Case Study – Moog Minimoog Model D – Quarta parte

Il punto di forza del Minimoog Model D, perlomeno uno dei punti di forza…, è il suo filtro low pass transistor ladder; vero cuore timbrico dell’apparecchio, permette di alterare in maniera assai drastica, ma mai sgradevole, il comportamento sonoro prodotto dai tre oscillatori, dal noise generator e dall’eventuale segnale esterno reso disponibile per il filtraggio.

Di Enrico Cosimi

Capire il funzionamento del filtro non è difficile, basta ruotare a sinistra la manopola e il timbro si scurisce, mentre ruotandola in senso orario, il segnale torna chiaro come la luce del sole; eppure…

Buona lettura.

Filtro

Il filtro del Minimoog Model D è il classico Transistor Ladder LowPass Filter pubblicato nel 1964 da Bob Moog e velocemente coperto da brevetto; basa il suo funzionamento su quattro celle RC-Resistor Condenser che, opportunamente controllate in tensione, permettono di sottrarre al segnale passante le armoniche più acute a partire da un valore di frequenza di taglio specificato attraverso comando di pannello.

Il trattamento ha uno slope, cioè un’efficacia misurabile in 24 dB di attenuazione per ogni ottava di frequenza; esistono filtri più selettivi e filtri meno drastici di quello Moog – ma quasi nessuno offre un comportamento così musicalmente piacevole. Nel rispetto della teorizzazione Butterworth, il filtro Moog è lineare nei confronti della banda passante (il segnale non filtrato), sufficientemente efficace nella banda di transizione (quella porzione di segnale compresa tra la frequenza di taglio e le ultime propaggini avvertibili nel trattamento di segnale) e sufficientemente lineare nella banda intercettata (cioè nella porzione di segnale eliminato – in questo caso, le armoniche più acute).

Ciascuna delle quattro celle RC applica una rotazione di fase pari a 45° e un’attenuazione post cutoff frequency pari a -6 dB/Oct; in questo modo, il segnale in uscita al filtro risulta processato per i canonici -24 dB/Oct (6×4) e ruotato in fase di 180° in corrispondenza della frequenza di taglio (45°x4).

La rotazione in fase non è un grosso problema, visto che interviene in coincidenza dell’estremo limite “significativo” del segnale passante, cioè la frequenza di taglio; diventa invece parte integrante nel meccanismo di generazione della Resonance (denominata Emphasis, nella pionieristica terminologia Moog…): previa opportuna inversione di fase, il segnale filtrato è reintrodotto nel circuito di filtraggio, dosato con un potenziometro regolabile dal musicista; quando la retroazione è priva di attenuazione – cioè quando la resonance è regolata al massimo – il filtro inizia ad auto oscillare anche in assenza di un segnale audio ingresso, generando una pura onda sinusoide di frequenza pari alla frequenza di taglio. Se il segnale in ingresso è presente nel filtro, mano mano che si incrementa la resonance (cioè il ritorno del filter out, invertito in fase), si assisterà al classico comportamento Moog filtering, ovvero, si otterrà una progressiva attenuazione del segnale originale, frutto della somma tra ingresso audio in coerenza di fase e retroazione in fase invertita. Dal momento che la rotazione di fase nativa delle quattro celle RC è progressiva e diventa più significativa mano mano che ci si avvicina alla frequenza di taglio, la somma tra basse frequenze in ingresso (le più coerenti in fase) e retroazione non produrrà il collaterale abbassamento di livello, ma salendo con le frequenze – cioè mano mano che ci si avvicina alla frequenza di taglio, anche il segnale in ingresso aumenterà il proprio ritardo e si troverà, questa volta, a dover combattere con la retroazione che è stata interamente invertita prima del nuovo ingresso… in pratica, più ci si avvicina al valore di cutoff frequency, più il volume del segnale in input sottoposto a resonance tenderà a sparire all’orecchio del musicista, mentre – attenzione… – in corrispondenza della frequenza di taglio, si troveranno sommati la naturale, culminante, inversione -180° dell’input con la complessiva inversione -180° dell’intero segnale di retroazione.

Come è facile immaginare, -180° più altri -180° formano, sulla frequenza di taglio, il picco risonante che manda in auto oscillazione il filtro. E’ la magia del circuito.

Che cosa succederebbe se il segnale di retroazione/feedback non fosse sottoposto a inversione di fase prima di rientrare? La somma in coerenza di inversione -180° capiterebbe (vista la progressiva rotazione in input signal) su una tessitura molto più bassa del range di frequenze filtrato, con drammatiche conseguenze sulla tenuta degli amplificatori a valle; l’esperimento è realizzabile – con cautela – facendo riferimento al classico JoMoX T-Resonator Time Matrix Vowen Filter prodotto da Jürgen Michalis. Caveat emptor…

Amplificatore

Il ruolo del terzo – importante – anello della catena, l’amplificatore, è quello di permettere la moltiplicazione di segnale audio filtrato per il profilo di inviluppo, cioè di garantire l’articolazione/andamento dinamico del sintetizzatore. In una struttura volutamente semplificata come quella del Minimoog Model D, non ci sono parametri di pannello relativi al VCA – Voltage Controlled Amplifier – ovvero, all’amplificatore controllato dall’inviluppo; c’è invece un controllo di Volume che agisce sul secondo amplificatore in cascata al primo; il suo ruolo è esclusivamente di gestione livello tanto attraverso pannello comandi che via un eventuale pedale di controllo collegato al pannello posteriore del sistema.

Finalmente, scavalcato il doppio amplificatore – VCA più controllo di volume (quasi) statico, il segnale raggiunge l’uscita dello strumento ed è pronto ad affrontare i rigori del mondo esterno.

La prossima volta, parleremo dei controlli e dei modificatori di controllo: in pratica, di inviluppi, wheels e – soprattutto – il temibile percorso di Modulation Mix.