Un semplice filtro Series-Parallel

Il comportamento di filtraggio dinamico è il più potente attrezzo che un sintetizzatore in sintesi sottrattiva possa offrire al musicista: dalla semplice eliminazione delle armoniche indesiderate in avanti, la sua comprensione è indispensabile per capire come lavorare in maniera proficua alla programmazione timbrica professionale. In questo testo, analizzeremo un semplice meccanismo di filtraggio dinamico configurabile in serie e/o in parallelo, riemerso dalle nebbie di Avalon, ma non er questo meno attuale. Il lettore attento potrà immediatamente riconoscere comportamenti disponibili in ben noti hardware e software di sintesi.

Di Enrico Cosimi

Un semplice sintetizzatore analogico offrirà quasi sempre la possibilità di filtrare il segnale prodotto dai suoi oscillatori attraverso un banale comportamento Low Pass: tutte le frequenze superiori al valore espresso come Frequenza di Taglio, saranno eliminate in uscita al filtro con un’efficacia direttamente proporzionale alla selettività del filtro stesso. Nelle macchine più evolute, e costose, possono essere presenti altri comportamenti di filtraggio relaitivi alla sottrazione delle basse frequenze (High Pass Filter), all’eliminazione delle medie frequenze (Band Reject Filter) o al loro isolamento (Band Pass Filter). Le cose diventano più interessante, ma più complesse nella gestione, quando lo strumento prevede la possibilità di collegare in serie o in parallelo due diverse strutture di filtraggio.

Una struttura come quella riprodotta nel nostro esempio, a fronte di due unità di trattamento fisicamente disponibili al suo interno (un Low Pass e un High Pass) permette di lavorare in quattro modi diversi:

• in modo Low Pass Filter esclusivo;
• in modo High Pass Filter esclusivo;
• ascoltando simultaneamente i due trattamenti, attraverso connessione parallela;
• in modo Band Pass Filter, ottenuto per collegamento seriale dei due filtri.

Non deve essere sottovalutata l’espressività offerta dai diversi bilanciamenti tra High e Low Pass gestibili nel comportamento parallelo.

Ovviamente, un filtro di questo tipo richiederà un’implementazione comandi che, sul pannello frontale, richiederà qualche fatica aggiuntiva per il musicista: non ci saranno le semplici manopole di Cutoff e Resonance, ma anche altri comandi che dovranno essere espugnati.

Come diavolo è costruito un marchingegno simile?

La cosa è meno complessa di quanto si possa pensare; come al solito, è possibile scindere il problema più grande in tanti problemi più piccoli e meno gravi.

Per sperimentare con comodità, abbiamo implementato un sistema di sintesi ridotto all’osso al’interno di Reaktor 6.  Facciamo riferimento allo schema a blocchi e nessuno si farà male. 

Percorso audio

Il segnale prodotto da un oscillatore (insomma, da una qualsiasi sorgente sonora a nostra disposizione) viene sdoppiato in due rami di percorso: il primo ramo entra direttamente dentro al filtro passa basso; il secondo ramo entra nel primo deviatore crossfader.

Il primo deviatore crossfader riceve i due segnali prodotti dall’uscita del filtro passa basso e dall’uscita diretta dell’oscillatore; la sua uscita è collegata all’ingresso del filtro passa alto. In questo modo, agendo sul crossfader, il musicista decide se nel filtro passa alto arriva il precedente filtraggio low pass (cioè, si lavora in modalità seriale) o se invece si riceve il segnale diretto dell’oscillatore (ovvero, tanto il passa basso quanto il passa alto, ricevendo la stessa sorgente sonora, lavorano in modalità parallela).

L’uscita del filtro passa alto è sdoppiata in due rami di percorso: il primo ramo entra direttamente nel crossfade di uscita (ulteriori particolari in seguito); il secondo ramo entra nel crossfade di bilanciamento che permette – esclusivamente in modo parallelo – di livellare l’ascolto high pass contro l’ascolto low pass.

All’ingresso del secondo crossfade (lo chiameremo crossfade di bilanciamento input) sono quindi collegate: l’uscita del filtro high pass e l’uscita del filtro low pass. In questo modo, il musicista – che precedentemente ha deciso di lavorare in modo parallelo – può bilanciare quanto segnale high pass e quanto segnale low pass vuole ascoltare.

Il terzo, e ultimo, crossfade (di uscita) riceve e bilancia i due segnali composti da:

• uscita diretta del filtro high pass (per sfruttare ila seriazione low pass filter -> high pass filter);
• uscita del crossfade di bilanciamento (per ascoltare, in parallelo, il mix tra passa alto e passa basso).

Gestione dei tre crossfader

Il punto critico del sistema è nell’accoppiamento il più possibile automatizzato tra i funzionamenti/selezioni dei tre crossfader.

Come funziona un crossfader come i tre esemplari presenti nella struttura? Dopo aver deciso che ci sono 2 ingressi (ma il numero potrebbe cambiare, a discrezione del programmatore), attraverso un segnale di controllo, si decide quale dei due (e in che percentuale progressiva) debba raggiungere l’unica uscita. In questo modo, il DJ decide quale dei due giradischi Technics 1200 raggiungerà l’amplificazione o, in questo caso, il programmatore sceglierà quale segnale far procedere nel resto del circuito. 

I tre crossfade presenti nella patch devono essere considerati “1 + 2”, cioè separati dal punto di vista della funzione svolta:

• il primo e il terzo crossfade sono gestiti da un unico segnale di controllo, che chiameremo Crossfade per semplicità, con il quale si decide: a) cosa entra nel filtro passa alto [oscillatore o uscita del low pass] e b) cosa si ascolta in uscita al circuito stesso [uscita seriale lowpass dentro high pass o uscita parallela lowpass più highpass];
• il secondo crossfade, lo chiameremo Balance, decide solo in modalità Parallel quanto segnale si ascolta dal modulo high pass e quanto dal modulo low pass.

I controlli agiscono con progressione e continuità… cioè, non sono interruttori, ma slider che producono valori omogenei compresi tra 0 e 1.

Per semplificare, o per rendere solo meno complesse le cose, conviene accoppiare i segnali collegandoli alla porta 0 o alla porta 1 in maniera coerente: in questo modo, quando il comando di pannello Crossfade vira su valore “0”, nei due crossfade di input al modulo high pass e all’uscita, si sintonizzano le condizioni corrette.

Condizioni da rispettare

Cerchiamo di stendere tutte le possibili condizioni operative.

Comportamento Seriale

L’oscillatore deve entrare nel filtro low pass; il low pass deve entrare nel filtro high pass, il modulo di uscita deve ricevere il segnale del filtro high pass.

Oscillatore in low pass = è facile e inevitabile, vista la connessione diretta.

Low pass in high pass = si ottiene regolando su “0” il primo crossfader.

High pass in uscita = si ottiene regolando su “0” il terzo crossfader.

Primo e terzo crossfader agiscono sotto controllo di un unico regolatore.

Comportamento Parallelo

L’oscillatore deve entrare sia nel filtro low pass che nel filtro high pass; i due segnali devono raggiungere, in bilanciamento arbitrario, l’uscita.

Oscillatore in low pass = ancora, è facile e inevitabile, vista la connessione diretta.

Oscillatore in high pass = si ottiene regolando su “1” il primo crossfader.

Bilanciamento parallelo dei filtri in uscita = si ottiene regolando su “1” il terzo crossfader

Primo e terzo crossfader agiscono sotto controllo di un unico regolatore

Low pass in uscita = si ottiene regolando in posizione intermedia il secondo crossfader.

High pass in uscita = si ottiene regolando in posizione intermedia il secondo crossfader.

La prossima volta, daremo un’occhiata all’implementazione del circuito dentro Reaktor 6.