Sintetizzatore MFOS Soundlab MK II, tesina

MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

Sintetizzatore analogico MFOS Soundlab MK II

Davide Canuti

V C

I.I.S Cesaris

A.S. 2015/2016 1

MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

Introduzione

Ho scelto di realizzare questo progetto perché la musica è per me una passione ed un hobby.

Provenendo da una famiglia di professori di musica, la realizzazione di un dispositivo che legasse il mondo dell’elettronica con il mondo che circonda la mia famiglia era pressoché inevitabile.

Sono affascinato dai sintetizzatori analogici, dalle drum machine, dai sequencer, dai campionatori.. da tutti quei dispositivi elettronici che permettono la generazione di segnali audio in maniera analogica, o almeno senza dover ricorrere all’utilizzo del computer.

I sintetizzatori virtuali, chiamati VST ( Virtual Studio Technology) , emulano il suono, riproducono sequenze finite di valori di tensione derivati da modelli matematici più o meno complessi.

Se dovessi trovare un aggettivo al suono generato da un sintetizzatore virtuale sarebbe “piatto”.

Mentre un sintetizzatore analogico genera un suono composto da infiniti valori, di conseguenza suona molto più ricco, più corposo e più naturale.

L’aggettivo che assocerei al suono prodotto da un sintetizzatore analogico sarebbe “affascinante”.

Il pannello frontale è stato personalizzato perché ho voluto rendere lo strumento un modello unico, nonché un ricordo di questo percorso scolastico e dei miei compagni di classe.

Ho deciso di suddividere il mio elaborato in 3 sezioni:

1. La prima parte è una breve descrizione del sintetizzatore, vedremo i vari tipi di sintetizzatori e i vari tipi di tecniche di sintesi del suono.
2. La seconda parte è dedicata alla descrizione del Soundlab MK II: ne analizzeremo le caratteristiche, la sua architettura ed i vari moduli che lo compongono.
3. La terza ed ultima parte tratta invece le varie fasi della realizzazione del progetto, dal montaggio del PCB alla taratura dei moduli.

2 MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico PAGINE

Indice: Sez.1

• Il sintetizzatore

Cos’è il sintetizzatore? #4

Introduzione:

Sez.2

Il sintetizzatore MFOS Soundlab MK II

• Il progetto

#6

Schemi elettrici

• VCO 1/2

#7

• VCF

#8

• S&H

#9

AD Envelope generator

#10

• VCA

#11

Mixer

LFO #13

White noise Generator

#14

Elenco componenti

#15

Sez.3

• Le fasi della realizzazione #16
• PCB

#18

Pannello frontale personalizzato

Wiring #20

La prima accensione #22

Tuning #24

Conclusioni: #27

#28

• Appendice 3

Il sintetizzatore

Cos’è il sintetizzatore?

Introduzione:

Il sintetizzatore è uno strumento musicale appartenente alla famiglia degli elettrofoni, ossia di strumenti che utilizzano l’energia elettrica per generare il suono ( la chitarra elettrica, per esempio non è un elettrofono ).

È quindi un apparato in grado di generare autonomamente segnali audio mediante dispositivi elettrici ed elettronici (come filtri, oscillatori, amplificatori, generatori di inviluppo ecc.) sotto il controllo di un musicista o di un sequencer.

Si può dire che l’architettura del sintetizzatore si basa sulle connessioni esterne presenti sui vari moduli, ognuno dei quali è specializzato nel produrre, elaborare o amplificare il suono.

L'architettura di un sintetizzatore può essere di tre tipi:

• Classico: non presenta alcuna sorgente né destinazione di modulazione esterne, il percorso del segnale è quindi rigorosamente definito dal costruttore e non permette di modulare nessun parametro del sintetizzatore tramite sorgenti esterne.
• Semimodulare:

MOOG Sub Phatty Consiste nel creare un sintetizzatore in cui il percorso del segnale (routing) è stato definito dal costruttore, presentando però sorgenti e destinazioni di modulazione che permettono al musicista di personalizzare il suo strumento. KORG ms-20

• Modulare: consiste nella costruzione di moduli indipendenti, ciascuno con una funzione differente. Questa soluzione permette una versatilità ed una personalizzazione estrema siccome il input e percorso del segnale viene deciso dal musicista stesso tramite gli appositi collegamenti di output dei singoli moduli.

Inoltre, i vari moduli presentano varie sorgenti e destinazioni di “modulazione”.Esistono vari standard per le dimensioni dei moduli e per il tipo di segnale di controllo utilizzato (CV), permettendo la creazione di rack che comprendono moduli di più case costruttrici.

Esempio di sintetizzatore di standard Eurorack costituito da moduli di marche differenti.

Tecnica di sintesi

Dividiamo ora i sintetizzatori in base alla tecnica di sintesi utilizzata:

Esistono due famiglie principali di metodologia:

• Additiva, sottrattiva, modulazione di frequenza, ecc…

La sintesi astratta ( ) sulla quale si basano la stragrande maggioranza di sintetizzatori ANALOGICI, in particolare i sintetizzatori vintage.

• Modeling, ecc…

La sintesi emulativa ( ), la Sampling, Physical quale si basa su modelli essi possono avere l’obbiettivo di creare suoni quanto più simili matematici più complessi, possibili ad una sorgente naturale (ad esempio di un pianoforte, vento, campane ..) mediante opportuni algoritmi di emulazione, questo tipo di sintesi è caratteristica dei sintetizzatori DIGITALI e VIRTUALI.

Ora andiamo ad analizzare le principali tecniche di sintesi astratta:

• Additiva: il timbro viene generato tramite la sommatoria di più amoniche di ampiezza variabile nel tempo, è la tecnica di sintesi più simile alla sintesi di Fourier.

Questo particolare tipo di sintetizzatore contiene solo moduli generatori di sinusoidi, moduli generatori di inviluppo (ADSR), moduli amplificatore e mixer.

• Sottrattiva: è la più classica delle tecniche di sintesi del suono. Immaginiamo la prima parte del sintetizzatore, il generatore di forme d'onda (sorgente), come un grande blocco di marmo, ed i successivi moduli come lo scalpello che il musicista utilizza per rimuovere le componenti armoniche indesiderate.

Mentre per la sintesi emulativa analizziamo le seguenti tecniche:

Granulare: si basa sula produzione di una grande densità di piccoli eventi acustici chiamati “grani” che hanno generalmente una durata inferiore di 50 ms e spaziati da intervalli di 10-30 ms

Physical modeling: la modellazione fisica del suono si riferisce ad un metodo di generazione in cui la forma d’onda viene generate da un computer tramite accurati modelli, tra cui equazioni ed algoritmi, per simulare la sorgente fisica del suono. Generalmente viene impiegata per riprodurre fedelmente strumenti reali in maniera virtuale 5

Il sintetizzatore MFOS Soundlab MK II

Il Soundlab MK II è l’evoluzione del Sound Lab Mini-Synth, entrambi sono progetti “single board” progettati da Ray Wilson, pioniere italo-americano del synth DIY.

Questi progetti DIY, assieme a molti altri sono disponibili sul sito www.musicfromouterspace.com

Pur essendo un progetto “Do It Yourself”, il Soundlab MK II non ha niente da invidiare ad i sintetizzatori delle marche più rinomate, grazie ad un elevato numero di sorgenti e destinazioni di modulazione che ne caratterizzano la natura semi modulare.

Come si può notare dalla presenza del modulo di filtraggio, ci troviamo di fronte ad un sintetizzatore in tecnica sottrattiva.

I segnali di controllo sono di tipo CV ( control voltage ), standard internazionale dei sintetizzatori modulari e semimodulari, Il controllo del tono avviene invece tramite segnali V/Oct (vedi pag. 24), anch’esso standard assoluto dei sintetizzatori analogici, fanno eccezione alcuni modelli Korg come l’MS-20 che utilizza un segnale di controllo di tipo Hz/Oct

Di seguito viene riportato lo schema a blocchi del sintetizzatore:

Come già detto in precedenza, notiamo subito l’elevato assortimento di moduli a disposizione che oltre a comprendere i classici moduli tipici dei sintetizzatori sottrattivi come gli oscillatori (VCO1/2), filtraggio (VCF), amplificazione (VCA) e un modulo di mix dei segnali audio, comprende anche un generatore di rumore ed un modulo di Sample & Hold, con cui possiamo ottenere timbriche molto particolari e dall’evoluzione pressoché imprevedibile.

In aggiunta, il Soundlab MK II predispone anche di due moduli generatori di inviluppo (AD GEN 1/2) pilotati dai moduli di repeat gate ed un oscillatore a basse frequenze (LFO), tutti configurabili su vari parametri del sintetizzatore tramite gli switch ed i connettori presenti sul pannello.

Schemi elettrici

Ora andiamo ad analizzare più nel dettaglio i vari moduli del sintetizzatore:

Il sintetizzatore MFOS Soundlab MK II: Schemi elettrici.

VCO 1 & VCO 2

Iniziamo dalla coppia di moduli di generazione.

Il Soundlab MK II possiede due oscillatori identici, che generano onde quadre o a rampa. VCO1 e VCO2 funzionano allo stesso modo.

Il cuore dell’oscillatore è l’integratore realizzato con l’operazionale U4-A, la cui frequenza di oscillazione è direttamente proporzionale alla corrente che scorre nel collettore del transistor Q8, questo transistor viene dunque impiegato per pilotare in tensione la frequenza di oscillazione dell’integratore.

L’onda quadra viene generata a valle dell’integratore tramite l’operazionale U5-B utilizzato come comparatore con isteresi non invertente.

Tramite R67 e/o la destinazione di modulazione PWM possiamo modificare l’isteresi del comparatore, ottenendo una modulazione della larghezza d’impulso. 7

MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

Il sintetizzatore MFOS Soundlab MK II: Schemi elettrici.

VCF