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A história da síntese sonora da frequência modulada, e o advento do Yamaha DX7

Discussão em 'Sintetizadores' iniciado por Cidrack, 29/10/15.

  1. Cidrack

    Cidrack Administrador
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    Segue mais um artigo fantástico do caríssimo Renato Moog.

    Muito obrigado Renato por mais essa aula @Renato Moog:

    "Nascido em Salem, New Jersey (EUA), em 1934, após o serviço militar (serviu na Guerra da Coréia) e quatro anos na Universidade de Wittenberg, John Chowning foi estudar composição em Paris, França, com Nadia Boulanger, quando então teve contato com a música eletrônica pela primeira vez ao assistir ao vivo apresentações de Karlheinz Stockhausen e Pierre Boulez. Conheceu Max Vernon Mathews, ligado à Bell Telephone Laboratories, por meio de um artigo de música eletrônica publicado em uma revista de ciências, em 1963, denominado "O computador digital como um instrumento musical". Chowning admitiu que nunca tinha sequer visto um computador antes, mas disse que "havia algumas declarações que chamaram minha atenção, especialmente a de que um computador é capaz de fazer qualquer som imaginável".

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    Ambos, juntamente com David Poole, da Universidade Stanford, criaram um software de música digital utilizando o sistema de computadores do Laboratório de Inteligência Artificial da Universidade de Stanford, no EUA, período de sua graduação. Após, em 1966, recebeu o doutorado em composição (DMA) pela própria Universidade, sob supervisão de Leland Smith.

    A partir do mesmo ano iniciou pesquisas que levou-o ao algoritmo de síntese de modulação de frequência (FM), a partir de estudos sobre o efeito de vibrato e das interferências causadas por ondas senoidais oriundas de dois osciladores diferentes. Este sistema trouxe uma maneira muito simples e elegante de criar e controlar espectros de variação de tempo. A partir de suas experiências, Chowning simulou harmônicos ricos a partir de modulações de ondas senoidais, e, mais que isso, com possibilidade de controle sobre tais, permitindo, assim, aproximá-la aos timbres de instrumentos de sopro, como clarinetes, fagotes, e similares, além de conseguir promissores timbres com características metálicas.

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    Por definição, modulação em freqüência (ou síntese FM) é forma de síntese sonora digital mediante a qual o timbre de uma onda sonora senoidal (sem harmônicos, portanto) e audível, denominada de carrier ou portadora, é alterado em razão da modulação (alteração) de sua frequência por outra senoidal audível, denominada moduladora, resultando em uma forma de onda mais complexa e com sonoridade sui generis. A freqüência de um oscilador é alterada ou distorcida de acordo com a amplitude do sinal modulado. Para sintetizar sons harmônicos, o sinal de modulação deve apresentar relação harmônica com o sinal portador original. Desta forma, à medida que se aumenta a modulação em freqüência, o som torna-se mais complexo. Por meio do uso de moduladores com freqüências múltiplos não-inteiros do sinal da portadora (ou seja, freqüências não harmônicas), sons dissonantes e percussivos podem ser criados.


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    Cada quadrado pontilhado na figura acima é denominado operador (oscilador+amplificação+gerador de envoltória), e um conjunto de operadores é denominado algoritmo.

    A modulação de freqüência é muito usada nos sintetizadores convencionais para se produzir o efeito de vibrato, mas com uma crucial diferença: o modulador é produzido por um LFO, isto é, oscilador de baixa frequência (low frequency oscillator), que gera, portanto, uma freqüência não audível porque muito grave, isto é, da ordem de 2 a 8 Hz, denominada de infrasom, que modula o sinal da outra frequência, esta sim audível (portadora), criando efeitos de vibrato, trêmulo, etc...

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    Chowning passou alguns anos explorando suas descobertas e expandindo sua paleta sonora, e, finalmente aproximou-se do escritório de Licenciamento de Tecnologia da Universidade de Stanford, e, assim, sobreveio o registro da patente. Grandes fabricantes de instrumentos eletrônicos da época não se interessaram pela novidade, embora oferecida a eles a tecnologia, dentre os quais, Hammond e Wurlitzer. A japonesa Yamaha, no entanto, interessou-se pela novidade, e licenciou a patente em 1975. Diz-se que ao longo de duas décadas, a síntese de modulação de frequência proporcionou à Universidade Stanford mais de US$ 25 milhões em taxas de licenciamento.

    É importante não perder de vista que nesta época, os fabricantes de sintetizadores estavam centrados em produzir equipamentos com base na síntese sonora subtrativa analógica (embora a RMI americana já tivesse desenvolvido um equipamento com base na síntese sonora aditiva), com tímidos avanços no campo digital, principalmente para implementação de sequencer, memória de patches e polifonia. Os fabricantes de sintetizadores souberam da novidade quando a Yamaha licenciou a patente, é claro, porém, ninguém naquela época sabia com precisão as vantagens e desvantagens que a adoção da síntese digital por FM poderia descortinar no palco musical, sobretudo devido ao custo elevado dos componentes digitais, que, na época, não proporcionavam grande capacidade de armazenamento de dados.

    Os sintetizadores mais emblemáticos desta época, da segunda metade da década e 1970, eram estes:

    • Moog Music: Minimoog D, sintetizador monofônico com síntese subtrativa analógica;
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    • Roland Corporation: linha Jupiter e linha SH, ambas com modelos construídos com base na síntese subtrativa analógica, embora com implementações digitais, chamada "compuphonic";
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    • ARP Instruments: ARP Quadra, com síntese subtrativa analógica, com implementações digitais;
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    • Korg Inc: série MS (10/20/50 e VC-10 vocoder), síntese subtrativa analógica;
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    • Sequential Circuits: Prophet-5, síntese sonora subtrativa com polifonia e implementações digitais;
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    • Yamaha Corporation: Linha CS, com síntese subtrativa analógica com implementações digitais;
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    • Electronic Music Studios - EMS: AKS, com síntese subtrativa analógica com implementação digital (sequencer).
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    O processo de geração de sons destes sintetizadores era, como anotado, da síntese sonora subtrativa, e, assim, de um modo geral, o esquema é o seguinte: filtragem (VCF) de harmônicos da frequência fundamental, da forma de onda sonora gerada por oscilador controlado por tensão (VCO), e posterior amplificação (VCA). Nestas etapas poderiam incidir tanto o LFO como também gerador de envoltória (EG).


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    As potencialidades sonoras dos sintetizadores fabricados com base na síntese subtrativa diferiam um dos outros por diversos fatores, que estavam concentrados não só na qualidade dos componentes eletrônicos de cada um, mas também na quantidade de osciladores, sinais de respostas do filtro cutoff, diversidade de endereçamentos do LFO, quantidade de vozes que podiam ser acionadas simultaneamente (polifonia), possibilidade de armazenamento de patches, etc...

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    Neste cenário, surgiu o protótipo Synclavier, em 1975, mediante licença compartilhada da Yamaha para a síntese FM, que foi desenvolvido pela Dartmouth College, situada em New Hampshire, nos Estados Unidos. Sydney Alonso, desenvolveu o projeto do hardware; Cameron Jones o software, e; Jon Appleton, atuou como consultor musical.

    O protótipo possuia um próprio sintetizador digital baseado em uma rede de circuitos integrados e micro-processadores. No ano seguinte, foi criada a New England Digital Corporation (NED) para comercializar a máquina, agora na versão II, e, nos anos seguintes surgiram novas versões, com inovações. É, pois, considerada a pioneira na criação de sintetizador comercial com a nova tecnologia FM digital. Este sintetizador ganhou adeptos como Frank Zappa, The Cure, New Order, George Duke, Pat Metheny, Sting, Stevie Wonder, Paul Simon, Foreigner, Michael Jackson, Kraftwerk, Depeche Mode, Genesis, Kim Wilde, The Cars, Soft Cell, Geoff Downes. Foi vendido principalmente para Universidades devido ao seu alto custo, e alguns poucos privilegiados.

    Embora comercialmente não tenha sido um sucesso, este sintetizador serviu para demonstrar ao mundo que a nova síntese sonora era uma realidade, ultrapassando, assim, as fronteiras dos estudos acadêmicos.
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    A Yamaha, por sua vez, completava anos de pesquisas e estudos. Seus engenheiros, com a colaboração do próprio Chowning, adicionaram melhorias nos algoritmos, tais como o método de "escalonamento chave" para evitar as distorções que ocorriam normalmente em sistemas analógicos durante a modulação de frequência. Foram necessários, assim, vários anos para que a Yamaha liberasse seus sintetizadores digitais FM, e o primeiro, finalmente, foi o modelo GS-1, em medados de 1981. Em 1982 veio o GS-2.

    Todavia, os preços destes sintetizadores não eram convidativos. O GS-1, por exemplo, foi comercializado por US$16.000 na época. O fato é que a própria Yamaha considerou estes produtos como "teste de mercado".

    O custo dos sintetizadores digitais começou a cair rapidamente no início da década de 1980. A E-mu Systems, por exemplo, introduziu o Emulator em 1982, sintetizador de amostragem, a um preço de varejo de US$ 7.900, e conquanto não fosse tão flexível ou poderoso como o Synclavier, seu menor custo e portabilidade tornou-o de certa forma acessível e popular.

    A cartada final da Yamaha veio finalmente em 1983 com o seu modelo DX7, que sinalizou a ascensão da classe dos sintetizadores digitais, inclusive equipado com protocolo MIDI. Teve um grande impacto por ser inovador, muito compacto, e ao mesmo tempo acessível, pois era comercializado por menos de US$2.000, e se tornou um dos sintetizadores mais vendidos do mundo, com mais de duzentas mil unidades fabricadas até o fim de sua era, em 1989, considerando as versões do modelo DX.
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    http://www.renatomoog.com/#!A-hist%...e-do-YAMAHA-DX7/c2w6/56290cf90cf2f4d93f1497db"
     
    #1 Cidrack, 29/10/15
    Última edição: 29/10/15

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