Sintetizadores

Síntesis (21): Osciladores digitales

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Parecería a tenor del artículo anterior (http://www.hispasonic.com/tutoriales/sintesis-20-vueltas-dcos/39384) que tenemos una definición nítida de lo que es un DCO. Pero los fabricantes no han seguido este criterio de forma homogénea. Muchos denominan DCO a cualquier tipo de oscilador intervenido digitalmente. Desde los que únicamente usan una referencia digital de frecuencia para rearmar/sincronizar un oscilador analógico, que es a lo que los puristas reservan las siglas ‘DCO’,  a los que están íntegramente pensados y realizados en digital sin guardar ninguna relación con los diseños de osciladores analógicos. De hecho muchísimos sintes de los primeros 80 aplicaban el nombre de DCO para referirse a otro tipo de oscilador que está basado totalmente en una realización digital: las ‘look-up table’.

Hoy consideramos los osciladores más habituales en sintes digitales.

El curioso oscilador digital del Poly 800 (sin D/A)

Uno de mis primeros sintes polifónicos ‘serio’ (dejando de lado juguetitos y organitos previos) fue el Poly800 de Korg. Un sinte con unos osciladores bien curiosos, por el lado de la imaginación usada para concebirlos, pero no tanto por el lado de sus resultados. Realmente generaba señales cuadradas a partir de circuitos digitales. A partir de un reloj maestro y por división de reloj se llegaba a generar la cuadrada con la frecuencia deseada.

La gracia está en que para crear algo parecido a un diente de sierra (su otra forma de onda posible) sumaba varias de esas cuadradas generadas a frecuencias armónicas entre sí (4 concretamente). Los que conozcáis algo al respecto estaréis pensando en la Transformada Walsh, que recuerda a la de Fourier pero con cuadradas en vez de senoides, y bien sabéis que con sólo 4 parciales Walsh estamos lejos de poder reconstruir la forma de onda deseada. Una solución muy barata (como lo era el propio sinte) pero lejos de ser una apropiada sustitución de un diente de sierra. Más bien una solución del tipo de la que se aplicaba en chips para máquinas de juego, y cosas parecidas.

Sin embargo fue un éxito de ventas. Nos permitió a muchos comprar nuestro primer polifónico (parafónico para ser más precisos, pues sólo había un filtro compartido para todas las voces). Y, la verdad, sólo por lo que he leído después he sabido de estos detalles. No dejaba de ser un sinte con sus capacidades y limitaciones propias, como todos.

[Si queréis conocer un poco más sobre la cuestión: http://sequence15.blogspot.com.es/2013/08/how-korg-poly-800-dco-works.html]

 

Oscilador digital con contador y D/A

Teniendo en cuenta que muchos VCOs partían de generar la señal tipo rampa para a partir de ella obtener las demás, uno de los diseños más básicos de un oscilador digital puede construirse con un contador y un D/A. El contador genera una ‘rampa’ numérica que el conversor D/A lleva a forma de señal contínua. Cambiando la velocidad a la que se realiza la cuenta variamos la frecuencia de la rampa y así la nota producida. Generar otras formas de onda a partir de la rampa es factible ya en el dominio analógico con las técnicas tradicionales analógicas.

Al igual que nos pasaba con los DCOs, la precisión del reloj digital se tralada en forma de precisión y estabilidad de la frecuencia producida, con sus bienes y sus males, ya comentados para los DCOs.

Pero hay fuertes diferencias con los DCOs: ahora sí, por primera vez estamos ante una realización ‘muestreada’ del oscilador. Los DCOs estaban libres de aliasing, porque la generación de la señal del oscilador es ‘analógica’ y no sometida a muestreo, sólo era digital su ‘sincronización’, su orden de ‘arranque’ de cada ciclo.

El contador por el contrario genera realmente una escalera, no una rampa. Es una versión ‘digital’, sometida a muestreo en el tiempo y también con un conjunto discreto de valores. Desde luego el D/A, si está bien diseñado, recuperará una señal sin tantos escalones, pero el diseño de este oscilador es ‘digital’ plenamente. La señal se genera ‘en digital’ y como resultado aparecerán los fenómenos de aliasing.

 

Hay muy pocos sintes que usen este sistema. No quiero para mucho más en esta alternativa porque sus características y problemas son los mismos que los que enfrentamos con el siguiente tipo de diseño que centra el tema de hoy y que sí es muy frecuente en productos comerciales: los osciladores tipo look-up.

 

Oscilador ‘look-up table’ básico

Lo del contador es una primera idea simple, lo del poly800 un truco digital para abaratar al extremo, pero la mayoría de los sintes con osciladores digitales han usado la estrategia de las ‘look-up table’. Por cierto, esas tres alternativas las veréis nombradas como DCOs en muchos casos (el propio Poly800 llamaba así a sus osciladores), aunque no tienen nada que ver con la descripción de un DCO que hacíamos en el artículo anterior. En aquellos años ‘DCO’ era un término bien valorado porque equivalía a dejar en el pasado los problemas de afinación.

Algo más avanzada, la de las ‘look-up table’ es otra de las primeras y más prodigadas formas de crear un oscilador digital. Consiste en alimentar hacia un conversor D/A valores que se encuentren almacenados en una memoria y que correspondan a las muestras de un único ciclo de la forma de onda deseada. Para recorrer sucesivamente los valores de esa memoria basta visitar sucesivamente sus diferentes direcciones mediante un contador que vuelve a cero cada vez que acaba un ciclo completo. La velocidad con la que se realice la cuenta determinará la frecuencia con la que se produce la señal final.

Ese tipo de diseño, del que hay muchas variantes, es lo que se denomina una ‘look-up table’

La estabilidad de un reloj digital es magnífica, y garantiza dejar atrás los problemas de afinación. Además, ya sea seleccionando entre varias memorias o entre distintas zonas de una memoria más grande, podemos ofrecer y elegir diversas formas de onda y tener un oscilador digital capaz de reproducir las más tradicionales evitando circuitería analógica.

 

‘Look-up table’ y aliasing

Algunos de los primeros sintes con este tipo de solución usaban conversores pobres en nº de bits (lejos de los 16 que hoy concebimos como imprescindibles). Por ejemplo, los Korg DW6000 y DW8000 usaban valores codificados en 8 bits y no eran una excepción. Quedaba reservado a equipos de muy alta gama el uso de 12 o 16 bits. Pero los problemas no son sólo los que tienen origen en la codificación con un número bajo de bits y la distorsión por cuantización correspondiente.

Esta estructura sencilla tiene varios problemas. Uno fundamental tiene que ver con que la forma de generar diferentes notas es variando la frecuencia del reloj con el que se van leyendo las muestras. Eso implica que la velocidad de muestreo en el sistema es variable. Y lo es de una forma extrema: muchas octavas implican diferencias de reloj abismales.

Eso es un problema a la hora de diseñar el filtro ‘anti-alias’ o de reconstrucción en el conversor D/A. La frecuencia de corte de ese filtro depende de la frecuencia de muestreo, y si esta es variable, el filtro no puede ser un filtro fijo, debe ser un filtro variable, mucho más complejo de diseñar.

En la mayoría de los osciladores digitales el conversor D/A tenía un filtro fijo. Su frecuencia de corte se sitúa en un valor ‘intermedio’  y al final actúa ‘sobre filtrando’ las notas más graves y dejando pasar un aliasing considerable en las más agudas.

Probad con notas extremas en sintes de este tipo a la búsqueda de escuchar esa pérdida de brillo y definición en las notas graves y ese acompañamiento de ‘aliasing’ y sus molestos parciales inharmónicos en las agudas. Especialmente se notarán si además de tocar algunas notas extremas las sometéis a un mayor estiramiento por medio de la rueda de pitch-bend.

Otro problema relacionado con el anterior tiene que ver con ¿cuántos valores tenemos registrados para representar un ciclo? Está claro que si hay pocos valores equivale a una frecuencia de muestro baja y por tanto de nuevo problemas de aliasing. Queda la opción de guaradar muchos valores, pero eso, además de requerir más memoria, afecta sobre todo a la velocidad a la que tendría que funcionar todo el sistema digital, que se eleva. En el fondo eso de guardar muchos valores puede considerarse equivalente a trabajar con ‘sobremuestreo’. Realizar los osciladores digitales s a una frecuencia alta de muestreo facilita el poder trabajar con ellos sin incurrir en aliasing, pero eleva la velocidad de cómputo (y en aquellos años eso no era algo que costaba mucho). También hoy en día no es extraño que los sintes digitales ‘potentes’ trabajen internamente a 96KHz o más (aunque su señal final sea obtenida con un D/A a 48KHz) pero hay que acudir a los de cierta gama para encontrar esas exquisiteces.

En definitiva, es el aliasing (más incluso que la cuantización) la espada de Damocles de estos osciladores, y para reducir su impacto se concibieron diversas mejoras.

 

Los sintes Korg DW

Una cuestión que aún no hemos planteado y que sí deberíamos pensar: ¿es realmente esa definición ‘matemática’ de las formas de onda grabadas en la memoria lo más correcto? Y la respuesta es ‘No’. Si miráis al osciloscopio qué genera cualquier oscilador analógico nunca son cuadradas, dientes de sierra, etc. perfectos. Tienen muchas limitaciones y diferencias con esas formas ‘matemáticas’.

Pensad por ejemplo que el que las señales audio sean limitadas en banda (20Hz. a 20KHz.) implica que las transiciones ‘de salto’ como las que hay en el diente de sierra o las rectangulares nunca estarán presentes. Siempre serán formas algo más curvas. Una rectangular a 100 o 200 Hz puede contar con suficientes armónicos para trazar unas transiciones velocísimas, pero los 10 armónicos de una rectangular a 2000Hz no dan para gran cosa y el resultado es una señal muy ‘redondeada’ y lejos de la típica representación por líneas rectas y quebradas.

Coetáneos del Poly800 fueron los Korg DW6000 y DW8000, a un precio mayor y con menos restricciones técnicas por ello. Aportaban como novedad y gran reclamo comercial el que su abanico de formas de onda era mucho más generoso de las 3 o 4 señales típicas (diente, triangular, cuadrada) e incluía algunas tomadas de registrar y analizar cómo era la señal de diversos instrumentos acústicos. Formas de onda que se decía ‘replicaban’ lo que era propio de esos instrumentos y retenían su carácter.

Las siglas ‘DW’ provenían de ‘digital waveform’. Sus 16 formas de onda (8 en el DW 6000) estaban almacenadas digitalmente y ofrecían una variedad poco habitual entonces, además de esa supuesta ‘garantía de origen’ al tomar prestadas muchas de ellas de instrumentos reales concretos.

Ogros y pitufos

Pero el sonido de un instrumento acústico (e incluso electrónico, tal como mencionaba más arriba para la rectangular) cambia mucho desde las notas graves a las agudas. Generalmente los sonidos se ‘adelgazan’ en contenido armónico a medida que subimos en frecuencia. Sus series armónicas en registro agudo son menos extensas y más concentradas en los primeros armónicos. En registros altos hay menor presencia de resonancias: es lógico, de otra forma esos detalles excederían de la banda a la que nuestro oído responde, los tan manidos 20Hz a 20KHz, siendo generosos. Los instrumentos se han creado para nuestros oídos y su sonido se adapta a nuestro sistema auditivo.

Pretender que una única forma de onda represente correctamente un instrumento en toda la extensión de su registro en una ficción insostenible. Lo cual no resta valor a disponer de todas esas formas de onda en los DW, con un sentido de síntesis pura. Pero es el equivalente a pretender que una única nota registrada en un sampler nos pueda valer para tocar toda su extensión. Bien sabemos que aparecen ogros y pitufos indeseables por los extremos.

Esos ogros y pitufos tienen que ver con que no sólo cambia la frecuencia fundamental que se produce (la nota), sino que todo el patrón de resonancias se desplaza en idéntica proporción. La posición de las resonancias es una característica de la ‘caja’ o ‘cuerpo’ del instrumento y es una de las pistas para su identificación. Al igual que la caja del violín es fija, sus resonancias en buena medida también. Y esto de desplazarlas hace un flaco favor a la ‘naturalidad’. Sería como si la caja del violín creciera y decreciera de tamaño con las diferentes notas.

 

Reduciendo la variación del reloj

Un problema importantísimo en los osciladores ‘look-up’ es el salvaje excursión que podía requerirse del reloj del sistema. Una forma de apaciguar el problema del amplio recorrido en nº de octavas es guardar, en lugar de una sola versión del ciclo muestreado, varios que correspondan a diferentes registros.

Si con un único ciclo registrado del do central pretendo recrear todas las notas tengo que variar el reloj a la mitad cada vez que desciendo una octava y al doble cada vez que subo una octava y los problemas son excesivamente evidentes.

Si por el contrario tuviera registrados los ciclos de la nota ‘do’ en las diferentes octavas, podría reducir la variación del reloj, que ya quedaría mucho más acotada. Sólo necesaria variarla para la generación de las notas dentro de cada octava, al ser los saltos de octava por la elección del ciclo más apropiado entre los registrados en la memoria.

No es tan distinto a lo que nos sucede también con los samplers: la deformación de las muestras es demasiado notoria si queremos extender el uso en un intervalo grande y lo resolvemos con el multimuestreo. Aquí sucede algo parecido pero en la escala más reducida de lo que es un único ciclo de la señal.

Por supuesto, acudiendo a mantener en memoria grabaciones de los ciclos de notas más próximas (terceras en vez de octavas por ejemplo) acotamos más el problema, y acabamos pudiendo dar por bueno el diseño con filtro fijo. Pero muchos equipos eran menos generosos.

Mirad por ejemplo aplican los Korg DW: realmente están registradas varias muestras que corresponden a octavas (no a un intervalo menor). Facilita en buena medida el diseño del filtro y hace menos pronunciado el ‘sobrefiltrado’ y el ‘infrafiltrado/aliasing’ que ya no serían sobre la excursión completa de notas, sino en el espacio más reducido (aunque todavía demasiado amplio para que no sea apreciable) de una octava.

Aquí tenéis un fragmento del contenido de la memoria ROM de un DW. Podéis identificar con facilidad el grupo de figuras que corresponden a diversas octavas de una misma forma de onda (sólo que cada vez más filtrada al subir a registros agudos). La imagen está tomada de http://www.strellis.com/dw6000.shtml y son 4 de las formas de onda de los DW.

En la página mencionada hay información interesante sobre como una persona ha personalizado su DW, ampliando la paleta de formas de onda a través de la preparación de unas ROMs con contenido propio creado por él a partir de otras fuentes. Es una idea que los más manitas pueden aplicar a otros sintes basados en osciladores digitales de finales de los 70 o primeros 80s y en los que esté localizable el chip ROM que aloja las muestras de los ciclos (casi siempre circuitos tipo 27XXX).

Sólo como curiosidad comentaré algo más. En los DW, Korg registró ‘por octavas’ los ciclos de cada forma de onda. Pero no eran ‘grabaciones’ tal cual de las distintas notas de los instrumentos reales, sino la reconstrucción aditiva a partir del análisis espectral ‘promedio’ de algún instrumento real. A la vista del espectro del sonido real y el nivel de los diferentes armónicos, creaban cada ciclo sumando senoides con esos niveles. Sí tuvieron el cuidado de reducir el número de armónicos considerado a medida que se subía de octava para evitar el aliasing, pero no se usó el análisis del sonido del instrumento en cada octava, sino un sonido ‘promedio’ del instrumento para luego regenerar (limitando la excursión de armónicos) las diferentes ondas para cada octava.

Teniendo en cuenta que se trata de un sinte y no de un intento de sampler/rompler, era lógico que lo hicieran así para garantizar una mayor coherencia de la forma de onda en toda la extensión del registro.

 

El Kawai K3: diseñe ud. su propia forma de onda

Sin llegar al virtuosismo en ‘hacking’ de lo que muestra esa página a la que me refería, la flexibilidad digital dio lugar también a sintes, como el K3 de Kawai, en los que el propio usuario podía definir la forma de onda.

Kawai K3

De forma semejante a los DW, contaba con varias formas de onda posibles para sus osciladores (algunas de origen sintético y otras de vocación acústica), pero también permitía al usuario definir una forma de onda propia, a través de especificar el nivel deseado para 32 armónicos a escoger de entre los 128 primeros. Internamente calculaba la ‘look-up table’ correspondiente y la ponía a disposición del oscilador como un recurso más.

Aunque tiene su interés para algunos tipos de timbre muy particulares, esta construcción de un único ciclo, no genera por sí mismo un tipo de síntesis particularmente interesante. La monótona reproducción de un mismo ciclo sin fin resulta aburrida, incluso molesta. Hemos de considerar este tipo de sintetizadores no como una forma de mejor aproximar a los sonidos acústicos por replicar su supuesto contenido armónico o su ciclo típico de señal, sino meramente como una forma de disponer de una mayor paleta de formas de onda, ya antes de atacar a los filtros. La necesidad de variar el sonido a lo largo de la nota hace siempre imprescindibles los filtros, envolventes, LFOs, etc. Sencillamente con estas otras formas de onda se nos ofrecen más alternativas que el diente o la rectangular, pero igualmente tediosas si no hubiera más aditamentos.

 

¿Polifonía?

La concepción tradicional en analógico de cómo diseñar un sinte polifónico era la de montar ‘N’ réplicas del diseño de una voz tipo VCO+VCF+VCA (o la aruitectura que definiera al sinte). En los primeros sintes con osciladores digitales el resto de la cadena audio de síntesis, y especialmente los filtros LPF, seguían siendo analógicos. También se partía del diseño concebido para una voz y se replicaba N veces para obtener la polifonía deseada. Esas réplicas son evidentes en la figura que muestra a la izquierda un Juno106 (de tipo DCO) a la derecha detalle de un Korg DW (de tipo look-up).

El uso inicial de los osciladores digitales siguió este mismo concepto. Para un sinte de 6 voces había seis conversores D/A cada uno de ellos funcionando a una frecuencia diferente, en función de la nota reclamada. La salida de cada uno de ellos podía ser dirigida individualmente hacia un filtro analógico. Pero esa concepción ‘individual’ de las voces no era chocante en los primeros años. Era la forma en la que siempre se habían hecho las cosas.

Eso sí, no era necesario montar N réplicas de la memoria digital, etc. Al fin y al cabo la extracción de los valores de la memoria hacia los D/A podía realizarse desde una ROM única.

 

Polifonía v2: frecuencia de reloj fijo e interpolación

Con las técnicas comentadas permanecía la idea de un D/A para cada voz. Las diferentes ‘notas’ se obtenían mediante variación de la velocidad de lectura de las muestras del ciclo, con el consiguiente efecto sobre la etapa final D/A, que a menudo aplica un anti-alias fijo y por ello sobrefiltra/subfiltra según qué notas.

Esa misma situación se da en las primeras generaciones de samplers. La reproducción de las muestras es individual en cada voz. No tardaron mucho en concebirse formas de evitar tener que contar con tantos D/A como voces. Pero para ello era necesario primero asegurar que todas las voces funcionaran con un mismo reloj, fuera cual fuera la nota que se deseara reproducir.

Ese fue un paso que abrió finalmente la vía para más adelante también sustituir los filtros analógicos por filtros digitales y crear enteramente ‘virtuales’ los sintes, pero eso es otra batalla.

¿Cómo conseguir distintas notas sin variar la velocidad de lectura de la tabla ‘look-up’? En lugar de leer más rápido/lento todos los valores de la memoria para conseguir distintas notas, podemos ir a leer aquella muestra que correspondería al instante deseado del ciclo conservado en la memoria. Es más fácil entenderlo con un caso simple, como lo es el de generar la octava superior a la nota registrada. En la primera estrategia leo el doble de rápido, en la segunda leo sólo una de cada dos muestras.

Si en lugar de simplemente saltar una octava pensáramos en generar cualquier nota, nos encontraríamos con que tendríamos que ir a buscar valores de la señal que corresponden a instantes que sencillamente no están en la tabla. No coincidirían con los instantes de muestreo sí presentes en la memoria. ¿Qué hacer entonces?

Hay varias alternativas. Esencialmente de dos tipos (y sus combinaciones).

  1. Usando una tabla ‘look-up’ que está tan ampliamente sobremuestreada que siempre tengamos una muestra suficientemente cercana a la deseada como para que la diferencia sea irrelevante
  2. Usar algún tipo de interpolación.

Tener una tabla más larga con una versión más detallada de la forma de onda no es ningún problema en un oscilador digital, porque sólo guardamos un ciclo. Sí sería un problema mayor en los romplers y samplers, y es por eso que en ellos se aplica más la interpolación.

 

Interpolación

La interpolación más simple (la que llamamos de orden cero, zero-order interpolation) es tomar el valor más cercano disponible en la tabla. Pero eso implica desdeñar los detalles finos de la señal y da lugar desde luego a la introducción de distorsión y aliasing notables. Pocos sintes/samplers hacen uso de esta técnica.

Una interpolación más cuidada sería la lineal: si necesito conocer un valor en un punto intermedio entre dos conocidos tiro una línea entre ambos y considero el valor de esa recta en el instante deseado (algo fácil de formular en código de un programa). Pero sigue siendo una interpolación pobre. Aun así, es aplicada en no pocos productos de los primeros años de lo digital.

Todavía más cuidadosa sería una interpolación que considerara el punto más próximo y los dos adyacentes, para encajar en ellos una parábola (interpolación parabólica) o una curva tipo spline.

Y podríamos continuar con interpolaciones de mayores órdenes. Podéis también ver este otro artículo mío en el que traté la cuestión de la interpolación, aplicada a los retardos fraccionarios (http://www.hispasonic.com/tutoriales/tecnologia-retardos-a-d-pasando-bbd-2-2/38426).

¿Pero tiene todo esto algo que ver con nuestros sintes / samplers o son sólo tonterías de científicos para justificar la subvención de su investigación? Sí, tiene.

Los samplers de Emu iniciales usaban varios conversores D/A, pero para reducir coste y tener productos de mayor mercado, aplicaron la estrategia de la interpolación que permite rodar todas las voces a una velocidad fija (y finalmente confluir incluso en el uso de un único D/A). Pero no se conformaron con una interpolación lineal. Los ingenieros de Emu trabajaron intensamente en un modo de interpolación más cuidadoso usando más muestras en el cálculo (creo recordar que usaban 8 muestras). Su patente les mantuvo como reyes de la calidad en cuanto a la recreación de diferentes notas a partir de una grabada. Los que vivimos aquellos años recordamos el justificado halo de pretigio que rodeaba a los equipos Emu frente a otros como Ensoniq, etc.

La interpolación óptima es la interpolación en ‘sinc’ con un alto número de valores. ¿Sabéis por ejemplo que FruityLoops incluye un  modo que implica usar más de 50 muestras en el entorno del instante deseado (eso sí es un modo que opera procesa de tiempo real)? ¿O que Aureal fue demandada por Creative (dueños ya entonces de Emu) por fabricar chips para estos propósitos con interpolación de 27 puntos que podía violar su patente?

Tenéis una buena comparativa de la calidad de la interpolación en muchos productos de síntesis/sampling/procesamiento de audio en: http://www.simonv.com/tutorials/quality.php . Y si queréis hilar más fino y aprender cómo hacer estos tests, así como escuchar ejemplos de unos cuantos productos sometidos a prueba, tenéis amplísima explicación y documentación en http://www.maz-sound.com/index.php?show=mpcs&mpc_id=34 .

 

VCOs virtuales

El siguiente paso, y que sólo menciono por completar la película y sin entrar en detalle, es el de la virtualización.

Hay sintes supuestamente VA (virtual analog) que lo único que hacen (respecto a los osciladores, que es lo que nos ocupa hoy) es usar un ‘look-up’ con formas de onda grabadas muestreadas que replican los ciclos de sintes tradicionales. Es, digamos, una cierta ‘arrogancia’ publicitaria. No puede considerarse que eso sea una simulación de lo analógico. Es básicamente un muestreo, al menos en lo referido a los osciladores.

Pero no faltan otros muchos sintes virtuales en los que sí se hace un estudio detallado del funcionamiento de la electrónica original y se diseñan programas que la replican en forma de algoritmo el comportamiento de un VCO y pueden ser mucho más precisos en la fidelidad de sus reacciones a lo que se espera encontrar en la tecnología analógica.

 

¿Futuro perfecto?

Es cierto que las primeras generaciones de DCOs y osciladores digitales tenían varias características que los distanciaban de los VCOs y que hacían patentes muchos problemas audibles. Pero no es menos cierto que ante estos problemas han surgido soluciones y un camino de evolución que ha hecho infundada una crítica ‘en bloque’ a cualquier cosa que se etiquete como ‘oscilador digital’.

El presente tiene ejemplos excelentes y el futuro es prometedor, siempre que alguien se anime a continuarlo.

Como decíais alguno de vosotros al comentar el artículo anterior, una de las cosas buenas del revival analógico es que los fabricantes no sólo están recuperando los diseños del pasado o generando nuevos diseños analógicos. Están también preocupándose ahora de forma muy amplia por dotar a los diseños digitales de una recreación suficiente de las ‘ventajas perceptuales’ de lo analógico. El frío de laboratorio que asociamos a la pureza y precisión digital pueden emborronarse tanto como queramos, y hoy tenemos un buen repertorio de posibilidades, desde la analógica digitalmente controlada de un Elektron Analog Four, a las emulaciones virtuales en hard digital de los Roland Aira como el System-1, o las implementaciones software que simulan los analógicos virtualizados de Arturia, por hablar sólo de algunos de los productos que son más populares y asequibles.

En todos ellos las ventajas propias de lo digital inalcanzables en analógico estricto se consiguen sin arrinconar salvajemente el carácter propio que siempre hemos reconocido en la tecnología analógica. Atentos pues a lo que nos vaya viniendo próximamente. La presión por recuperar la sonoridad de lo analógico sólo puede reportar beneficios a los sistemas digitales.

Etiquetas: Curso de síntesis
Pablo Fernández-Cid
EL AUTOR

Pablo no puede callar cuando se habla de tecnologías audio/música. Doctor en teleco. Ha creado diversos dispositivos hard y soft y realizado programaciones para músicos y audiovisuales. Toca ocasionalmente en grupo por Madrid (teclados, claro).

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Comentarios
  • 1
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  • #1 por JLC el 20/06/2014
    muchísimas gracias Pablo.
    1
  • #2 por MartinSpangle el 20/06/2014
    @pablofcid: le estás dando a hispasonic su contenido de más calidad, con diferencia. Cada entrega me gusta más que la anterior, aprecio el contenido, me agrada el tono, comparto las opiniones. No puedo pedir más, enhorabuena! Y por favor sigue!!! :plasplas:
  • #3 por BlahBlah el 20/06/2014
    "Como decíais alguno de vosotros al comentar el artículo anterior, una de las cosas buenas del revival analógico es que los fabricantes no sólo están recuperando los diseños del pasado o generando nuevos diseños analógicos."

    Sin embargo, ¿por qué un Prophet 08 no consigue un sonido tan poderoso como el del Prophet 5?
  • #4 por microchyps el 20/06/2014
    =D>
  • avatar
    #5 por --430038-- el 20/06/2014
    interesantisimo, muchas curiosidades que no conocia. gracias por tu gran labor
  • #6 por RaulMX el 20/06/2014
    Como siempre muy bueno, muchas gracias por compartirlo pablofcid
  • avatar
    #7 por --549089-- el 20/06/2014
    Muchisimas gracias por compartir pablofcid! He leido todos los articulos y es un gustazo leerte - se ven años de experiencia y de ilusion detras!

    Lo que me pregunto - hasta que punto en los VA el proceso de creacion de la señal es digital... P.ej. los DSP de los Nord Lead tienen incorporados osciladores PLL como parte de su estructura (aparece en la documentacion del chip Motorola 56002), es decir - en el fondo es un oscilador analogico con control digital. No se si eso quiere decir que una parte de recorrido de señal de algunos VA tambien puede ser analogica al menos en una parte. O estoy diciendo una barbaridad y merezco que me corten la cabeza XD
  • #8 por pablofcid el 21/06/2014
    #3
    Los modelos siguen sin ser todo lo completos que podrían, yo lo que espero es que la presión analógica obligue a los fabricantes pro digital a mover ficha más decididamente. A ver qué tal p.ej. el aira system-1 que está a punto de llegar (24 jun, creo) y el modelo plug-out de sh101 (para el 25 de julio).
    En general veo que muchos modelos siguen siendo simplificados / idealizados respecto al diseño original. No se puede modelar con el comportamiento ideal de los operacionales, sino con algo más de su comoortamiento real, y así lo demás.
    Está también el tema del ancho de banda, no sólo arriba (con la cuestión del aliasing que sólo veo posible resolver bien yendo a frecuencias de cálculo altas (96 etc). También el ancho por abajo. Cortando a 20 (o muchas veces incluso más arriba) perdemos conflictos muy propios en analógico, donde se cuelan casi contínuas por muchos sitios y se convierten en desplazamientos de la señal que provocan tratamientos muy asimétricos, saturaciones en componentes intermedios...
    Muy pocas veces eso se modela y es parte importante de la gracia que se pierde. Yo lo que espero es que se vaya viendo más detalle en estas cosas, porque ahora volvemos a oírlas más al recuperar analógicos de verdad.
    Antes cualquier novedad digital apabullaba, ahora toca más valorar la calidad que la novedad. No veo mucho hueco para algo que sorprenda. Ya todo lo 'nuevo' suena a algo conocido.

    Pero, vaya, no deja de ser una opinión.
  • #9 por pablofcid el 21/06/2014
    #7
    El PLL en los DSPs Motorola 56xxx que yo usé era para poder generar ellos mismos una señal de 'clock' precisa, no para nada del tipo de lo que dices.
    Y yo no conozco (pero puede haberlos) sintes que se basen en PLLs para generar la señal audio en sus osciladores.
    El oscilador 'de sinte' en los DSP no deja de ser un programa, un algoritmo. En algunos casos puede estar simulando un circuito analógico con más o menos detalle (todavía no con todo el detalle necesario como señala #3 ) en otros ni siquiera eso, sino que usan algún tipo de solución de las señaladas en este artículo y que son distintas por su esencia y resultados a lo analógico.
  • #10 por pablofcid el 21/06/2014
    Acabo de ver que falta por hacer una corrección. No es Halsh sino Walsh (lo de la transformada Walsh-Hadamard a la que me refería en el artículo al hablar del poly800)
  • MOD
    #11 por Soyuz el 21/06/2014
    #10 Hecho ;)
  • #12 por pablofcid el 21/06/2014
    Gracias!
  • #13 por autoy el 21/06/2014
    #8 Me gustaría saber que ejemplos pondrías como modelado analógico realista porque, como bien aciertas a apuntar, soy uno de esos que tiene un cierto desencanto con los VAs tras tocar y finalmente poseer analógicos reales, de los de VCOs. Y no es sólo el oscilador y los filtros, las envolventes percusivas, el "bleeding" imperfecto que se cuela en el mixer, la saturación que surge al forzar las señales, los LFOs a frecuencias de audio... todo lleva a una sensación de que la señal se te desmadra y la tienes que mantener bajo control. Esa sensación nunca la tengo con un sinte VA, por mucho que mejoren tras generaciones (en ocasiones parece incluso que retroceden), y es normal que nunca se llegue a emular perfectamente dada la naturaleza tan distinta de cada máquina. Otra cosa es que un VA sea más práctico para directos o en ciertas grabaciones y en cuestiones de polifonía y versatilidad pura no hay color. Y sin embargo nada iguala a un simple SH-02 petando bajos con una arquitectura ultra-simple que hoy tomaríamos como una broma si a características puras sobre el papel nos referimos. El Minimoog, con lo manido de su sonido, sigue manteniendo una personalidad musical increíble y casi ha definido por si mismo el sonido sintético con unas armas tan simples que parece mentira. Y sin embargo tampoco creo que un sinte digital desmerezca por sonar limpio e incluso la síntesis FM clásica sigue teniendo su hueco en muchos estudios, cada arma tiene su gracia y su belleza pero quizás los VAs son los que me parecen plantearse de forma más cínica ahora que los analógicos puros comienzan a ser asequibles.
    1
  • #14 por pablofcid el 21/06/2014
    #13
    Has resumido magníficamente las carencias de la VA frenta a algunos analógicos, y la aportación de la VA en términos de versatilidad y fiabilidad.
    Los VAs 'caros' no los he toqueteado tanto como para poner la mano en el fuego por ellos y no he tenido al lado los originales para contrastar (por ej los Arturia). Con analógicos, incluso sencillos, a menudo acabo diciendo cómo suena en este tal o cual cosa. Es fácil encandilarse con algún resultado que se obtiene un tanto inesperadamente. Casi siempre se está produciendo algún gazapo técnico pero afortunado en términos de la sorpresa que ofrece en el resultado, y sin embargo en un digital está todo demasiado pensado, medido, y el espacio para los gazapos no es tan agradecido.
    Un error en un analógico puede ser una fuente inesperada de carácter (hace tiempo leí algo sobre un error en los cálculos del minimoog original que le dieron parte de su carácter), pero un error en digital te tira abajo el resultado las más de las veces. Muchos osciladores analógicos que he visto dejan que se cuele un transitorio que no tiene nada que ver con el diente o rectangular deseado, pero no pasa nada. Cosas como esas casi nunca las ves en un digital, ni en VAs, o si se recrean es por vía de muestreo y no de simular la verdadera causa analógica...
    Pero como versátil me agrada mucho la comodidad de un VA o incluso un pseudo VA que tenga amplias capacidades de modulación, envolventes y LFOs ricos...
    Sí he visto en algún congreso de investigadores simulaciones pasmosas de piezas / sistemas analógicos, pero que luego no encuentran vía comercial.
    En fin que claro que caben diferencias entre lo que se nos ofrece hoy por una y otra vía, pero que no tendría que seguir siendo así dentro de algún tiempo.
    El MS20 simulado dejaba de parecerse al real en cuanto te salías de los sonidos más trillados y querías aprovechar los límites y rarezas del original, pero igual el system-1 consigue algo decente cuando simule al sh101. Es mucho procesador para simular 'sólo' lo básico de un sh, igual tiene una simulación más fina.
  • #15 por autoy el 21/06/2014
    #14 Con Roland temo mucho que pase lo que con el CMT de Korg, que acabe siendo algo relativamente poco serio o que sinceramente la tecnología digital no da para más (ojo, que nada quita que se puedan obtener cosas resultonas, habitualmente uso las emulaciones de Korg desde el iPad y encantado, pero no es analógico ni asumo que lo sea), sobre todo tras escuchar algún análisis minucioso (hace poco salió un video de casi dos horas comparando las Aira con las máquinas reales y se te caía el alma a los pies con algunas cosas) no albergo muchas esperanzas.
    Si que me ha sorprendido gratamente Monark, un sinte de Reaktor quien lo iba a decir, como una de las emulaciones más estupendas que he escuchado, sobre todo en la crudeza de los osciladores y al modularlos en los extremos, es algo que nunca he percibido ni en los sintes de Arturia ni en un hardware de Clavia (Access no he tenido el gusto). Mucho se habla también de Diva pero tampoco he tenido la oportunidad.
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    #16 por --533905-- el 21/06/2014
    #15

    Yo tengo un Virus y su punto fuerte no es el sonido, sino su versatilidad, polifonía, multitimbralidad y sus capacidades de modular casi cualquier parámetro y la cantidad de knobs que tiene, lo cual no quita para que debas entrar en submenús para diseñar un sonido.

    Creo que muchas críticas que recibe el Virus vienen de gente que cree que va a sonar como sus ídolos tocando un poquito algún preset.

    Confieso que mi primera reacción al tocar el Virus fue de disgusto debido a ese "hype" del "sonido virus", mi experiencia cambio a ser positiva cuando descubrí que sus bondades estaban en lo que he mencionado anteriormente.

    Respecto a Diva me gusta su sonido, aunque al final con tanto módulo intercambiable acabas usando un par. Tengo pendiente hacer una comparativa entre el virus y mis softsintes.
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    #17 por --533905-- el 21/06/2014
    #13

    Nunca he utilizado un analógico, pero de toda mi cacharrería el que mejor me suena en bruto es Diva, su opción de que puedas jugar con la afinación de las voces hace que si tocas dos veces una misma nota éstas no suenen igual o que puedas hacer acordes con las voces.

    Lo único que me disgusta del Diva es que U-He no tiene en su diccionario la palabra sutil en cuanto a las modulaciones.

    No tiene nada que ver el Virus con Diva, dos conceptos distintos para usos distintos.
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    #18 por --533905-- el 21/06/2014
    Y al final para resumir y dejar de ser pesado decir que las opiniones son como un culo, todos tenemos uno.

    Unos nos conformamos con comprometer calidad de sonido a cambio de características y otros prefieren un Moog monofónico a un VA de 180 voces. Lo importante es que se haga buena música
  • #19 por BlahBlah el 21/06/2014
    #8

    Sí, Pablo, pero el ejemplo que te ponía yo no es analógico vs. digital, sino analógico vs. analógico, así que no debería ser un problema de aliasing ni de modelado.
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    #20 por --549089-- el 21/06/2014
    #9

    Ya suponia que era demasiado bueno para ser cierto :triston: Lo que dices tiene todo el sentido - es el reloj del DSP.
  • #21 por TEExpress el 21/06/2014
    Excelente artículo lleno de rigor y detalles interesantes.

    Hay un aspecto que no he entendido bien, seguramente por estupidez mía. Es el caso en que la generación de onda primaria en algún teclado que se dice VA no es tal, sino que corresponde a una muestra de onda sampleada de un oscilador analógico.

    Dejando posibles temas de "arrogancia publicitaria" como de forma tan elegante señalas, ¿cuál sería la carencia fundamental respecto a un VA real? Siempre en términos de sonoridad y/o versatilidad. Gracias.
  • Ban
    #22 por pacuco el 21/06/2014
    #16 tengo un virus ti y respecto a su sonido me pasó al contrario que a ti , suena que te cagas.
  • #23 por thereminraul el 22/06/2014
    ¿Como logra un sintetizador analógico como por ejemplo un Minimoog Model D tener un oscilador siempre afinado de referencia para afinar el resto de osciladores?
  • #24 por carlosi104 el 22/06/2014
    Muchísimas gracias por tus artículos, Pablo! =D> =D> =D>
  • #25 por pablofcid el 23/06/2014
    #14
    Autoy: ¿nos puedes dar el enlace del vídeo si lo recuerdas?
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