Cosa cè all'interno di un synth digitale

é una domanda che mi pongo da anni....e che non trova un risposta concreta....

dentro una JD 990 (800), oppure una Wavestation, un Fantom X....cosa cè???

nel senso, tutte le funzioni di sintesi che si trovano al suo interno (moduli diciamo), sono frutto di calcoli di un DSP tipo VA, oppure sono veri filtri con un circuito simile all'analogico ma che invece funziona in dominio digitale?

per esempio la JD, ha una memoria rom contenente dei dati, che sono le forme d'onda, quindi al suo interno ha un sistema per suonare dei campioni PCM, i quali però vengono elaborati da una serie di strumenti di sintesi, oltre che da un multieffetto.....però da quello che dichiarano roland o korg, tutto avviene in completo dominio digitale.

sarebbe quindi possibile una replica via software di tutto cio, ALLA STESSA qualità? anche reason se per questo fa le stesse cose, e cosi qualsiasi plug in VST tipo east west play, motu symphonic etc....sono dei "lettori di campioni" virtuali con dei parametri di sintesi.

Eppure su certi suoni anche qui le macchine HARDWARE come V-synth, Fantom, M3, Motif XF, Kurzweil, continuano a suonare meglio....passi per l'analogico che sembra inarrivabile per parecchie ragioni (vedi altro thread)

che sia solo un problema di conversione? io non credo....e non credo nemmeno sia un problema di quantità di memoria, in quanto su computer è tendente all'infinito, contro poche centinaia di mega compressi sulle rom delle macchine digitali.
Se prendiamo per esempio la Wavestation VST oppure la M1 VST, la differenza è lieve, ma quel poco che cè si fa sentire pesantemente, tanto da far preferire alla quasi totalità dei programmatori "seri" ancora l'hardware usato.
io stesso ho la legacy digital, ma non esiste piu nemmeno sull'hard disc e al suo posto cè ancora la WS AD.

chiunque vuole dire la sua.....è ben accetto!

...io da poco dentro la mia sy99 ho trovato della plastilina (das) , ma credo ce l'abbiano infiliata qualcuno dei due miei figli
adesso mi toccherà anche sostituire il floppy drive

Mai visto Kyma così tanto nella veste dell'utente ignorante come molti di noi
Dovresti essere un punto di riferimento qui non abbassarti al nostro livello

Cmq quoto la domanda... anche in questo caso una questione interessante!

certo, io non so niente, voglio rimettermi in gioco....io i synth li programmo e li ho usati (e li uso) da anni, però ci sono molte cose A BASSO LIVELLO, che non conosco.....

per esempio, per essere un buon pilota di auto, non è necessario essere un buon ingegnere e un buon meccanico....cosi come per usare cubase oppure fare i videogiochi non serve essere un programmatore di assembler o un ingegnere informatico.

ECCO....io invece ho bisogno di CAPIRE queste cose, di imparare....voglio sapere tutto quello che avviene quando premo un tasto del fantom, che succede sotto il cofano? e perchè con un convertitore apogee e reason non succede la stessa cosa (e il costo del sistema è molto superiore...)?

Nei synth digitali, tutto avviene nel dominio digitale fino alla conversione D/A. Quindi si in teoria è possibile fare un VST di qualsiasi synth digitale, dai kurzweil ai Roland, korg yamaha. Diciamo che non gli conviene e rimane sempre il dubbio sulla qualità, pare che programmare bene un DSP renda meglio che programmare sopra a 12000 layer di un s.o.

In ibridi tipo Waldorf Microvave I invece gli oscillatori sono digitali ma il filtro è analogico (e si sente), come pure per il Korg DW8000 o EX8000.

ah certamente, in questo senso quindi la replica potrebbe avvenire mettendo nel computer una scheda PCI contenente un circuito analogico (il filtro)....il suono viene generato dal computer tramite appunto un codice, passa in un convertitore D/A, entra nel filtro che tramite un processore puo essere controllato dal computer, e successivamente entra in un amplificatore che lo dirotta verso le uscite....

(è giusto piu o meno l'algoritmo?)

ho aperto la wavestation sr e ci sono dentro 64 nanetti con dei mandolini.

ma daiiii io pensavo con degli shanai...ma che la korg è napoletana? perchè proprio 64 mandolini?

daiii gold fai il bravo....abbiamo capito che nel tuo campo sei competente e le cose le conosci, però se una domanda a te sembra stupida o non ti interessa, evita di prenderne parte alla discussione....è libera non sei costretto a rispondere per forza.
cerchiamo di non far diventare stupide questioni che in realtà non lo sono.

ho scritto una battuta leggera e non aggressiva, di una riga, senza interrompere il dibattito. alegher, Kyma!

Detto questo, seriamente, e limitandomi alle macchine che uso e conosco:

nelle macchine digitali successive all'M1 (completamente digitali) c'è una CPU (costituita da uno o più processori) e un sistema operativo. Possono esserci altri chip con funzioni periferiche (il chip con la rom dei suoni del vl70m, di cui si parlava l'altro giorno),

ma non si tratta di "funzioni di sintesi" separate.

E' come lo schema dei computer: processore centrale, e poi coprocessori per il video eccetera.

Ma NON è una catena di sintesi a componenti discreti.

Fanno eccezione le macchine "ibride" (waldorf, ecc.) che appunto hanno filtri analogici. E infatti non sono considerate "digitali" nel senso stretto.

Ma lo standard è: un bel processore (o due paralleli) con un software che simula una catena di sintesi.

Sì, in maniera più rozza è quel che fa un VA hardware.

Paradossalmente, se una macchina completamente digitale avesse un processore separato per la funzione "amplificatore", e uno per la funzione "forma d'onda",

a rigor di termini sarebbe...

... una macchina analogica.

beh l'architettura del commodore 64 ad esempio era di un 6510 con registri a 8 bit e indirizzamento a 16 bit, in grado quindi di vedere 65536 bytes (64K insomma).
poi c'era un chip video, il VIC II che si occupava della gestione video, di generare e muovere gli sprites, gestirne il colore, la collisione, etc......
c'erano anche il SID, che è un vero synth su chip, con 3 oscillatori, 3 modulatori di ampiezza, 3 generatori di inviluppo, filtro multibanda, sync, etc....
ci sono altri chip come la CIA e poi gli integrati che ospitano i 64K ram e 20K di rom.....
lo so bene perchè sono un programmatore di questa "architettura"! e ci smanetto da piu di 20 anni su questo computer.

ecco....se prendiamo un synth avrà un architettura simile credo....ossia una CPU che controlla il sistema, e una memoria in cui risiede il sistema operativo scritto in linguaggio macchina...e se si tratta di un "rompler" da qualche parte ci sarà anche una rom contenente i dati digitalizzati in PCM, ossia le forme d'onda!

.....ma tutto questo non è sufficiente per produrre qualche cosa, ci vorrà una "scheda audio", ossia un integrato che si occupa di convertire i segnali in analogico (un D/A insomma), uno stadio di preamplificazione, qualcosa che genera gli inviluppi e le sorgenti di controllo etc etc

ma esattamente tutto cio che avviene sul suono, ad esempio di un D50 o di un JD 800, avviene dentro dei DSP oppure ci sono circuiti digitali che "creano" i filtri, gli oscillatori etc???
ma possibile che non ci sia niente in internet e in web che SMONTA pezzo per pezzo una D50 ad esempio e spiega ogni parte cosa fa e come funziona, compresa la disassemblazione del codice del sistema operativo?

PS Le macchine IBRIDE sono un altra cosa, sono spesso analogici con controllo digitale, ma il path del segnale è analogico, oppure sono macchine in cui il suono (come nel prophet vs) è generato da 4 oscillatori digitali, e filtrato da un filtro analogico, quindi ci sarà da qualche parte un convertitore tra mixer e filtro.....la CPU di una macchina come il VS, è ad esempio una Motorola 68000 con tecnologia a 16/32 bit.

a me interessa capire sopratutto come avviene la generazione sonora in macchine digitali.

Già però rimane sempre l'interrogativo di base:synth digitali e VST alla fine lavorano sempre con quelle due cifre (0 e 1), perchè allora le emulazioni VST non riescono ad eguagliare le relative versioni hardware?

ehhhh però se apri una JD 800 ad esempio, vedi una gran quantità di chip....a qualcosa dovranno pur servire....cioè non vedo solamente un processore centrale che possa "far tutto".....cè una grand quantità di integrati.

è proprio cosi....

sarà perchè non si puo (oppure si potrebbe ma costerebbe troppi soldi da rendere la cosa commercialmente poco conveniente) oppure perchè ci sono ulteriori ragioni tecniche che ignoriamo?

Guardare all'interno di un synth e non avere nozioni "avanzate" di elettronica è abbastanza inutile.

Il discorso di tanti chip dipende soprattutto dall'età della macchina... normalmente più passa il tempo e più tanti chip vengono sostituiti da un chip. Apri un Microwave 2 e vedrai, da rimanerci secchi. Una piccola scheda con un chip e qualche resistenza e condensatore. Eppure suona alla grande.

Ma non è che si può sempre mettere un chip e questo fa tutto, ci sono obbligatoriamente dei componenti di "contorno" a meno che il DSP non sia un custom pensato appositamente per quella macchina e che va ad integrare più moduli.

In linea generale però si hanno delle memorie per i campioni se è pcm oppure è sufficiente uno o più DSP con un buon software in assembler per far andare il tutto: oscillatori, filtri, inviluppi. il contorno è la parte di alimentazione, conversione D/A e potenza (amplificazione), interfaccia utente (scheda di gestione dei potenziometri e schermo LCD).

In fondo... la clavia stessa regala il sw monofonico del Modular G2X (nordModularG2X)... non è forse la prova più evidente che un full digital può essere tranquillamente full software ?

disassemblare una rom di un D50 potrebbe essere gia una buon punto di partenza...che CPU utilizza la D50?


si ma parliamo di una macchina molto recente....e virtual analogue in sostanza con i moduli intercambiabili....io vorrei invece conoscere meglio l'architettura di macchine complesse come fantom x, d50, jd 800, wavestation....sono piu interessato a questo tipo di sistemi, ma cmq è interessante.

però siamo sempre li, se non si puo leggere il codice del nord modular decompilato, non sapremo mai veramente come funziona

eh ehh.. sei rimasto un pò indietro con i sistemi operativi

..pensa che in motif XS c'è su linux, per la precisione Montavista Linux..



Allora, tipicamente in un sistema embedded, hai dei processori, che si occupano della gestione delle interfaccie, dei segnali di controllo, tipo il display o le pulsantiere piuttosto che gli encoders. Io li chiamo i "Micro" o MCU.

A fianco di questi, se necessario ci possono essere altri processori, tipicamente dei DSP, che fanno il lavoro sporco a livello di processing, che ne so, un coprocessore per l'audio piuttosto che per il video..

E questo era stato già detto..

Questi processori, sia MCU che DSP, non sono quasi mai, solo processori, integrano nel "chip" anche delle periferiche (Porte seriali, interfaccie per memorie esterne, talvolta anche A\D o D\A), ce ne sono un'infinità..

La parte che tu etichetti come "scheda audio" delle nostre WS, potrebbe essere benissimo un solo chip, più uno stadio di amplificazione e/o filtraggio analogico (per esempio).
In questo caso, l'MCU ed il DSP si occuperebbero di fare i "conti", possono interscambiarsi informazioni con le varie interfaccie che hanno, e poi quello che gestisce lo stream di audio digitale finale, risultato di tutta la catena di sintesi, lo passerà all'A/D ad esempio con una linea seriale.
l'A/D tirerà fuori presumibilmente un segnale analogico che poi può essere mandato al preampli per cuffie, oppure ad uno stadio di ampilficazione analogico e poi ai jack per le uscite audio.

Non ci sono altre cose all'interno di un synth. ( tranne ovviamente le memorie RAM, FLASH ecc ecc )

Quindi, se ipoteticamente fai girare, lo stesso algoritmo, con gli stessi tipi di dati (es calcoli in virgola fissa, piuttosto che in virgola mobile) dell'M1 su un PC, quello che trovi in ingresso all'A/D di entrambe i sistemi DOVREBBE essere uguale.

Ovviamente poi ogni A/D avrà delle prestazioni diverse dall'altro.. e qui si torna al vecchio discorso sui convertitori.. che può avere un suo peso, ad esempio mi aspetto che l'uscita audio del mio PC da 4 soldi, abbia dele prestazioni infreriori rispetto ad una scheda audio da qualche migliaia di euro..

intanto grazie per le spiegazioni dettagliate, che sono molto interessanti.

però tornando al punto dell'emulazione, se parliamo ad esempio della Wavestation virtuale, i conti non tornano....l'ho ascoltata anche attraverso pro tools hd.....dubito che i convertitori della WS siano superiori a quelli di pro tools hd, eppure la differenza con l'hardware è piuttosto marcata.

mi chiedo quindi, come sia possibile quindi tutto cio?

Rispondo direttamente alla domanda del titolo, senza aver letto il post iniziale né il resto del thread (scrivete troppo!).

Se apriamo un synth moderno come un Nord Lead 2x, un Modular G2 o un SH-201 e roba simile, dentro ci sono solitamente solo tre schede: l'alimentatore, la motherboard e la controlboard.

La motherboard contiene almeno uno o due DSP, uno è dedicato alla generazione dell'audio, l'altro al decoding dei controlli del pannello. Alcuni strumenti riescono ad affidare la gestione dei controlli allo stesso DSP che si occupa dell'audio. Inoltre ci sono dei moduli RAM, solitamente Samsung, e i moduli NAND (la famosa memoria Flash) o ROM a seconda se sono strumenti che hanno campioni in ROM o una memoria scrivibile. Da qualche parte poi ci sono dei minuscoli integrati a 8 piedini che sono i convertitori D/A (di solito Wolfson, Burr Brown/TI o AKM) e almeno un operazionale per portare il segnale in uscita al D/A al livello di linea. E se questo è un quadruplo operazionale, una sezione serve per amplificare e adattare l'impedenza dello stesso segnale stereo all'uscita cuffia. Se sulla motherboard si vede un integrato bianco a 6 piedini, quello è l'optoisolatore per il MIDI IN. Se lo strumento ha una porta USB, da qualche parte c'è un altro integrato che è, appunto, il controller per l'USB.

Sulla controlboard ci sono tutti gli interruttori, gli encoder/potenziometri, i digitast, i display e i LED che si vedono sull'interfaccia dello strumento, e solitamente degli integrati che altro non sono che multiplexer (o shift register) che prendono tutti questi ingressi analogici o digitali provenienti dai controlli fisici e creano un unico stream seriale da mandare al DSP che si occupa del controllo. Quest'ultimo DSP, solitamente si occupa anche di decodificare la matrice della tastiera, ammesso che non ci sia un ulteriore microcontroller dedicato solo a quello scopo.

Come DSP molti synth usano i Freescale della Motorola oppure i nuovi Texas Instruments. Alcune case producono dei DSP diciamo "proprietari" che però molto spesso sono derivati da DSP standard e modificati per determinate esigenze. Gli ASB della Creamware/Sonic Core usano i TigerSHARC della Analog Devices. Ma in linea di massima, tutti questi strumenti eseguono un solo programma che gira su una sola CPU.

Alcuni strumenti più vecchi oppure anche moderni ma più complessi (come le Workstation) hanno più DSP sulla stessa scheda o dislocati su diverse PCB, fra cui uno si occupa magari solo del playback dei campioni, uno invece fa gli effetti, ecc. e se c'è un display grafico, magari anche touch screen, c'è una scheda che si occupa solo del controllo di quest'ultimo. Tutti comunicano fra di loro tramite dei bus paralleli o seriali, e per questi ci sono diversi protocolli.

Faccio un esempio pratico parlando dell'Hamichord: al suo interno, oltre al computer (che riceve il MIDI dal controller e esegue il software di generazione audio), ci sono due circuiti stampati collegati fra di loro sui quali sono montati i drawbar e vi arrivano i cavi provenienti dagli altri controlli (tabs e potenziometri); su queste PCB ci sono due microcontroller, uno si occupa della scansione delle due tastiere e della gestione delle porte MIDI, l'altro si occupa della gestione dei controlli e della generazione degli eventi MIDI da inviare al computer e al MIDI OUT.

Alla fine non è difficile, è solo un casino...

ottima risposta, molto esaustiva e completa!

sono contento che stiamo approfondendo aspetti dei quali si parla poco solitamente....penso che la cosa sia utile non solamente a me ma anche a molti altri qui, o sbaglio?
conoscere e capire a fondo i propri strumenti secondo me non è mai inutile, anche se ci si limita a suonarli.

Beh.. prima di tutto nel mio post, ho utilizzato il condizionale..

Ovviamente non creso sia stato possibile fare il copia ed incolla del codice della Wavestation su Visual Studio o quant'altro e ribuildare il progetto includendo le varie interfacce grafiche e driver per Win/Mac..

Immagino che un un progetto degli anni '90, si facesse meno uso di codice C, o insomma ad alto livello, quindi ipotizzo che ci sia molta roba in assembly..

Comunque, a prescindere da questo, quando si fa il "Porting" di un FW o SW da una piattaforma ad un'altra, c'è qualcosa da sistemare.. si fa appunto il porting..

Ora, se uno fa il porting, "traducendo" letteralmente diciamo, il codice originario, in uno nuovo che produce gli stessi risultati, a livello digitale non cambia nulla.. Anzi, come controprova della bontà del porting puoi prendere l'uscita "digitale" (cioè alla fine un file binario con dei campioni ad es..) della vecchia piattaforma, e compararla con quella nuova, e devono essere uguali..

Tuttavia, ad esempio, è possibile che negli anni '90 si lavorasse con processori che non permettessero operazioni veloci in virgola mobile, come fanno oggi i nostri PC. Quindi magari il signor Korg, o il signor Roland hanno pensato: "Cavolo!! siamo nel 2000! rifacciamo l'M1/D50 ma lavoriamo in virgola mobile!!"

Ora, la cosa dovrebbe essere migliorativa.. però ovviamente introduce delle variazioni nell'uscita digitale dell'M1 vera (quella in ingresso al D/A) e quella del PC..

E' solo un ipotesi ovviamente.. però di queste variazioni sul tema ce ne possono essere state...

Viceversa, se in porting è stato fatto 1 ad 1, traducendo per esempio le istruzioni Assembly in C, i 2 mondi digitali saranno uguali, e qui può entrare in gioco tutto ciò che di analogico c'è dopo...

Edit:

Dimentico una cosa importante..

E' pure da valutare quale fosse l'obbiettivo di Korg quando ha deciso di mettersi a fare sto benedetto VST..
Può pure essere che l'obbiettivo fosse fare la miglior cosa nel minor tempo possibile.. e quindi la qualità va un pò in secondo piano..

Queste cose in un progetto alla fine contano..