Virtual Instruments e Virtual Analog

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Negli articoli precedenti abbiamo visto come i sistemi elettronici siano realizzati attraverso la connessione opportuna di vari tipi di componenti. Abbiamo brevemente approfondito le caratteristiche di questi e visto che tutte le applicazioni si sintesi ed elaborazione audio possono essere realizzate con poche (tutto sommato) categorie di sottosistemi interconnessi.

Abbiamo visto i componenti passivi e quelli attivi e ripercorso la storia dei circuiti elettronici. Siamo partiti dai circuiti analogici (i primi ad essere sviluppati) per arrivare a quelli digitali che, grazie alla possibilità di astrazione consentita dal connubio hardware/software, ci consentono di realizzare ogni applicazione immaginabile.

In sostanza, se riusciamo a formalizzare adeguatamente un problema, attraverso la definizione di opportuni algoritmi, possiamo risolverlo.

Un’altra cosa importante che abbiamo imparato è che ogni componente, sebbene pensato per una determinata applicazione, ha dei comportamenti che deviano dalla sua funzione principale. Questo succede per due ragioni. La presenza di componenti parassiti (un resistore, ad esempio, è anche un po’ induttore e un po’ condensatore) e la non linearità intrinseca. Tutti i componenti reali, per quanto ben realizzati, hanno comportamenti che deviano dalla linearità sia nelle zone di normale funzionamento che (e soprattutto) quando sono portati verso i limiti delle proprie capacità.

Abbiamo anche scoperto, però, che spesso sono proprio questi effetti indesiderati a rendere interessanti le cose. Quello che viene definito “calore analogico” non è altro che l’effetto combinato di micro interferenze, differenze tra sistemi che dovrebbero essere uguali (si pensi ai canali di una console), non linearità e relative distorsioni armoniche, di intermodulazione o di fase.

I sistemi digitali, essendo le loro caratteristiche dipendenti da algoritmi tradotti grazie ai linguaggi di programmazione, sono sempre uguali a loro stessi e, se non si prendono provvedimenti adeguati, clinici nelle loro elaborazioni.

Per riprodurre in ambito digitale le caratteristiche dei circuiti analogici, o più in generale dei sistemi fisici, è possibile ricorrere alle nostre conoscenze mi matematica, fisica, statistica e teoria dei segnali. Ultimamente si ricorre anche agli strumenti che arrivano dalle frontiere della conoscenza quali, ad esempio, l’intelligenza artificiale.

Grazie a tutte queste tecniche (tutte complesse è per le quali è necessario acquisire competenze profonde e multidisciplinari) è possibile generare dei modelli di componenti e sistemi reali che ne approssimano il loro comportamento. L’approssimazione è tanto più spinta quanto più dettagliato è il modello. È ovvio che a un modello dettagliato corrisponde un algoritmo complesso che richiede grande capacità di calcolo.

Fa parte della scelta del team di progettisti decidere il compromesso tra prestazioni audio, necessità di risorse in termini computazionali e prezzo. Fortunatamente il progresso tecnologico (sia in termini di capacità di calcolo che di accuratezza delle rappresentazioni) consente applicazioni che sono talmente accurate da essere indistinguibili dai loro corrispettivi reali.

Si parte dai semplici sintetizzatori monofonici quali, ad esempio, il Presonus – Mojito rappresentato in figura:

Qui si vede che è stato modellato un sistema con:

  • Oscillatore analogico e LFO
  • Filtro passa-basso con possibilità di modulazione via LFO
  • VCA con inviluppo ADSR
  • Semplice sezione effetti

Le cose si complicano andando ad esaminare il Presonus-MaiTai.

In questo caso il sintetizzatore modellato è polifonico con due oscillatori, filtro multimodo, due LFO, tre sezioni di inviluppo, tre sezioni effetti.

Se si pensa che questi strumenti sono contenuti (insieme ad altri che sfruttano altre tecnologie) nella DAW Presonus Studio One Pro si capisce come la rivoluzione tecnologica sia stata in grado di mettere a disposizione a una frazione del costo dei corrispettivi analogici strumenti estremamente performanti.

Naturalmente possono essere aggiunti virtual instruments di altri produttori e citiamo, solo a titolo di esempio lo EzBass di ToonTrack (strumento disponibile da qualche mese)

o il pianoforte EzKeys sempre di ToonTrack

Ovviamente il pyisycal modeling non si limita agli strumenti. Si può, infatti modellare processori ed effetti storici quali, ad esempio, il compressore Teletronix LA-2A e l’equalizzatore Pultec EQP1-A come fa Presonus con il suo Fat Channel in cui utilizza la tecnica dello Spazion di Stato (State Space) per realizzare i suoi modelli fisici.

Sempre attraverso lo spazio di stato, Presonus fornisce il suo Ampire che è una suite per il modeling di:

  • Effetti per chitarra
  • Amplificatori per chitarra e basso
  • Casse per chitarra e basso
  • Microfoni

Anche FatChannel e Ampire sono inclusi nel pacchetto di Studio One Pro che citiamo a titolo di esempio. Ovviamente le altre DAW non sono da meno ed offrono contenuti (spesso inclusi nel prezzo di acquisto) di pari livello.

Anche nel caso di processori ed effetti è possibile ricorrere a prodotti di terze parti da integrare nella DAW sotto forma di plugin. Citiamo come esempio il Lindell 80 di Lindell Audio che riproduce i canali completi di una console Neve serie 80 a cui possono essere associati i master bus per avere, all’interno della DAW, una riproduzione estremamente efficace di una intera console Neve degli anni ’70. In questo caso sono state modellate anche le differenze tra i singoli canali per una riproduzione particolarmente accurata del sistema analogico di riferimento.

Ovviamente è possibile realizzare sistemi digitali stand alone che sfruttano questa tecnologia e realizzare hardware virtual analog per riprodurre, ad esempio, vecchie glorie del passato come fa la Roland con la sua Boutique Series che, con un form factor diventato ormai caratteristico, riproduce tutti i device rilasciati nei decenni dal marchio giapponese. Unica eccezione è lo SE-02 che è, invece, un synth real analog ispirato al Moog Model D e realizzato in collaborazione con Studio Electronics.

Altro strumento virtual analog che citiamo perché appena uscito è il Modal Electronics Cobalt 8.

Anche questo, ad un prezzo che pare estremamente ragionevole, consente di avere (in forma hardware) i suoni analogici (virtual analog) che hanno fatto la storia della musica elettronica e non degli ultimi decenni.

Il virtual analog e il physical modeling trovano la loro massima espressione nelle applicazioni per chitarra e basso. Le ragioni sono probabilmente storiche perché la strada è stata aperta da Line6 qualche decennio fa. Le aziende che propongono le loro soluzioni sono ormai molte e distribuite in tutto il mondo. Citiamo l’italiana IK Multimedia che ha appena rilasciato la nuova versione del suo AmpliTube (la versione nuova è la 5). Il flagship model di Line6, invece, è la Helix (disponibile in versione Rack, Floor e Plugin).

Impossibile non citare i dispositivi Fractal che, diretti concorrenti di Line6, riscuotono un grande successo nella comunità chitarristica.

Attraverso questi oggetti è possibile portarsi dietro l’intera storia della amplificazione per chitarra e basso e organizzare i propri suoni in configurazioni anche estremamente complesse (da far invidia ai rig di Steve Lukater, The Edge o David Gilmour solo per citare i più sofisticati).

Anche in questo caso il livello delle simulazioni è elevato e, con la giusta competenza e dedizione, è possibile realizzare sonorità e combinazioni di effetti che non hanno nulla da invidiare a sistemi complessi dal costo di decine di migliaia di Euro. Da non trascurare il fatto che il tutto è possibile portando con sé un solo device.

La sensazione di utilizzare macchine analogiche è comunque insuperabile e, a volte, contribuisce a stimolare la creatività del musicista. La praticità (e la crescente qualità) del virtual analog costituisce, però, un’opzione che va assolutamente presa in considerazione specialmente quando si hanno problemi di spazio, di soldi e di accessibilità ai dispositivi storici (che spesso sono anche molto difficili da manutere correttamente). Uomo avvisato… (ma anche donna).

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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