Come si creano i suoni con i sintetizzatori CASIO CZ-1000 CZ-101

Sintesi del suono PD ( Phase Distortion - Distorsione di fase )

Il CZ-1000 adotta il sistema esclusivo a sorgente sonora PD (Distorsione di fase) elaborato dalla CASIO. Come indica il termine "distorsione di fase", questo sistema di sintesi del suono, distorce l'angolo di fase di un'onda sinusoidale o cosinusoidale scritta in un ROM al momento della lettura, creando così una varietà di forme d'onda. La conformazione dell'angolo di fase distorto in lettura determina la forma d'onda DCO (corrispondente a quella VCO in un sintetizzatore analogico). Il valore di distorsione dell'angolo di fase in lettura (intensità di modulazione) è determinato dal valore momentaneo dell'inviluppo DCW (che corrisponde al VCF di un sintetizzatore analogico).

La fig. 1 mostra ciò che avviene quando l'angolo di fase dell'onda cosinusoidale scritta nel ROM viene letto in forma lineare - l'onda cosinusoidale viene emessa così com'è.

L'angolo di fase viene letto ad una velocità fissata, assumendo valori da 0 a 2 p.
Vediamo quindi che cosa avviene quando la velocità da 0 a p viene aumentata mentre la velocità di lettura da p a 2 p viene diminuita.

Come illustrato nella fig. 2, la lettura dell'angolo di fase non è più lineare ma distorta, mentre l'onda cosinusoidale emessa è divenuta simile ad un'onda a dente di sega.

Che cosa avverrà se aumentiamo ancora la velocità di lettura da 0 a p e diminuiamo ulteriormente la velocità di lettura da p a 2 p ?
Come si può vedere nella fig. 3, l'onda cosinusoidale emessa è ora un'onda a dente di sega quasi perfetta.

Questo sistema a generazione del suono PD può dunque emettere con facilità qualsiasi tipo di forma d'onda diversa da un'onda cosinusoidale distorcendo semplicemente l'angolo di fase in lettura di un'onda cosinusoidale (o sinusoidale) immagazzinata in un ROM.

Questo esclusivo sistema di distorsione di fase, che è in grado di modulare onde cosinusoidali, si rivela dunque essere una sorgente di sintesi del suono davvero innovativa.

Le figure 1-3 illustrano il tipo di distorsione dell'angolo di fase in lettura che si verifica quando la velocità di lettura dell'angolo di fase da 0 a p viene aumentata mentre la velocità di lettura dell'angolo di fase da p a 2 p viene diminuita. Una figura simile viene creata quando si seleziona la forma d'onda a dente di sega con il parametro di forma d'onda DCO.

Se si seleziona con lo stesso parametro un tipo di forma d'onda diverso, l'angolo di fase in lettura viene distorto nella forma corrispettiva. Il CZ- 1000 può dunque generare una larga varietà di forme d'onda.

L'intensità di distorsione dell'angolo di fase in lettura è stabilita dal valore momentaneo dell'inviluppo DCW, cioè può venire cambiata nel tempo.

Se l'inviluppo DCW è stato fissato come si vede nella fig. 4, viene emessa un'onda cosinusoidale non distorta nel punto A, mentre la distorsione raggiunge il livello massimo nel punto B determinando così l'emissione di un'onda a dente di sega come si vede nella fig. 3.

Nel punto C, la distorsione è inferiore (cioè l'intensità della modulazione è diminuita), determinando così l'emissione di una forma d'onda che sta un po' a metà tra il tipo di onda cosinusoidale illustrato nella fig. 2 ed un'onda a dente di sega perfetta.

1) II tracciato della distorsione dell'angolo di fase in lettura corrisponde alla forma d'onda selezionata con il parametro DCO WAVE FORM.
2) L'entità della distiorsione dell'angolo di fase in lettura è determinata dal valore momentaneo dell'inviluppo DCW.

Inviluppi

Il CZ-1000 ha generatori di inviluppo indipendenti per ciascuno dei due sistemi DCO/DCW/DCA. Gli inviluppi generati da questi generatori controllano nel tempo i mutamenti di intensità sonora, colore di tono e volume del suono.

I generatori di inviluppi del CZ-1000 consentono di definire inviluppi complessi fino ad un massimo di 8 passi. Può essere inoltre stabilito a piacimento il punto di prolungamento (che determina il livello in cui il suono viene trattenuto per il tempo in cui il tasto rimane premuto). Ciò significa che si è molto più liberi rispetto ai generatori di inviluppi convenzionali limitati a ADSR (vedere sotto), e si hanno infinite possibilità di creazione di suoni.

Rn e Ln (n = da 1 a 8) indicano rispettivamente la velocità (velocità di cambio di livello, "pendenza") ed il livello (livello finale raggiunto in un passo). In un inviluppo particolare il livello Ln viene raggiunto dopo che la pendenza Rn ha completato il passo n. Dopo il raggiungimento di Ln, ha inizio il passo n + 1 (con pendenza Rn + 1).

L'unica eccezione è il passo in cui è stato stabilito il punto di prolungamento, che è il passo 5 nell'esempio della figura. Durante questo passo, il livello di prolungamento (il livello stabilito per il passo che contiene il punto di prolungamento) viene mantenuto finché un tasto rimane premuto, senza procedere al passo successivo. Non appena il tasto viene rilasciato, ha inizio il passo di inviluppo successivo con la pendenza (velocità) corrispondente. La figura mostra un esempio di inviluppo che fa uso di tutti e 8 i passi.
Ovviamente il numero dei passi che si intendono usare è a propria discrezione.

Con sintetizzatori analogici convenzionali, un inviluppo si definisce di solito in base a 4 parametri - tempo di attacco, tempo di caduta, livello di prolungamento e tempo di rilascio. Questo è il tipo di inviluppo chiamato "ADSR" (ADSR sono le lettere iniziali dei 4 parametri) che si vede nella fig. 3. Per definire un inviluppo ADSR con il generatore di inviluppi del CZ-1000 basta usare 3 passi.

Struttura a blocchi

Il CZ-1000 è dotato di due linee di generazione del suono, ciascuna costituita di DCO, DCW e DCA. Il suono proveniente da ognuna di queste due linee può venire emesso o direttamente o in forma desintonizzata (con un grado di intensità diverso). Ciò significa in pratica che la struttura del sistema di generazione del suono del CZ-1000 offre 4 linee.

La linea emessa direttamente dal DCO 1 viene chiamata Linea 1 (1 ), quella desintonizzata invece Linea 1' ( 1 ). Allo stesso modo, la linea emessa direttamente dal DCO 2 viene chiamata Linea 2 (2 ), quella desintonizzata Linea 2' (2 ).

Quella che segue è una breve spiegazione delle varie parti della figura in alto (pannello casio CZ 1000).

Oscillatori a controllo digitale (DCO 1, DCO 2)
Gli oscillatori a controllo digitale corrispondono ai VCO (Oscillatori a controllo di tensione) usati in sintetizzatori analoghi. Come parametri i DCO usano il parametro di forma d'onda (WAVE FORM) ed il parametro del generatore di inviluppi (ENVELOPE GENERATOR). Questi parametri selezionano la forma d'onda di base (WAVE FORM) e controllano i cambi di intensità nel tempo dopo che un tasto è stato premuto.
Come illustrato nella Fig. a, si può scegliere tra 8 tipi di forme d'onda di base (da SAW-TOOTH a RESONANCE) come pure combinare due qualsiasi* di queste forme d'onda per creare altre forme come quelle illustrate nella Fig. b. Ciò significa che si ha disposizione nel complesso una selezione di 33 forme d'onda da cui scegliere in base al suono che si intende creare.

Fig. a

* Ad eccezione delle forme d'onda di risonanza dalla 6 alla 8, che non possono essere combinate tra loro.

• Il cambio di intensità nel tempo è controllato dal generatore di inviluppi. Ciò significa che il grado di intensità varia secondo la velocità (pendenza) ed il livello (livello finale di un passo) che sono stati stabiliti per ciascun passo.

Onda a controllo digitale (DCW 1, DCW 2)
La sezione d'onda a controllo digitale corrisponde al VCF (filtro a controllo di tensione) di un sintetizzatore analogo. I parametri di questa sezione sono KEY FOLLOW ed ENVELOPE GENERATOR. KEY FOLLOW determina la forma d'onda in base all'intensità sonora dei tasti che vengono premuti, mentre i parametri di inviluppo determinano i cambiamenti nel tempo della forma d'onda dopo che è stato premuto un tasto.

• Il parametro KEY FOLLOW ha la funzione di far avvicinare gradualmente la forma d'onda ad un'onda sinusoidale (o cosinusoidale) pura, quanto maggiore è l'intensità sonora del tasto che viene premuto. Esso può venire fissato ad un livello scelto tra 9 diversi. (Fig. in basso)

• Il mutamento della forma d'onda nel tempo è determinato dal generatore di inviluppi. La forma d'onda dipende dal valore momentaneo dell'inviluppo. Con il sistema PD, il cambiamento viene operato iniziando con un'onda sinusoidale pura e terminando con la forma d'onda di base stabilita nella sezione DCO.

Se una delle forma d'onda di risonanza di base dalla I alla III è stata selezionata nella sezione DCO, il numero di onde sinusoidali (cioè la frequenza di onde sinusoidali) all'interno di una delle forma d'onda a finestra viene modificato per valori da 1 a 16 a seconda del valore momentaneo dell'inviluppo, ottenendo lo stesso effetto che se fosse stato aumenta-to il livello di risonanza del VCF di un sintetizzatore analogico.

Ciò risulta di particolare effetto quando si vuole accentuare una particolare gamma di frequenza. (Vedere Fig. 3)



Amplificatori a controllo digitale (DCA 1, DCA 2)

Gli amplificatori a controllo digitale corrispondono ai VCA (Amplificatori a controllo di tensione) di un sintetizzatore analogo. Come parametri, i DCA usano i parametri KEY FOLLOW ed ENVELOPE GENERATOR. KEY FOLLOW controlla la durata dell'effetto di inviluppo in base all'intensità dei tasti che vengono premuti, mentre i parametri di inviluppo determinano il cambiamento di volume nel tempo quando viene premuto un tasto.

Il parametro KEY FOLLOW ha la funzione di accorciare la durata dell'inviluppo tanto quanto maggiore è l'intensità sonora del tasto che viene premuto. Questo risulta utile quando si vogliono creare suoni di strumenti quali il piano o la chitarra (dove le corde vengono percosse o pizzicate) dato che la durata dei loro suoni diminuisce quanto maggiore è l'intensità. (Vedere Fig. 1)

Fig. 1

• Il cambiamento di volume (espansione) nel tempo è determinato dal generatore di inviluppi. Ciò significa che il volume cambia a seconda della velocità (pendenza) e del livello (livello finale di un passo) che sono stati stabiliti.

Desintonizzazione (DETUNE)

Questa funzione desintonizza (modifica) il grado di intensità della Linea 1 o della Linea 2, emettendo i loro suoni come Linea 1' e Linea 2' rispettivamente. L'entità della desintonizzazione può venire stabilita liberamente nella gamma che va da 1,7 centesimi (1/60 di mezzo tono) a circa 4 ottave, sia verso l'alto che verso il basso.

* Se il valore NOTE della funzione di desintonizzazione viene fissato a 0, Linea 1 = Linea 1' e Linea 2 = Linea 2' .