AlgoMusic M51 Galaxy - виртуальный инструмент на основе PD-синтеза

Виртуальный инструмент M51 Galaxy позволяет синтезировать "космические" звуки, обладает завораживающим звучанием. Обычно музыканты не очень жалуют инструменты, созданные с помощью SynthEdit. Однако M51, хоть и относится к их числу, действительно очень хорош. Секрет его звучания кроется в оригинальной архитектуре синтеза. На M51 Galaxy распространяется поговорка, что "все новое - это хорошо забытое старое". Идеи, заложенные в M51, уже были успешно реализованы в 80-х годах XX века.

Итак, давайте разберемся, откуда в действительности "растут ноги" у M51 Galaxy. В 1983 году фирма Yamaha представила свой революционный цифровой синтезатор DX7, который очень хорошо продавался. У другой японской фирмы, Casio, тоже было желание присутствовать в том же секторе рынка. Для этого в области музыкальных синтезаторов требовалось создать некое альтернативное DX7 решение. К 1984 году, специально для японского композитора Исао Томита (Isao Tomita), инженер фирмы Casio по имени Марк Фукуда (Mark Fukuda) создал уникальную и дорогую систему синтеза звука. Система эта называлась Cosmo. Разработана она была на базе персонального компьютера Casio FP-6000, совместимого с IBM PC. Система объединяла в себе секвенсор, сэмплер и синтезатор. Сэмплер позволял хранить в своей памяти максимум три секунды цифрового звука в формате 12-бит/40 кГц. А метод синтеза, примененный в Cosmo, назывался "Phase-Distortion synthesis" (далее PD-синтез). Система Cosmo никогда не выпускалась серийно. Услышать ее звучание можно только в космической музыке Исао Томита. А музыка действительно космическая. Об этом говорят и названия альбомов: "The Planets" ("Планеты"), "Back To The Earth" ("Обратно на Землю"), "Different Dimensions" ("Другие измерения"). Идея PD-синтеза, естественно, не пропала, и была реализована в недорогих цифровых синтезаторах Casio серии CZ. Первая модель синтезатора этой серии вышла в начале 1985 года и называлась CosmoSynthesizer CZ-101. Синтезаторы Casio CZ были проще и, соответственно, дешевле, чем Yamaha DX7. В то же время CZ обладали собственным уникальным звучанием. Одним словом, фирма Casio добилась своего - надежно заняла долю рынка цифровых синтезаторов.

Как я уже упоминал в предыдущих статьях, многочисленные цифровые методы синтеза родились в 80-х годах XX века благодаря двум основным факторам:

  • дефицит и оперативной, и постоянной памяти (была высока стоимость памяти, микросхемы памяти имели очень маленький объем);
  • желание синтезировать как можно более сложные тембры на основе как можно более простых волновых форм (которые занимали бы как можно меньше места в памяти синтезатора).

Суть PD-синтеза состоит в следующем. За основу берется самая простая волновая форма - синусоида. Воспроизводится она после некого преобразования - модуляции ее фазы по определенному правилу. На рис. 1, а показана исходная волновая форма и ее фаза. На рис. 1, б показано то, что будет с синусоидой, если немного исказить ее фазу, а на рис 1, в - если фазу исказить сильно. Как видите, синусоиду можно деформировать практически до пилообразного колебания. А от формы звукового колебания существенно зависит тембр.

а
б
в
Рис. 1. Получение пилообразной волновой формы из синусоиды

Правила модуляции фазы можно подобрать такие, чтобы из синусоиды получалась не только пилообразная, но и другие волновые формы. В синтезаторах серии CZ доступно восемь таких законов и, соответственно, имеются восемь волновых форм, в которые можно обратить синусоиду. Кроме того, волновые формы можно комбинировать по две. Например, если скомбинировать треугольную и прямоугольную волну, то эта последовательность так и будет воспроизводиться в цикле: треугольная, прямоугольная, треугольная, прямоугольная и т. д. Пользователь может регулировать параметр (обозначается как PD), который и определяет степень преобразования синусоиды в целевую волновую форму.

Синтезируемый таким образом тембр получается достаточно сложным, но монотонным. Усложнить его можно за счет модуляции параметра PD различными генераторами и за счет использования более чем одного осциллятора. Все это, собственно, и было реализовано в синтезаторах Casio CZ.

Программный синтезатор M51 Galaxy (рис. 2) по своей сути является усовершенствованным клоном Casio CZ: кроме PD-осцилляторов, добавлены дополнительные SUB-осцилляторы, фильтры, возможность частотной модуляции SUB-осциллятора PD-осциллятором (FM-синтез), эффект Ensemble (унисонное звучание сразу нескольких голосов) и другие нововведения. На официальном сайте производителя http://www.algomusic.net доступна для скачивания демонстрационная версия M51 Galaxy. В разделе shop сайта можно приобрести лицензию. Ее стоимость составляет 55 USD. Доступен синтезатор только в виде плагина VSTi.


Рис. 2. Панель M51 Galaxy

M51 Galaxy имеет "на борту" два идентичных и независимых модуля, включающих в себя следующие секции: OSC - осцилляторы, 8-STAGE EG - генераторы огибающих, LFO - генераторы низкочастотных сигналов, PULSAR - генераторы ритмических пульсаций, MOD MATRIX - матрица модуляции. Номера модулей указаны слева от надписей OSC.

Рассмотрим секцию осциллятора (рис. 3). On - включение/выключение осциллятора. Ens. - включение/выключение эффекта Ensemble. Porta - время портаменто. Vibr. - глубина вибрато.

Mono - переключатель следующих режимов: --- - полифонический режим, ON - монофонический режим, LE - монофонический режим с легато. Prior - приоритет ноты в аккорде, которая будет звучать в монофоническом режиме: --- - приоритета нет, LO - будет звучать наиболее низкая нота, HI - будет звучать наиболее высокая нота, LA - будет звучать последняя взятая нота.


Рис. 3. Секция осциллятора

В секции осциллятора фактически присутствует два осциллятора: PDO - осциллятор на основе PD-синтеза и SUB - дополнительный осциллятор для создания более "жирного" звука. Сигналы обоих осцилляторов микшируются вместе пропорционально значениям параметров Level. При необходимости звучание любого из осцилляторов можно заглушить, если установить Level = 0.

Параметры осциллятора PDO: W1 - первая волновая форма; W2 - вторая волновая форма (если не задана, то воспроизводится только первая волновая форма); PD - глубина фазовой модуляции (о сущности данного параметра я рассказал выше); Semi - смещение высоты тона в полутонах. Выбор волновой формы для изменения осуществляется щелчком на кнопке W1/W2.

Параметры осциллятора SUB: Wave - волновая форма; Oct - смещение высоты тона в октавах; Semi - смещение высоты тона в полутонах; Fine - точная подстройка высоты тона в центах; FM - глубина модуляции частоты осциллятора SUB осциллятором PDO. Сигнал осциллятора SUB проходит обработку фильтром (наклон характеристики 12 дБ на октаву), тип которого задается в поле Type: LP - ФНЧ, HP - ФВЧ, BP - ПФ, AP - фильтр пропускает все частотные компоненты сигнала. Freq - частота среза фильтра, Reso - добротность.

Сигналы обеих пар осцилляторов могут независимо друг от друга обрабатываться в модулях WARP. Эти модули расположены в правом и в левом нижних углах панели. Модули могут быть прикрыты шторкой с надписью WARP. Открыть шторку можно с помощью кнопки . Под ней на фоне фотографии галактики будет отображаться некое подобие джойстика (рис. 4, а). Он служит для управления двумя основными параметрами эффекта. Тип эффекта задается пользователем на вкладке Page1 (вкладки перебираются последовательным нажатием кнопки Page1 / Page2 / Page3) в поле Mode: LP - резонансный ФНЧ, SC - мягкий дистошн, HC - жесткий дистошн. Регулятором Clip задается перегрузка для эффектов дистошн. On - включение/выключение эффекта.

а б в
Рис. 4. Модуль WARP

Специфика модуля WARP заключается в том, что виртуальный джойстик может двигаться по запрограммированной траектории. Соответственно эффекты могут "переливаться" во времени сложным образом. На вкладке Page2 (рис. 4, б) с помощью кнопки движение джойстика можно записать. Кнопкой задается количество тактов от 1 до 8, в течение которых программа будет ожидать от вас продолжения движения джойстика и не прерывать запись. Т. е. движение джойстика в ходе записи можно приостанавливать на это количество тактов. Кнопкой запускается/останавливается воспроизведение движения джойстика. Кнопкой включается режим циклического воспроизведения. Кнопкой S можно сохранить траекторию джойстика в файле с заданным именем. Кнопкой L траекторию джойстика можно загрузить из заданного файла.

На вкладке Page3 (рис. 4, в) можно изменять скорость движения джойстика по заданной траектории (Speed).

Регуляторами Start и End задаются смещения от начала и от конца записи траектории джойстика. Т.е. если, например, вы хотите, чтобы джойстик двигался не с того места, с которого вы начали запись его движения, а с места, в котором он оказался чуть позже, то значение параметра Start нужно увеличить.

Сигналы осцилляторов после обработки в модулях WARP микшируются в секции MIXER: можно регулировать их громкость, панораму. Доступен эффект автопанорамирования (Panner).

Имеются эффекты CHORUS (хорус), X-DELAY (дилэй/эхо). Этими эффектами обрабатывается уже общий микс сигналов осцилляторов. Данные эффекты особой ценности не представляют, а дилэй, который используется во всех заводских пресетах, звучит даже немного навязчиво. Эффекты отключаются с помощью кнопок On. Имеет смысл пользоваться более качественными эффектами, реализованными в других плагинах VST.

Модули 8-STAGE EG, LFO, PULSAR (рис. 5) не участвуют в обработке сигнала, они служат для генерации низкочастотных сигналов, которые могут быть использованы для модуляции параметров синтеза.

В секции 8-STAGE EG для редактирования доступны две огибающие: амплитудная (Amp) и огибающая модуляции (Mod). Последняя может использоваться для модуляции различных параметров синтеза. Переключение режима редактирования одной или второй огибающей осуществляется с помощью кнопки Amp / Mod. Для амплитудной огибающей можно включить режим PD, при котором кроме амплитуды будет модулироваться еще и параметр PD осциллятора. Для огибающей модуляции можно включить режим Inv., при котором сигнал с выхода генератора инвертируется. Количество фаз генератора задается параметром STAGES. Номер фазы, соответствующей фазе поддержки, задается параметром SUS. При этом фаза атаки не считается (т. е. у нее как бы нулевой номер). Огибающая может модулировать один из двух параметров (частоту и уровень сигнала) генератора LFO или PULSAR. Назначение модуляции осуществляется в поле Modulation. Пример модуляции: LFO > LVL : 99 означает "модулировать уровень сигнала генератора LFO с глубиной 99" (т. е. с максимальная глубина модуляции). Параметром MOD задается номер фазы огибающей, начиная с которой должна начаться модуляция. Если параметр MOD не задан, то модуляции не будет.

Текущую огибающую можно сохранить в заданном файле с помощью кнопки Save. С помощью кнопки Load огибающую можно загрузить из файла. Название загруженного файла отображается справа от надписи 8-STAGE EG.


Рис. 5. Генераторы низкочастотных сигналов

Основные параметры LFO - это волновая форма (Wave) и частота колебаний (Ratio), которая привязана к музыкальному темпу. С помощью соответствующих кнопок можно переключать доступные наборы волновых форм и музыкальных длительностей. Если в поле Arp установлено значение NO, то LFO работает как традиционный генератор низкочастотного сигнала. Если же задать в этом поле число от 1 до 12, то LFO будет работать подобно арпеджиатору - уровень сигнала на выходе LFO будет изменяться ступеньками, высота которых будет соответствовать высоте нот. Чтобы получить положительный эффект от этой функции, с помощью LFO следует модулировать высоту тона осциллятора.

Кнопкой включается режим усиления сигнала LFO, соответственно резко возрастает глубина модуляции. В поле задается степень сглаживания волновой формы.

Генератор ритмических пульсаций PULSAR имеет следующие параметры: Ratio - частота пульсаций (соответствует музыкальному темпу), Mode - варианты ритма. При включенной опции S&H уровень сигнала на выходе генератора будет принимать случайные значения. Если эта опция выключена, что на выходе генератора будет присутствовать сигнал только двух определенных уровней (низкого и высокого). Inv. - опция инверсии сигнала. В поле задается степень сглаживания формы сигнала.

Матрица модуляции MOD MATRIX (рис. 6) - это таблица, в которой устанавливается соответствие между различными источниками модулирующих сигналов и модулируемыми параметрами осцилляторов.


Рис. 6. Матрица модуляции

Столбцам таблицы соответствуют источники модулирующих сигналов: MEG - 8-STAGE EG, LFO, PSR - PULSAR. Под столбцами расположены числовые поля, в которых задается глубина модуляции. В столбце Dest перечислены модулируемые параметры синтеза: Pitch - высота тона осциллятора, PD/F - глубина фазовой модуляции (для осциллятора PDO) и частота среза фильтра (для осциллятора SUB), Wy и Wx - смещения джойстиков WARP по вертикали и по горизонтали соответственно, Gate - запуск/остановка генератора огибающей.

Сущность последнего параметра проще пояснить на примере. В соответствии с настройками матрицы модуляции, показанными на рис. 5, генератор огибающей модулирует глубину фазовой модуляции (включена кнопка на пересечении столбца MEG и строки PD/F). А генератор LFO периодически запускает и останавливает генератор огибающей (включена кнопка на пересечении столбца LFO и строки Gate). Эффект будет такой, как если бы вы периодически нажимали/отпускали MIDI-клавишу. Только вместо вас это будет делать генератор LFO.

В правой нижней части панели синтезатора, слева от надписи AlgoMusic имеется кнопка Global. С помощью этой кнопки переключаются вкладки с глобальными опциями.

На первой вкладке содержится виртуальная MIDI-клавиатура.

На второй вкладке доступны следующие параметры:

  • Midi Chan. - номера MIDI-каналов, по которым будут управляться первый и второй модули синтезатора (если установлено значение All, то по любому MIDI-каналу);
  • Bend Range - диапазон изменения высоты тона с помощью колеса изменения тона (задается отдельно для каждого модуля);
  • Split 1 и Split 2 - диапазон на MIDI-клавиатуре, отведенный для первого и второго модуля соответственно.

На третьей вкладке (рис. 7) расположены элементы управления, имеющие отношение к функции Trance Gate (трансовый гейт). Суть этой функции заключается в том, что с выхода синтезатора будет идти прерывистый сигнал. Прерывающий сигнал гейт будет открываться и закрываться в такт определенному ритму. Этот ритм программируется с помощью 16-шагового секвенсора. Каждому шагу соответствует одна кнопка с номером от 1 до 16. Кнопка может находиться в выключенном (темная кнопка) и включенном (светлая) состояниях. Запускается секвенсор с помощью кнопки . Справа от этой кнопки расположено поле, в котором выбираются модули синтезатора, сигналы которых будут прерываться: 1, 2 или 1+2 (оба модуля).


Рис. 7. Trance Gate

На этом мой рассказ о M51 Galaxy заканчивается. Любопытно вот что. Многие люди привыкли считать, что хорошие виртуальные инструменты могут быть созданы только известными корпорациями-"монстрами" с большим штатом сотрудников. Однако это не всегда так. Среди плагинов, созданных энтузиастами, тоже попадаются очень хорошие синтезаторы. M51 Galaxy как раз является примером такого удачного синтезатора.

Статья была опубликована в журнале "Звуковые виртуальные студии" № 5, 2008.

Роман Петелин

Читайте также:

Яркая жизнь с компьютерными программами

На каждом шагу сегодня мы слышим нарекания на современную молодёжь и её бездеятельность. А ведь и правда – ребят кроме компьютера и досконального его знания мало что интересует и беспокоит, даже будучи на шашлыках, они тянут с собой компьютер и включают музыку либо фильмы. Такая зависимость является страшной для развития человечества в целом хотя б потому что все вокруг становятся замкнутыми и променивают реальный мир на виртуальное общение. Раньше, вспоминают люди постарше, у костра играли на гитаре вживую, ездили в горы с палатками, игрались миниатюрными поездами теперь заменённое компьютерными играми и различными программами симуляторами. Возникает закономерный вопрос – так ли вредны эти самые компьютерные программы и для чего они были созданы.

AlgoMusic M51 Galaxy - виртуальный инструмент на основе PD-синтеза

Виртуальный инструмент M51 Galaxy позволяет синтезировать "космические" звуки, обладает завораживающим звучанием. Обычно музыканты не очень жалуют инструменты, созданные с помощью SynthEdit. Однако M51, хоть и относится к их числу, действительно очень хорош. Секрет его звучания кроется в оригинальной архитектуре синтеза. На M51 Galaxy распространяется поговорка, что "все новое - это хорошо забытое старое". Идеи, заложенные в M51, уже были успешно реализованы в 80-х годах XX века.

Помоги себе сам

Что может быть обыденней интернета в наши дни? Он стал незаменимой частью жизни всех нас. И это можно понять, ведь с его помощью люди работаю во всевозможных сферах деятельности, является очень эффективным. Но очень часто стоит вопрос о том, с помощью чего лучше всего добиваться лучших результатов и делать это более оперативно и с комфортом.