Cs. Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 233. Ősminták és mintaősök

A minta alapú hangszintézis általánossá válása robbanásszerűen következett be, mégis érdemes ismét kalandozni az őskorban, mert a korabeli eljárások könnyebben érthetővé teszik napjaink igen bonyolult eszközeit.

A minta alapú szintézis legfontosabb egységét, a mintavevőt – nem fogod elhinni – mintavevőnek, külföldiül samplernek hívják. Mintavevőket külön is gyártanak, és vagy önállóan használják őket, vagy köréjük-mögéjük épülnek a szintetizátorok többi részei. Nem is a mohácsi vészig, csak 1965-ig megyünk vissza. Ebből az esztendőből maradt fent egy kép a PIPER rendszerről.

oms02

A PIPER volt az egyik legkorábbi hibrid rendszer, amely lehetővé tette a zeneszerzők és zenészek számára, hogy valós időben írjanak és szerkeszthessenek zenét számítógépek és analóg szintetizátorok segítségével. A hangerő szintezést és a paraméter-vezérlést a számítógépre hagyták, a hangok előállítását pedig külső analóg szintetizátorra. A PIPER rendszer két Moog-oszcillátorból és egy egyedi beépített amplitúdószabályzóból állt a hang előállításához, valamint egy IBM 6120 típusú számítógépből a paraméterek tárolásához és az effektezéshez. A mintavétel tehát még csak a billentyűparancsok leolvasására és tárolására terjedt ki – mint jóval korábban a gépzongora és jóval később a midi esetében –, a szűrést a szűrők beállításainak rögzítése alapján végezte a számítógép.

A következő digitális mintavevő az EMS cég (Electronic Music Studios) Musys rendszere volt, amelyet 1969-ben a cég egy londoni stúdiójában fejlesztettek ki és használtak.

oms03

A rendszer két mini számítógépen, a DEC (Digital Equipment Corporation) gyártotta PDP-8-on futott.

oms04

A PDP-8 érdekes számítógép volt az IBM PC megjelenése előtt. Már a neve se semmi. A DEC azért nevezte el programozható adatfeldolgozónak gépeit, mert az USA kongresszusa határozatot hozott arra, hogy addig nem lehet számítógépeket vennie állami intézménynek, amíg nincsen kihasználva a rendelkezésre álló számítási teljesítmény 100%-a. Ám az egyik kutatóintézetnek szüksége lett volna viszonylag egyszerű gépekre, így a DEC nem számítógépeket szállított nekik, á, dehogy... Aztán több mint 50 000 példányt adtak el belőle, így a legnagyobb példányszámban eladott számítógép volt a maga korában. Sikerének titka – saját korához viszonyított – kis mérete (elfért egy asztalon) és alacsony ára volt (piacra kerülésekor 20 000 dollárba, öt évvel később 5 000 dollárba került). Magyar vonatkozása is van: a Központi Fizikai Kutató Intézetben 1966-ban ezt a gépet kezdték klónozni, amikor az általam is sokszor átkozott embargó miatt semmilyen számítástechnikai eszközt nem lehetett vásárolni a tőkés országokból. Nálunk egy MSZMP KB határozat tiltotta meg a számítógép fejlesztést, ezért kapta a gép a TPA – Tárolt Programú Analizátor – típusjelzést. A hazai fejlesztést megkönnyítette, hogy a PDP-8 operációs rendszerét és tesztprogramjait a DEC nyilvánosságra hozta, nehezítette viszont, hogy semmilyen áramkört nem lehetett kapni hozzá (esetleg csempészni lehetett párat), ezért hazai szakembereinknek a szoftverhez kellett hardvert fejleszteni. Tökéletesen sikerült; a TPA-kon minden program futtatható volt, ami a PDP-8-on. A PDP-8 központi memóriája ferritgyűrűs volt, vagyis nem félvezetős, hanem mágneses elven működött. Ez a memória 12 kilobájtos volt, amiről ma már el sem tudjuk képzelni, hogy bármi is beleférhetett. (Még a C64 is 64 kB-ot tartalmazott.) Már volt hozzá egy hatalmas fizikai méretű, de mindössze 32 kB-os merevlemez, de a fő tárolója mágnesszalagos volt. A 19 mm széles szalag kazettában volt, és egy-egy szalagra 184 kB-nyi adat fért rá.

oms05

A PDP-8 vasa és operációs rendszere is 12 bites volt. A Musys két gépéhez AD és DA átalakítót kötöttek, viszont a szerkezet másodpercenként csak 20 mintát vett, de ez elég volt az oszcillátorok vezérléséhez. A következő felvétel ezzel a rendszerrel készült, nem állítom, hogy a világ legpörgősebb nótája, de minél tovább hallgatod, annál érdekesebb.

Valójában tehát még ezt a rendszer sem a mintavett hangot adta vissza.

Az első kereskedelmi forgalomban beszerezhető minta alapú szintézissel működő szintetizátor a Harry Mendell által készített Computer Music Melodian volt, 1966-ban.

oms06

A pasi tíz éven keresztül dolgozott együtt Stevie Wonderrel.

oms07

Ha 1979-ben már éltél, s volt fölösleges 18 ezer fontod, akkor megvásárolhattad a Fairlight CMI I. típusú szintetizátorának egyik példányát, amelyet 1975-ben kezdtek fejleszteni. Az ausztráliai cég egy szárnyashajóról kapta a nevét.

oms08

A Fairlight egyik alapítója Peter Vogel feltaláló volt.

oms09

A CMI nemcsak szintetizátor volt, hanem digitális hangmunkaállomás is. Mindössze 300 darab készült belőle.

oms10

„A holnap zenéje ma” – hirdette a Fairlight, és miként a Hammond orgona esetében, most is fellázadtak az American Federation of Musicians (Amerikai Muzsikusok Szövetsége) tagjai, attól félvén, hogy a Fairlight elveszi a munkájukat. S ahogy több évtizeddel korábban, most is kénytelenek voltak megbékélni a helyzettel. A Fairlight CMI-hez nemcsak tiltakozás, hanem a hangmintavétel, a grafikus szerkesztés, a multitimbralitás, a szoftver-alapú szintézis és – mint említettem – a digitális hangmunkaállomás fogalma társul. Peter Gabriel volt az egyik első felhasználója.

oms11

A leglényegesebb újítás az volt, hogy a félvezetős tárolók méretét akkorára növelték, hogy egy-egy 16 k-s RAM-ban már a „teljes minta” elfért. A szintetizátor két db, 8 bites Motorola 6800 típusú IC-vel, 1 MHz-es órajellel „hasított”. Ez műszakilag egészen különleges megoldás volt, a két processzor egymás között osztotta meg a feladatokat. A társprocesszorok alkalmazása az otthoni számítógépek esetén csak az ezredforduló után kezdett terjedni.

oms12

A szintetizátorhoz speciális tollal érinthető, interaktív képernyő, billentyűzet, AD-DA átalakító, 8”-os flopi író-olvasó egység tartozott. A 24 kHz-es mintavételi frekvencia 10 kHz-re korlátozta a legmagasabb hangot, és a 8 bites „teljes minta” csupán kb. 1 mp-es volt. A zenészek kevésnek találták a cuccnak az akusztikus hangszerekhez viszonyított kifejező képességét, a játék árnyalhatóságát. A mintákat inkább képzeletbeli hangként használták.

A következő videó arról szól, hogy hogyan keletkezett a CMI „szimfonikus nagyzenekar” hangja Igor Stravinsky „Tűzmadár” című balett szvitjéből.

A CMI II-t 1982-ben dobták piacra, listaáron 30 ezer fontért. Csak érdekességként: a ZX Spectrum ugyanebben az évben 125 fontba került. A mintavételi frekvencia 32 kHz-re nőtt, a felbontás 16 bitre, egy-egy hangminta terjedelme pedig 64 kB lett. 256 kB-os RAM-ja akkoriban óriásnak számított. Két 8”-os meghajtója volt, az egyikbe a rendszerlemezt, a másikba a hangmintákat és az ismétlő vezérléseit tartalmazó adatlemezt kellett dugni. 29 lemeznyi hangmintát adtak a szintetizátorhoz.

oms13

oms14

oms15

oms17

oms18

oms19

oms20

oms21

oms22

oms23

Nyolc hangkártya is volt a kb. 40 kg össztömegű kütyüben, a polifónia érdekében. A CMI II. olyan hangszer volt, amelyben minden hangot külön-külön állítottak elő. A hangmintákra grafikusan is lehet ADSR-t rajzolni, és a minták hullámtáblába is szervezhetők.

oms24

A CMI II. leginkább népszerű újdonsága a grafikusan szerkeszthető ismétlő (szekvenszer) volt.

oms25

A CMI II. színvonalas kompozíciós eszköz volt, amely nemcsak a hangot formázta a 80-as években, hanem a zene lejegyzésének is új, egyszerű. „demokratikus” módja volt. A CMI II-t többször is módosították, a CMI IIx már midizhető volt, sőt, mozgóképhez, filmhez és képmagnóhoz is lehetett szinkronizálni a rendszert SMPTE időkód segítségével. (Hű, az időkódokról is kell majd szólni egyszer.) A processzorokat Motorola 6809-re cserélték.

oms26

oms27

oms28

1985-ben piacra dobták a CMI III-at.

Ekkor már nem volt ritkaság a 44,1kHz-es mintavételi frekvencia és a 16 bites felbontás, hiszen a CD is ezt használta. Ám akár 100 kHz-re is föl lehetett tornázni a mintavétel szaporaságát, legalábbis monóban. A polifónia 16-szoros lett. a minták nagysága akár 16 MB is lehetett. A két fő processzort Motorola 68000-ra cserélték, és kiépítettségtől függően további legalább tíz 6009-es segítette a munkát. Az ismétlő jóval kiterjedtebb, 80 sávos lett. Volt benne ritmus szekció is, külön ismétlővel. A zeneszerzők komponálásra alkalmas nyelvet, az MCL-t használhatták, beépített szövegszerkesztővel. A számítógépes kezelő rész már ikon- és ablakvezérelt, miként később minden Alma és Microsoft operációs rendszeré. Már nem a képernyőn kellett balettozni fénytollal, hanem egy nyomásérzékeny felületen, interaktív ceruzával.

oms29

Megbízhatósági okokból (?) még mindig 8”-os a hajlékonylemez meghajtó, de a belső merevlemez már 110 MB-os, és öt külső vinyó dugható rá, un. SCSI rendszerben. (Ezt használták egykor a profik.)

oms30

oms31

A Terminátor II. zenéjének készítésekor – más szintetizátorokkal együtt – is alkalmazták.

oms32

Ebben az időben még nem volt nyilvános internet, de telefonos hálózaton (Telnet) keresztül valami embertelenül lassan ugyan, hangminták letöltését is fölkínálta a Fairlight.

A legegyszerűbb konfigurációjú Fairlight CMI III. már 40 000 dolláros listaáron kapható volt, egy közepes változatért pedig 60 000, a legnagyobbért pedig akár 100 000 zöldhasút kellett volna legombolni. Ezért aztán a cucc sosem lett tömegtermék. Az utolsó sorozat 1991-ben készült. A későbbiekben a Fairlight inkább utómunka állomásokat és digitális mintavevőket készített, ezek voltak az MFX1, MFX2, MFX3 és MFX3 + sorozat tagjai.

oms33

A Fairlight CMI legjobb klónját maga a Fairlight készítette el 2011-ben. 100 db-ot gyártottak belőle, „olcsón”, 17 ezer dollárért kínálták.

oms34

A CMI 30A kívülről retrónak álcázza magát, a belében viszont igazi 21. századi szív, CC-1 Crystal Core media processzor dobog.

oms35

A CC-1 a Fairlight számára fejlesztett FPGA (field-programmable gate array – a felhasználás helyén programozható logikai kaputömb), vagyis olyan áramkör, amelynek egyes részeit programozással lehet összekötni, testre szabni. Az FGPA nagyon menő mostanság, a programozható összeköttetések hierarchiája lehetővé teszi, hogy logikai blokkokat a rendszertervező által igényelt módon kapcsoljunk össze. A logikai blokkokat és összeköttetéseiket a felhasználó vagy a tervező programozhatja az FPGA gyártását követően úgy, hogy abban logikai függvényeket valósítson meg – ebből jön a neve: "a helyszínen programozható". A CC-1 nagyon gyors áramkör, s mivel a processzort célfeladatra tervezték, sok funkció valósítható meg vele. A digitális jelfeldolgozás során mindig van késleltetés, hiszen a műveletek elvégzéséhez idő kell. Ez az idő a CC-1-ben kevesebb, mint 0,1 ms.

A mindössze 9 wattot fogyasztó, ám 25 kg tömegű CMI 30A-ban 500 GB-os merevlemez és DVD író van. 12 csatornás, szimmetrikus analóg TRS kimenetei arra jók, hogy keverni lehessen őket, de van sztereó kimenete is. A digitális kimenet 64 csatornás BNC (lásd a 143. részt) csatlakozójú, de van S/PDIF is. A jel-zaj viszony súlyozatlanul kisebb 100 dB-nél, A THD <0,002%-nál -1 dBFS szinten mérve. A frekvenciamenet 20 és 20 kHz között +0,05 és -0,15 dB-n belül van. 2 db szimmetrikus mikrofon/vonal bemenet fogadja a mintavételre váró jeleket, bekapcsolható 48 voltos fantomtáppal. A mintavételi frekvencia 44,1 kHz - 192 kHz lehet. Az ismétlő 24 sávos, a polifónia és a multitimbrialitás egyaránt 24-szeres. Teljes körű a midi, a hangszer un. LTC időkóddal szinkronizálható a mozgóképhez, és nagyobb rendszerekben külső órajellel, külfödiül world clockkal is illeszthető a többi digitális kütyühöz. A kalapácsmechanikájú billentyűzet Fatar TP40GH típusú, ami 76 db billentés- és sebességérzékeny billentyűt tartalmaz, billentyűkövetéssel. A hangszernek 1280*1024 pixeles LCD kijelzője van, könnyű fénytoll csatlakozik hozzá.

A szoftveres Fairlight CMI emulátorok közül kiemelkedik a QasarBeach CMI IIz nevű ingyenes (!), 2019. decemberében megjelent program. Linuxon, Almán és Windowson is önállóan, nem bővítményként fut.

oms36

A legutóbbi frissítést 2020. április 26-án tették közzé, az alábbi linkről tölthető le:

https://adamstrange.itch.io/qasarbeach/download/eyJleHBpcmVzIjoxNTg4MDg5MTMwLCJpZCI6NTQwMjcwfQ%3d%3d.78OWTAeJzmf%2biMtO8CPP8%2bnXLOw%3d

oms37

A bekeretezett zip filéket töltsd le, az alsó háromból természetesen csak azt, amelyik az operációs rendszeredhez illeszkedik.

A kézikönyv – Guide – annyira személetes, hogy ha kibontottad a zip filét, elámulsz, mennyire részletes. A megértéséhez alig kell tudni angolul, amit meg mégsem tudsz lefordítani, abban a gugli sokat segít. Magának a programnak öt filéjét és egy mappáját, valamint a cookbook (receptek) mappát kibontás után ugyanabba, az erre a célra létrehozott mappába másold be!

oms38

Amikor elindítod majd a quasarbeach.exe filét, meg fogsz lepődni, hogy milyen fürge a program. Utána viszont meg kell szoknod, hogy a használata a régi szép DOS-os időket idézi, mert bár van szerepe az egérnek is, alapvetően billentyűparancsokkal és szöveges utasításokkal használható az emulátor. A néhai CMI-re utal az is, hogy a filék neve legfeljebb 8 karakterből állhat. Viszont tucatnyi formátumban menthetők a kész alkotások. És amire a kézikönyv és a receptkönyv is felhívja a figyelmet: Ne pánikolj! Mindent állítgathatsz, legfeljebb valami egészen kretén hang lesz a végeredmény, elsőre nekem is egy elég rémisztő sikerült. Továbbá, ha teheted, csatlakoztass USB-n midi billentyűzetet, sokkal kényelmesebb azon játszani!

A fizetős emulátorok közül – nem fogsz meglepődni – ezúttal is az Arturia egyik szoftverét, a CMI V-t ajánlom a figyelmedbe.

oms39

A szoftver a Fairlight CMI II-t utánozza, de kibővíti annak lehetőségeit. Tíz minta tölthető be egy-egy tárolójába, a minták hossza legfeljebb fél perc lehet. Az Arturia az összes eredeti CMI mintát – így a CMI III-ét is – megszerezte, és a 140 eredetin kívül még 360-at alkotott az Arturia legénysége.

A tíz minta egymásra rétegezhető, mintánként 24-féle módon modulálható, effektezhető. A program 32-szeresen polifon mind a tíz mintán, külön-külön. A szerkesztési funkciók sokfélék, a legendás ismétlő sávjainak számát is bővítették. Az eredeti CMI-kben csak egyfajta hangolás, az egyenletesen temperált volt lehetséges, itt viszont szinte bármilyen lehet, és a hangok távolsága is csökkenthető a félhangnál kisebb hangközre. A program demó vagy fizetős változata az alábbi linkről tölthető le:

https://www.arturia.com/cmi-v/overview

oms40

Mint láthatod, éppen egy kihagyhatatlan ajánlatot foghatsz ki, de még érdemesebb megvenni a 24 hangszert tartalmazó teljes készletet, amit a honi kereskedők 100 ezer forint alatt kínálnak mostanság. Az árcsökkentés azt sejteti, hogy a programcsomagnak új változata fog a boltokba kerülni. Az alábbi videók részletesen mutatják be az Arturia CMI V használatát, de talán jobban jársz, ha először csak úgy kísérletezgetsz vele.

Az utolsó videó a spektrális szintézis lehetőségét mutatta be. Szerencsére, ez nem különösebben nagy, viszont hatásos cucc. A lényege az, hogy nem a hangminta hullámforma időképét, hanem a spektrumképet vagy a szonogramot (lásd a sorozat 73. részét) masszírozzuk. Még nagyobb szerencse, hogy erről van magyar nyelvű videó is.

A Fairlight CMI-nek 2011-ben készült az első emulátora iPad-re. Azóta többször is továbbfejlesztették, a legfrissebb program a CMI III-at utánozza. A cég neve egyébként már nem Fairlight, hanem Peter Vogel Instruments.

oms41

A cucc iPad-en és iPhone-n is fut, méghozzá kétféle, egy mezei és egy Pro változatban. Mindkét program letölthető az Alma áruházból. A mezei változat leginkább lejátszásra való.

https://apps.apple.com/us/app/peter-vogel-cmi/id420212505

oms42

https://apps.apple.com/us/app/peter-vogel-cmi-pro/id427747876

oms43

A programok egyik tréfás jellegzetessége, hogy azt is képes emulálni, amikor a flopi meghajtó vagy a hajlékony lemez meghibásodott. Ilyenkor az iPhone vagy iPad rázogatásával szűnik meg a hiba.

oms44

A drágább szoftvert elemezve, egy nem szándékos hibára is bukkantak a tesztelők. A filéböngésző nem ismeri fel a Vogel CMI dokumentumkönyvtárba az iTunes filémegosztással elmentett filéket. Viszont a wav és aiff filéket felismeri, valamint USB hangkártyáról legfeljebb 10 mp-es minták is betölthetők. A program nyolcszorosan polifon, és ugyancsak nyolc réteget lehet képezni. A hullámforma nézetben 128 szegmens (cella) tölthető meg a hullámformák előre beállított értékeivel, vagy saját hullámformákat rajzolhatsz. Az éppen szerkesztett hullámforma beilleszthető a szegmensrácsba, és tetszőleges számú szegmensbe másolható. Ilyen módon egyre összetettebb hullámformákat lehet összeállítani. De légy óvatos, nincs visszavonás!

oms45

Noha a program a CMI III-at emulálja, nincs lehetőség 100 kHz-es mintavételre. Tulajdonképpen ez egy lecsupaszított cucc, alig több egy játéknál, ha már unod az észt osztani a Facebookon.