Зарождение синтезаторов Yamaha

Начиная с выпуска SY-1 в 1974 году богатая история разработки, проектирования и производства синтезаторов компании Yamaha в этом году достигла 40-летнего рубежа. С момента своего появления синтезатор, как самостоятельный музыкальный инструмент, который позволяет свободно выражать себя и создавать всё новые и новые звуки, всегда стоял на первом месте в индустрии электронной музыки. Более того, доведённые до совершенства технологии, которые дали этому инструменту жизнь, сегодня используются почти во всех видах аудио устройств, и мы можем с полным правом сказать, что синтезатор – это олицетворение эволюции современной музыки. По случаю 40-летия синтезаторов Yamaha, которые и по сей день находятся на гребне волны музыкальной индустрии, мы хотим рассказать вам историю о продуктах, технологиях и разработках, которые совершили переворот в каждый из периодов времени

Эволюция, начиная с Electone

Представленный в 1975 году GX-1 имел восьминотную полифонию и 35 тонгенераторов для синтеза звука. Этот знаменитый инструмент сильно полюбился таким музыкантам, как Стиви Уандер и Кейт Эммерсон.

Технологии и продукты, которые можно рассматривать как прототипы первых электронных музыкальных инструментов, существовали примерно с 1920-х годов, но ни один из них не стал так тесно ассоциироваться с популярной музыкой, как электронный орган. Electone® (Electone – название продукта и торговая марка; используется для электронных органов корпорации Yamaha) дебютировал в 1959 году вместе с D-1. Подобные музыкальные инструменты, основанные на технологии вакуумной трубки, были доступны уже в то время, но D-1 стал революционным в том, что его модули располагались на транзисторах в одиночку. Хотя Electone подготовил почву для современного синтезатора, ему все ещё не хватало выразительности акустических инструментов до такой степени, что президент Yamaha называл его просто «музыкальной игрушкой». Звук органа был отрывистым и резким, и прекращался сразу же после того, как отпускали клавишу.

Различные научные исследования тех лет предопределили каким образом звук будет меняться с течением времени, что является важнейшим фактором в нашем истолковании его как основы музыкального инструмента. Рассмотрим фортепиано в качестве примера: звук, который мы слышим, когда нажимаем на клавишу, имеет в своём составе сложные гармоники, вызываемые физическим колебанием струны. Но при падении интенсивности звука его форма на графике постепенно начинает напоминать волну с меньшей гармонической составляющей, как, например, в синусоиде. Такое специфическое изменение звука во времени является наиболее отличительной характеристикой, которая позволяет нам определить звук фортепиано. Разработчиков компании Yamaha натолкнуло на мысль, что развитие технологий, способных воссоздать эти изменения в звуке, будет иметь решающее значение в создании электронных приборов, если они смогут когда-либо воспроизводить живое звучание акустических инструментов. Фактически, история развития синтезаторов компании Yamaha началась с этого изменения звука во времени и нашего стремления сделать Electone обладателем более интересных звуков.

Зачем аналоговому синтезатору цифровые технологии?

Наш электронный орган D-1, окрещённый Electone, увидел свет в декабре 1959-го года и был полностью выполнен на транзисторах. Звукогенерирующие системы, используемые в первом поколении Electone, были чрезвычайно просты. У каждой клавиши на клавиатуре имелся свой собственный осцилятор — или то, что мы сегодня называем «тон-генератором», который генерировал звук всякий раз при нажатии соответствующей клавиши. Если на клавиатуре было 40 клавиш, то у инструмента было 40 осциляторов, причём каждая пара клавиша-осцилятор работала во многом по такому же принципу, как дверной звонок. Решение использовать новые схемы, которые были бы способны улучшить звук по принципу, описанному выше, означало бы наличие нескольких осцилляторов на всех без исключения клавишах на клавиатуре. Принимая во внимание уровень технологий того времени, это сделало бы производство крайне дорогим, а сам инструмент вышел бы неправдоподобно большим.

Звукогенерирующие системы, используемые в первом поколении Electone, были чрезвычайно просты. У каждой клавиши на клавиатуре имелся свой собственный осцилятор — или то, что мы сегодня называем «тон-генератором», который генерировал звук всякий раз при нажатии соответствующей клавиши. Если на клавиатуре было 40 клавиш, то у инструмента было 40 осциляторов, причём каждая пара клавиша-осцилятор работала во многом по такому же принципу, как дверной звонок. Решение использовать новые схемы, которые были бы способны улучшить звук по принципу, описанному выше, означало бы наличие нескольких осцилляторов на всех без исключения клавишах на клавиатуре. Принимая во внимание уровень технологий того времени, это сделало бы производство крайне дорогим, а сам инструмент вышел бы неправдоподобно большим.

Таким образом, стало ясно, что потребуется новая технология управления для того, чтобы наиболее эффективно использовать ограниченное количество схем. Если, к примеру, у инструмента было восемь цепей управления, он мог синтезировать до восьми полифонических тонов, другими словами – восемь различных нот одновременно. Если же у инструмента, кроме того, было 36 клавиш на трехоктавной клавиатуре, то, чтобы воспользоваться этой новой технологией, было бы необходимо знать, которую из схем запустить при нажатии определенной клавиши. Наше решение состояло в том, чтобы внедрить устройство, которое могло эффективно задавать схемы для клавиш, основываясь на порядке их использования, общем числе удерживаемых на текущий момент клавиш и других сопутствующих моментах.

Этот тип устройства назывался назначатель клавиш и его с полным правом можно именовать прототипом современной технологии динамического голосового распределения (dynamic voice allocation, DVA). Ещё в начале семидесятых, когда тон-генераторы по-прежнему были основаны на аналоговой технологии, цифровая схема уже применялась в этих назначателях клавиш. В связи с этим их внедрение было важной вехой в появлении цифровых технологий в эпоху аналогового синтеза.

Рождение SY-1

В 1973-ем году Yamaha завершила работу по развитию прототипа под кодовым названием GX-707. Основанный на блоке регулирования напряжения этот инструмент можно рассматривать как предшественника Electone GX-1. Хотя он выглядел точно так же как Electone, GX-707 был по факту синтезатором с восьминотной полифонией, — строго говоря, верхняя и нижняя клавиатуры поддерживали восьминотную полифонию, в то время как сольная и ножная клавиатуры были одноголосными. Являясь флагманской моделью линейки Electone, в то же время этот прототип ведёт свою родословную от театрального варианта для использования на концертной площадке. С консолью весом более 300 кг и отдельной панелью, необходимой для обработки звуков, этот инструмент не слишком подходил для продажи широкой публике и по сей день всё ещё считается узкоспециализированным. И всё же GX-707 обладал крайне экспрессивными тонгенераторами – технологией, которую Yamaha предпочла задействовать в особом продукте — клавиатуре для сольных партий, используемой с существующими моделями Electone. Так родился одноголосный синтезатор SY-1, который стал первым синтезатором компании Yamaha с момента выпуска в 1974-ом году. Учитывая, что аналоговые синтезаторы обычно эволюционировали от одноголосных к полифоническим, здесь мы имеем противоположный пример, а именно, переход от поли- к моно-, что ещё раз доказывает: у компании Yamaha единственная в своём роде философия.Несмотря на то, что SY-1 не хватало назначателя клавиш, раздел генератора огибающей отображал изменение звука во времени. У генераторов, которые используют в синтезаторах, обычно выделяют четыре стадии огибающей, обозначаемые буквами ADSR. "A" означает время достижения максимального уровня (attack time), другими словами, параметр атаки, определяющий, как быстро после нажатия клавиши звук достигает максимальной громкости. Спад (decay, обозначается буквой "D") устанавливает, сколько времени после этого понадобится звуку, чтобы измениться до уровня, установленного параметром поддержки, на котором он и останется пока не будет отпущена клавиша. Уровень сустейна "S" (sustain) это уровень постоянной силы сигнала, которого достигает звук во время удержания клавиши. Последний, но не менее важный параметр — затухание (release, в аббревиатуре ADSR обозначается буквой "R") определяет, через сколько после отпускания клавиши звук достигнет нулевой громкости.

Обычно исполнитель использовал регулятор для каждого из этих параметров, чтобы задать изменения звука во времени в ответ на нажатие, удержание и отпускание клавиш. Тем не менее, мы ясно понимали, что на панели управления SY-1 не хватает кнопок, которыми снабжены модульные синтезаторы, такие как Moog и Minimoog, для настройки параметров стадий ADSR огибающей амплитуды и огибающей фильтра. Вместо этого, пара регуляторов под названием Атака (A) и Сустейн (S) использовались для регулировки амплитуды огибающей, а функция под названием Attack Bend давала возможность индивидуальной настройки огибающей высоты тона и огибающей фильтра в начале звучания ноты.

SY-1 отличало целый ряд пресетов огибающих для воссоздания звука различных инструментов, таких как флейта, гитара и фортепиано, которые могут быть активированы простым перемещением звуковых рычажков. Сегодня мы воспринимаем как должное то, что пресеты синтезатора с лёгкостью восстанавливаются, но привнесение компанией Yamaha этих функциональных возможностей в самый первый аналоговый синтезатор было исключительным новаторством.

Другой прогрессивной функцией SY-1 был регулятор силы нажатия на клавишу, или, как говорят в наше время, чувствительности к скорости (velocity sensitivity). До появления SY-1, электроорганы обычно оборудовали педалью громкости, которую исполнитель мог использовать для модулирования звука ради большей выразительности во время игры. Yamaha, тем не менее, продолжала работать над целым рядом различных пилотных моделей с целью модулирования звука, основанного в качестве альтернативы на силе нажатия на клавиши. В конечном счёте, мы усовершенствовали технологию, которая регулировала насыщенность исполнения, отслеживая, сколько времени требовалось для нажатия клавиш до упора, это и была та самая система, с которой мы дебютировали в SY-1.

Переход к комбо-синтезаторам CS серии

В 1975-ом, через год после выхода SY-1, Yamaha объявила о выпуске GX-1 в качестве концертной модели Electone. Однако первыми изделиями не из серии Electone, которые унаследуют уникальные технологии SY-1, были комбо-синтезаторы CS серии.

Одной из самых примечательных особенностей синтезаторов CS серии была интегрированная схема, использованная в тон-генераторах и контроллерах, — комплектующих, которые до этого имели привычную форму транзисторных механизмов. Внедрение современной технологии подготовило почву для существенного уменьшения веса и крайне положительно сказалось на мобильности. Для примера возьмём, GX-1 и CS-80 —старшие модели в линейке синтезаторов CS: в то время как два эти инструмента, безусловно, отличались в плане конструкции и режима применения, GX-1 весил больше 300 кг и стоил 7 миллионов йен, но CS-80 тянул только на 82 кг и стоил всего 1,28 миллионов йен, таким образом музыкант мог позволить себе приобрести этот инструмент и перемещать его при необходимости.

У синтезаторов Yamaha в своё время были две очень чётко выраженные особенности, первая из которых состояла в способности сохранять запрограммированные звуки. Сегодня нам легче лёгкого сохранить созданные нами звуки в памяти инструмента, почти таким же образом, как сохраняются файлы на компьютере. Ещё в 70-е годы, когда не существовало пока ни встроенного, ни внешнего запоминающего устройства, таким образом, для сохранения звуков применялся сугубо аналоговый подход. На следующем рисунке показана часть страницы из инструкции по техническому обслуживанию CS-60, которой пользовались специалисты при ремонте инструмента. Раздел, озаглавленный (Tone Preset 1) Circuit ((Пресет Тона 1) Схема), содержит названия инструмента, коэффициенты сопротивления и электросхему. Рычажки в синтезаторе были связаны с переменными резисторами, то есть, компонентами схемы, которые могут ограничить ток и напряжение. Как показано, при этом постоянные значения сопротивления, соответствующие определённым положениям этих рычагов, встроены в эту схему. Комбинация этих величин приводила к образованию определённого звука или тона, благодаря чему эти схемы стали называться «голосовыми платами».

В инструментах, подобных GX-1, платы тонального генератора механическим способом вставлялись и извлекались для изменения звука. Таким образом, компания Yamaha уже в то время использовала звуковой способ хранения звуков, почти такой же, как в аналоговых ROM-картриджах. Между тем, CS-80 располагал функциональными возможностями, которые позволяли мгновенно переключаться между четырьмя оригинальными звуками. В частности, у него было четыре полных комплекта элементов памяти, с одним элементом памяти из каждого комплекта, соответствующим специальному контроллеру инструмента. Каждый из четырех комплектов, таким образом, мог использоваться, чтобы сохранить каждую позицию контроллера для созданных пользователем звуков.

Другой отличительной особенностью синтезаторов Yamaha были генераторы огибающей типа IL-AL. IL и AL обозначают Исходный Уровень и Уровень Атаки, соответственно, и в этих генераторах огибающей используется немного другой подход к тому же самому стандарту ADSR типа. В ADSR-огибающей значение, соответствующее самому началу стадии атаки, является основным, исходным. При применении огибающей, произведённой таким генератором для фильтра, тон в начале звука определяется текущей настройкой частоты среза; однако, тоны на пике атаки и в то время пока держится звук, определяются этой настройкой частоты среза в сочетании со степенью воздействия генератора огибающей и значением уровня поддержки. Поскольку эти тоны являются результатом проведения многочисленных настроек, регулировка изменения звука с течением времени может стать довольно запутанной. Напротив, при применении настроек огибающей с Исходного Уровня и Уровня Атаки частота среза фильтра определяет тон, производимый в то время пока держится звук, и IL и AL контроллеры могут изолированно расположить звуки в начале и на пике стадии атаки. Такой подход даёт гораздо больше свободы, особенно при попытке воссоздать естественно звуки. Будучи уникальным устройством от Yamaha, генератор огибающей типа IL-AL ещё раз подтверждает курс наших разработчиков на создание звука высокого качества.

CS-80 был также оборудован панелью портаменто (портаменто — плавный переход по частоте от ноты к ноте), известной под названием ленточный контроллер, которая могла использоваться для плавного изменения высоты тона, и имел функцию послекасания, чтобы определить усилие, приложенное к каждой удерживаемой клавише, и в соответствии с этим изменить тон. Учитывая, что эти функции остаются чрезвычайно популярными в современных синтезаторах, тот факт, что компания Yamaha разработала и внедрила их четыре десятилетия назад, подчеркивает техническое превосходство нашей группы разработчиков синтезаторов.

Цены – ниже, технологии – прогрессивнее

Во второй половине семидесятых годов мы дополнили CS серию недорогим монофоническим синтезатором, и поскольку теперь музыканты-любители могли позволить себе эти инструменты, популярность последних росла чрезвычайно быстро. Во многом благодаря стремительному развитию электронных схем интеграции и в результате снижения цен CS-5, который мы представили на рынке в 1978-ом году, весил только 7 кг и стоил всего лишь 62000 йен.

Многие технические решения и особенности современных синтезаторов Yamaha впервые получили реальное воплощение в ходе разработки компактных, доступных по цене инструментов, таких как эти. Например, колёсные контроллеры питч-бенда и модуляции в CS-15D стали отличительными особенностями наших инструментов и до сих пор используются в самых современных моделях MOTIF XF. В 1979 году мы выпустили CS- 20M, перейдя к цифровой технологии для записи звуков. CS-70M, выпущенный в 1981 году, функциональными возможностями очень напоминал современные инструменты: в частности, он обладал функцией автоматической настройки, которая решала хронические проблемы расстройки, возникавшие у аналоговых синтезаторов, а также имел встроенный секвенсор, выполненный с использованием специализированного микропроцессора.

CS-01 произвёл настоящий переворот в своей области. Благодаря возможности работы от батареек и снабжённый мини-клавиатурой, встроенным динамиком и плечевым ремнём в числе прочих преимуществ, он ознаменовал начало новой эры в отношении синтеза звука и способа его использования.

Выпущенный в 1982-ом году, CS01 отличался компактным корпусом, размеры которого составляли 48,9 x 3,6 x 16 см, а вес всего 1,5 кг, что позволяло исполнителям прикрепить к нему ремень и повесить клавиатуру через плечо. С питанием от аккумуляторной батареи и оснащенный колёсами питч-бенда и модуляции в верхней левой части корпуса, этот синтезатор позволял клавишникам перемещаться по сцене точно так же, как гитаристам. CS01 имел функцию Breath Control и ставший знаменитым серый корпус в стандартной комплектации. Белая, чёрная и тёмно-бордовая цветовые гаммы также были доступны в Японии. Чик Кориа был первым артистом, который появился с CS01 на сцене.

Вдохновлённые на создание новых типов синтеза

С самого своего начала в 1974-ом году разработка синтезаторов Yamaha шла рука об руку со многими другими достижениями в технологиях тонгенерации, также берущими своё начало ещё в 70-х. Яркими примерами являются исследования в области FM-синтеза, которые будут продолжаться, чтобы стать чрезвычайно популярными в восьмидесятые, и гибридная аналоговая система синтеза импульса (Pulse Analog Synthesis System, PASS), сочетавшая в себе цифровые и аналоговые технологии и взятая на вооружение в тон-генераторах Electone в 1977-ом году. Записи звуков, произведённые при помощи этих опытных технологий, показывают, в частности, что метод аналогового синтеза, использованный в SY-1, был, по сути, усовершенствован до конкурентоспособного уровня. В этом смысле, нельзя не удивиться быстроте, с которой тогдашние разработчики Yamaha выявили так много новых, наиболее перспективных технологий, и сразу же ввели их в эксплуатацию.

Даже после выхода D-1 как первой модели серии Electone, всё еще необходимо было решить множество проблем, касающихся качества звучания. Одна особенно сложная проблема заключалась в том, как сделать эти новые инструменты столь же экспрессивными, как их акустические собратья. Как мы видели, изменения тона и громкости с течением времени были определены как критические в этом отношении, побуждая специалистов к непрерывным круглосуточным научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам в погоне за всё лучшим и лучшим звучанием. Возможно, символом периода высоких темпов роста японской экономики стало приписываемое тогдашнему президенту компании Yamaha указание своему коллективу: «тратьте всё, что хотите, но дайте мне нечто, что может быть лучшим в мире». Разработка синтезатора в семидесятых компанией Yamaha с таким энтузиазмом и увлечением не только дала начало поражающему воображение арсеналу оригинальных технологий, но и, несомненно, заложила основы для грядущей популяризации синтезатора как музыкального инструмента.