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Ascesa, declino e rinascita dei sintetizzatori analogici

Nel momento in cui si vuole cercare di definire i suoni che hanno accompagnato gli anni '70 e '80, un singolo strumento balza prepotentemente alla ribalta: il sintetizzatore analogico. Jean-Michel Jarre, Herbie Hancock, Gary Numan, Kraftwerk, Depeche Mode, Rick Wakeman e molti altri hanno composto brani che sono entrati nella storia della musica utilizzando questo tipo di strumento.

Introduzione

Il compianto Keith Emerson ha suonato sui palchi di tutto il mondo con il suo colossale Moog Modulator, una vera e propria icona nel panorama della musica elettronica. Tutti coloro che sono cresciuti in quegli anni molto probabilmente ricordano i loro brani favoriti che utilizzavano le caratteristiche voci di un sintetizzatore analogico. Come, ad esempio, dimenticare la colonna sonora di Jam Hammer che apriva l'appuntamento settimanale con Miami Vice?


Figura 1: Il tastierista più veloce del rock progressivo, Keith Emerson, a cavalcioni del suo colossale Moog Modular.

 

 

Molte delle aziende che producevano sintetizzatori durante quel periodo evolutivo sono ancora attive, insieme ad altri nomi che successivamente si sono affacciati alla ribalta e si sono specializzate nella realizzazione sintetizzatori, campionatori e batterie elettroniche. I produttori di sintetizzatori più affermati, nomi del calibro di Korg, Moog e Roland, sono ancora tra gli attuali leader di mercato, anche se in linea generale, si è assistito a uno spostamento verso l'uso di tecniche digitali che prevedono il ricorso a DSP (Digital Signal Processor) con cui replicare suoni analogici e di sintetizzatori software, alcuni dei quali cercano di imitare i più datati modelli di sintetizzatori implementati in hardware. Sul mercato sono stati anche introdotti sintetizzatori di tipo ibrido, che abbinano una parte analogica a una digitale, mentre una nuova generazione di "maker" sta cercando di rinverdire l'interesse verso i sintetizzatori analogici attraverso lo sviluppo di un gran numero di progetti.

Essi affermano che l'imitazione è la miglior forma di apprezzamento e, in un contesto di questo tipo, molti dei moderni sintetizzatori hardware e basati su software prevedono modalità di emulazione o caratteristiche derivate dai migliori sintetizzatori degli anni '70 e '80. A questo punto è utile domandarsi le ragioni di questo rinnovato interesse verso questi sintetizzatori analogici d'epoca. Il Minimoog, per esempio, era un sintetizzatore monofonico compatto in grado di funzionare senza cavi di connessione (patch), in contrasto quindi con la tendenza imperante a quei tempi che privilegiava unità modulari grandi e ingombranti, e integrava tre oscillatori controllati in tensione (VCO - Voltage Controlled Oscillator) che conferivano allo strumento il caratteristico suono "fat" (corposo). Con i suoi due oscillatori per voce, il modello Jupiter 8 polifonico a 8 voci di Roland (ovvero il sintetizzatore di punta della società nei primi anni '80), è ancora oggi, a 37 anni dallla sua introduzione sul mercato, uno strumento molto ricercato. Si trattava anche del primo sintetizzatore in cui la tastiera era organizzata come l'insieme di due sintetizzatori indipendenti in grado ognuno di produrre un suono differente. Grazie all''ampia varietà di suoni che era in grado di generare, è divenuto lo strumento preferito di parecchi dei più importanti gruppi musicali dell'epoca, assicurandosi un posto di rilievo nella lista dei sintetizzatori vintage più ricercati. A quei tempi altri sintetizzatori hanno segnato la storia della musica elettronica, come quelli realizzati da aziende quali Sequential Circuits, Yamaha e Oberheim, solo per citare alcune tra le più famose. L'aumento del numero dei produttori di sintetizzatori aveva generato la richiesta di circuiti integrati specializzati in grado di sostituire la catena discreta formata da VCO, VCF (Voltage Controlled Filter - filtro controllato in tensione ) e VCA (Voltage Controlled Amplifier - amplificatore controllato in tenione). Aziende come CEM (Curtis ElectroMusic) e SSM (Solid State Machines) hanno sviluppato chip adottati su larga scala. Dispositivi come il VCO integrato di precisione CEM3340 sono stati utilizzati per la realizzazione da alcuni dei più importanti sintetizzatori dei primi anni '80, come Prophet 1 di Sequential Circuits e OB-X di Oberheim. Questi circuiti integrati non solo hanno permesso di realizzare circuiti di oscillazione più stabili, ma hanno contribuito a ridurre drasticamente gli ingombri, in particolar modo nei sintetizzatori polifonici che nel frattempo ospitavano un numero sempre maggiore di funzionalità. Un altro integrato molto diffuso a quei tempi era il VCO 2030 di SSM.

Complice l'evoluzione tecnologica, i produttori di sintetizzatori hanno iniziato a sviluppare progetti digitali e a utilizzare "sintetizzatori-soft" (soft-synth), ovvero implementati via software. Di conseguenza la richiesta di questi integrati specializzati è andata via via declinando sino ad arrivare alla cessazione della produzione, creando in tal modo un serio problema a tutti coloro che oggi vogliono ripristinare o riparare i sintetizzatori analogici dell'epoca. Il VCO CEM3340 è stato reintrodotto parecchi anni dopo il progetto iniziale e a volte è ancora reperibile su eBay, come pure alcuni dei dispositivi prodotti da SSM. Per tutti coloro che fossero interessati, su Wikipedia è reperibile un elenco completo dei circuiti integrati di CEM e SSM unitamente a quello dei sintetizzatori nei quali sono stati utilizzati.

Alcuni degli altri circuiti integrati impiegati nei sintetizzatori analogici hanno avuto una sorte migliore in termini di supporto su base continuativa e di disponibilità del prodotto. Il microprocessore Zilog Z80 a 8 bit, ad esempio, è stato utilizzato per la prima volta da Roland nel suo sintetizzatore Jupiter 8 per controllare le configurazioni dei patch e ha continuato a essere impiegato nello sviluppo di nuovi prodotti, come ad esempio il mod. SH101 (un sintetizzatore monofonico a 23 tasti introdotto agli inizi del 1982). Immesso sul mercato nel 1976 e ancora oggi disponibile, lo Z80 divenne il processore più utilizzato nei personal computer fino alla metà degli anni '80.

 

Figura 2: Il sintetizzatore Jupiter 8 di Roland

 

Indipendentemente dalla sua implementazione - hardware, emulazione digitale o emulazione software - i blocchi funzionali principali di un vero sintetizzatore rimangono gli stessi, ovvero VCO, VCA e VCF.

L'oscillatore VCO

La sorgente sonora più importante è l'oscillatore, che ha appunto la funzione di generare un suono. Il sintetizzatore Jupiter 8 menzionato in precedenza ha 16 VCO, ciascuno dei quali è controllabile singolarmente. Ciascun VCO è caratterizzato da un certo numero di impostazioni (ovvero è in grado di produrre diverse forme d'onda, dall'onda sinusoidale "pura" alle forme d'onda rettangolari, triangolari, quadre, a rampa, a dente di sega più ricche di armoniche). Un VCO deve essere in grado di monitorare almeno otto ottave regolabile mediante la tensione di controllo (CV - Control Voltage) di ingresso. Alcuni VCO, inoltre, prevedono la possibilità di regolare la frequenza di uscita in modo lineare in aggiunta alla normale regolazione esponenziale 1 V/ottava (ovvero all'aumento di 1 V in ingresso corrisponderà un incremento di un'ottava della frequenza di uscita, ovvero un fattore pari a 2).

I filtri VCF

Questi componenti di filtraggio sono elementi di fondamentale importanza nella creazione ( o più precisamente nell'elaborazione timbrica) dei suoni prodotti dai sintetizzatori. Sfruttando una combinazione di filtri passa basso, passa alto e passa banda, i VCF possono eliminare alcune armoniche oppure selezionare un range di frequenza più stretto attraverso una tensione di controllo di ingresso, che potrebbe provenire da oscillatore LFO (Low Frequency Oscillator - oscillatore a bassa frequenza) o da qualche altro oscillatore controllato in tensione. Ovviamente, le combinazioni sonore risultanti sono potenzialmente infinite.

L'amplificatore VCA

L'amplificatore VCA di un sintetizzatore si occupa della gestione dell'ampiezza dei suoni attraverso la sua forma d'onda. La forma d'onda sonora risulta composta da quattro parti distinte: l'attacco (attack), dalla fase iniziale del suono al momento in cui l'onda sonora ha raggiunto la massima ampiezza; decadimento (decay), breve e rapida diminuzione di ampiezza precedente alla stabilizzazione del suono; tenuta (sustain), fase in cui il suono rimane stabile e rilascio (release), in cui il suono decade più o meno rapidamente. Sono disponibili circuiti integrati ADSR specializzati che garantiscono il completo controllo dell'inviluppo della forma d'onda.

Come suggeriscono gli stessi nomi, tutti questi blocchi funzionali sono controllati in tensione. E' stato Robert Moog, il cui nome è indissolubilmente legato all'evoluzione dei sintetizzatori analogici, a definire lo standard "1 V/ottava", adottato in tempi brevi da tutti i produttori di sintetizzatori. Si consideri ad esempio un VCO operante a 200 Hz con una tensione di controllo di 0 V. Fornendo in ingresso una tensione di controllo di 1 V, l'uscita del VCO aumenterà a 400 Hz, mentre l'applicazione di una tensione di 2 V produrrà un'uscita di 800 Hz. I componenti fondamentali di un sintetizzatore, ovvero VCO, VCF, VCA e LFO sono tutti controllati in tensione e possono essere utilizzati per modulare le uscite dei VCO.

La tensione utilizzata per controllare VCO, VCF e così via può provenire da svariate sorgenti. Un generatore di rumore bianco, un oscillatore LFO o l'uscita da un altro VCO sono esempi di possibili fonti, anche se la più probabile è rappresentata dall'uscita di un controllore della tastiera. E' quasi inutile sottolineare il fatto che nel controllo di qualsiasi aspetto delle voci di un sintetizzatore, l'accuratezza del controllo della tensione è di fondamentale importanza. Altri elementi cruciali sono la compensazione in temperatura, la regolazione precisa della tensione di alimentazione e la minimizzazione degli effetti delle interferenze elettromagnetiche (EMI). I VCO devono inoltre monitorare in modo rigoroso la tensione fornita poichè anche la più leggera variazione dalla scala delle tonalità sarà facilmente distinguibile.

Per tutti quei progettisti che vogliono cimentarsi con la realizzazione del proprio sintetizzatore analogico è ora disponibile un gran numero di progetti di tipo open source, come ad esempio il popolare Noise Toaster. Esso è equipaggiato con un generatore di rumore bianco, VCO, VCF, VCA e LFO, oltre che con un generatore di inviluppo AREG (Attack Release Envelope Generator). E' anche contemplata la presenza di un amplificatore audio da 1 W. Il VCO è in grado di produrre un'uscita a rampa o a onda quadra e può essere utilizzato per controllare il VCF. Per i circuiti VCO, VCF e LFO è stata utilizzata una coppia di amplificatori operazionali quadrupli a basso consumo LM324. Un dispositivo LM386N4 è stato invece impiegato come amplificatore audio. Una BOM completa (che non include la custodia o la scheda PCB) è disponibile sul sito Web di Mouser.

In considerazione del rinnovato interesse per i sintetizzatori analogici, parecchi produttori hanno riproposto versioni "ridotte" dei loro strumenti classici, come ad esempio JP-08 e JU-06 di Roland, modelli miniaturizzati privi di tastiera a 4 note dei sintetizzatori polifonici Jupiter 8 e Juno 106. Altre aziende come Korg propongono invece emulazioni software dei sintetizzatori basati su tablet che sfruttano la proliferazione di piattaforme mobili e tablet.

Il sintetizzatore analogico ha creato un genere di musica completamente nuovo e ispirato numerosi musicisti, stimolandoli a sperimentare suoni che prima di allora si pensava non fosse possibile generare. Anche se la maggior parte degli odierni sintetizzatori crea suoni in modo digitale, non bisogna dimenticare che la loro stessa esistenza è indissolubilmente legata all'impatto, profondo e durato, che i sintetizzatori legacy hanno avuto sull'industria musicale.

A cura di Mark Patrick, Mouser Electronics

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2 Commenti

  1. Andrea Garrapa Andrea Garrapa 14 maggio 2019
  2. SeggeTauli 22 giugno 2019

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