Cs. Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 227. Torzítsd a fázist!

A 20. század nyolcvanas éveiben gyilkos verseny volt a professzionális szintetizátorok gyártói között. Egymás ötleteinek ellopása ugyan nem volt idegen a számukra, ám egy szabadalmi per kockázata igen nagy volt, ezért inkább ügyesen megkerülték a levédett találmányokat.

Minden hangszintetizálás torzítás, hiszen valamilyen jelből valamilyen eljárással másmilyen jelet akarunk csinálni. A korai digitális szintetizátorok fejlesztői úgy akartak hangokat csiholni a kütyükből, hogy – mint említettem már korábban – ne kelljen digitális szűrőket használni, mert ahhoz még nem voltak elég jó áramkörök. A Yamaha a DX7-tel bebizonyította, hogy létezik ilyen, a gyakorlatban is működő megoldás, márpedig ha neki sikerült, akkor biztosan van más módszer is. Ez a fázistorzításnak nevezett eljárás, a PD (phase distortion) a Casio mérnökeinek találmánya.

1985.

 tft02

1985.

 tft03

1986.

 tft04

1987.

 tft05

1987.

 tft06

1989.

 tft07

Miként sok más szintézisfajta és szintetizátor fejlesztésében, a Casio cég PD-alapú, CZ sorozatának kipróbálásában és terjesztésében is részt vett Isao Tomita. Ő és Jukihiro Takashasi adta be a szabadalmat 1982-ben.

 tft08

A kísérleti példány a Cosmo szintetizátor laboratóriumi változata volt.

A PD a közvetlen digitális szintézis (Direct Digital Synthesis ), rövidítve, a DDS egyik változata. A DDS oszcillátorok legfontosabb része a számláló, amit elrettentésül fázisakkumulátornak hívnak. A digitális technikában természetesen kettes számrendszerben számolunk és számlálunk, tehát a számlálónk is bináris. Használhatunk pl. 16 bites számlálót:

 tft09

Ha a számláló számol, és eléri a legnagyobb értéket, akkor visszaugrik az elejére, és kezdi az egészet elölről. A számláló tehát körbe forog. Egyetlen körbefordulás megfelel egy szinuszjel egyetlen periódusának. A számláló értékének növekedése arányos a fázishelyzettel. Induláskor 0°, amikor pedig a legnagyobb értéket veszi föl, akkor 360°. a számláló értékének növekedése és újraindulásai úgy is ábrázolhatók, hogy a vízszintes tengelyen az idő, a függőlegesen a fázis értéke van.

 tft10

tft12

A következő ábra azt mutatja, amikor egy-egy értékkel növeljük a számlálót.

 tft13

Ha kettővel növeljük, akkor duplájára nő a jel frekvenciája; egy oktávval magasabb lesz a hang.

 tft14

Két hang frekvenciabeli távolsága ennél sokkal kisebb is lehet, pl. egyenletesen temperált skálán az egymást követő félhangok aránya tizenkettedik gyök kettő, közelítően 1,05946. A számláló azonban csak egész számokkal tud számolni. Ezért nagyobb pontosságú, pl. 32 bites számlálót használunk, és a számláló ugrását az első hang esetében 216-szorosára, 365 56-szorosára növeljük. A fél hanggal magasabb hang frekvenciáját úgy kapjuk meg, hogy 216 *1,05946 = 69 433-szorosára növeljük a számláló ugrását. Ez ugyan még mindig nem teljesen pontos - a pontos érték 69432, 973352 lenne. Tehát nem használjuk ki, hogy 32 bites a rendszer, de ez az ára annak, hogy nem halljuk hamisnak a hangot.

A megvalósított DDS rendszerek többségében nem használnak közvetlenül fázisakkumulátort, hanem az egyes fázisoknak megfelelő értékeket memóriában tárolják, onnan olvassa ki a rendszer. Ez azért jó megoldás, mert nem kell az összes elképzelhető fázisértéket tárolni. A digitális hangtechnika hajnalán ugyanis mind a memória mérete, mind a DA átalakító feldolgozási képessége korlátozott volt; ez utóbbit jó esetben 8-10 bites felbontásban tudták elkészíteni.

Eddig szinuszos jelekről volt csak szó, most jön a csavar. A PD lényege, hogy a fázisakkumulátor lépésközét még a perióduson belül megváltoztatják, és így torz szinuszt állítanak elő. Az így kapott jelet ismételgetik egymás után.

 tft15

Két hullámformát ismételgetnek hát, ami úgy is képezhető, hogy két fázisakkumulátor jelét váltogatják.

 tft16

A Casio marketingesei kitalálták, hogy nem a tényleges működést kell leírni, hanem egy olyan folyamatot, ami az analóg, feszültségvezérelt szintetizátor működéséhez hasonló, mert ezt mindenki, aki látott már szintetizátort, jobban érti. A Casio minden hang előállításához két csoportot, két utat is használ. Mindkét út vezérelt szinuszos oszcillátorral (DCO) indul, amelyet a digitálisan vezérelt burkoló (Digitally Controlled Waveshaper, DCW) követ, s amelynek a végén egy-egy digitálisan vezérelt erősítő (DCA) van. A két jelet gyűrűs modulátorba eresztik (lásd a sorozat 219. részét). A DCW szerepe hasonló, mint a szubsztraktív szintézisben a szűrőké: a DCW a fázistorzító és a burkoló. A DCW szintjétől függ a végső hullámforma.

 tft17

A burkolóknak 8-8 értéke állítható.

 tft18

Az LFO szinusszal, kétféle fűrészfoggal és négyszöggel vezérelhette a DCO-t a vibrátó effekthez.

A Casio első PD szintetizátora a CZ-101 volt.

A 3,2 kg tömegű hangszert 1984-ben dobták piacra, 499 dolláros listaáron.

 tft19

Nyolc hullámformát tudott:

 tft20

Az igazság kedvéért elárulom, hogy a rezonáns hullámformákat nem PD-vel szintetizálták, és meglehetősen szemérmes leírások takarják el a lényeget.

 tft21

Feltételezve, hogy megértettem, a következőről van szó: Valamilyen módon „túllövik”, betorzítják az oszcillátort, s többször is kiolvassák a számlálót. Aztán még amplitúdómodulációval is megspékelik. Az AM következtében negatív értékek is keletkeznének, ezeket azonban eltávolítják, és csak a pozitívokat veszik figyelembe. Ez utóbbit ablak funkciónak hívják. Az AM-hez három különböző jelet használnak, így alakul ki a három rezonáns hullámforma.

 

A CZ-101-nek csak 49 db, nem súlyozott, műanyag billentyűje volt, azok is kisebbek és keskenyebbek voltak a zongorák billentyűinél. Így lehetett elérni az alacsony árat. Viszont nyolcszoros polifoniát tudott, és négyszeresen volt timbrális. Kétsoros kijelzője volt, és bővítő kártyát is fogadott. Csaknem teljeskörű midi vezérlést kínált, ideértve a csak a Casiora jellemző exkluzív üzeneteket, egyedi beállításokat tartalmazó SysEx filéket is . A következő négy klip részletesen mutatja be a hangszer tudását.

Lazításként diszkózzunk kicsit!

A CZ 101-hez számos kiegészítés készült külső memória formájában.

tft23

A hangszert négy éven keresztül gyártották, és 68 500 darabot adtak el belőle. A siker fő oka nemcsak az olcsóság volt, hanem az is, hogy a DCW sokkal finomabb beállításokat tett lehetővé, mint a Yamaha burkolója, és a zajgenerátor is jól sikerült. Már az első visszajelzések arra sarkallták a céget, hogy egész sorozattá fejlesszék a CZ szintetizátorokat. A CZ-1000 ugyanazt tudta, mint a 101, csak nagyobb billentyűi és tisztességesebb gombjai voltak. 1985-től gyártották.

 tft24

A következő családtag a CZ-230S volt; 1986-tól lehetett megvásárolni.

 tft25

Miként a Casio szintetizátorok többsége, ez sem a példás szereléséről volt híres.

 tft26

A CZ-230S már 100 „hangszert” tartalmazott, köztük olyanokat is, mint a motorkerékpár, a tájfun vagy a számítógépes játékpisztoly. A ritmusgépbe 20 különböző ritmust programoztak. Mivel a „hangszerek” egy része egzotikus népi jószág volt, világzene előadására kiváltképp alkalmas volt a CZ-230S.

Futottak még néhányan, attól függően, hogy mely országokban forgalmazták őket, igazi áttörést azonban a CZ-3000 jelentett, 1986-ban.

 tft27

16 oszcillátora volt, és 61 billentyűs klaviatúrája. A más szintetizátoroknál már megszokott két kerekének egyike hangmagasság hajlító, a másik a modulációs volt. Sztereó kórus effekt is volt benne. A következő fél óra e szintetizátor szinte összes lehetőségét bemutatja.

A Casio CZ-5000 az előző típus ismétlővel kiegészített változata, s ezt is 1986-tól kezdve gyártották.

 tft28

A PD szintézisű Casio szintetizátorok legfejlettebb családtagja a CZ-1 volt.

 tft29

Az 1989-tól 1991-ig gyártott, listaáron 1 400 dollárért vesztegetett hangszernek az elődökhöz képest dupla memóriája volt. A billentyűzete sebességérzékeny, van billentyűkövetés is.

 tft30

Igen részletesen mutatja be a CZ-1-et a következő sorozat.

A Casio CZ sorozatának klón változata a Moseley Instruments cég Cosmopolitan nevű, Eurorack méretű modulja, amely 2018. óta kapható kb. 300 euróért.

 tft31

PD bővítményből fizetős és ingyenes is létezik. Az ingyenesek egyike a Casiopea. Az elnevezés egy album címéből származik, amelynek felvételekor Casio PD szintézisű szintetizátorokon is játszottak.

Ez a bővítmény kezdésként éppen elég a fázistorzítós szintetizátorok működésének a megismeréséhez. A Windows operációs rendszereken működő hangmunkaállomásokon való telepítéshez szükséges zip tömörítésű filé például az alábbi linkről tölthető le:

http://www.vst4free.com/free_vst.php?plugin=Casiopea&id=586

 tft32

Kicsomagolás után a Casiopea_v0111.dll filét kell a hangmunkaállomás bővítmények (plugins) mappájába másolni, és már kezdődhet is az ismerkedés.

Lényegesen többet tud, és persze nehezebb is megtanulni a hasonló nevű, de egészen más szerkezetű Kassiopeia! használatát. A telepítő pl. a következő linkről tölthető le:

https://www.4shared.com/zip/yUkiZgPBba/Kassiopeia20.html

 tft33

A zip filé kicsomagolását követően részletes leírást is kapunk a programról, mielőtt bármit csinálnál, érdemes ezt elolvasnod.

 tft34

A Kassiopeia!2.0.dll-t és a SONIC.FON filét be kell másolni a hangmunkaállomás bővítmények (plugins) mappájába, aztán hajrá!

A Mothman Z3000 – mint a neve is mutatja – a Casio CZ-3000 szintetizátort utánozza. Az alábbi linkről letölthető zip filé négy bővítményt is tartalmaz.

https://www.4shared.com/zip/RAbAApsMba/mothman-all.html

 tft35

Kicsomagolás után a Mothman_Z3000.dll filét kell bemásolnod a hangmunkaállomásod bővítmények (plugins) mappájába. Ezzel is sokat lehet játszani, persze, ne felejtsd el a virtuális billentyűzetet bekapcsolni, vagy csatlakoztass a számítógéphez valódit!

 tft36

A Digits 2.1 is az ingyenesek közé tartozik, sőt, a forráskódja is nyilvános. MacOs, Windows és Linux változatának önkicsomagoló filéje az alábbi linkről tölthető le:

http://www.extentofthejam.com/

 tft37

Figyelj, hová csomagolod ki a filéket, mert különben a büdös életben nem találod meg őket!

 tft38

A Digits készítője kézikönyvet is mellékelt a bővítményhez.

 tft39

Az egyébként szép összefoglalóból sajnos, nem mindent tudunk meg. Pl. azt sem, hogy a különböző hangszer-hangokat hogyan tudja behívni a program. Mindenesetre ezeket is érdemes Windows változatban a dll filékkel együtt bemásolni a hangmunkaállomás bővítmények (plugins) mappájába, aztán lesz, ami lesz. Szerencsére, a jobboldalt található két gomb (DemoBank, IniTone) megnyomásával lenyíló menüből kiválaszthatók az előre programozott hangszerek, és rengeteg beállítási lehetőség is van, ám az az érzésem, hogy az eredeti Casiok másképp szóltak. A videó egy előző változatot mutat, de a hangzásban nincs jelentősebb eltérés az új meg a régi között.

A pénzért vesztegetett PD bővítmények nagyságrendekkel szebben szólnak, és lényegesen több szolgáltatásuk van, mint az ingyeneseknek. A profik számára ajánlott egyik ilyen bővítmény a Plugin Boutique VirtualCZ.

A listaára 73,02 euró, de ezt a Plugin Boutique sem gondolja komolyan, mert regisztráció után máris ad kedvezményt, időnként pedig akciósan vagy teljesen ingyen, vagy egyetlen euróért tölthető le. A 14 napig korlátozásokkal használható próbaverzió természetesen nem kerül egyetlen fityingbe sem, cserébe csoroghat a nyálad, ha nincs egy vasad sem, és a dög időnként rózsazajjal zavarog. A regisztrációt és a letöltést az alábbi linken kezdheted:

https://www.pluginboutique.com/product/4-Synth/1158-VirtualCZ

 tft40

Ha végre némi macera után sikerült letöltened az önkicsomagoló exe filét, telepítés előtt érdemes elolvasnod a kézikönyvet. Ha Windows operációs rendszered van, ne szaladj el, bár az ajánlott minimális követelmények között Intel i5-ös processzorral riogat, fut a program pl. i3-mal is, különben nem tudnám most megírni a tapasztalataimat. A kézikönyv arról sem szól, hogy Windows 10-en is használható a cucc, miként sehol nem említi, hogy ha van usb-s midi billentyűzeted, akkor önállóan, hangmunkaállomás nélkül is működik a program.

tft41

Ezen apróságoktól eltekintve, kezdetnek nagyon jól használható a leírás, és a neten van néhány kedvcsináló videó is, pl. ez:

Mielőtt bővítményként használnád, a szokásos módon kell a dll filét a hangmunkaállomásod bővítmények (plugins) mappájába másolnod. Indítás után pedig pl. kiválaszthatod, melyik Casio szintetizátort akarod használni.

 tft42

Rengeteg és ámulatba ejtően szép előre programozott hangot ajánl.

 tft43

A valódi Casio CZ-k hez képest már 32-szeres polifoniát tud, van egy egyszerű kóruseffekt is benne, s a teljes változattal te is készíthetsz, elmenthetsz és betölthetsz SysEx filéket.

„Tükröm, tükröm, mondd meg nékem…” 2014-től öt éven keresztül vitathatatlanul a Plugin Boutique VirtualCZ volt a Casio PD szintézisű szintetizátorokat utánzó legjobb bővítmény, de bizonyára nem fogsz meglepődni, ha azt állítom, hogy az Arturia CZ V legyőzte őt 2019-ben. S nemcsak amiatt, mert ez utóbbi program teljes körűen futtatható önállóan is.

 tft44

Az ingyenes demó vagy a fizetős változat – szó, mi szó, megkérik az árát, sőt, pofátlanul egyre többet kérnek érte –-erről a linkről tölthető le:

https://www.arturia.com/products/analog-classics/cz-v/overview

 tft45

A szoftver grafikája szép, jól másolja a CZ-1000-et, noha nem olyan részletes, mint az Arturia V Collection 7-es sorozatának Hammond B3 orgona bővítménye.

Az Arturia CZ V lényegesen többet tud, mint a Casio bármelyik PD-vasa. Például nemcsak az eredeti 8 hullámformát lehet használni, hanem készíthető egyéni is. A polifonia 32-szeres, sokféle effekt is van.

 tft46

Az előre programozott „hangszerek” száma meghaladja a 450-et. Nem próbáltam ki az összeset, csak néhány tucatot, de ilyen jól sikerült hangokat régen hallottam már. Rögtön hozzáteszem, hogy amiket kipróbáltam, azok egyike sem akusztikus hangszer hangja, még akkor sem, ha az a neve. Ám ez az eredeti vasak jellemzője is volt. A videó beavat a program használatába.

A CZApp for iPad. mint a neve is mutatja – iPadon használható bővítmény.

 tft47

19,99 dollárért tölthető le az Apple áruházból. Még egy jujdecuki nótát is komponáltak rá.

A Casio a CZ sorozat után ismét megcélozta a csúcsot az iPD (interaktív fázistorzítás) szintézist használó hangszereivel. Ezekkel akkorát bukott, hogy – úgy tűnt – végképp feladta ezt a területet. De azért nézd meg, mit tudott az 1988-tól gyártott VZ-1!

Ugyancsak bukta volt az olcsó HZ sorozat is, amelyben analóg szűrők voltak.

2012-ben még egyszer – és egyelőre utoljára – megjelent a cég csúcskategóriájú szintetizátorokkal, de ezek már nem fázistorzításon alapultak, és úgy tűntek el egy szemvillanás alatt, mintha sosem lettek volna. Egy részük nagyon lebutítva olykor még kapható a kiárusításokon.

 tft48

A Casio lemondott a gazdag muzsikusokról és a stúdiókról, és a most is árusított hangszereivel inkább az amatőröket és a kezdőket célozza meg.