ELEKTRONICZNE ELEKTRONICZNE

INSTRUMENTY INSTRUMENTY

MUZYCZNEMUZYCZNE

PrzeglPrzegląąd historycznyd historyczny

i poji pojęęcia podstawowecia podstawowe

Tradycyjne instrumenty muzyczneTradycyjne instrumenty muzyczne

• Instrumenty: strunowe, dęte, perkusyjne

• Fala stojąca (w strunie lub korpusie instrumentu),

albo drgania materiału (w instr. perkusyjnych)

na częstotliwościach słyszalnych przez człowieka

• Dźwięk powstaje w sposób naturalny (prawa fizyki)

• Muzyk ma wpływ tylko na sposób wydobywania dźwięku

z instrumentu (artykulacja)

Instrumenty elektryczneInstrumenty elektryczne

• Gitary elektryczne, organy Hammonda i podobne.

• Zaburzenia pola elektromagnetycznego w przetworniku

na skutek drgań strun czy obrotu kół tonowych.

• Po elektrycznym wzmocnieniu powstaje dźwięk.

• Nadal proces powstawania dźwięku jest poza kontrolą

człowieka.

• Te instrumenty nie należą do tematu przedmiotu.

Elektroniczne instrumenty muzyczne (EIM)Elektroniczne instrumenty muzyczne (EIM)

To co nas interesuje na tym wykładzie.

• Proces powstawania dźwięku jest w pełni pod kontrolą

człowieka (sztuczne wytwarzanie dźwięku)

• Dwie główne metody:

– synteza dźwięku: budowanie dźwięku od podstaw,

– sampling: nagrywanie, przetwarzanie, odgrywanie

• Różne formy:

– sprzętowe: analogowe, cyfrowe, mieszane

– programowe (wirtualne):

programy komputerowe

Synteza dSynteza dźźwiwięękuku

• Synteza – z greckiego syntithenai – „złożyć z części”.

• Budujemy złożony dźwięk muzyczny z pewnego surowca

(np. łączymy proste dźwięki i je „obrabiamy”).

• Algorytm (metoda) syntezy – przepis na zbudowanie

dźwięku nadającego się do tworzenia muzyki.

• Powstało wiele metod syntezy.

• Syntezator (ang. synthesizer) – EIM dokonujący syntezy.

• Sampling nie jest syntezą: nie buduje dźwięku, lecz

wykorzystuje nagrane próbki dźwiękowe (sample).

Taki EIM nazywamy samplerem.

• Współczesne EIM to często sampler + syntezator („2 w 1”).

PodejPodejśście do tematu syntezy i EIMcie do tematu syntezy i EIM

Czego oczekujemy od EIM?

• Podejście #1: chcemy nowych, ciekawych brzmień

(np. synteza subtraktywna).

• Podejście #2: chcemy „wielu instrumentów w jednym”,

kryterium: wierność brzmienia (np. EIM samplingowy).

• Nie oceniajmy że „metoda syntezy jest zła, bo dźwięki

nie brzmią jak prawdziwe instrumenty”. Siłą takiej

metody syntezy jest to, że tworzy brzmienia inne

niż wszystkie znane wcześniej.

• Jeśli chcemy naśladowania prawdziwych instrumentów,

to raczej wybieramy sampler, nie syntezator.

RCA Mark RCA Mark -- pierwszy syntezatorpierwszy syntezator

Za pierwsze syntezatory dźwięku uznaje się komputery

RCA Mark I (1952) i RCA Mark II (1957).

Dźwięki generowane były za pomocą generatorów

lampowych (12 w MI, 24 w MII).

Instrument zawierał pierwszy „sekwencer”

– sterowanie częstotliwością i amplitudą generatora

odbywało się za pomocą perforowanej taśmy papierowej.

MoogMoog ModularModular

W roku 1964 ukazał się pierwszy syntezator opracowany

przez Roberta Mooga.

Syntezator Moog Modular był pierwszym instrumentem

elektronicznym umożliwiającym grę przy pomocy klawiatury

typu fortepianowego.

Był to również pierwszy syntezator,

który odniósł sukces komercyjny,

po wydaniu albumu

„Switched On Bach”, zawierającego

muzykę klasyczną wykonaną

przy pomocy syntezatora Moog

(Wendy Carlos, 1968).

MoogMoog ModularModular -- instrument modularnyinstrument modularny

Moog Modular był analogowym syntezatorem modularnym.

Instrument składał się z modułów – układów elektronicznych

sterowanych napięciowo: generatorów, filtrów,

wzmacniaczy. Parametry modułów były sterowane

za pomocą pokręteł, przełączników i innych modułów.

Poszczególne moduły były łączone przez grającego

za pomocą kabli (patch).

Instrument realizował subtraktywną

metodę syntezy.

Syntezatory Moog były duże, ciężkie,

drogie i trudne w obsłudze, ale miały

olbrzymie możliwości brzmieniowe.

MoogMoog ModularModular w akcjiw akcji

MinimoogMinimoog

• Syntezatory Moog Modular były za ciężkie i zbyt trudne

w obsłudze, nie nadawały się do „koncertowania”.

• Minimoog (1971) był uproszczoną, przenośną wersją

Moog Modular, o mniejszej liczbie modułów i ustalonej

konfiguracji połączeń.

• Ponieważ był dużo mniejszy i lżejszy, mógł być

wykorzystywany podczas koncertów. Był również tańszy,

a więc bardziej dostępny.

Polifonia w EIMPolifonia w EIM

• Instrument monofoniczny: tylko jeden dźwięk

generowany w danej chwili (jeden tor syntezy),

brak możliwości gry akordami (wczesne analogowe EIM).

• Polifoniczność (wielogłosowość): możliwość generowania

wielu głosów (dźwięków) jednocześnie, np. akordów.

• Wszystkie współczesne EIM

są polifoniczne.

• Polymoog (1975):

Nie tylko Nie tylko „„klawiszeklawisze””

Analogowe EIM to nie tylko instrumenty klawiszowe.

Automat perkusyjny

(drum machine)

LinnDrum (1982)

Perkusja elektroniczna

Simmons SDSV (1982)

Nie tylko Nie tylko „„klawiszeklawisze””

Syntezator gitarowy

Roland G-707 (1984)

Wind controller

AKAI EVI-1000 (1984)

Technika cyfrowaTechnika cyfrowa

Wprowadzenie techniki cyfrowej dało wiele nowych

możliwości:

• pamięć ustawień – łatwa konfiguracja

• cyfrowe generatory – rozwiązanie problemu

rozstrajających się instrumentów

• pamięć RAM – nowe możliwości generowania sygnałów

• nowe metody syntezy (FM, PD)

• sampling

• MIDI – sterowanie urządzeniami, sekwencery

CyfrowoCyfrowo--analogowe syntezatoryanalogowe syntezatory

Roland Juno 6 (1982)

metoda subtraktywna

cyfrowe generatory

PPG Wave (1981)

metoda wavetable

RAM jako generatory

Cyfrowa synteza FMCyfrowa synteza FM

• Zupełnie nowa metoda syntezy: modulacja częstotliwości

• W pełni cyfrowy instrument

• Dość niski koszt (nie wymaga dużej ilości pamięci)

• Dość łatwa obsługa – presety (gotowe brzmienia)

• Nowe, interesujące brzmienie

Yamaha DX7 (1983) – olbrzymi sukces komercyjny

Cyfrowe stacje roboczeCyfrowe stacje robocze

• Rozbudowane „instrumenty” cyfrowe

• Wiele metod naraz: sampling, FM, addytywna

• Bardzo wysoki koszt (15 000 $ - 200 000 $)

• Olbrzymie możliwości (sampling!!!)

Synclavier II

(1980, producent:

New England Digital)

Fairlight CMI

(1979-85)

MIDIMIDI

• MIDI (Musical Instrument Digital Interface) jest

standardem wymiany danych między cyfrowymi

urządzeniami muzycznymi

• Służy do sterowania urządzeniami

• Zapewnia kompatybilność

• Rozdziela funkcje tradycyjnych EIM:

– sterownik (klawiatura, komputer, itp.)

– moduł brzmieniowy (syntezator, sampler, itp.)

Sterowniki MIDISterowniki MIDI

MIDI keyboard MIDI drum pad

MIDI drum set

MIDI guitar

SekwencerSekwencer MIDIMIDI

• Zwykle program komputerowy

• Zapisane sekwencje kodów MIDI („nutki”)

• Odtwarzane kody są wysyłane do instrumentu

• Sekwencer gra zamiast muzyka

SamplingSampling

Zupełnie nowe podejście do tematu EIM:

• nagrywamy i przetwarzamy dźwięki – próbki (sample)

• z tych dźwięków budujemy instrumenty

• sampler odtwarza te dźwięki podczas gry

• zupełnie nowe możliwości brzmieniowe

• nie ma tu syntezy

AKAI S-900 (1986)

moduł sterowany

przez MIDI

„„Synteza PCMSynteza PCM””

Uproszczone instrumenty:

• tylko próbki zapisane na stałe w pamięci („ROMpler”)

• bardzo prosta obsługa

• niski koszt

Yamaha S03 SL

Modelowanie fizyczneModelowanie fizyczne

Zupełnie nowe podejście:

• modelujemy instrument, a nie jego dźwięk

• można sterować komputerowym modelem tak jak

prawdziwym instrumentem

• lepsza wierność brzmienia (artykulacja) – zróżnicowanie

dźwięków, poprawa w stosunku do samplerów

• nie udało się zrealizować celów – nie przyjęło się

Yamaha VL-1 (1994) – falowodowa synteza dźwięku

Komputerowe karty dKomputerowe karty dźźwiwięękowekowe

Karty dźwiękowe do komputerów PC – wykorzystanie

syntezy dźwięku głownie w grach

• uproszczona synteza FM – SoundBlaster 16 (1992)

• synteza PCM (próbki dźwięku) – Gravis Ultrasound

(1992), Creative SoundBlaster AWE32 (1994)

• możliwość wgrywania własnych próbek (SoundFont 2)

• synteza programowa (poza kartą dźwiękową)

- DirectMusic (część DirectX) (1999)

Obecnie te możliwości nie są praktycznie wykorzystywane.

Renesans Renesans „„analogowejanalogowej”” syntezysyntezy

• Virtual analog – cyfrowa emulacja subtraktywnej metody

analogowej

• Rozbudowanie o nowe możliwości (np. MIDI)

• Często połączenie z samplingiem czy z FM

Clavia Nord Lead 2X (1997)

EurorackEurorack –– powrpowróót analogowej syntezyt analogowej syntezy

• Eurorack – standard modularnej syntezy (1995)

• Moduły wytwarzane przez różnych producentów

• Łączenie kablami – podobnie jak w oryginalnym Moogu!

Instrumenty programowe (Instrumenty programowe (software software synthesissynthesis))

• Wirtualne EIM wewnątrz komputera

• Standard VSTi (Virtual Studio Technology instruments)

• Programy w formie wtyczek (plug-in), działają wewnątrz

programu host – np. DAW (Digital Audio Workstation)

• Odbierają dane MIDI, wytwarzają dźwięk dowolną

metodą (synteza, sampling, itp.)

Synth1

darmowy instrument

subtraktywny VSTi

Instrumenty programowe (Instrumenty programowe (software software synthesissynthesis))

Arturia Moog Modular

– emulator syntezatora

Moog Modular

Wysoka wierność brzmienia

Komputerowe narzKomputerowe narzęędzia muzycznedzia muzyczne

Narzędzia do tworzenia muzyki za pomocą komputera

• Dedykowane języki programowania, np. CSound,

bardzo skomplikowane (pisanie kodu)

• Programowanie wizualne – Max/MSP (komercyjny) oraz

Pure Data (pd): programowanie poprzez łączenie bloków

Komputerowe narzKomputerowe narzęędzia muzycznedzia muzyczne

• „Wirtualne studio” budowane przez łączenie bloków

(„maszyn”) i sterowanie zapisem sygnałow kontrolnych,

np. NI Reactor (komercyjny), Psycle (darmowy)

WiWięęcej na temat historii EIMcej na temat historii EIM

• Wikipedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Electronic_music_instruments

• Synthmuseum

http://www.synthmuseum.com/

• Vintage Synth Explorer

http://www.vintagesynth.com/

• Electronic Musical Instruments 1870 - 1990

http://www.audiologs.com/ElectronicMusicInstruments/

• Synth Zone

http://www.synthzone.com/

• Moog Archives

http://www.moogarchives.com/