Coupland Digital Music Synthesizer

Кіріспе

Coupland Digital Music Synthesizer - 1970 жылдары әзірленген, бірақ коммерциялық түрде шығарылмаған, толық 88 пернелі клавиатурасы бар 16 дауысты полифоникалық нақты уақыт құралы. Бұл идеяны алғаш рет ойлап тапты және негізгі тұжырымдамаларды 1973 жылы Рик Купланд пен Джон Мур ойлап тапты, олар сол кезде Ramada Inns Micor бөлімшесінде (Феникс, AZ) жұмыс істейтін ескі достар және жүйелер бағдарламашылары болды. Жоба 1973 жылдан 1979 жылға дейін жалғасты, оның ішінде екі өнім нұсқасы болды, бірақ жеткіліксіз қаржыландырудың салдарынан коммерциялық табысқа қол жеткізе алмады. 1975 жылы Купланд Микорды тастап, толық уақытты жұмыс істеді, бірінші және 8 биттік нұсқасын жасады. Кейіннен Micor жобаны және әдеттегі инженерлермен бірге музыкалық және физикалық кеңесші профессордан тұратын команданы қаржыландырды. Олар 12 биттік нұсқаның прототипін жасап шығарды. Қаржылық шектеулерге байланысты, прототип конференцияда көрсетілуге асықты, онда сынық, сымға оралған прототип жұмыс істемеді, бұл үлкен ұятқа қалдырды. Алайда, тұжырымдама мен дизайн дәлелденген, әрі қарай қаржыландыру арқылы коммерциялық құрал болып табылады, бұл өнердің даму деңгейін айтарлықтай жақсартады. Әнші музыкалық дауыс гармоникасының жиілік доменін пайдаланып, оны өзгерту үшін ADSR функциясын жасады. Аспап толқын формасы буферін қолданды, бұл қазір кең таралған тәжірибе, бірақ Мур мен Купланд өз бетінше ойлап тапты. Бұл жоғары дәлдігі бар фаза генераторымен іске қосылды, оның тек жоғары деңгейдегі биттері буферге бағытталды. Әр дауысқа шығарылған сигналға дыбыс деңгейі мен ADSR амплитудасын модуляциялау үшін нәзік логарифмикалық алгоритм (екіден сегізінші түбір) ойлап табылды. Бұл коммерциялық мультипликатор модульдерінің шығындары мен жылуды жоғалтуын болдырмады. Texas Instruments TI 990 шағын компьютері жиілік доменінің спецификациясынан уақыт доменінің толқын формасы буфер форматына түрлендіру үшін қажетті нақты емес уақыт жылдамдығымен Фурье трансформациясын өңдеуді орындады. Ол сондай-ақ дыбыс параметрлерін белгілеу сияқты пайдаланушының өзара іс-қимылын басқарады. Екінші нұсқада TMS 9900 микропроцессоры сол функцияларды орындады. Алғашқы нұсқасы тек 8 биттік дәлдікті шығаратын цифрлық-аналогтық түрлендіру (DAC) үшін қолданды. Құралдың алиасингке ұшырауы, бұл үлгі алу жылдамдығының тым төмен болуы немесе D / A фильтрлеудің жеткіліксіз болуымен байланысты емес. Керісінше, бұл цифрлық схемадағы төмен дәлдікті есептеулердің ішкі әсері болды. Түзету қатесі цифрлық сызықтықсыздықты және қосымша гармонияларды пайда етті, нәтижесінде цифрлық араласу мен үлгі алу жылдамдығы болды. Мәселе дитерлеу арқылы шешілді, бұл жоспарланған шығысқа айтарлықтай әсер етпеді, бірақ адамның естуінің табиғи сипаттамалары арқылы тар жолақты жоғары жиілік атауларын байқалмайтын болды. Жалпы алғанда, мұндай мәселелерді шешу үшін психоакустиканың терең зерттеулері қолданылды және кейбір техникалық шектеулер берілді. 12 битті аспап 8 битті прототипке қарағанда озық болды және клавиатураның үстінде футуристикалық сенсорлық консольді стильді заманауи пластикалық корпусқа салынған. Ол шағын және жеңіл болғандықтан, оны орындау үшін қолдануға болатын. Синтезатор қазір Финикс қаласында, АЗ-де, Музыкалық аспаптар мұражайында орналасқан.

The Coupland Digital Music Synthesizer is a 16 voice polyphonic real time instrument with a full 88 key keyboard, developed in the 1970s but never released commercially. The idea was first conceived and the basic concepts invented in 1973 by Rick Coupland and John Moore, old friends and systems programmers who were working at Ramada Inns Micor division (Phoenix, AZ) at the time. The project lasted from 1973 until 1979, included two product version, but never reached commercial success due to inadequate funding. In 1975, Coupland left Micor to work full time on creating the instrument, building the first, and 8 bit version. Micor subsequently funded the project and a team including a consulting professor of music and consulting physicist, along with the usual engineers. They designed and built a prototype of the 12 bit version. Due to funding constraints, the prototype was rushed to a showing at the conference where the fragile, wire wrapped prototype failed to function, leading to significant embarrassment. However, the concept and design was solidly proven, and with continued funding would have been a commercial instrument representing a significant improvement in the state of the art. The performer used a frequency domain specification of the musical voice harmonics, and created an ADSR function to modify it. The instrument used a waveform buffer, now a widespread practice, but independently conceived by Moore and Coupland. This was driven with high precision phase generator, of which only the high order bits addressed the buffer. A subtle logarithmic algorithm (log eighth root of two) was invented to apply audio level and ADSR amplitude modulation to the signal generated for each voice. This avoided the cost and heat dissipation of available commercial multiplier modules. A Texas Instruments TI 990 minicomputer performed the non real time Fast Fourier transform processing necessary to convert from the frequency domain specification to the time domain waveform buffer format. It also handled user interaction such as specifying sound parameters. The second version used a TMS 9900 microprocessor for the same functions

The first version used only 8 bit precision for its output digital to analog conversion (DAC). The instrument suffered from aliasing, which was not due to the typical cause of too low a sample rate or inadequate post D/A filtering. Rather, it was an inherent effect of low precision calculations in the digital circuitry round off error produced digital non linearity and extra harmonics resulting in digital mixing with the sample rate. The problem was solved by dithering, which did not noticeably affect the intended output, but through the natural characteristics of human hearing caused the narrow band high frequency alias to become imperceptible. In general, in depth study of psychoacoustics was used to solve such problems and provide some technical constraints. The 12 bit instrument was more advanced than the 8 bit prototype, and was enclosed in a stylishly modern plastic case with a futuristic touch sensitive console above the keyboard. It was small and light enough to be a practical performance instrument. The synthesizer now resides at the Musical Instrument Museum in Phoenix, AZ.