Twisted Designs

Konstrukcja liczy już sobie ponad 30 lat – rok powstania: 1980, firma Waveform Processing. Układ sprzedawany był jako kit do samodzielnego montażu. Jest to chyba najprostszy syntezator analogowy, posiadający wszystkie podstawowe moduły „dorosłego” syntezatora – co prawda po jednej sztuce, ale zawsze: 1x VCO, 1x VCA, 1x VCF, 1x LFO, 1x AD. Generator VCO jest co prawda przestrajany napięciem, jednak nie wyskalowanym w V/oktawę – uniemożliwia to sterowanie za pomocą MIDI. Można jednak do tworzenia linii melodycznych zastosować sekwenser analogowy – WP-20 posiada odpowiednie wejście.

Konstrukcję poskładałem wyjątkowo brzydko, ładując całość do kartonu (bardzo mocnego, ale kartonu). Na karton zecydowałem się ze względu na możliwość szybkich modyfikacji, nie trzeba także wiercić – a ja nie lubię wiercić. Wnętrze także nie jest piękne. Mam nadzieję, że układ doczeka się porządnej obudowy z krajowego plastiku – chwilowo to tak jakby prototyp. Elementy kosztowały niecałe 50zł – lwia część przypadła na potencjometry, gałki i przełączniki – ponad 30zł. Płytkę wykonano metodą fotochemiczną, wzór zaczerpnęto z oryginalnej instrukcji obsługi – niestety wyszła dość brzydko. Wszystko wyszło brzydko.

I najważniejsze – jak brzmi. Poniżej przedstawiam demo – film, dzwięk nagrywany bezpośrednio w wyjścia liniowego.

Dzwięki nie powalają, ale w końcu to syntezator efektowy. Na uwagę zasługuje filtr – bardzo prosty, a brzmi całkiem sensownie, szczególnie przy wysokim rezonansie. Cały syntezator jest dużo prostszy od SoundLaba, a do zabawy nadaje się nie gorzej. Szczerze polecam!

Zdjęcie (to ładne) – Dies

To zabójcze urządzenie można kupić już za 130zł (!) i wg. opisu przeznaczone jest dla średniozaawansowanych (!) majsterkowiczów. Jest projektem popularnym za granicami naszego kraju i od pierwszego wejrzenia wydał mi się wybitnie dziadowski. 1 układ scalony, 2 potencjometry – finezją to raczej nie tchnie, ale postanowiłem dać szansę.

 Sam układ opublikowany został po raz pierwszy ok. roku 1980, a jego autorem jest Forest M. Mims III. Nazwane zostało wtedy „Krokowy Generator Tonów” (ang. Stepped Tone Generator) i ta nazwa, nie da się ukryć, dobrze odwzorowywała jego funkcjonowanie. Grubo po roku 2000, organizacja/zrzeszenie/zespół marketingowców/firma (nie mam pojęcia czym ten twór jest), zwana „Kaustic Machines” dodała 1 rezystor na wyjściu układu, wyrzuciła głośnik i zmieniła nazwę projektu na „Atari Punk Console”. Nowa nazwa „designerska” pokonała w nierównej walce starą nazwę „inżynierską”  i tak, po dziś dzień, urządzenie znane jest jako APC.

Układ, wbrew pozorom, brzmi dość ciekawie. Nie przełomowo, lecz bynajmniej dużo lepiej, niż można się spodziewać. Kręcenie gałkami daje sporo frajdy, można nawet pokusić się o komponowanie prostych utworków. Oto mikrodemko zarejestrowane tuż po skończeniu prac.

Dlaczego jednak brzmi tak, a nie inaczej? APC zawiera w swej strukturze podwójny timer 555 (czyli układ 556). Opisując urządzenie, multum stron powtarza stwierdzenia: „pierwszy timer pracuje jako multiwibrator astabilny, a drugi jako multiwibrator monostabilny”. Co z tego wynika? Pierwszy timer generuje przebieg prostokątny, a drugi impulsy – generacja impulsu taktowana jest sygnałem z pierwszego układu – w efekcie na wyjściu układu mamy przebieg prostokątny. A co robią potencjometry? Pierwszy określa częstotliwość pracy pierwszego generatora [1], a drugi [2] długość trwania impulsu generowanego przez drugi.  Ale co to ma wspólnego z brzmieniem? I skąd pierwotna nazwa „Stepped Tone Generator” (Krokowy Generator Tonów)? Skąd w ogole biorą się tu jakiekolwiek kroki? I dlaczego nie moge dojść, który potencjometr  odpowiada za jaki parametr słyszanego dzwięku? Jak już wspomniano, pierwszy timer generuje przebieg prostokątny o określonej częstotliwości. Drugi impulsy o określonej długości. Rozważmy 2 przypadki: raz kręcimy [1],a [2] zostawiamy w spokoju (przypadek 1 na rysunku), a raz odwrotnie (przypadek 2). Wszystko ładnie i spójnie wyjaśniono poniżej.

 

Mówiąc najkrócej i najjaśniej, jak tylko potrafię: kręcąc potencjometrem [1], zwiększamy wysokość dźwięku liniowo (barwa pozostaje bez zmian), przy czym co pewien czas następuje skokowa zmiana wysokości dzwięku oraz skokowa zmiana barwy dzwięku. Kręcąc potencjometrem [2], zmieniamy barwę dźwięku (wypełnienie przebiegu prostokątnego) liniowo  – wysokość dźwięku pozostaje bez zmian, przy czym podobnie jak dla [1] co pewien czas następuje skokowa zmiana  wysokości dzwięku oraz skokowa zmiana jego barwy. Wszystko to składa się na interesujące efekty dźwiękowe.

Urządzonko wbudowane zostało w blaszane pudełko po cukierkach, a koszt budowy zamknął się w 8zł. Wybitnie prosta konstrukcja, zrealizowana na płytce uniwersalnej. Największym problemem, o dziwo, było wykonanie dziur w blasze. Do średnicy otworu 3mm, wszystko idzie dobrze, powyżej blacha zaczyna się zadzierać i wyginać – na szczęscie doskonale sprawdzają się wtedy kamienie szlifierskie. Tak czy owak, wyszło estetycznie. Spodobało się na tyle, że mam już zlecenia na budowę kolejnych.

 Zdjęcia – tradycyjnie Dies

Między gotowaniem zupy czosnkowej, a szczotkowaniem kota popełniłem kolejny mały syntezatorek. To projekt znany szerzej jako WSG – Weird Sound Generator. Wg. autora (MFOS) jest idealną wprawką przed wkroczeniem w świat dorosłej syntezy dzwięku. Zanim się jednak wkroczy, trzeba wyważyć drzwi okablowania panelu przedniego. Przeżyłem ten ból i powiem, że każdego początkującego może odstraszyć. Stworzyłem więc to: jednostronna wersja WSG z potencjometrami i przełącznikami montowanymi wprost do płytki. Nie jestem pewien, czy właśnie na to czeka świat, ale stało się. Zbudowane, przetestowane, estetyka na poziomie roztocza. Szału nie ma, ale biorąc pod uwagę koszt (35zł bez gałeczek, elementy mechaniczne to ok. 70% ceny), nie jest źle. Domeną WSG są dźwięki syren, drony i wszelkie ambientowo – mechaniczne pojękiwania. Całość zasilana jest z baterii 9V, moża więc sobie potworzyć muzykę dronową na słuchawach w tramwaju.

Płyteczka zrobiona po staremu metodą fotochemiczną, nie bawiłem się w „pola masy” i żałowałem podczas trawienia :/ Ścieżki są trochę ponadgryzane, czego na zdjęciach nie widać. Jak wspomniałem, potencjometry i przełączniki wlutowano w płytkę – i tak, wiem, że są specjalne wersje „do druku”, ale dostanie ich w sklepie to niezły sukces – dlatego zaadaptowałem wersje „przewodowe”. Wymagało to niestety wywiercenia dość sporych otworów, co nie ułatwiało lutowania. Rozmary płytki, jak widać, zdeterminowane są głównie przez rozmieszczenie potencjometrów – odpuszczając sobie nastawę głośności i prezyzyjną nastawę częstotliwości odcięcia filtra, można ją znacznie odchudzić.

Poniżej demo.

Jak na tak ekstremalnie prosty układ (6 generatorów + filtr) brzmi, powiedzmy, ciekawie. Czasami denerwująco, nie wątpię jednak, że znaleźć można dla niego zastosowanie.

Zdjęcia – niewątpliwie Dies.

Próbę stworzenia perkusji elektronicznej podjąłem zaraz po skończeniu kitu woltomierza. Był to mój drugi projekt, rozpoczęty jakoś w roku 2005 – ze względów oczywistych skazany był jednak na niepowodzenie. Niedawno moje marzenia odżyły i zabrałem się za stworzenie perkusji analogowej. Brzmienie takiego urządzenia jest dość specyficzne i niekoniecznie ma wiele wspólnego z konwencjonalną perkusją. Myślę, że usłyszałem je po raz pierwszy w utworze Kombi – „Słodkiego, miłego życia” (charakterystyczne solo pod koniec utworu). No i stało się. Na ogień poszedł Coron DS8, głównie ze względu na połączenie prostoty konstrukcji z bardzo przyzwoitymi możliwościami. Usłyszeć go (chyba) można w utworze Rose Royce – „It is love you are after”.

A teraz ciekawostka. Szukałem czegoś na temat tego modułu w języku polskim. Znalazłem wątek na Elektrodzie dotyczący Corona DS7 (krótko mówiąc, to DS8 bez generatora szumów) oraz wpis: „(…) Doceniam wkład pracy, trud i znój, ale brzmienie tego urządzenia jest dość fatalne. W dodatku syntezator perkusyjny bez szumu to trochę śmieszne. (…) Nie mam zamiaru tutaj pogardzać twoją pracą, czy atakować, dziwię się jednak, że spośród wielu gotowych projektów wybrałeś właśnie ten. (…) „. Pomyślałem: „Co za cham i burak to napisał, nie zna się, nie wie, co dobre”. Niestety, wpis ten był mój. Ale od tego czasu mój gust uległ zmianie i nie widzę w tym urządzeniu nic niewłaściwego.

W stosunku do poprzedniego przedstawionego syntezatora ten jest banalny. Możliwości kreowania brzmienia wydają się niewielkie, ale to złudzenie. Przy delikatnym muskaniu gałek paluszkami można wykrzesać całkiem sporo (najciekawsze rzeczy dzieją się przy skrajnych położeniach potencjometrów). Mamy więc soczysty analogowy beat, szumiące werble, metaliczne dzwony, strzały z pistoletów laserowych, wibrujące linie basowe i pomruki jeża. Po podłączeniu gitarowego fuzza i zastosowaniu stylu „szybkiego palca” można z powodzeniem grać hardcore, terrorcore lub speedcore. Mając do dyspozycji kilka takich modułów, bez problemu zbudujemy całą perkusję. Działanie urządzenia przedstawia poniższy filmik.

Do modułu można podłączyć zewnętrzny sygnał wyzwalający i korzystać np. z sekwensera lub zewnętrznego pada, albo uderzać w obudowę. Schemat funkcjonalny urządzenia przedstawiono na rycinie. Całość oparta jest o generator przebiegu trójkątnego z możliwością przestrajania częstotliwości (VCO). Częstotliwość ta zależy od częstotliwości podstawowej generatora – pokrętło VCO, wyjścia generatora trójkątnego przebiegu wolnozmiennego – pokrętła RATE (częstotliwość LFO) oraz MODE (głębokość modulacji), wyjścia generatora obwiedni częstotliwości  – pokrętło SWEEP (zakres zmian). SENSE to czułość wejścia wyzwalającego (lub pada), PAN – miksowanie wyjść generatorów VCO oraz generatora szumu, OUTPUT – amplituda sygnału wyjściowego. Istnieje także możliwość wyboru koloru szumu dla generatora szumów. Koszt wykonania oscyluje wokół 40zł. Schematu nie zamieszczę, bo znalezienie go to nie problem.

Za projekt panelu oraz jego wycięcie dziękuję Elkagato. Za zdjęcia dziękuję Diesowi.

Pewnego razu, gdy próbowałem zabić nudę, trafiłem na projekt małego syntezatora analogowego – Music From Outer Space (MFOS) SoundLab Mini-synth. Radośnie stwierdziłem, że sprawię sobie prezent i zbuduję go. Autor oczywiście udostępnił wzór ścieżek niezbędny do zrobienia płytki we własnym zakresie, ale w dość niskiej rozdzielczości. Na podstawie informacji ze strony stworzyłem wersję kompatybilną, jednak jednostronną, przez co prostszą do wykonania samodzielnego. Projekt przerobiłem delikatnie na polskie warunki – zamiast pudełka po kanapkach użyłem pięknej, krajowej, czarnej obudowy pulpitowej, zaprojektowałem także panel przedni – piękny i funkcjonalny zarazem (a co!).

Syntezator ten „reklamowany” jest jako świetny projekt dla początkujących, młodych ludzi, pragnących wdepnąć we wspaniały świat analogowej syntezy dźwięku.  Mnie doprowadził prawie na skraj załamania nerwowego, głównie za sprawą opisu konstrukcji urządzenia. Jest on mniej więcej taki: pierwsza strona – „zbuduj mnie, jestem prostym, dobrze udokumentowanym projektem!”; druga strona – „zapewne zauważyłeś, że filtr działa nie tak, jak trzeba, podobnie synchronizacja generatorów, itd. Musisz zmienić wartości 10 rezystorów i dorobić parę „pająków””; strona trzecia – Roman Z. z Kanady przedstawił swoją modyfikację, jest świetna, zmień wartość rezystora z X na Y i wyrzuć kondensator C; strona czwarta – najlepiej od razu weź się za zbudowanie SoundLab PLUS, który dodatkowo zawiera układ „sample and hold” i posiada własne odrębne zbawienne modyfikacje. Jednym słowem, delikatnie mówiąc, bałaganik. Ale przebrnąłem przez to, zbudowałem i uruchomiłem.

Parę słów o samym syntezatorku – składa się z: 2x generator sterowany napięciem, 1x generator przebiegów wolnozmiennych, 1x generator obwiedni Attack-Decay, 1x filtr dolno/pasmowoprzepustowy sterowany napięciem, 1x mikser. W skrócie mówiąc, urządzenia posiada wszystkie elementy „dorosłego” syntezatora, jednak ze znacznie uproszczonymi modułami. Z tyłu urządzenia znajdują się dwa wejścia napięć przestrajających generatory, wejście sygnału „gate” dla generatora obwiedni oraz wyjście liniowe. Całość zasilana jest dwoma bateriami 9V, można więc poszaleć w plenerze (urządzenie współpracuje także ze słuchawkami).

Urządzenie z bólem zmieściło się w standardowej obudowie Z-33A. Główny problem związany był z panelem przednim. Nawierciłem łącznie 48 dziur, do okablowania zużyłem ok. 15m przewodu (ile ja się naprzeklinałem, lutując to wszystko!). Z panelem przednim związana była też prawie połowa wszystkich kosztów. Opis panelu stworzony w InkScape, wydrukowany i zalaminowany. A jak gra? Filmik poniżej.

Na deser krótkie podsumowanie. Wyrażę się najdelikatniej jak potrafię: zbudowany układ można nabyć w USA za 300$, w EU widziałem za 200 euro. Gdybym za taką cenę go zamówił, to po poznaniu jego możliwości ostro bym się wkurzył. Za 399$ można nabyć np. Dave Instruments Mopho, który miażdży SoundLaba na każdym kroku – ale nie daje możliwości polutowania 15 metrów przewodów. Mnie syntezatorek wyniósł ok. 140zł, czyli niecałe 50$, nie licząc oczywiście robocizny. Jak za tą cenę, nienajgorzej. Poza tym kręcenia fizycznie istniejącymi gałkami, w przeciwieństwie do „miziania” ekranu dotykowego daje kupę frajdy.

Za zdjęcia dziękuję: Elkagato, Dies

Dziś pora na nudny wpis. Stworzyłem pewne małe, zgrabne urządzonko i nagromadziłem przy tym takie ilości materiałów, że bardzo brzydko byłoby się nimi nie podzielić. Oczywiście nie mam zamiaru zanudzać, że to najbardziej kompleksowy opis, jaki na ten temat można znaleźć, nie tylko w materiałach polskich, ale i zagranicznych, ale kogo by to obchodziło. Poniżej masa faktów technicznych, jak nie przeczytasz, nie tylko się nie obrażę, ale i głęboko zrozumiem.

Stylophone jest przenośnym, miniaturowym syntezatorem dzwięku, stworzonym w roku 1967, produkowanym w latach 1968 – 1975, wznowionym z wieloma modyfikacjami w 2006. Jego charakterystyczną cechą jest sposób działania – użytkownik ma do dyspozycji stylus oraz metalową klawiaturę, gra polega na zamykaniu obwodu: zasilanie – stylus – metalowy pad klawiatury – odpowiadający rezystor w obwodzie generatora. (Podobne instrumenty: Gakken SX150, Dr Bohm Hobbyton). Zdjęcie po lewej, nie moje, ale na licencji GNU Free Documentation, przedstawia stylofon w wczesnych lat produkcji w akcji.

Lata produkcji 1968-1975

Syntezator jest układem w pełni analogowym i składa się z generatora podstawowego (VCO) oraz załączanego opcjonalnie generatora przebiegów wolnozmiennych (LFO), modulującego częstotliwość przebiegu wytwarzanego przez generator podstawowy – uzyskiwany jest efekt vibrato. LFO generuje przebieg zbliżony do trójkątnego, o częstotliwości ok. 7 Hz. Użytkownik ma możliwość dostrojenia częstotliwości generatora podstawowego – wraz ze spadkiem napięcia zasilania, urządzenie rozstraja się. Regulację głośności zaimplementowano dopiero w wersji z lat 1974?-1975, w pierwszych wersjach projektanci urządzenia radzą po prostu przysłaniać ręką głośnik. Wszystkie wersje posiadają wyjście liniowe – za sprawą zastosowanego filtra górnoprzepustowego, sygnał wyjściowy różni się od sygnału przetwarzanego przez głośnik – z tego powodu muzycy najczęsciej używają stylofonu przykładając go do mikrofonu. Schemat blokowy opisanego układu przedstawiono poniżej.

Schemat blokowy stylofonu dla modeli z lat 1968-1975

Produkowane były 3 wersje: standardowa, basowa, sopranowa (różnica w budowie polegała na zmianie wartości jednego rezystora i kondensatora w układzie generatora). W związku z powyższym, budowa wersji ze zmianą tonacji za pomocą przełącznika (np suwakowy, 2 sekcje, 3 położenia) nie powinna stanowić problemu.

W latach produkcji oryginalnego instrumentu (1968 – 1975) wielokrotnie zmieniały się zastosowane komponenty. Różnice dotyczyły głownie obwodu głównego generatora – poszczególne wersje bazowały na:

– 1-sza wersja – 1968 – ? – diodzie pojemnościowej i tranzystorze jednozłączowym (generator relaksacyjny),
– 2-ga wersja – ? – 1974? – tranzystorze jednozłączowym (generator relaksacyjny),
– 3-cia wersja – 1974? – 1975 – układ scalony 555.

Pierwotnie drabinka rezystorów, za pomocą której generator był przestrajany, zbudowana była z pojedynczych rezystorów (większość spoza standardowych szeregów), później zastąpiono ją dwoma układami integrującymi po 10 rezystorów. Widoczna jest tu wyraźna tendencja – im nowsza wersja, tym konstrukcja bardziej uproszczona (i ponoć gorzej brzmiąca).

Przebieg zarejestrowany na zaciskach głośnika podczas pracy stylofonu (wersja 2, LFO wyłączone), częstotliowść ok. 200 Hz

Obecnie dostępne są odpowiedniki wszystkich elementów zastosowanych w oryginalnym stylofonie, poza produkowanymi na zamówienie drabinkami rezystorowymi. Wiele problemów nastręcza znalezienie głośnika o impedancji 75 om – jego zamiennikiem może być głośnik o impedancji 50 om stosowany w domofonach i słuchawkach telefonicznych.

Stylofon nie nadaje się dobrze do circuit-bendingu – ze względu na prostą konstrukcję, większość modyfikacji przestraja częstotliwość generatora podstawowego lub powoduje przesterowanie. Stosunkowo łatwo dodać można funkcję zmiany głośności oraz częstotliwości pracy generatora LFO.

Produkcja po roku 2006

W roku 2006 wznowiono produkcję instrumentu, jako retro-gadgetu. Generator bazuje na specjaliowanym układzie cyfrowym (integrującym VCO i LFO) i wersja ta ma niewiele wspólnego z oryginalnym projektem. Zastosowano prawdopodobnie syntezę wavetable. Wzmacniacz tranzystorowy zastąpiono zintegrowanym LM386, dołożono wejście liniowe, umożliwiające wykorzystanie urządzenia jako przenośnego głośnika. Użytkownik ma do wyboru jedno z 3 brzmień. Schemat blokowy nowego rozwiązania zaprezentowano poniżej:

Schemat blokowy stylofonu dla modelu z roku 2006

Schematy

Poniżej schematy bez wartości elementów, mają cel wyłącznie poglądowy – prześledzić można ewolucję układu.

Wersja V1 jest trudna do realizacji ze względu na brak dokładnej specyfikacji niektórych elementów. Układ generatora relaksacyjnego bazuje na tranzystorze jednozłączowym i diodzie pojemnościowej. Produkcja układu rozpoczęta w roku 1968. Łatwa do rozpoznania, na płytce drukowanej widać rząd pojedynczych rezystorów przestrajających generator. Większość z tych rezystorów pochodzi z poza standardowych szeregów, a ich wartości są takie same w wersjach V1, V2 i V3. Jest to wersja najbardziej skomplikowana.

Dla wersji V2 wszystkie wartości elementów są znane, wersja ta produkowana była do roku 1974. Pojedyncze rezystory w układzie przestrajania generatora zastąpiono produkowaną za zamówienie drabinką rezystorową, możliwą do odtworzenia za pomocą rezystorów ze standardowego szeregu i potencjometru lub połączenia 2 równoległego dwóch rezystorów z szeregów E24  lub wyższych (ze względu na precyzję doboru rezystancji). Tranzystor jednozłączowy (UJT) zastąpić można programowalnym tranzystorem jednozlączowym (PUT). Wersja prostsza od V1, jednak nie ustępuje jej brzmieniowo.

Układ V3 bazuje na popularnym timerze 555. Timer ten wprowadzony do sprzedaży został w roku 1971, był jednak na tyle drogi, że w stylofonie zastosowano go dopiero w 1974, gdy cena spadła.  Wersję tą produkowano krótko, ze względu na spadek zainteresowania i konkurencję ze strony „poważniejszych” urządzeń. Wszystkie wartości elementów dla V3 są znane, jednak brzmienie jest mniej nieatrakcyjne niż w wersjach poprzednich. Produkowana do 1975 roku jest ostatnią, jaką można uznać za „oryginalną”.

Po roku 2006 to już dramat, schematu nie zamieszczę. Byle taniej, szybciej i do przodu. Główny układ generatora jest cyfrowy i nieosiągalny, brzmienie ponoć też już nie to co kiedyś.

Mówiąc krótko: do rekonstrukcji obstawiam wersję V2, ale o tym więcej w kolejnym poście (i nie chodzi tu o powstrzymanie się od jedzenia).