Case Study – Moog Minimoog Model D – Quinta parte

Written by Enrico Cosimi on . Posted in Gear, Tutorial

Finita la parte relativa al percorso audio e alle modifiche qualitative sul segnale generato, è il momento di approfondire il funzionamento dei (relativamente) pochi moduli che producono il controllo sullo strumento – tastiera, inviluppi, pitch bend, modulazioni – e che permettono di alterare il funzionamento delle modulazioni.

Di Enrico Cosimi

Alla fine di tutto questo, passeremo a ricostruire il circuito utilizzando i linguaggi di programmazione a nostra disposizione. Inutile dire che quanto accumulato finora è tranquillamente esportabile all’interno di una qualsiasi altra piattaforma di programmazione. Come dire: non si butta nulla…

Percorso di controllo e di modulazione

All’interno del Moog Minimoog Model D, le sorgenti di modulazione sono meno di quanto ci si potrebbe aspettare, specie se si parte da esperienze compiute su apparecchi più moderni; oltre alla tastiera a 44 note, ci sono l a rotella del Pitch Bend e la coppia di inviluppi che permettono di articolare filtro ed amplificatore. In aggiunta, si possono utilizzare i segnali audio prodotti dal Noise Generator e dall’ Oscillator 3 per controllare l’intonazione degli oscillatori e la frequenza di taglio del filtro. Andiamo per ordine.

 

Keyboard

La tastiera del Minimoog ospita 44 note, da Fa a Do e la sua lungehzza è stata obbligata – in origine – dalla dimensione dei moduli alloggiati nel pannello comandi del primo prototipo; anche se sarebbe stato più logico tagliare l’estensione al Mi basso – quantomeno, per garantire la facile riproduzione di classici riff chitarristici, la presenza del singolo tasto bianco avrebbe obbligato il costruttore a prevedere un’apposito (e costoso) stampo, a meno di non clonare il tasto del Do più acuto, privo di indentature; in ogni caso, il Mi basso venne evitato e tanto basta.

Il funzionamento della tastiera, rigorosamente monofonica, cioè non in grado di interpretare eventuali accordi impostati dal musicista si basa su tre segnali di controllo generati ed indirizzati in precisi punti del circuito di sintesi:

  • tensione di control voltage; ogni tasto produce un’incremento di tensione pari a 1/12 di Volt; pertanto, ogni ottava di tastiera corrisponde ad 1 Volt presente all’uscita del circuito di controllo; se il Fa più basso – il primo tasto – corrisponde a 0 V, il Fa all’ottava superiore produce 1 Volt, il Fa due ottave sopra produce 2 Volt, eccetera; quando l’oscillatore riceve zero Volt, cioè quando il musicista preme la nota più bassa della tastiera, il generatore audio produce la frequenza nominale impostata su pannello comandi; se riceve 1 Volt di tensione, raddoppia la frequenza prodotta, nel pieno rispetto dello standard 1V/Oct. Lo standard, meno universalmente accettato di quanto si voglia nostalgicamente pensare, era comunque adottato dalla maggioranza dei costruttori, ad eccezione di Yamaha e Roland;
  • tensione di Gate; ogni volta che il musicista preme un tasto, chiude un contatto sotto la tastiera che rimane aperto fintanto che il tasto non viene rilasciato; il circuito elettrico alterna quindi due stati di Gate On e Gate Off (corrispondenti a nota premuta e nota rilasciata) che dimensionano nel tempo (inizio-fine) una tensione di controllo di tipo costante, cioè non variabile quantitativamente; la tensione è inviata agli ingressi di controllo dei due generatori d’inviluppo; quando inizia (Gate On), l’inviluppo esegue il segmento di Attack, poi quello di Decay e si stabilizza sul livello si Sustain; quando la tensione termina (Gate Off), l’ìinviluppo innesca l’ultimo stadio di Release e, finalmente, trova quiete;
  • impulso di Trigger; anche se è generato in corrispondenza del Gate On, a differenza di questo non ha durata proporzionale alla durata della nota; la durata del Trigger è sempre uguale e – come lo sparo di revolver che fa partire i corridori – dura lo stesso numero di millisecondi, sia che i corridori percorrano gli 80 metri, sia che si trovino impegnati in una 4 x 100 metri. La scintilla di Trigger serve a documentare con esattezza il momento in cui l’Attack Time deve partire. La generazione del Trigger è subordinata al rilascio di tutti gli altri tasti; mentre la tensione di Gate può essere “passata” tra due o più tasti premuti in sequenza ed eseguiti in legato, l’impulso di Trigger è generato solo se tutti gli altri tasti sono stati preventivamente rilasciati; solo in questa condizione, infatti, il circuito d’inviluppo (destinazione del Trigger) dovrà considerare imperativa la partenza dell’Attack Time.

L’accenno all’esecuzione legata ci obbliga a mettere a fuoco un’altra – scomoda – caratteristica della tastiera del Minimoog: il funzionamento Single Trigger, cioè la subordinazione al rilascio preventivo di tutte le altre note. Alternativamente, in epoche più recenti, vennero realizzate tastiere in grado di lavorare con Multiple Trigger, cioè di articolare gli impulsi di Trigger in maniera indipendente allo stato legato – staccato dell’esecuzione; in questo modo, era (molto) più facile eseguire veloci fraseggi sulla tastiera con la garanzia di avere tutte le note articolate con la stessa chiarezza.

Come può, una tastiera monofonica discriminare la nota giusta da eseguire se, per caso, il musicista prende un accordo di due o più tasti? Semplicemente, facendo riferimento al network di resistenze che, tasto per tasto, permette la corretta generazione del voltaggio di tastiera (il control voltage precedentemente incontrato); se il circuito è letto da sinistra verso destra, anche suonando un accordo, si avrà la valutazione della sola nota più bassa, quello che gli anglofoni chiamano Low Note Priority – come nel Minimoog Model D. Se invece il circuito è letto da destra verso sinistra, la prima nota presa in considerazione (nei confronti di un eventuale accordo eseguito dal musicista) sarà quella più acuta (High Note Priority) Per dovere di cronaca, citiamo un più recente, e complementare, metodo di analisi che privilegia l’ultima nota eseguita (Last Note Priority); il Model D, ripetiamo, lavora in Low Note Priority, con trattamento Single Trigger delle articolazioni.

Purtroppo, le cose sono rese un pochino più complesso perchè Moog indica il Gate come “Switch Trigger”… ma il funzionamento è quello del Gate. Puro e semplice.

Riassumendo, ogni volta che il musicista preme un tasto della tastiera, genera una tensione di controllo CV che istruisce gli oscillatori su quale nota eseguire e controlla la frequenza del filtro in base a un meccanismo di resistenze inseribili a discrezione, produce una tensione di Gate che tiene aperti gli inviluppi per l’intera durata del ciclo Attack, Decay, Sustain, produce un impulso di Trigger che istruisce gli inviluppi sulla produzione del segmento di Attack.

Come, e perchè, la tastiera agisce sul filtro? Occorre non dimenticare che la natura low pass del filtro tende, inevitabilmente, a influenzare il timbro prodotto dalle note più acute dello strumento (quelle più vicine alla frequenza di taglio) rispetto a quelle più basse, per evitare discrepanze timbriche, si è previsto un percorso di Keyboard Control Voltage che permette di pilotare l’apertura del filtro, ovvero la sua Cutoff Frequency, in base alle note eseguite sulla tastiera; in questo modo, le note più acute risulteranno filtrate con una regolazione più aperta e manterranno lo stesso contenuto armonico delle note più basse.

Il segnale elettrico di controllo così generato è applicato all’intonazione degli oscillatori (senza alcuna possibilità di attenuazione) e alla frequenza di taglio del filtro, previo passaggio in due resistenze (cumulabili) che ne rendono disponibili scalature a ⅓ e ⅔ del valore globale, ovviamente, innescando tutte e due le resistenze, il filtro riceverà i 3/3 del voltaggio, e traccerà correttamente il voltaggio di tastiera, permettendo l’eventuale impiego melodico della sinusoide pura generata per auto oscillazione.

Pitch Bend Wheel

La Pitch Wheel è un ingegnoso meccanismo con cui inflettere estemporaneamente l’intonazione degli oscillatori durante la performance; è ottenuta – meccanicamente – collegando un disco di resina plastica all’alberino di un potenziometro montato di taglio sotto alla superficie esterna dell’apparecchio: tirando verso di se la pitch wheel, il musicista abbassa il valore elettrico emesso dalla resistenza variabile contenuta nel potenziometro, allontanando la pitch wheel – cioè, ruotandola verso il pannello comandi – il valore elettrico aumenta perchè il potenziometro risulta tutto aperto.

Generatori d’inviluppo

I due Envelope Generator, anzi i due Contour Generator – stando alla terminologia Moog dell’epoca – hanno lo stesso comportamento dei moduli Moog 911 Envelope Controller ed articolano la propria traiettoria in tre tempi di Attack, Decay, Release e un livello di Sustain corrispondente al segmento di energia stazionaria; correttamente sequenziati in A-D-S-R, i quattro stadi permettono di definire un segnale di controllo che, se applicato al guadagno di un amplificatore, detta la durata e la pronuncia della nota con particolare riguardo al transiente di attacco (Attack), ad un eventuale picco di massima energia (Decay), allo stato di staticità e prolungamento energetico (Sustain) e al transiente d’estinzione (Release), con un dettaglio che per gli standard analitici dell’epoca era sicuramente strabiliante, quantomeno in regime di generazione analogico.

I due generatori d’ìnviluppo, comunque, risentono dell’impostazione economica data all’intero progetto del Minimoog Model D e, per questo momento, offrono lo stesso controllo di pannello per la gestione dei tempi di Decay e Release; solo grazie ad un interruttore di Decay posizionato a sinistra della tastiera, si può disinserire in blocco il Release, degradando la curva d’inviluppo a semplice Attack, Decay, Sustain (come da pannello…) con Release sempre pari al minimo.

Caratteristica fondamentale, nel progetto del Minimoog D, è la velocità di reazione dell’inviluppo e il tipico intervallo di Hold che, per clipping, si crea nel passaggio tra Attack e Decay, producendo un andamento che si adatta in maniera notevole alla percussività esasperata.

I due Contour Generator influenzano il valore della Cutoff Frequency, ovvero l’apertura del filtro, in quantità variabile attraverso il comando denominato Amount of Contour, e agiscono sul guadagno – cioè sul volume – dell’amplificatore; quest’ultimo percorso di controllo non è in alcun modo alterabile dal musicista, vista la natura integrata e semplificata dello strumento, specie se valutata in confronto alla complessità di un sistema modularmente aperto.

I due inviluppi partono quando il musicista schiaccia una qualsiasi nota sulla tastiera (ovvero, quando procede a innescare il Gate On e il Trigger), prolungano il Sustain Level fino a che il musicista, rilasciando il tasto, non innesca il Gate Off, e solo a quel punto (sempre che l’interruttore di pannello marcato Decay sia aperto) procedono a innescare il Release Time, al termine del quale, sono pronti per un nuovo ciclo.

Modulation Mix

Per controllare la frequenza degli Oscillatori 1 e 2, e per controllare la frequenza del filtro, è possibile utilizzare il segnale audio/sub audio dell’Oscillator 3 (tanto in banda audio, quanto rallentato in LO mode…), il segnale prodotto dal Noise Generator on un mix delle due sorgenti di controllo. In tutti i casi, la modulazione “ai danni” dell’intonazione e del filtraggio deve essere confermata agendo sui due interruttori di Oscillator Modulation e Filter Modulation e deve essere scalata in base alla posizione fisica assunta dalla Modulation Wheel posizionata vicino alla Pitch Bend Wheel.  Andiamo per ordine.

Come in ogni percorso di modulazione che si rispetti, occorre prevedere la presenza di tre “attori principali”: una sorgente di modulazione, una destinazione di modulazione, un indice di modulazione. Se preferite, potete immaginare la sorgente di modulazione come una caldaia che produce acqua calda, la destinazione di modulazione come un tizio – regolarmente insaponato – che vuole farsi la doccia e l’indice di modulazione come il rubinetto che definisce quanta acqua calda, proveniente dalla caldaia, raggiungerà il tizio regolarmente insaponato…

Destinazioni di modulazione

Chi riceve il segnale di controllo? Gli oscillatori 1 e 2, controllabili in intonazione e/o la frequenza di taglio del filtro; in tutti e due i casi, è sono previsti due interruttori Oscillator Modulation e Filter Modulation che abilitano il processo di controllo.

 

Quantità della modulazione

E’ regolabile moltiplicando il segnale modulante per il valore della posizione fisica assunta dalla Modulation Wheel, se questa è al minimo, la modulazione è moltiplicata per zero, cioè è disabilitata; se la wheel è al massimo, la modulazione è moltiplicata per uno, cioè il segnale modulante raggiunge con piena potenza la destinazione selezionata.

 

Sorgenti di modulazione

Il controllo Modulation Mix permette di definire il bilanciamento tra le due sorgenti disponibili; in questo modo, si può:

  • usare solo la modulazione ciclica prodotta dall’Oscillator 3 – la modulazione avrà il profilo dettato dalla forma d’onda selezionata nell’oscillatore e avrà velocità direttamente collegata alla frequenza dell’oscillatore. Seq quest’ultimo è in posizione LO, la modulazione sarà sufficientemente lenta da assumere un andamento ritmicamente utile; se l’oscillatore è in banda audio (ovvero, su una delle posizioni marcate con i piedaggi 32, 16, 8, 4, 2), la modulazione di frequenza produrrà nel circuito di destinazione un carico di armoniche inedite che seguono le regole della exponential frequency modulation, ovvero portante +/- modulante, calcolata per ciascuna coppia di armoniche presenti nei due segnali sorgente e destinazione;
  • usare solo la modulazione casuale e turbolenta prodotta dal generatore di rumore;
  • usare una percentuale liberamente variabile tra le due sorgenti di controllo.

Modificatori di controllo

La tensione di controllo generata dalla tastiera può essere gestita normalmente nei confronti dei cambi d’intonazione degli oscillatori o può essere processata in un LAG Generator, cioè addolcita attraverso un blando filtraggio low pass; a seconda dell’intensità nel trattamento, il passaggio – per dire – tra Do e Sol sarà netto ed inequivocabile, oppure potrà essere graduale e coprire, con tutte le infinite microvariazioni negate dal temperamento equabile, ogni frequenza compresa tra “quel” Do e “quel” Sol. Il risultato è molto diverso e, nel corso di tutti gli Anni 70 è stato ampiamente sfruttato a fini espressivi.

 

Terminata la descrizione del funzionamento, siamo pronti per approfondire la (ri)modellazione del circuito all’interno dei diversi linguaggi di programmazione ritenuti più adatti o, semplicemente, disponibili.

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Comments (3)

  • alex

    |

    ciao Enrico, ho una domanda facile facile: sul nuovo minimoog D è possibile regolare l’escursione della pitch bend oppure è fissa? Grazie mille

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    • Enrico Cosimi

      |

      già risposto dall’altra parte…
      (comunque, niente escursione regolabile, niente ritorno a molla) 😀

      Reply

  • alex

    |

    come immaginavo, grazie mille per la risposta

    Reply

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