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L’ultima volta abbiamo parlato dei Sequencer nei sistemi modulari. Il loro compito è quello di generare i segnali di Pitch e Gate per comandare i moduli di generazione del suono.

Tra questi ultimi (i generatori) gli oscillatori sono quelli che, nella loro forma analogica, sono stati utilizzati per primi quale fonte primaria dei suoni. 

Prima molto semplici poi sempre più complessi, continuano, ovviamente a rappresentare il punto di partenza per la sintesi sonora (modulare e non).

I principi di funzionamento degli oscillatori

I principi su cui si basa la realizzazione degli oscillatori sono due:

  • la reazione positiva
  • il rilassamento

Nel primo caso (reazione positiva) il segnale di uscita di un amplificatore viene riportano in ingresso in modo che non vi sia inversione di fase con una rete elettrica selettiva che determina la frequenza di oscillazione. Basta un piccolo segnale a larga banda (il rumore generato dai componenti) per attivare un processo rigenerativo che arriva a regime generando la forma d’onda (tipicamente sinusoidale) desiderata.

Oscillatore a ponte di Wien – la rete di reazione è nel blocco verde, l’amplificatore in quello azzurro (Ph. by Wikipedia)

Gli oscillatori a rilassamento basano invece il loro funzionamento sulla carica e scarica (sulla base di parametri determinati dai componenti del circuito) di uno o più condensatori. Con questi circuiti è più facile generare onde quadre e, attraverso elaborazioni successive (integrazioni e/o derivazioni), denti di sega o segnali triangolari.

Multivibratore (oscillatore a rilassamento) astabile (Ph. by Wikipedia)

Come succede sempre, a partire dal principio di funzionamento, grazie all’ingegno dei designer si procede alla realizzazione di circuiti avanzati in grado di generare forme d’onda estremamente complesse.

Ovviamente è possibile realizzare oscillatori anche in ambito digitale. In questo caso è possibile riprodurre attraverso algoritmi il comportamento dei generatori analogici (virtual analog) oppure definire algoritmi nuovi essendo limitati solo dalla fantasia e dalla capacità di programmazione. Vediamo alcuni esempi significativi, tra quelli disponibili nel Milk Audio Store, senza la pretesa di essere esaustivi.

Intellijel Rubicon 2

Questo dispositivo è un oscillatore e LFO con differenti forme d’onda di uscita e con thru-zero FM.

Intellijel Rubicon 2

Questo non è un oscillatore del tipo set and forget. E’ un dispositivo che chiede di essere manipolato, modulato ed esplorato. Nel suo essere orgogliosamente analogico porta ad evitare tutte le scorciatoie premiando l’utente con suoni limitati solo dalla creatività.

Rubicon2 è flessibile, ricco di feature, analogico e pronto tanto ad urlare quanto a cantare assecondando gli obiettivi delle patch in cui è inserito.

Supporta nove uscite simultanee, due sub-oscillator, tre variazioni di forma d’onda, ha un circuito impulsivo a tre stati, dispone di modulazione di frequenza lineare ed esponenziale, hard e soft sync, pulse width modulation, controllo CV della intensità di FM, un nuovo circuito di Warp e la possibilità di generare FM thru-zero simmetrica senza perdita di intonazione o accuratezza del tracking.

Rubicon2 è la seconda generazione del classico Rubicon triangle VCO progettato in collaborazione con David G. Dixon.

Di seguito le specifiche tecniche::

  • nove uscite simultanee (tre Sine types, Triangle, Saw, Double Saw, Zig-Zag, Pulse, Tri-State Pulse, Sub, and Warp)
  • tuning veloce ed accurato grazie a uno switch che permette la selezione di otto ottave, una manopola di Pitch, uno switch per selezionare il modo di funzionamento tra  LFO e VCO e un tripper sul pannello frontale
  • un Lock switch per attivare la Thru-Zero Linear FM
  • un wave folding Warp Circuit per miscelare il segnale con la Tri-State Pulse wave
  • possibilità di scegliere tra Hard o Soft Sync e di attivare la FM esponenziale

Xaoc Devices Odessa

Questo oscillatore usa la tecnologia digitale. Attraverso questa applica una sintesi additiva controllabile da una serie di macro parametri che agiscono su tutte le sinusoidi per creare la forma d’onda finale.

Xaoc Device Odessa

L’interfaccia utente è semplice e accessibile per consentire la facile creazione di timbri ricchi di armoniche e con spettri complessi. Questi possono essere sia armonici che enarmonici.

Anche se in quest’ultimo caso (spettro enarmonico) il risultato è una forma d’onda non periodica, tutti i parziali sono multipli della frequenza fondamentale e possono essere controllati da un ingresso V/oct.

La serie di armoniche può essere elaborata in varie forme (squeezed, spread apart, tilt o modificata da un filtro a pettine). Il risultato è un’ampia varietà di suoni particolari. Modulando la risposta del filtro a pettine si ottengono effetti quali flanging e phasing.

Funzionalità addizionali, e spesso ricercate, sono la through-zero linear frequency modulation o il detune all’unisono di fino a cinque copie del suono che possono essere utilizzate per generare cluster densi e grossi.

Ci sono nove parametri controllati da manopole dedicate in modo da rendere il workflow immediato. Ogni parametro ha, inoltre, un ingresso CV per live animation o effetti audio organici. 

Odessa ha due uscite principali per armoniche parziali che possono anche essere scalate in frequenza. Un’uscita addizionale che può emettere un’onda quadra o una sinusoide alla frequenza fondamentale. 

Interessanti effetti spaziali, modulazioni e sincronizzazioni sono possibili grazie a questa uscita.

L’hardware è basato su un potente circuito integrato FPGA (Field Programmable Gate Array) in grado di offrire una potente elaborazione parallela. Il segnale generato è privo di aliasing nell’intero range di frequenze grazie alla limitazione in banda intrinseca dell’algoritmo. Un analizzatore di spettro (semplificato) aiuta a visualizzare l’andamento delle armoniche.

Erica Synth Graphic VCO

E’ un generatore a wavetable che offre la possibilità di costruire le propria forme d’onda, fare morphing fra esse e applicare modulazioni FM, distorsioni e molto altro.

Erica Synths Graphic VCO

Erica Synths Graphic VCO consente di disegnare le forme d’onda, organizzarle in wavetables e banchi di wavetable, applicare il morphing tra due wave selezionate ed alterare il risultato in modi avanzati applicando effetti quali FM, phase distortion, ring modulation, wavefold/wave wrap, bitcrush.

Di seguito alcune specifiche tecniche:

  • waveform designer molto versatile
  • morphing tra due segnali
  • wavetable design
  • wavetable matrix design
  • varie modalità di alterazione delle forme d’onda: FM, phase distortion, ring modulation, wavefold, wave wrap, bitcrush
  • 32 wavetable con suoni classici incluse nel package
  • disponibilità di snapshot
  • uscita sub oscillator configurabile
  • sub oscillator tuning da -1 a -24 semitoni
  • sub oscillator detuning (+/- 50 cents)
  • realizzazione Skiff-friendly
  • caricamento di waveform/wavetable via USB
  • firmware aggiornabile via USB

Forme d’onda e configurazioni possono essere salvate/richiamate istantaneamente dalla memoria. Il modulo ha due uscite Main e Sub dalla quale è possibile prelevare il segnale del sub oscillatore.

Verbos Electronics Harmonic Oscillator

Chiudiamo la rassegna con un esempio di generatore a sintesi additiva ma analogicoHarmonic Oscillator è un oscillatore analogico additivo che genera le prime 8 armoniche (che sono, ovviamente sinusoidi) rispetto alla fondamentale. Lo spettro delle frequenze può essere processato da 3 ingressi CV. Ha ingressi per FM lineare, un ingresso in CV su ogni fader dello spettro e tre uscite di forme d’onda standard. L’oscillatore è realizzato a componenti discreti e parte da una forma d’onda triangle-core.

Verbos Electronics Harmonic Oscillator

L’Harmonic Oscillator è ottimo per generare suoni di organo o simili.

La parte sinistra del modulo ricorda un classico VCO e contiene: 

  • un coarse un fine tuning
  • un ingresso per FM lineare con attenuatore
  • uno per FM esponenziale
  • un ingresso 1V/oct

Il sistema dispone di 3 forme d’onda in uscita: sinusoidale, quadra e dente di sega. Queste possono essere sommate grazie all’uscita che somma le armoniche processate nella parte destra del modulo.

La sezione oscillatore genera otto forme d’onda sinusoidali con frequenze multiple rispetto alla fondamentale. Il livello di ogni armonica può essere pilotata tramite controllo in CV o tramite fader. Le singole armoniche hanno un uscita individuale.

Molto interessanti sono i parametri sul fondo del modulo che possono essere modificati manualmente o tramite controllo in CV per modificare lo spettro delle frequenze indipendentemente dalla posizione dei fader:

  • Harmonic Scan : fa uno scan sullo spettro delle frequenze, con Center si determina la frequenza centrale e con il Width la larghezza della campana
  • Spectral Tilt: applica un filtro di tipo Tilt in grado di enfatizzare una parte dello spettro mentre ne attenua, simmetricamente, l’altra

Per concludere

Come è facile capire, il mondo degli oscillatori è sufficientemente variegato e ricco di alternative da poter soddisfare tutte le esigenze.  In questo post abbiamo cercato di fornire le basi per una scelta consapevole con riferimento ai generatori di segnali musicali. Ovviamente gli stessi principi possono essere applicati, con le modifiche del caso, alla generazione di segnali di controllo. Dedicheremo a questo aspetto uno dei prossimi post. A presto!

Sono un ingegnere elettronico con la passione per la musica ed il suono. Mi sono avvicinato alla musica da autodidatta (salvo una breve parentesi alla University of the Blues di Dallas) e ho suonato nei peggiori locali italiani (con casuali puntate all'estero).
Ho costruito la mia prima radio FM appena finita la terza media. Ho continuato con amplificatori a valvole e transistor fino ad arrivare alla produzione di circuiti integrati.
Collaboro da anni con varie riviste (cartacee e web) di musica nelle quali mi occupo di recensioni di strumenti musicali e sistemi per l'elaborazione del suono. Trovate le mie pubblicazioni su Accordo (accordo.it), la rivista Chitarre (dal 2010 al 2015) e su Audio Central Magazine (audiocentralmagazine.com).
Produco musica da un po' nello NTFC Studio che serve sostanzialmente per le produzioni di NTFC Band.

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