Кіріспе

Цифрлық синтезатор – музыкалық дыбыстар жасау үшін цифрлық сигналды өңдеу (DSP) техникаларын қолданатын синтезатор. Бұл, аналогты электрониканы пайдаланып музыка жасайтын ескі аналогты синтезаторларға және акустикалық, электрлік немесе электрондық аспаптардың цифрлық жазбаларын ойнататын сэмплерлерге қарсы келеді. Кейбір цифрлық синтезаторлар аналогты синтезаторларды имитациялайды; ал кейбіреулері цифрлық синтезбен қатар, үлгі алу мүмкіндігін де ұсынады.

Тарих

Саналы синтездің ең алғашқы тәжірибелері дыбыс жасау бойынша академиялық зерттеулердің бөлігі ретінде компьютерлермен жүргізілді. 1957 жылы компьютерлік музыкаға арналған алғашқы бағдарламалау тілі MUSIC, Макс Мэтьюс (Max Mathews) 1957 жылы Bell Labs-те IBM 704 компьютерінде жасалды. Ол тікелей синтез арқылы цифрлық аудио толқын түрлерін жасайды. 1969 жыл шамасында EMS MUSYS 3 жүйесін Питер Грогоно (Peter Grogono) (бағдарламалық жасақтама), Дэвид Кокерелл (David Cockerell) (аппараттық жабдықтар және интерфейстер) және Питер Зиновьефф (Peter Zinovieff) (жүйелік жобалау және жұмыс істеуі) Лондон (Путни) студиясында жасады. Жүйе екі мини-компьютерде жұмыс істеді, олар Digital Equipment PDP 8 болды. Оларда жылдам D/A және A/D түрлендіргіштері, 12 000 (12к) байт негізгі жад (RAM) болды, ол 32к қатты дискімен және DecTape таспалық сақтағышымен қамтамасыз етілді. Осы жүйеде алғашқы цифрлық үлгілер 1971–1972 жылдары Харрисон Биртвистлдің (Harrison Birtwistle) 1975 жылы жарық көрген "Хронометр" шығармасы үшін алынды. 1972–1974 жылдары Дартмут сандық синтезаторы Дартмут колледжінің профессорлары Джон Апплтон (Jon Appleton) және Фредерик Дж. Хоувен (Frederick J. Hooven), NED компаниясын құрған Сидней А. Алонсо (Sydney A. Alonso) және Камерон В. Джонспен (Cameron W. Jones) бірлесіп жасады. 1977 жылы Bell Labs сандық синтезаторы Хэл Алес (Hal Ales) жасады. 1977 жылы New England Digital (NED) компаниясы Synclavier-ді шығарды, ол таза цифрлық дыбыс жасауды қолданатын алғашқы коммерциялық синтезатор және әлемдегі алғашқы коммерциялық FM синтезаторы болды. Алғашқы коммерциялық цифрлық синтезаторлар аддитивті синтез және FM синтез сияқты техникаларды жүзеге асыру үшін қарапайым қатты сымдық цифрлық схемаларды пайдаланды. Тағы екі алғашқы коммерциялық цифрлық синтезатор – 1979 жылы ұсынылған Fairlight CMI және 1979 жылы түпнұсқа Synclavier-дің жаңартылған нұсқасы болған New England Digital Synclavier II. Synclavier бастапқыда Yamaha лицензиясы бойынша FM синтез технологиясын қолданды, кейін 1982 жылы әлемдегі алғашқы 16 биттік, нақты уақыттық қатты дискідегі стрим-семплерді қосты.

Жапонияда

1973 жылы жапондық Yamaha компаниясы Джон Чоунингтен жиілік модуляциясы синтезі (FM синтезі) бойынша патент алды, ол оны 1971 жылдан бері Стэнфорд университетінде зерттеген. Yamaha инженерлері Чоунинг алгоритмін коммерциялық цифрлық синтезаторда қолдануға бейімдеді, жиілік модуляциясы кезінде аналогтық жүйелерде кездесетін бұрмалауды болдырмау үшін «кілт шкаласы» әдісі сияқты жақсартулар енгізді. Бірақ Yamaha FM цифрлық синтезаторларын шығаруға бірнеше жыл кетті. 1970 жылдары Yamaha компаниясына, бұрынғы атауы «Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha» болған, FM синтезі технологиясы бойынша Чоунингтің алғашқы жұмыстарын дамыта отырып, бірнеше патент берілді. Yamaha 1974 жылы алғашқы прототиптік цифрлық синтезаторды құрастырды. Casio VL 1 – бұл 69,95 долларға сатылған алғашқы бюджеттік цифрлық синтезатор. 1983 жылы ұсынылған Yamaha DX7 инновациялық және қолжетімді, сонымен қатар аналогтық синтезаторлардың төмендеуіне әкелген маңызды өткелді цифрлық синтезатор болды. Ол FM синтезін пайдаланды және Fairlight CMI-дың үлгілеу синтезіне қабілетсіз болғанымен, оның бағасы шамамен 2000 доллар болды, бұл оны көптеген музыканттарға қолжетімді етті. DX7 бұрмалауды болдырмау үшін «кілт шкаласы» әдісімен және 57 кГц жоғары үлгілеу жиілігімен ерекшеленді, бұл оның айқын дыбысына әсер етті. Ол 1980-ші жылдардағы көптеген музыканттар үшін қажетті аспапқа айналды және барлық уақыттағы ең көп сатылатын синтезаторлардың бірі болды, кіріктірілген цифрлық эффектілері (реверб, хор, эквалайзер) бар. Roland мұны сызықтық арифметика (LA) синтезі деп атады. Бұл аспап 1980-жылдардың соңындағы көптеген алдын ала орнатылған синтезатор дыбыстарына жауапты, мысалы, Эняның «Orinoco Flow» әнінде қолданылған Pizzagogo дыбысы. Біртіндеп, оларды синтездеудің орнына, қолда бар аспаптардың жоғары сапалы үлгілерін қосу мүмкіндігі пайда болды. 1988 жылы Korg DX7 және D50 синтезаторларынан кейін 1980-ші жылдардағы танымал үштікке кіретін M1 синтезаторын ұсынды. Бұл цифрлық үлгіге негізделген синтездің және «жұмыс станциясы» синтезаторларының кеңінен танылуын білдірді. Осыдан кейін көптеген қазіргі заманғы цифрлық синтезаторлар толыққанды синтезаторлар емес деп сипатталды, өйткені олар жадында сақталған үлгілерді ойнатады. Дегенмен, олар конверттер, LFO, фильтрлер және реверб сияқты эффектілерді пайдалану арқылы дыбыстарды өзгертуге мүмкіндік береді. Yamaha Motif және Roland Fantom клавиатуралар сериясы осы типтің мысалдары болып табылады, олар «ROMplers» деп сипатталады; сонымен қатар, олар «жұмыс станциясы» синтезаторларының мысалдары болып табылады. Процессорлық қуат пен жадтың құны төмендеген сайын, жаңа синтезатор түрлері пайда болды, олар жаңа дыбыс синтезінің әртүрлі нұсқаларын ұсынды. Korg Oasys осындай мысалдардың бірі болды, ол бірнеше цифрлық синтезаторларды бір құрылғыға біріктірді.

Аналогтық және цифрлық

Аналогты синтезатор дыбысты кернеумен басқарылатын осцилляторлар және кернеумен басқарылатын сүзгілер сияқты электрондық схемаларды қолдану арқылы жасайды. Ал цифрлық синтезатор сандар ағынын құрайды, көбінесе цифрлық сигналды өңдегіштің (DSP) бір түрін пайдаланады, содан кейін олар цифрлық-аналогтық түрлендіргіш (DAC) арқылы дыбысқа айналдырылады. Цифрлық синтезатор – бұл, по сути, компьютер, (көбінесе) фортепиано немесе орган пернетақтасы және пайдаланушы интерфейсі ретінде СКД (LCD) экраны бар құрылғы. Компьютерлік технология жылдам дамып жатқандықтан, белгілі бір бағада цифрлық синтезатор аналогты синтезаторға қарағанда көбірек мүмкіндіктер ұсынуы мүмкін. Дегенмен, екі технологияның да өз мәні бар. Мысалы, үлгілеу (sampling) және қосымша синтез (additive synthesis) сияқты синтездің кейбір түрлерін аналогты синтезаторларда іске асыру мүмкін емес, ал көптеген музыканттар аналогты синтезаторлардың дыбыстық ерекшеліктерін олардың цифрлық әдептеулерінен жоғары бағалайды.

Халықтық музыкада қолданылуы

1980 жылдардағы жаңа толқын дәуірі алғаш рет цифрлық синтезаторды көпшілік назарына түсірді. Talking Heads және Duran Duran сияқты топтар өздерінің ең танымал альбомдарында цифрлық түрде жасалған дыбыстарды пайдаланды. Hall & Oates сияқты, көбірек поп музыкасына бейім топтар 1980-ші жылдары өз дыбыстарына цифрлық синтезаторды қоса бастады. 1990 жылдардағы технологиялық жетістіктердің нәтижесінде көптеген қазіргі заманғы синтезаторлар DSP технологиясын қолданады.

Цифрлық синтез

Біршама ұқсас жұмыс істейтін әрбір сандық синтезатор компьютерге ұқсас болып көрінеді. Тұрақты дискретизация жылдамдығымен сандық синтез сандар тізбегін жасайды. Дыбыс динамиктерден аналогтық түрге түрлендіру арқылы шығарылады. Тікелей сандық синтез – сандық синтезаторлардың стандартты архитектурасы. Сигналды жасау, дауыс және аспап деңгейін өңдеу арқылы сигнал ағыны құрылады және MIDI мүмкіндіктері немесе дауыс және аспап деңгейін басқару арқылы басқарылады.