Как собрать модульный синтезатор? Часть III

Частый вопрос, возникающий вполне оправданно, это с чего начинать и как выбирать модули для будущей системы.

Для начала стоит разобраться с тем, как устроена модульная система и что нужно знать о выборе модулей. Лучшим вариантом будет прийти в магазин или шоурум, чтобы услышать и увидеть вживую, так как можно будет поиграть на уже готовой системе. Если такой возможности нет, то можно попробовать установить музыкальные программы использующие модульную архитектуру, например, VCV Rack, Softube Modular, Complex-1 или другие альтернативы. Загрузить готовые проекты и посмотреть как соединяются различные патчи.

Понимание основных принципов может хорошо ускорить процесс выбора. Стоит знать несколько вещей с которыми можно столкнуться.

• Типы управляющих сигналов (CV, Gate / Trigger)
• Типы модулей (VCO, VCF, VCA, EG)
• В какой последовательности соединяются модули в системе
• Кейсы и источники питания

Типы управляющих сигналов 

CV - сигнал переменного напряжения, обычно используют для управления высотой тона генератора или частотой фильтра в аналоговом синтезаторе. Это основной сигнал управляющего напряжения, получить который можно из любого выхода и назначить на вход в модуле параметр которого нужно изменять.

GATE - управляющий сигнал синтезатора, генерируемый при нажатии клавиши на электронной клавиатуре и используемый для запуска генераторов огибающих и других событий, которые необходимо синхронизировать с действием клавиши.

Trigger - это очень короткий электрический импульсный сигнал, поднимающийся от 0 вольт до стандартного уровня, например 5 или 10 вольт, за несколько миллисекунд, а затем спадающий до 0 вольт. Он часто используется для запуска или воспроизведения звука перкуссии или генератора огибающей (EG).

Типы модулей

VCO (voltage-controlled oscillator) - осциллятор управляемый напряжением

VCF (voltage-controlled filter) - фильтр управляемый напряжением

VCA (voltage-controlled amplifier) - усилитель управляемый напряжением

EG (envelope generator) - генератор огибающей

Этих типов модулей хватит для того, чтобы сделать минимальный сетап, который сможет звучать.

Eurorack кейс

С помощью преобразования в модуле MIDI to CV/GATE внешний сигнал, поступающий с клавиатуры или DAW на MIDI вход преобразуется в несколько разных видов аналоговых сигналов напряжения CV и GATE. CV содержит информацию о высоте тона в данный момент времени, GATE время удержания клавиши. Исходя из этого мы подключаем их в соответствующие входы. По нажатию клавиши на вход VCO подается частота сигнала и на вход EG сигнал GATE для запуска огибающей одновременно, далее сгенерированный осциллятором сигнал передается в фильтр и оттуда в микшер сигналов. К микшеру и фильтру приходит сигнал с генератора огибающей, который формирует частотный срез и громкость в момент нажатия клавиши. В итоге мы слышим звук конечной длительности.

Самый распространенный стандарт, описывающий отношение напряжения и частоты, 1В/Окт. Переменное напряжение обычно варьируется от 0 - 5 Вольт, а отношение 1В/Окт имеет экспоненциальную зависимость, так как каждое изменение октавы требует удвоения или уменьшения вдвое частоты. Точное воспроизведение экспоненциальной кривой одно из слабых звеньев аналоговых синтезаторов из-за старения или влияния температуры на электронные компоненты схемы, а отклонения этой кривой называют ошибками отслеживания (tracking errors).

Чтобы издать звук в такой системе нужно понимать простые принципы и то из чего состоит сигнал, его характеристики. Это частота, амплитуда, длительность и фаза.

Длительность и амплитуда регулируются функцией генератора огибающей, затем она амплитудно модулирует сигнал частоты путем умножения их между собой. Итоговая частота будет иметь конечную длительность согласно установкам EG.

Генератор огибающей используется для формирования громкости и динамики ноты при подключении к VCA.

Attack(нарастание), Decay(спад), Sustain(задержка), Release(затухание) — четыре основных параметра, каждый из них описывает время изменения амплитуды сигнала.

Разные инструменты имеют свои особенности звучания, например, у духовых период максимальной громкости будет достигаться не сразу, поэтому нарастание будет более плавным и длительным. Перкуссионные звуки имеют очень короткое нарастание и затухание.

Понимание этих принципов звучания разных инструментов дает возможность определить как лучше настроить EG. В синтезаторах это на ряду с фильтрацией сигнала имеет важное значение при построении общей картины звучания.

VCF (voltage-controlled filter). Фильтр управляемый напряжением один из самых важных элементов любого синтезатора. Они позволяют непрерывно изменять частоту среза, а иногда и его добротность (резонанс на частоте среза). Фильтры имеют разный наклон, за пределами полосы пропускания, часто это 6дБ/Октава, 12дБ/Октава, 18дБ/Октава, 24дБ/Октава (1, 2, 3, 4-х полюсные фильтры соответственно). Изменение частоты среза фильтра пропускает или ослабляет эти части входного сигнала.

VCA (voltage-controlled amplifier) усилитель управляемый напряжением. Позволяет регулировать амплитуду входящего аудио сигнала. Чаще всего он используется в качестве последнего этапа в патче, определяя, когда мы можем слышать или не слышать звук, производимый синтезатором.

Существует множество разных функций в модульных синтезаторах, часто производители не ограничиваются только одной, можно встретить такие устройства которые могут и генерировать и обрабатывать звук, также устройства, которые используют процессор и имеют возможность редактировать кодом процессы обработки сигнала, например, Mutable Instruments Plaits. Процессоры эффектов на базе DSP (digital sound processing) Doepfer A-187-1, модули логики Intellijel Plog, Doepfer A-166 Dual Logic. Секвенсоры Tiptop Audio Trigger Riot Sequencer, Doepfer A-155 Analog / Trigger Sequencer и многие другие для массы разных задач.

Логические модули

Модули с такими функциями имеют в основе своей схемы возможность производить логические операции над поступающими сигналами, например, (AND, OR, XOR) И, ИЛИ, исключающее ИЛИ. Такие модули сравнивают сигналы и выдают на вход результирующий в зависимости от выбранной операции. Это может давать интересные результаты в плане работы с триггер сигналами. Если есть несколько секвенсоров, то их последовательности могут быть обработаны таким образом.

В создании композиции логика играет важную роль, так как может решать нетривиальные задачи с точки зрения событий внутри модульной системы. Имея необходимый инструментарий и базовые знания можно создавать достаточно интересные структурные основы для своих работ. Вот некоторые из таких модулей: Intellijel OR, Doepfer A-160-5V.

Пример

Для кейсов формата Eurorack существуют универсальные источники питания.

Готовые наборы для самостоятельной сборки и установки в кейс, например, Doepfer A-100 DIY kit 1

В кейсах в качестве размеров используются обозначения U и НP. Это высота и ширина внутренних размеров для размещения модулей. Более подробно об этих параметрах написано в первой части.

Данная система имеет высоту 3U и ширину 147HP

147HP значит, что в одном ряду помещается 147 модулей длиной 1HP.

При выборе кейсов важно учитывать еще и размер глубины, так как модули имеют разные размеры. Производители также выпускаю готовые решения Pittsburgh Modular Structure EP-420, Doepfer A-100P6 PSU3, Intellijel Palette 62 4U white.

Хороший сайт где можно собрать свой модулярный синтезатор и посмотреть энергопотребление и приблизительную цену — Modulargrid.

Ссылки:

Магазин музыкального оборудования — SetupStore.

Онлайн конструктор модульных синтезаторов — Modulargrid.

Магазин — SoundOnSound.

Хороший обучающий ресурс по модульным системам — LearningModular.