Всё многообразие современных электронных музыкальных инструментов стало результатом развития нескольких технологических линий, одна из которых сформировалась в 60-70-е гг. в модульных аналоговых синтезаторах того времени.
***
Концепция модульного синтезатора была предложена Харальдом Бодэ, немецким физиком и конструктором электронных музыкальных инструментов. В 1954 г. Бодэ перебрался в США, где стал ведущим инженером (а позднее — вице-президентом) компании Estey Organ Corporation.
С 1959 года Боде параллельно занимается разработкой идеи совершенно нового и инновационного инструмента: A New Tool for the Exploration of Unknown Electronic Music Instrument Performances. Эго целью было создание устройства, включавшего все необходимое для производства саундтреков, саунд-дизайна и обработки звука. Идеей Боде была модульная конструкция, в которой различные компоненты могли соединяться между собой нужным образом. В результате он создал модульный синтезатор — эту концепцию использовали и Роберт Муг, и Дональд Букла, и множество других инженеров. Получившийся инструмент, Audio System Synthesiser, позволял пользователю соединять различные устройства — кольцевые модуляторы, фильтры, ревербераторы и т.д. в любых сочетаниях, чтобы получить нужный звук или изменить существующий. Результат мог быть записан на пленку, смешан с другим звуком или передан для дальнейшей обработки на другое устройство. Как писал тогда Боде: «комбинирование уже известных устройств позволяет создавать новые звуки».
В 1960 г. Боде продемонстрировал Audio System Synthesiser на конференции AES (Audio Engineering Society) в Нью-Йорке, а его подробное описание появилось в декабрьском номере журнала Electronics Magazine за 1961 год. На конференции присутствовал Роберт Муг, который в то время занимался производством и продажей комплектов для сборки терменвоксов. Вдохновленный идеями Боде, он воспользовался ими при разработке своего знаменитого модульного синтезатора. Позже Боде лицензировал для модульных систем Moog отдельные компоненты: вокодер, кольцевой модулятор, фильтр и pitch shifter.
Harald Bode демонстрирует Audio System Synthesiser
Передняя панель Audio System Synthesiser
Важным преимуществом модульной архитектуры Боде была её открытость, которая достигалась использованием для взаимодействия модулей стандартного управляющего напряжения. При таком подходе любой модуль является своеобразным «черным ящиком», имеющим определенные входные и выходные параметры, и наращивание общей сложности системы не представляет никаких проблем.
Бодэ разработал типовую схему VCO, то есть управляемого напряжением осциллятора (хотя сам принцип использовался еще в Electronic Sackbut 40-х гг.), другие основные модули: генератор белого шума, генераторы огибающих, фильтры и усилители были к этому времени уже хорошо известны.
В такой системе используется три типа сигналов:
Один — звуковой, который генерируется осциллятором или генератором шума, и в итоге попадает на усилитель и акустические системы.
Два других типа сигналов — управляющие.
Один из них — CV (Control Voltage) — определяет высоту тона осцилляторов, частоту среза фильтров и т. п. Это постоянное напряжение с плавной регулировкой величины.
Второй сигнал — Gate. Он имеет два значения, высокое и низкое, и используется в качестве триггера («спускового крючка»).
Поступающий Gate-сигнал может, например, запускать генератор LFO или систему формирования контурного напряжения (ADSR/Envelope), и так далее. Когда уровень сигнала упал — соответствующее действие прекратилось.
Если провести параллель с MIDI, то сигнал Gate высокого уровня соответствует команде Note On, сигнал низкого уровня — Note Off. А управляющее напряжение CV возрастает пропорционально номеру нажатой клавиши — Note Number.
В синтезаторах Moog и ARP напряжение увеличивалось на 1 вольт на каждую октаву — т.е. увеличение управляющего напряжения на 1/12 вольт соответствовало изменению частоты на полутон. Другие производители могли использовать другие шкалы — например, 1 вольт на 1 герц (Korg MS-20, ETI 4600) или даже нелинейную шкалу.
В 1962 г. Bell Laboratories начала массовое производство транзисторов и интегральных схем, таким образом, появилась возможность создавать серийные устройства небольшого размера, способные генерировать звуковые колебания различных форм: синусоидальной, прямоугольной, пилообразной, пульсирующей и треугольной.
Первые серийные модели
Первые серийные модульные синтезаторы были разработаны параллельно Дональдом Букла (Buchla System 100) и Робертом Мугом (Moog Modular) в 1963 и 1964 гг. соответственно.
Buchla System 100
Один из двух прототипов Moog Modular, построенных в 1964 году с дополнительными модулями, установленными в 1965 году.
(К концу 1964 года прототип был доработан, и началось коммерческое производство.)
Moog I. 1967 год. 2 модуля VCO/LFO, 2 – VCA, генератор белого шума, low-pass VCF, пружинный ревербератор, генератор ADSR, блок питания, 61-клавишная клавиатура, прототип ribbon-контроллера.
Букла выпустил свою модель несколько раньше Муга — авангардный композитор и руководитель экспериментального Tape Center Калифорнийского Университета Мортон Суботник заказал Букле разработку музыкального компьютера, который позволил бы композиторам избежать рутинной работы с магнитными лентами. Однако, серьезным недостатком синтезатора Букла, с точки зрения большинства музыкантов, было отсутствие привычной клавиатуры - он был ориентирован на композиторов-авангардистов.
Дон Букла: «Конечно, я очень хорошо отношусь к клавиатуре, у меня есть опыт игры на фортепиано, однако клавиатура диктует свои строгие правила - вот есть разная высота звука, так её и используй. Мне этого было недостаточно, поэтому я делал альтернативные типы клавиатур, просто потому, что не хотелось видеть слишком привычные чёрные и белые клавиши. Так что, думаю, моего чисто психологического отношения к клавиатуре оказалось достаточно для того, чтобы я стал двигаться в альтернативных направлениях».
Сьюзан Чиани: «В общем, это была просто одна длинная нота, немного меняющая окрас и характер своего звучания. Всё, что вы слышали, представляло собой плавные изменения работы фильтра и чередование обертонов. Нот, как таковых, не было. Мне такая музыка представлялась выражением чистой красоты, когда ты прислушиваешься ко всем этим тончайшим изменениям. Поэтому я была горда и счастлива. А когда композиция завершилась, мой профессор обратился ко мне: «Скажи мне только одно, пожалуйста...» «Да?» - с готовностью отозвалась я. А он и говорит: «Какого чёрта ты нас всех вообще сюда притащила?».
Боб Муг: «В 1963 году я открыл небольшой магазинчик и первой моей конструкторской разработкой стал инструментальный усилитель, который питался от батареек. Это направление сразу оказалось неверным, так как такой прибор получался слишком дорогим и не нашёл никакого спроса у покупателей. Как раз в это же время я познакомился с одним музыкантом (Херберт Дойч), который предложил мне заняться разработкой инструментов для электронной музыки. Я готов был согласиться, но тогда я ещё ничего не знал собственно об электронной музыке. Так что мне пришлось довольно быстро вникнуть в это, понять, что делают музыканты с магнитофонами и электронными инструментами, и вот, я сделал несколько инструментов для этого музыканта, чтобы он мог создавать новые звуки и записывать их на магнитофон. Это и было началом синтезатора Муг.»
Модульный синтезатор устроен следующим образом: в единые корпус (кабинет) помещается несколько модулей, содержащих независимые электронные схемы, при этом интерфейс каждого модуля (элементы управления и входы/выходы соединительных кабелей — patch cable или patch cord) выведен на лицевую панель синтезатора. Модули имеют стандартные размеры, поэтому их можно легко добавлять или заменять на другие. Выходной разъем одного модуля соединяется с входным разъемом другого, позволяя создавать таким образом очень сложные цепи преобразований сигнала. Например, модулировать можно не только основной (звуковой) сигнал, но и управляющие сигналы, получая иногда очень интересные эффекты.
Switched-On Bach
Поворотным пунктом в истории модульных (и не только) синтезаторов стал выход в октябре 1968 г. альбома Switched-On Bach, на котором несколько сочинений И.-С. Баха были исполнены на синтезаторе Муга, в основном, инициатором проекта Уолтером Карлосом. Switched-On Bach сразу оказался в десятке US Billboard 200, причем, в разделе Classical Albums он продержался на первом месте с 1969 по 1972. В 1970, г. альбом выиграл три премии Грэмми: Best Classical Album, Best Classical Performance – Instrumental Soloist or Soloists (With or Without Orchestra), и Best Engineered Classical Recording, а в 1986 он стал вторым альбомом классической музыки в истории, получившим платиновый статус RIAA .
Уолтер/Венди Карлос
Как позже вспоминал Роберт Муг, имея в виду Switched-On Bach: «CBS сами не поняли, что они выпустили». С этого момента в компанию Муга пошли заказы. «Они говорили: «Дайте мне вашу самую большую систему», надеясь сделать на этом деньги так же, как это сделал Карлос». Муг: «Мы были сенсацией. В конце 60-х к нам приходило довольно много музыкантов. У нас даже не находилось времени чтобы писать инструкции по пользованию. Так что, если бы вы покупали мой синтезатор тогда, в конце 60-х, я сам лично, либо кто-нибудь из сотрудников обязательно рассказали бы вам, по крайней мере, об основных принципах работы синтезатора. Я всегда был благодарен музыкантам за их умение превращать все эти электронные звуки в музыку. Это - как магия, и для меня большое счастье работать с музыкантами».
Однако, открывшимся вдруг рынком заинтересовались и другие производители. В ноябре 1969 г. английской компанией EMS был выпущен первый компактный синтезатор EMS VCS 3, а в 1970 г. появились синтезаторы Buchla серии 200, снабженные, в т.ч. стандартной клавиатурой, и первая модель компании ARP — ARP 2500, непосредственный конкурент модульных систем Moog.
EMS VCS 3
Buchla серии 200
ARP 2500
К середине 70-х на рынок модульных систем вышли и другие производители: американские — EML, E-MU, Serge Modular Music System, Oberheim, «японская тройка» — Yamaha, Roland и Korg, немецкая PPG.
Minimoog
Следующим «революционным потрясением» рынка синтезаторов стала компактная модель Moog, представленная в 1970 г. Minimoog не был первым компактным синтезатором такого типа, уже упоминавшийся EMS VCS 3 появился на несколько месяцев раньше, но у него не было клавиатуры, и такого широкого распространения он не получил (возможность подключения клавиатуры появилась чуть позже).
Было неизвестно, как на новую модель отреагирует рынок, и насколько велик будет спрос. Роберт Муг принял решение изготовить сотню Minimoog, затем приостановить производство и оценить его перспективы. Однако, выпуск Minimoog не прекращался вплоть до 1981 года, в семидесятые годы его популярность была настолько велика, что понятия Moog и Minimoog стали синонимами. Именно в этом синтезаторе впервые (из серийных моделей) появились «колеса» изменения тона (pitch wheel) и модуляции (теперь это уже стандартные контроллеры, в отличие, например, от ribbon tape модульных моделей Moog).
Вслед за Moog компактные модели выпустили и основные конкуренты: в 1971 г. появился Buchla System 101 (но стоил он вдвое дороже), а в 1972 — ARP Odyssey. Чуть позже появились «японцы»: Roland SH 1000 (1973), miniKorg 700 (1973) и Yamaha SY-1 (1974).
Buchla System 101
ARP Odyssey
К этим инструментам не применяется понятие modular (часто из называют «полумодульными»), однако в них используется та же архитектурная схема, что и в «старших братьях». Все отличия продиктованы функциональной направленностью: для достижения компактности их возможности урезаны, а интерфейс упрощен.
Таким образом, к началу 70-х рынок синтезаторов приобрел определенную структуру: одну нишу занимали относительно дорогие и громоздкие модульные системы, предназначенные для студийной работы (включая шедевр EMS Synthi 100), другую — основанные на тех же архитектурных принципах, но более дешевые и компактные модели, которые можно было без проблем использовать на любом концерте. Однако, были и исключения вроде 8+8+1-голосного Yamaha GX-1 (1973 г., $67 867) весом около 400 кг.:
Полифония
Основной проблемой синтезаторов того времени была полифония (проблема с нестабильностью строя постепенно решалась) — архитектура модульного аналогового синтеза была и остается в принципе монофонической. Из полифонических инструментов, еще в 1975 году в распоряжении клавишников имелись (если не считать практически недоступного по цене Yamaha GX-1 и модульных систем E-mu) лишь электропиано, электроорганы, клавинет, меллотрон и стрингс-синтезаторы.
В электромеханических пиано каждой клавише соответствовал отдельный генератор колебаний - колеблющийся механический элемент (по принципу струны электрогитары).
Несколько более сложный способ генерации использовался в комбо-органах и стрингс-синтезаторах: прямоугольная волна, производимая осциллятором, разделяется специальным устройством-делителем на 12 частей, соответствующих 12 нотам октавы. Затем, эти 12 сигналов проходят через набор делителей, каждый из которых снижает высоту тона на октаву. Таким образом, инструмент получает полную полифонию и может воспроизводить 72 ноты одновременно. В Moog Polymoog для реализации полифонии также использовались делители.
ARP String Ensemble (1974)
Moog Polymoog (1975)
Меллотрон представлял собой аналоговый сэмплер, в котором нажатие каждой клавиши запускало проигрывание соответствующей ей магнитной ленты с предварительно записанным звуком, которое могло продолжаться до 7 секунд. При снятии клавиши лента быстро перематывалась назад:
В 1975 г. компания E-mu разработала и запатентовала новый тип клавиатуры, в которой контакты каждой клавиши с очень высокой частотой проверяются микроконтроллером, и при обнаружении сигнала, он передается одному из модулей VCO. Такая клавиатура позволяла реализовать полифонию с количеством голосов, ограниченным только количество модулей осцилляторов, и использовалась в модульных системах E-mu.
Кмпания Oberheim использовала этот принцип по лицензии E-mu, и в 1975 г. выпустила первый серийный полифонический синтезатор Oberheim Four-Voice (FVS-1), который представлял собой, в сущности, четыре SEM (1974), объединенные в одном корпусе. Таким образом, каждый голос генерировался двумя осцилляторами, имел собственные фильтр, генератор огибающей и усилитель – то есть обладал индивидуальным тембром и другими характеристиками. В 1976 г. компания выпустила восьмиголосный Oberheim Eight-Voice.
Oberheim Synthesizer Expander Module (SEM) 1974
Oberheim Four-Voice (1975)
Oberheim Eight-Voice (1976)
Компания Korg поступила еще более прямолинейно — в синтезаторах серии PS-3000 на каждую из 48 клавиш приходился собственный осциллятор (по два осциллятора в модели 3200) и цепочка аналоговых модулей.
Korg PS-3100 (1977)
Первые полифонические синтезаторы:
- YAMAHA GX-1 (1973)
- Moog Polymoog (1975/6)
- E-mu (1975)
- Oberheim Four-Voice (1975)
- YAMAHA CS (1976)
- Oberheim Eight-Voice (1976)
- Korg PS 3100-3300 (1977)
- SCI Prophet 5 (1978)
SCI Prophet 5 (1978, 5 голосов) Первый полифонический программируемый (т.е. с возможностью сохранения пользовательских настроек) синтезатор.
***
Алексей Данилов. Аналоговые синтезаторы (http://danalex.ru/analogs_part1): Но 1978 год принес компании Oberheim не очень радостные известия – Sequential Cirquits Instruments под управлением Дейва Смита выпускает революционный SCI Prophet-5, который не только обладал большей полифонией (пять голосов), но и имел возможность автоматической настройки всех голосов, так как был оснащен специальным микропроцессором для контроля параметров звука. То есть, если в случае с 4Voice Вам бы пришлось копировать настройки одного голоса на каждом из четырех модулей, чтобы получить, к примеру, полифонический пэд, то теперь все существенно упростилось – управление всеми голосами происходило синхронно с лицевой панели. Все параметры могли быть сохранены в память инструмента. Кроме того, он обладал уникальными возможностями модуляции, в нем были реализованы алгоритмы (FM) и кольцевой модуляции (ring-modulation). Выпуск Prophet-5 продолжался до 1984 года, то есть до самого наступления цифровой эпохи в синтезаторостроении, что само по себе говорит об очень серьезном коммерческом успехе. За все это время «пятый» прошел три ступени развития (ревизии), каждая из которых вносила в инструмент довольно существенные изменения. Третья, последняя, ревизия, характерна заменой чипов осцилляторов с «классических» SSM на более стабильные CEM (Curtis). В результате инструмент стал звучать несколько иначе (по заверению многих – немного тоньше), но приобрел важное качество – стабильный строй (первым ревизиям была характерна его «плавучесть»). Кстати, на волне успеха Prophet-5 SCI выпустили еще и десятиголосый Prophet-10 в 1980 году. Он существовал в двух вариантах – с одним мануалом и с двумя. Ну и, напоследок, стоит отметить еще одно важное достоинство Prophet-5 – практически современные габариты и вес.
Но нельзя не сказать и еще об одном монстре, вышедшем в 1973 году – Yamaha GX-1. Это уникальный инструмент, и одной из его уникальных особенностей была страшная по тем временам (да даже и по сегодняшним) цена – 60 тысяч долларов США (с учетом принятого международного индекса инфляции в пересчете на сегодняшний день эта сумма равняется примерно 300 тысячам долларов!). Первоначально он позиционировался как орган и состоял из пяти секций: два регистра по пять октав (Upper и Lower) с полифонией 8 голосов каждый (два осциллятора на голос), один сольный мануал (Solo) – одноголосый, из 37 клавиш, ножной басовый педальный регистр (25 педалей), монофонический с тремя осцилляторами, и еще встроенная секция драм-машинки. Настолько дорогой инструмент могли себе позволить только самые именитые музыканты, такие как Keith Emerson (у которого он был любимым инструментом), John Paul Jones из Led Zeppelin, Stevie Wonder (даже два!), Benny Andersson из ABBA, Hans Zimmer (купивший его у Эмерсона, которому при этом второй GX-1 продал Джон Пол Джонс), а также Rick Wright из Pink Floyd (правда, не сделавший на нем ни одной записи). Конечно, ставить его в один ряд с более-менее доступными Оберхеймами и Профетами сложно, да и весил он аж 300 килограмм (а вместе с педалями и специальными четырьмя «родными» колонками – вес составлял уже почти 1000 кг!). Произведено этих инструментов в общей сложности было менее сотни, что нельзя назвать коммерческим успехом.
Однако, на базе технологий, впервые реализованных именно в GX-1, Yamaha в 1976 году выпустила синтезатор, по мнению многих являющихся непокоренной вершиной синтезаторостроения, легендарный, великий и могучий…
Yamaha CS80. Он весил «всего лишь» 91 килограмм, а стоил «каких-то там» 7000 долларов. В отличие от Prophet-5, этот инструмент не имел программной цифровой памяти для сохранения пресетов, однако эта функция все же была реализована, хотя и довольно своеобразно. Ручки инструмента были продублированы в специальном отсеке таким образом, чтобы понравившееся сочетание можно было скопировать, а при необходимости к нему вернуться. Довольно изощренно, но на тот момент выбор был невелик, и приходилось мириться с неудобствами. Тем более, что Yamaha CS80 предлагал полифонию в 8 голосов, причем каждый голос был двуслойным. Мало того, синтезатор был оборудован уникальным на тот момент набором исполнительских выразительных средств, таких как ленточный контроллер (ribbon-controller) и динамическая клавиатура с полифоническим послекасанием (aftertouch).
Ленточный контроллер позволял делать полифонические слайды, то есть глиссандо, проводя свободной рукой вдоль клавиатуры в диапазоне нужного интервала. Динамическая клавиатура отвечала на силу нажатия, а полифоническое послекасание позволяло применять алгоритмы модуляции индивидуально к каждому звучащему голосу! Даже в современных синтезаторах крайне редко реализуется полифоническое послекасание. Например, если на афтетач назначено вибрато, то, усиливая нажатие на одну из клавиш современных синтезаторов, Вы получаете модуляцию на все звучащие голоса. А Yamaha CS80 уже в середине 70-х годов позволял использовать этот ресурс куда более тонко… Впоследствии полифонический афтетач был реализован в ряде инструментов других производителей, в основном в цифровых.
Звук CS80 действительно уникален, возможности его практически безграничны. Всемирно известный греческий композитор Vangelis – один из именитых пользователей Yamaha CS80, всегда считал его своим любимым инструментом. Кроме того, этот синтезатор использовали такие звезды первой величины как Paul McCartney, Michael Jackson, Jean Michel Jarre, Stevie Wonder, Peter Gabriel, Electric Light Orchestra, Kraftwerk, и многие другие.
Однако судьба этого великого инструмента не обошлась без черных полос. Дело в том, что конструктивные его особенности требуют трепетного отношения к температурному режиму. Из-за слишком тесного корпуса внутренние платы недостаточно хорошо вентилируются. Синтезатор сильно подвержен перегреву, в результате чего теряет строй. Восстановление и приведение в полностью рабочее состояние – крайне трудоемкий процесс, а в некоторых случаях невозможный. К сожалению, во многих случаях Yamaha CS80 чаще имеет коллекционную ценность, нежели музыкальную. Тем не менее, большинство студий по всему миру считают большой честью иметь в своем арсенале этот синтезатор. Так что цена на него бьет все рекорды, за экземпляр в рабочем состоянии некоторые готовы платить десятки тысяч долларов.
Дуофонические синтезаторы
Помимо этих дорогих и мощных полифоников, стоит сказать еще о паре инструментов начала 70-х годов прошлого века. Это Arp Odyssey и Korg Maxikorg 800DV. Эти синтезаторы также могли воспроизводить более одного голоса одновременно. Точнее, они могли играть двумя голосами.
Arp Odyssey был выпущен в 1972 году, имел небольшие размеры и довольно развитую архитектуру синтеза. Его два осциллятора могли разделяться для воспроизведения второго одновременно звучащего голоса. То есть, когда играется монофоническая партия – каждая нота задействует оба осциллятора, но как только добавляется еще один голос – на каждый остается по одному. Инструмент представлял собой упрощенную версию дорогого Arp 2600. На борту – два фильтра (резонансный low-pass и нерезонансный high-pass), две огибающих, и даже S&H (Sample & Hold).
В отличие от Odyssey, выпущенный в 1974 (еще до 4Voice) Korg Maxikorg 800DV имел не просто дуофоническим, каждый из его двух голосов мог быть настроен индивидуально. И если Odyssey был упрощением более серьезной модели, то Maxikorg – наоборот, состоял как бы из двух более ранних синтезаторов Korg Minikorg, которые, как видно из названия, были японским ответом Минимугу. Учитывая, что E-mu Modular был огромен, Oberheim 4Voice еще не вышел, а Arp Odyssey не имел индивидуальной настройки голосов, можно сказать, что именно Maxikorg 800DV стал первым полноценным дуофоническим синтезатором.