Sintesi della distorsione di fase - Phase distortion synthesis
La sintesi di distorsione di fase ( PD ) è un metodo di sintesi introdotto nel 1984 da Casio nella sua gamma di sintetizzatori CZ . In linea di massima, è simile alla sintesi della modulazione di fase sostenuta da Yamaha Corporation (sotto il nome di modulazione di frequenza ), nel senso che entrambi i metodi cambiano dinamicamente il contenuto armonico di una forma d'onda portante per influenza di un'altra forma d'onda (modulatore) nel tempo dominio. Tuttavia, l'applicazione e i risultati dei due metodi sono abbastanza distinti.
Casio ha realizzato cinque diversi sintetizzatori utilizzando il loro concetto originale di sintesi PD (con variazioni). Il successivo metodo di sintesi VZ-1 e co La distorsione di fase interattiva è molto più simile alla suddetta modulazione di fase, piuttosto che un'evoluzione diretta della distorsione di fase; vedi sotto.
Generazione di contenuto armonico
L'implementazione di Casio del PD utilizzava oscillatori generati da modulatore e forme d'onda portante, sincronizzati tra loro per ciclo. I modulatori erano varie onde angolari che potevano "distorcere" il seno della portante in altre forme, in una misura derivata dall'inviluppo "DCW". In tal modo, molte armoniche sono state create nell'uscita. Poiché i modulatori erano ricchi di contenuto armonico, potevano creare spettri più lineari, cioè più simili agli spettri sottrattivi tradizionali, rispetto alla sintesi di modulazione di fase (PM / FM) di Yamaha . Il PM non richiede la sincronizzazione dell'oscillatore, ma è stato per lungo tempo limitato alle onde sinusoidali, il che significava che gli spettri di uscita portavano il segno distintivo non lineare delle funzioni di Bessel . PD è un tipo diverso di PM - i cui modulatori molto diversi hanno causato una differenza significativa nel funzionamento e nel suono tra PD e PM. Quindi i due non sono direttamente equivalenti.
Le trasformate di fase sono tutte assemblate da funzioni lineari a tratti sotto il controllo della logica binaria e mostrano le caratteristiche ginocchia acute (e per alcune trasformate, anche salti improvvisi) mentre si spostano dal minimo al massimo, dove l'accumulatore del contatore di frequenza si avvolge e ricomincia. Le ginocchia affilate sono levigate dalla rotondità dell'onda sinusoidale modulata e non troppo evidenti nel segnale risultante.
Simulazione di un filtro risonante
Oltre ad essere più capaci di generare spettri lineari tradizionali, i sintetizzatori CZ possono anche emulare sweep di filtri risonanti. Ciò è stato fatto utilizzando onde sinusoidali alla frequenza di risonanza, sincronizzate e finestrate alla frequenza fondamentale. Le frequenze possono essere controllate ma non la quantità di risonanza.
La figura 19 del brevetto della serie CZ del 1985 mostra come emulare la risonanza variabile che si trova nei filtri analogici controllati in tensione :
- ( a ) Il contatore della frequenza di base, che avvolge ogni periodo.
- ( b ) Il contatore della frequenza di risonanza a una frequenza leggermente più alta, che viene azzerato ( o "sincronizzato" ) quando il contatore della base si avvolge.
- ( c ) Il contatore della frequenza di risonanza utilizzato come lettura dell'onda sinusoidale. Notare il salto improvviso al ripristino, che causa una distorsione significativa.
- ( d ) Il contatore della frequenza di base invertita.
- ( e ) Moltiplicando c per d . L'improvviso salto in c è ora livellato.
Per riassumere in altri termini: La risonanza è una forma di sincronizzazione digitale dura , composta da un'onda sinusoidale alla frequenza di risonanza, ampiezza inviluppata e sincronizzata con una funzione finestra alla frequenza fondamentale. La funzione finestra può assumere varie forme, tra cui dente di sega e triangolo, determinando così lo spettro "basale" su cui si sovrappone l'effetto risonante. Poiché l'ampiezza di tutte le funzioni finestra disponibili termina a zero, ciò rimuove le discontinuità nette nell'onda sinusoidale sincronizzata, che è un modo ben noto per ridurre l'aliasing nella sincronizzazione digitale. Tuttavia, alcuni alias sono ancora presenti a causa di discontinuità nei derivati della funzione. Pertanto, gli effetti di sweep del filtro vengono generati allo stesso modo degli effetti di sincronizzazione: modulando la frequenza della risonanza (inviluppo DCW), il timbro cambia, aggiungendo e sottraendo armoniche allo / dallo spettro fondamentale scelto attorno alla frequenza di risonanza scelta.
Confronto con altri tipi di sintesi
Come indicato sopra, la distorsione di fase applica ampiamente concetti matematici simili alla sintesi della modulazione di fase , ma la loro implementazione e i risultati non sono equivalenti. Mentre PM - introdotto da John Chowning e utilizzato commercialmente da Yamaha - utilizza un modulatore oscillante che può avere un proprio periodo, PD applica un modulatore angolare di segmenti rettilinei sincronizzati duramente allo stesso periodo della sua portante corrispondente, cioè modulando ogni ciclo identicamente. PM / FM produce spettri derivati dalla funzione di Bessel a meno che non linearizzati dall'applicazione del feedback, mentre PD produce spettri più lineari. Ciò si manifesta nella reputazione dei sintetizzatori PD di essere più facili da produrre suoni sottrattivi tradizionali , come quelli tipicamente associati ai sintetizzatori analogici, che sono caratterizzati da spettri lineari. Questi fatti dimostrano come sebbene il concetto generale - alterazione di fase - sia lo stesso, l'attuazione e i risultati differiscano notevolmente.
Il motore successivo di Casio chiamato Interactive Phase Distortion (iPD) , presente nei loro sintetizzatori VZ (VZ-1, VZ-10M e VZ-8M; i primi due anche ribattezzati da Hohner come HS-2 risp. HS-2 / E), in realtà ha pochissima somiglianza con il PD "reale", essendo basato invece su un tipo di PM idiosincratico. In iPD, più oscillatori sono combinati in vari instradamenti configurabili (simili agli "algoritmi" Yamaha) e possono modularsi a vicenda utilizzando PM o modulazione ad anello (quest'ultima non disponibile nel sistema Yamaha). Tuttavia, a differenza delle implementazioni Yamaha, il PM diretto è limitato a un rapporto portante: modulatore di 0: 1 (la frequenza della portante è forzata a zero, essenzialmente trasformandola in un semplice modellatore d'onda) - con altri rapporti che richiedono soluzioni alternative e spesso fanno contribuire alcuni oscillatori poco o niente al suono desiderato. iPD ha alcune funzionalità aggiuntive che gli conferiscono vantaggi in alcuni contesti, ma generalmente non è versatile come il metodo Yamaha per la modulazione di fase "pura".