Case Study – L’oscillatore Moog multiwave 2001

Written by Enrico Cosimi on . Posted in Tutorial

A cavallo tra il 2000 e il 2001, Robert Moog si rimette al lavoro per ultimare il progetto Minimoog Voyager (il nome arriverà a breve) e tornare saldamente in sella alle classifiche analogiche del pianeta… Non siamo qui per parlare del successo raggiunto con il nuovo apparecchio, quanto per concentrare la nostra attenzione su un caratteristico circuito che, appositamente sviluppato per l’apparecchio, è stato poi utilizzato nelle successive realizzazioni Little Phatty, Slim Phatty, Sub Phatty: l’oscillatore multiwave.

Di Enrico Cosimi

Schermata 02-2456344 alle 16.00.33

Caratteristica peculiare di questo raffinato circuito è la possibilità di offrire con continuità il passaggio graduale dalla semplice onda triangolare alla dente di sega e, da questa, all’onda quadra prima con simmetria 50% e poi con simmetria variabile; il tutto senza click, bumps o altri transienti indesiderati e senza obbligare l’utente a selezionare opzioni diverse attraverso attuatori meccanici: un semplice controllo, denominato Wave, rende disponibili lungo la sua corsa, tutte le variazioni timbriche previste dal circuito di generazione sonora.

Non è il primo esempio di comportamento con continuità, ma – nel panorama degli strumenti commerciali – è sicuramente una delle sue incarnazioni più eleganti.

Questa volta, cercheremo di emulare lo stesso comportamento – peculiarmente, in Clavia Nord Modular G2, ma il ragionamento è applicabile a qualsiasi linguaggio di programmazione o struttura modulare sufficientemente flessibile.

Intendiamoci: non stiamo affermando di essere bravi come Moog (figuriamoci…): semplicemente, stiamo verificando “sotto al cofano” cosa succede a livello circuitale, per poterci impadronire di tecniche diverse di generazione ed elaborazione timbrica.

Andiamo per ordine.

 

E pluribus, unum

Come già detto decine di volte, la tecnica analogica più diffusa per generare diverse forme d’onda consiste nell’elaborare la tensione cruda prodotta dai cicli ripetuti di carica e scarica del condensatore che rappresenta il cuore dell’oscillatore a rilassamento pubblicato da Moog nel 1964.

01

In pratica (chiediamo scusa ai più technical minded per l’inevitabile superficialità della nostra esposizione…), la sequenza di carica e scarica del condensatore produce – una volta effettuata in banda audio – la frequenza desiderata con un onda dente di sega.

saw

Da questo segnale, si estraggono, in tempo reale, tutte le altre forme d’onda ritenute necessarie dal progettista.

02

 

Dalla dente di sega alla triangolare

Il segnale dell’onda dente di sega viene rettificato ribaltando la componente negativa e riportandola nuovamente nel campo dei valori positivi; la frequenza – ovviamente – rimane la stessa, il profilo grafico diventa molto simile a quello dei merli ghibellini utilizzati nelle antiche fortificazioni: una sequenza di triangoli rettangoli affiancati lungo uno dei cateti.

triangle

L’unione dei due cateti, corrispondente al vertice più alto della neonata onda triangolare, rappresenta un’impurità timbrica che produce armoniche innecessarie all’onda triangolare (ricordiamo che, perlomeno in condizioni teoriche, l’onda triangolare dovrebbe risultare composta di sole armoniche dispari, alternativamente in fase e in contro fase, con ampiezza progressivamente digradante secondo andamento esponenziale…).

03

Si può correggere “l’impurità da saldatura” dovuta alla rettifica procedendo con un blando filtraggio, ma questo potrebbe diminuire l’ampiezza complessiva del segnale che, specie se paragonatao alla brutale bipolarità della dente di sega originale, risulterà assai meschino.

triangle flt

Con una normale operazione di amplificazione, si può riportare il livello della neonata onda triangolare agli splendori dell’onda dente di sega di partenza; diciamo che, in origine, la sawtooth aveva escursione pari a -1/+1, la rettifica dei valori negativi aveva compresso l’onda triangolare in una dinamica pari a 0/-1; con un’operazione di amplificazione (ma anche facendo x2-1…), si può riportare la triangolare a cavallo dell’asse zero, nuovamente con ampiezza -1/+1.

Salare quanto basta.

 

Dalla dente di sega all’onda quadra… e alle onde impulsive

Qui, le cose sono più facili e – sicuramente – più documentate nella normale diffusione dell’informazione musicale.

pulse 50

Il segnale dell’onda dente di sega originariamente di ampiezza -1/+1viene comparato, cioè “paragonato” ad una soglia orizzontale di valore corrispondente a 0. Tutto quello che è sopra (il primo semi periodo dell’onda dente di sega) corrisponderà a 1, cioè vero in uscita al comparatore; tutto quello che è sotto la soglia (ovvero, il secondo semiperiodo) corrisponderà a 0, cioè falso.

04

Effettuata la procedura in banda audio, ovvero alla frequenza dell’onda dente di sega originale, si otterrà una sequenza di 1 e di 0 che documenta una perfetta onda quadra, ovvero un’onda impulsiva con duty cycle pari al 50 %.

pulse 25

Se, surrettiziamente, si rende mobile la soglia di comparazione, cioè se ne permette il posizionamento su valori arbitrari (compresi tra -1 e + 1), si otterranno in uscita al comparatore tutte le possibili onde impulsive con duty cycle (cioè, con simmetria) comprese tra 1 e 100 %; l’esperienza diretta di ascolto suggerisce di evitare, banalmente, le posizioni estreme di comparazione, limitando l’escursione a un range compreso tra 2 e 99 %. Inutile ricordare che, sul pannello comandi, il valore di soglia di comparazione corrisponde a un bel pomello chiamato Pulse Width (o Simmetry, o Shape, o Duty Cycle, o Percentage, o…).

 

Quando il crossfader non basta più

Se, a questo punto, lavorassimo in una struttura “semplice”, basterebbe portare i tre segnali così realizzati (dente di sega, triangolare e impulsiva a simmetria varibile) ai tre ingressi di un interruttore di pannello a tre posizioni: agendo sull’attuatore dell’interruttore, il musicista potrebbe alternare l’ascolto della forma d’onda desiderata e procedere con le successive operazioni di filtraggio.

xfad

Ma, la bellezza del circuito Moog risiede proprio nella variazione con continuità della timbrica prodotta… Banalmente, si tratterebbe di collegare ai due ingressi di un crossfader i segnali prodotti dall’oscillatore, per poter attuare una dissolvenza incrociata tra le sorgenti timbriche, ma le sorgenti sono più di due. Come fare?

 

Multiplexer

La soluzione, perlomeno la soluzione che vi offriamo in questo testo (e, sicuramente, ne esistono diverse altrettanto pratiche) consiste nel sostituire il crossfader 2 in / 1 out con un più performante multiplexer, cioè con un interruttore controllabile a distanza che (cortesia Clavia) possa anche effettuare un passaggio progressivo tra i segnali presenti sequenzialmente alle coppie di porte adiacenti.

Facciamo riferimento alla “cortesia Clavia”, ma anche dentro Reaktor è presente un modulo che permette il passaggio progressivo tra più segnali collegati a più porte; al musicista il compito di recuperarlo nella sezione dei “Signal Path”…

mux xfad

Il Crossfade Multiplexer di Clavia prevede otto ingressi diversi, che compaiono alla singola uscita in base al valore ricevuto alla porta di controllo; se il valore è minimo, il circuito abilita la porta 1; se il valore è massimo, il circuito abilita la porta 8 (cioè l’ultima delle porte disponibili).
In aggiunta, si può definire un comportamento di crossfade/dissolvenza incrociata che agisce sulle coppie di porte adiacenti, sfumando 1 dentro 2, 2 dentro 3, 3 dentro 4, eccetera.

C’è però un problema: il Crossfade Multiplexer ha otto porte d’ingresso e noi abbiamo tre segnali (triangolare, rampa e impulsiva a simmetria variabile). Possiamo decidere di seguire due strategie, assumendoci l’onere dei rischi e degli effetti collaterali:

 

  • utilizzare solo tre delle otto porte e limitare l’escursione del segnale di controllo; in questo caso, sacrificheremo metà della definizione sul controllo, ma si raggiungerebbe velocemente il risultato richiesto;
  • disporre, raddoppiando, i tre segnali disponibili in modo da occupare comunque le otto porte del modulo; in questo modo, si prolunga l’escursione timbrica tra un segnale e l’altro e il modulo Crossfade Multiplexer può lavorare a piena dinamica di controllo.

05

Scegliamo la seconda strategia e disponiamo i segnali nel modo seguente:

 

  1. Onda triangolare
  2. Onda triangolare
  3. Onda dente di sega
  4. Onda dente di sega
  5. Onda impulsiva
  6. Onda impulsiva
  7. Onda impulsiva
  8. Onda impulsiva

 

Qualcuno chiami la Polizia…

Non siamo impazziti: lo stesso segnale di controllo utilizzato per variare la soglia di comparazione sarà impiegato per controllare la selezione delle porte nel Multiplexer. In questo modo, a valore minimo corrisponderà l’ascolto della sola onda triangolare, che progressivamente sfumerà nell’onda dente di sega (nel frattempo, l’onda impulsiva subirà una “risalita” della soglia di comparazione, sfociando nella perfetta simmetria); l’onda quadra sfumerà nella bellezza dell’onda quadra al 50 % e, da qui in poi, le altre tre porte del Multiplexer daranno voce alla progressione di rettangolarizzazione (bello, eh?) dell’onda impulsiva.

tri-saw  saw-sqr

Inutile ricordare che il parametro di Wave, cioè il valore di controllo per la selezione di porta, cioè il valore di comparazione per l’onda impulsiva, può essere tanto una regolazione statica di pannello quanto un controllo dinamico ottenuto attraverso sorgente di modulazione ciclica (Low Frequencty Oscillator) o transiente (Envelope Generator).

Buon divertimento.

 

 

Tags: , , , ,

Trackback from your site.

Leave a comment

Inserisci il numero mancante: *