On Sound . Архивировано из оригинала 2013-10-20 . Получено 09.01.2014 .
  31. ^ "Цифровой синтез". UCSC Electronic Music Studios . Архивировано из оригинала 2009-10-15 . Получено 2009-10-21 .

Внешние ссылки