Аналоговое управление синтезаторами: CV/Gate метод

Введение

Аналоговый метод электронного звукопроизводства

CV/gate (сокращение от control voltage/gate) – это аналоговый метод управления синтезаторами, драм-машинами и подобным оборудованием с помощью внешних секвенсеров. Контрольное напряжение обычно управляет высотой тона, а сигнал gate – включением и выключением ноты. Этот метод широко использовался в эпоху аналоговых модульных синтезаторов и музыкальных секвенсеров CV/gate, начиная с появления Roland MC 8 Microcomposer в 1977 году и до 1980-х годов, когда он был в конечном итоге вытеснен протоколом MIDI (представленным в 1983 году), который обладает более широким функционалом, проще в надежной настройке и лучше поддерживает полифонию. Появление цифровых синтезаторов также позволило сохранять и вызывать звуковые "патчи", устраняя необходимость в патч-кордах и (в основном) напряжениях управления. Однако многие компании, включая Doepfer, разработавшую модульную систему для Kraftwerk в 1992 году, Buchla, MOTM, Analogue Systems и другие, продолжают производить модульные синтезаторы, которые становятся все более популярными и в основном используют аналоговые сигналы CV/gate для коммуникации. Кроме того, некоторые современные немодульные синтезаторы (например, Alesis Andromeda) и множество эффектов (включая педали Moogerfooger от Moog, а также многие гитарные устройства) поддерживают подключение CV/gate. Многие современные студии используют гибрид MIDI и CV/gate для синхронизации старого и нового оборудования.

Основные правила

В модульных синтезаторах каждый компонент синтезатора (например, низкочастотный генератор (LFO), фильтр с управлением напряжением (VCF) и т.д.) может быть соединен с другим компонентом посредством патч-кабеля, передающего напряжение. Изменения напряжения вызывают изменения одного или нескольких параметров компонента. Часто это подразумевало использование клавиатуры, передающей два типа данных (CV и Gate), или модулей управления, таких как LFO и генераторы огибающих, передающих данные CV: Напряжение управления (CV) указывает, какую ноту (событие) воспроизвести: разное напряжение соответствует каждой нажатой клавише; эти напряжения обычно подключаются к одному или нескольким генераторам, тем самым создавая различные требуемые высоты звука. Такой подход подразумевает, что синтезатор монофонический. CV также может управлять параметрами, такими как частота, глубина и длительность модуля управления. Триггер указывает момент начала ноты – это импульс, используемый для запуска события, обычно огибающей ADSR. Для запуска барабанной машины в качестве сигнала следующего удара может использоваться тактовый сигнал или прямоугольная волна LFO. Триггером может быть конкретная часть электронного импульса, например, восходящий фронт сигнала. Gate связан с Триггером, но поддерживает сигнал на протяжении всего события. Он активируется, когда сигнал переходит в высокое состояние, и деактивируется, когда сигнал переходит в низкое состояние.

Ворота

Как и у триггера, напряжение управляющего сигнала может различаться в зависимости от производителя. В некоторых конструкциях управляющие сигналы могут даже уходить в отрицательную область напряжения. Входы управления обычно изолируются или "буферизуются" для предотвращения повреждения оборудования, не рассчитанного на воздействие избыточного или отрицательного напряжения.

Современное использование

С момента публикации стандарта MIDI в 1983 году использование CV/gate для управления синтезаторами резко сократилось. Наиболее критикуемым аспектом интерфейса CV/gate является ограничение, позволяющее звучать только одной ноте в один момент времени. Вскоре после выхода стандарта MIDI компания Roland представила Roland MPU 101 – конвертер MIDI в CV/gate, который принимает сигнал с четырех MIDI-каналов, то есть переменный базовый MIDI-канал плюс следующие три последовательных канала, и преобразует до четырех MIDI-каналов в четыре отдельных CV/gate-выхода, способных управлять четырьмя отдельными CV/gate-синтезаторами или четырехголосым синтезатором, таким как аналоговый синтезатор Oberheim 4, состоящий из четырех отдельных монофонических модулей SEM. Однако в 1990-х годах наблюдался возросший интерес к аналоговым синтезаторам и различным другим устройствам. Для облегчения синхронизации между этими старыми инструментами и новым оборудованием с поддержкой MIDI, некоторые компании выпустили несколько моделей CV/gate-MIDI интерфейсов. Некоторые модели предназначены для управления одним типом синтезатора и имеют фиксированную реализацию CV и gate, в то время как другие более настраиваемые и включают методы переключения используемой реализации. CV/gate также очень легко реализовать, и он остается более простой альтернативой для самодельных и современных модульных синтезаторов. Кроме того, различные устройства, такие как сценическое освещение, иногда используют интерфейс CV/gate. Например, стробоскоп можно контролировать с помощью CV для установки интенсивности света или цвета и gate для включения и выключения эффекта. С возрождением немодульных аналоговых синтезаторов, возможность управления параметрами синтезатора через CV/gate предоставила способ достижения некоторой гибкости модульных синтезаторов. Некоторые синтезаторы также могут генерировать CV/gate-сигналы и использоваться для управления другими синтезаторами. Одно из главных преимуществ CV/gate перед MIDI заключается в разрешении. Основное управляющее сообщение MIDI использует семь бит или 128 возможных шагов для разрешения. Тридцать два регулятора на канал позволяют MSB и LSB вместе задавать 14 бит или 16 384 возможных шага общего разрешения. Управляющее напряжение является аналоговым и, следовательно, бесконечно переменным. Меньше вероятность услышать эффект "ступенчатости" или заметные шаги в разрешении при больших изменениях параметров. Человеческий слух особенно чувствителен к изменениям высоты тона, и по этой причине MIDI использует 14 бит для управления высотой тона. Помимо 512 непосредственно определенных 14-битных регуляторов, MIDI также определяет десятки тысяч 14-битных RPN (Registered Parameter Number) и NRPN (Non-Registered Parameter Number), но не существует метода, позволяющего выйти за пределы 14 бит. Основное различие между CV/gate и MIDI заключается в том, что во многих аналоговых синтезаторах не проводится различие между напряжениями, представляющими управление, и напряжениями, представляющими аудио. Это означает, что аудиосигналы могут использоваться для изменения управляющего напряжения и наоборот. В MIDI они полностью разделены, однако, и требуется дополнительное программное обеспечение, такое как Expert Sleepers, для преобразования аналоговых CV-сигналов в цифровые данные управления MIDI. Некоторые программные синтезаторы эмулируют управляющее напряжение, чтобы их виртуальные модули могли управляться так же, как ранние аналоговые синтезаторы. Например, Reason предоставляет множество возможностей соединения с CV и позволяет сигналам gate иметь "уровень", а не просто включение и выключение (например, для запуска не только ноты, но и ее громкости). В 2009 году Mark of the Unicorn (MOTU) выпустила виртуальный инструмент Volta, позволяющий рабочим станциям Mac с поддержкой Audio Units управлять некоторыми аппаратными устройствами. Управление CV основано на выходах линейного уровня аудиоинтерфейса и, следовательно, поддерживает только ограниченное количество синтезаторов. В последние годы многие процессоры гитарных эффектов были разработаны с входом CV. Реализации сильно различаются и несовместимы друг с другом, поэтому крайне важно понимать, как производитель реализует CV, прежде чем пытаться использовать несколько процессоров в системе. Moog облегчила это, создав два интерфейса, предназначенных для приема и передачи CV в системе: MP 201 (включающий MIDI) и CP 251. Примеры эффектов, поддерживающих использование CV, включают задержки (Electroharmonix DMB и DMTT, Toneczar Echoczar, Line6, Strymon и другие), тремоло (Goatkeeper), фленджер (Foxrox Paradox), генераторы огибающей/фильтры нижних частот/кольцевые модуляторы (Big Briar, WMD) и дисторшн (WMD).

Since the publishing of the MIDI standard in 1983, usage of CV/gate to control synthesizers has decreased dramatically. The most criticized aspect of the CV/gate interface is the allowance of only a single note to sound at a single moment of time. Shortly after the MIDI standard came out Roland introduced the Roland MPU 101, a MIDI to CV/gate converter that takes an input from four MIDI channels; i. e. a variable base MIDI channel plus the next three consecutive MIDI channels and converted up to four MIDI channels into four separate CV/gate outputs able to control four separate CV/gate synthesizers or a four voice synthesizer like the Oberheim 4 voice analog synthesizer which is made up of four separate monophonic SEM modules. However, the 1990s saw renewed interest in analog synthesizers and various other equipment. In order to facilitate synchronization between these older instruments and newer MIDI enabled equipment, some companies produced several models of CV/gate MIDI interfaces. Some models target controlling a single type of synthesizer and have fixed CV and gate implementation, while some models are more customizable and include methods to switch used implementation. CV/gate is also very easy to implement and it remains an easier alternative for homemade and modern modular synthesizers. Also, various equipment, such as stage lighting, sometimes uses a CV/gate interface. For example, a strobe light can be controlled using CV to set light intensity or color and gate to turn an effect on and off. With the resurgence of non modular analog synthesizers, the exposure of synthesizer parameters via CV/gate provided a way to achieve some of the flexibility of modular synthesizers. Some synthesizers could also generate CV/gate signals and be used to control other synthesizers. One of the main advantages of CV/gate over MIDI is in the resolution. The fundamental MIDI control message uses seven bits or 128 possible steps for resolution. Thirty two controls per channel allow MSB and LSB together to specify 14 bits or 16,384 possible steps of total resolution. Control voltage is analog and by extension infinitely variable. There is less likelihood of hearing the zipper effect or noticeable steps in resolution over large parameter sweeps. Human hearing is especially sensitive to pitch changes, and for this reason MIDI pitch bend uses 14 bits fundamentally. Beyond the 512 directly defined 14 bit controls, MIDI also defines tens of thousands of 14 bit RPNs (Registered Parameter Number) and NRPNs (Non Registered Parameter Number), but there is no method described for going beyond 14 bits. A major difference between CV/gate and MIDI is that in many analog synthesizers no distinction is made between voltages that represent control and voltages that represent audio. This means that audio signals can be used to modify control voltages and vice versa. In MIDI they are completely separate however, and additional software such as Expert Sleepers is required to convert analog CV signals into numerical MIDI control data. Some software synthesizers emulate control voltages to allow their virtual modules to be controlled as early analog synthesizers were. For example, Reason allows myriad connection possibilities with CV, and allows gate signals to have a "level" rather than a simple on off (for example, to trigger not just a note, but the velocity of that note). In 2009, Mark of the Unicorn (MOTU) released a virtual instrument plug in, Volta, allowing Mac based audio workstations with Audio Units support to control some hardware devices. CV control is based on the audio interface line level outputs, and as such only supports a limited number of synthesizers. In recent years, many guitar effects processors have been designed with CV input. Implementations vary widely and are not compatible with one another so it is critical to understand how a manufacturer is producing the CV before attempting to use multiple processors in a system. Moog has facilitated this by producing two interfaces designed to receive and transmit CV in a system, the MP 201 (which includes MIDI) and the CP 251. Examples of effects allowing the use of CV include delays (Electroharmonix DMB and DMTT, Toneczar Echoczar, Line6, Strymon and others), tremolo (Goatkeeper), Flange (Foxrox Paradox), envelope generators/lowpass filters/ring modulators (Big Briar, WMD) and distortion (WMD).