Oberheim Xpander: a proposito di sintetizzatore

Written by Enrico Cosimi on . Posted in Gear, Tutorial, Vintage

Quando, nel lontano 1985, la Oberheim Electronics presentò sul mercato il rivoluzionario Xpander, non immaginava di influenzare in maniera significativa i futuri sviluppi degli strumenti musicali elettronici. Una serie di cause coincidenti (la diffusione del MIDI, l’aspetto rivoluzionario, l’indipendenza nella programmazione delle voci polifoniche, la ricchezza della circuitazione) resero  – in breve tempo – l’apparecchio esafonico un vero e proprio classico della programmazione che è passato indenne, seppure con periodi di relativa eclissi, attraverso trenta anni di vita.

Di Enrico Cosimi

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Sviluppato più o meno dallo stesso team che, decenni dopo, avrebbe partorito Andromeda Alesis, Oberheim Xpander era/è un potente sintetizzatore analogico a sei voci, in grado di mettere alla prova i programmatori più smaliziati grazie all’adozione della matrice di modulazione, con cui collegare qualsiasi sorgente di controllo a qualsiasi destinazione di modulazione potendo definite intensità e polarità dell’azione di controllo. Non male, specie per un mondo (quello della metà Anni 80, che considerava il Prophet 5 e il Jupiter 8 come due veri standard di complessità circuitale – absit iniuria verbis…).

Cosa offre Xpander Oberheim al musicista? Sei voci di polifonia, ciascuna dotata di due oscillatori indipendenti, con regolazioni di livello, hard sync, fm lineare ed esponenziale; filtro con quindici modi diversi selezionabili, doppio amplificatore in collegamento seriale (per la gestione dell’articolazione e della dinamica); cinque inviluppi DADSR, cinque LFO, un Lag Generator, quattro Ramp generator, tre Tracking Generator.

Le regolazioni di patch sono memorizzabili in 100 locazioni timbriche e ciascuna delle sei voci può fare riferimento a una patch indipendente, per gestire 100 Multipatch liberamente programmabili.

Non è tutto: ogni voce può essere controllata su uno specifico canale MIDI indipendente, può essere gestita attraverso una di tre possibili zone di tastiera, può essere gestita da una coppia di connessioni CV In e Gate In dedicate. Il meglio dei possibili mondi targato 1985.

Inviluppi, oscillatori a bassa frequenza e altri meccanismi di modulazione sono generati digitalmente da un Voice Processor Motorola 68B09 a 1 mHz comune a tutte e sei le voci; un secondo Main Processor identico al primo cura la sincronizzazione dell’insieme in rapporto al pannello comandi, alle porte esterne, alla gestione RAM. Il tutto è gestito attraverso DAC 14 bit, che offrono sufficiente risoluzione al trattamento numerico… sufficiente risoluzione per gli standard degli Anni 80: programmato oggi, Xpander mostra un pochino la sua eta se si considera la mappatura dei parametri sulla scala di valori arbitrari 00-63, non sempre sufficiente a garantire la corretta selezione (specie sui tempi dell’inviluppo). A margine, segnaliamo come il processore Motorola 68B09 (e 6809) sia stato utiilizzato anche nelle voice cards del Fairlight CMI Series II e nell’Ensoniq Mirage.

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Qualche dettaglio sull’interfaccia utente

All’epoca – e, per molti versi, ancora oggi – la cosa più difficile con l’Xpander Oberheim è entrare nel suo modo operativo, cioè accettare l’organizzazione della gestione parametrica di programmazione e l’architettura per pagine.

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L’interfaccia utente è articolata su sei colonne verticali d’intervento (per la selezione del parametro, la regolazione del valore assegnato – attraverso encoder dedicati – e l’innesco di eventuali percorsi di modulazione. Tre display a scarica di gas permettono la lettura ed il controllo delle Patch/Multipach impegnate; la conferma della pagina soft in cui ci si trova, la mappatura di gestione parametri e l’inserimento dati numerici.

Oltre al tastierino numerico di Patch/Multipatch, la fila di selettori ospitati nella fascia alta del pannello permette di definire le possibili sorgenti di modulazione (Lever 1, Lever 2, Pedal 1, Pedal 2, Vibrato, Keyboard, Lag, Velocity, Release Velocity, Pressure, LFO 1-5, Envelope 1-5, Tracking 1-3, Ramp 1-4, MIDI, CV & Gate, Trigger In.

Sulla parte destra del pannello comandi, ci sono nove tasti pagina, con cui accedere ad altrettante pagine di parametri Patch e Multipatch (differenziati dalle serigrafie in inchiostro bianco e grigio); i tastoni, dotati di LED di segnalazione, sono letteralmente annegati in uno schema a blocchi che riproduce l’esatto funzionamento della macchina. Il problema che, dal 1985 ad oggi, ben pochi musicisti hanno perso tempo a studiare quello schema, preferendo annaspare nella programazione a braccio. Per non parlare del manuale utente…

XPANDER SCHEME2

Le pagine di parametri Patch sono:

  • Oscillator 1
  • Oscillator 2
  • VCF e VCA
  • Envelope 1 – 5
  • FM Lin & Lag
  • LFO 1 – 5
  • Tracking Generator 1 – 3
  • Ramp Generator 1 – 5
  • Name/Misc

Le pagine di parametri Multipatch sono:

  • Voice 1 – 6 Transpose
  • Voice 1 – 6 Volume
  • Voice 1 – 6 Panpot
  • Voice 1 – 6 Vibrato
  • Voice 1 – 6 CV/MIDI
  • Voice 1 – 6 Zone
  • Name/Misc

 

Percorso di voce

Due oscillatori, filtro multimodo, doppio amplificatore. Scendiamo nei particolari:

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VCO 1 e VCO 2

Ciascuna voce genera i due oscillatori attraverso l’integrato CEM 3374 Dual VCO; contrariamente a quanto normalmente creduto, generare due oscillatori attraverso singolo integrato (invece di usare il classico 3340 normalmente diffuso nel panorama dei sint polifonici Anni 80) permette di mantenere una migliore stabilità in temperatura (quindi, tenuta dell’accordatura) e di sfruttare il multiplying DAC di controllo, senza dover ricorrere al meno preciso analog multiplier contenuto nel classico 3340. Inutile dire che, da un punto di vista dell’approvvigionamento, è più facile trovare il singolo 3340 di quanto – oggi – non sia facile reperire il dual 3374, ma questo è un altro paio di maniche.

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Ciascun oscillatore genera simultaneamente triangolare e dente di sega (interne al CEM) e quadra a simmetria variabile attraverso trattamento della saw con comparatori esterni; non è prevista la regolazione individuale per i livelli delle forme d’onda, ma triangolare, dente di sega e quadra sono sommabili liberamente nei due oscillatori.

wave square

In aggiunta, il VCO 2 si appropria anche di un Noise Generator per arricchire l’offerta timbrica e prevede la presenza della Hard Sync.

wave saw

A margine, segnaliamo come il CEM 3374 offra sia Hard Sync che Soft Sync (quest’ultima, nell’architettura Xpander, è tralasciata, così come è tralasciata la possibilità di differenziare, sul VCO B, la possibilità della reverse direction sotto sincronizzazione.

cem3374 scheme

La frequenza è regolabile in escursione di semitoni Coarse (00-63) e Detune (00-63); nel primo caso, il valore numerico corrisponde a un semitono (00 = un’ottava sotto al valore nominale espresso con la tastiera), nel secondo, l’escursione dei 64 incrementi copre un semitono. Il segnale generato dagli oscillatori è regolabile in volume modulando il livello d’uscita VCO 1 e VCO 2; le altre destinazioni di modulazione previste sono la frequenza VCO 1 e VCO 2, la Pulse Width VCO 1 e VCO 2; non è possibile modulare il Detune.

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Su Page 2, è possibile scegliere se, individualmente, i due VCO rispondono al Keyboard Control Voltage o al Lag Generator (quest’ultimo, può ricevere una quantità impressionanti di sorgenti di controllo), se sono subordinati all’azione del Vibrato LFO Master, se ricevono Lever 1 (cioè il Pitch Bend) e, nel caso del VCO 2, se è abilitata la Hard Sync. Rispetto alle macchine contemporanee, c’è molto.

Al momento dell’accensione, l’apparecchio esegue – se richiesta – una procedura di Tune con cui paragona i valori delle note C4, E5, G#6, C8, E9 per ciascun VCO, confrontando i valori riscontrati con quelli precedentemente memorizzati; i valori intermedi tra i punti letti e confrontati sono ottenuti attraverso interpolazione lineare generata dal Main Processor. Allo stesso modo, si cura la perfetta simmetria al 50% per l’onda quadra e, come vedremo, la frequenza di taglio dei filtri, l’entità della resonance, il guadagno dei VCA.

L’onda triangolare prodotta dal VCO 2 è prelevata a monte della regolazione di livello e utilizzata come segnale modulante per la FM lineare indirizzabile sulla frequenza del VCO 1 o sulla frequenza di taglio del filtro.

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Filter

Il filtro Xpander è realizzato con un integrato CEM 3372 (come al solito, meno comune del tradizionale Low Pass CEM 3320) che integra un CV Mixer a due canali, un Low Pass con i quattro poli indipendenti, e un VCA con cui regolare il livello in uscita.

wave saw lopass resonance

Grazie al mixer integrato e alla gestione sapiente delle quattro uscite 6, 12, 18 e 24 dB (unite all’inversione di fase), è possibile sfruttare i comportamenti di filtraggio:

  • Low Pass a 1, 2, 3 o 4 poli (rispettivamente, 6, 12, 18 e 24 dB/Oct di attenuazione);
  • High Pass a 1, 2 e 3 poli;
  • Band Pass a 2 e 4 poli;
  • Band Reject a 2 poli;
  • Phase Shift a tre poli;
  • Combinazione di High pass a 2 o 3 poli con Low Pass a 1 polo;
  • Combinazione di Band Reject a 2 poli e Low Pass a 1 polo;
  • Combinazione di Phase Shift a 3 poli e Low Pass a 1 polo.

La coppia di VCA presenti nella pagina permette il controllo da parte dell’inviluppo e da parte della keyboard velocity (provate a convogliare le due sorgenti di modulazione su un singolo VCA e scoprirete, con orrore, che le vostre note non si fermano più…). In alternativa, giocando con furbizia tra initial gain e modulazione non correlata da parte di uno o due LFO, si posso costruire autentiche onde di segnale con cui annichilire qualsiasi estimatore della drone music più tossica.

Nella Page 2, è possibile subordinare la Cutoff Freqency al Keyboard CV o al Lag Generator, al Lever 1 (Bend)  e al Common Vibrato.

Le destinazioni di modulazione sono: Cutoff Frequency, Resonance, VCA 1 Volume e VCA 2 Volume; non è possibile controllare dall’esterno il modo di filtraggio – il suo cambiamento durante la nota comporta una serie di click e bump douti alla riconfigurazione del circuito audio. Per questo tipo di comodità, dovrete rivolgervi alle più sofisticate macchine in tecnologia Virtual Analog…

 

Modulazioni

Uno dei due processori si prende cura della generazione di tutto ciò che produce modulazione; l’approccio ibrido (audio analogico e controllo digitale) è meno raro di quanto non si possa pensare e, talebanesimo a parte, offre il meglio dei due mondi. A patto che la generazione digitale sia sufficientemente densa e ben progettata. Da questo punto di vista, Xpander tradisce un pochino della sua età: le escursioni di parametri chiave come la frequenza degli LFO non sono sufficientemente ampie da risultare utili per la FM spinta e, durante le procedure di editing, quando si richiede all’interfaccia utente un intervento numerico significativo, Xpander “sbarella” per stare dietro ai cambiamenti. Del resto, la filosofia Anni 80 era del tipo “prima programma, poi suona”…

Ciascuna Patch di Xpander prevede venti percorsi di modulazione liberamente assegnabili dal musicista, in aggiunta a quelli previsti dalla struttura hardwired; le modulazioni possono essere quantizzate per semitoni e possono essere cumulate collegando due o più volte la stessa sorgente sulla stessa destinazione. In questo modo, si possono ottenere escursioni più ampie e maggior selettività nella regolazione. L’importante è non superare il tetto massimo dei venti collegamenti previsti. In caso contrario, sarà la macchina stessa a ricordarvi che avete esagerato.

Le modulazioni, che come dicevamo sono prodotte dal Voice Processor, sono aggiornate ogni 10 millisecondi (potenza dei processori dell’epoca…); per evitare zippering sui valori, c’è una generosa dotazione di resistenze sulle uscite DAC, cui cui addolcire i cambiamenti bruschi. Ovviamente, specie nel caso delle modulazioni con onde dente di sega, o dovunque siano necessari i bruschi cambiamenti, l’operazione di smoothing è disabilitata.

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Inviluppi

I cinque inviluppi sono DADSR (cioè ADSR con stadio di Delay iniziale) liberamente programmabili e scalabili attraverso un Amplifier che ne regola l’intensità d’uscita; oltre alla regolazione di tempi e livelli, il musicista può definire il comportamento Reset (partenza incondizionata da zero), Freerun (subordinazione al solo impulso di Trigger) e DADR (eliminazione del livello di Sustain). Gli inviluppi sono sincronizzabili su Single o Multiple Trigger, possono essere subordinati al External Trigger ricevuto dalla porta hardware dedicata o dal ciclo di uno dei cinque LFO interni o da parte del VIBrato globale, tanto in maniera incondizionata, tanto subordinando AND l’External Trigger alla persistenza di un Gate di tastiera. Come dire che la ripetizione automatica degli inviluppi, clockata dal LFO 1, può agire sempre o solo quando il musicista preme le note sulla tastiera. Da  questo punto di vista, ARP Odyssey ha fatto scuola…

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E’ possibile subordinare alle modulazioni esterne i tempi di Delay, Attack, Decay e Release; non è possibile modulare il livello di Sustain. Come si fa per implementare un Damper Pedal? Ancora una volta, Xpander tradisce la sua età: occorre modulare il Release Time con l’apertura di un footswitch… un meccanismo efficiente, ma non intuitivo.

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LFO

Anche se non spaventosamente veloci e non spaventosamente controllabili (64 possibili valori di Speed non sono sufficientemente densi per garantire estrema accuratezza nelle regolazioni), i cinque LFO offrono parecchie cartucce da sparare. Una volta definita la velocità e la forma d’onda desiderata (triangle, square, up saw, down saw, random stepped, noise, sample & hold – con accesso a tutte le sorgenti di modulazione), non rimane che definire l’ampiezza di modulation out ed il gioco è fatto.

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I parametri modulabili sono: Speed e Amplitude.

E’ possibile sincronizzare il ciclo del LFO ad un impulso ricevuto dall’esterno, definendo il Retrig Point (Moog lo avrebbe chiamato clamping point ) da cui si vuole far ripartire la forma d’onda. Ogni LFO è dotato del proprio generatore Lag con cui addolcire la forma d’onda; si può definire il comportamento di retrig Single/Multi e specificare se la subordinazione è per la porta di External Trigger o per il Keyboard Gate.

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Tracking Generator

Assimilabile a una sorta di “equalizzatore di voltaggio” o, se si preferisce, ad un processore non lineare con cui influenzare i segnali di controllo, il Tracking Generator permette di riscrivere i valori di un qualsiasi controllo – ad esempio il Keyboard CV – in corrispondenza dei punti basso, medio basso, medio, medio alto e alto. Se, ad esempio, si processa la tensione di tastiera – che si immagina lineare – prima di indirizzarla agli oscillatori, si potranno avere, per ciascuna delle cinque ottave (grosso modo, corrispondenti ai cinque valori di tracking regolabili), deviazioni crescenti o calanti in rapporto alla linearità di partenza.

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Un ciclo di LFO può essere reso iperveloce mediante riequalizzazione di tracking e ciascuno dei tre generatori disponibili può – ad esempio – convertire la brutale triangolare di un LFO in una più morbida sinusoide… basta deviare dalla linearità i valori dei punti medio basso e medio alto.  Allo stesso modo, un pedale CV collegato al Tracking Generator e interpretato nei cinque punti 0, 0, 0, 0 e 63 finisce per agire come un footswitch On/Off.

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Ramp Generator

Sono quattro inviluppi semplificati al comportamento monostadio; possono essere gestiti in Ramp Time e subordinazione Trigger Single/Multiple, con selezione per eventuali sorgenti di Retrigger interne (LFO 1-5, VIBrato) o esterne, con o senza AND sul Keyboard Gate. Se serve uno sforzato applicato alla Cutoff Frequency, perché sprecare un intero ADSR?

La prossima volta, affronteremo le Multipatch Pages ed i parametri afferenti.

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