White Rose – Modular synth

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Se mai finirò Germinimal, questo è il nuovo progetto che ho in testa. Un sintetizzatore modulare, analogico a livello di controlli, ma con una forte presenza di processori PIC e dsPIC.

L’ idea è quella di sostituire il più possibile i generatori, intesi come oscillatori e modulatori (VCO, LFO, ADSR, SEQUENCER) con sistemi intelligenti, lasciando però inalterata la natura dei controlli che deve essere analogica.

Devo dire che l’ idea non è nuova, ma è già stata ben interpretata da Tom Wiltshire nel suo sito Electric Druid.

Vorrei esporre in questo articolo i punti salienti che quanto ho pensato.

 

 

Il nome “White Rose” viene dal titolo di una canzone di Fred Eaglesmith, un cantautore canadese decisamente bravo, il quale ha scritto questa ballata country che è stata interpretata anche da Toby Keith:

  • ARCHITETTURA DEL SISTEMA

L’ idea è quella di avere una serie di bus comune a tutti (o quasi tutti) i moduli. I bus dovrebbero essere di tre tipi:

  1. CV bus che fornisca le tensioni di comando
  2. GATE bus che fornisca i segnali di GATE
  3. MOD bus che fornisca segnali di modulazione

L’ architettura che ho immaginato prevede l’ utilizzo di quattro sintetizzatori, in forma basilare ossia 2 VCO – 1 VCF – 1 VCA – 2 ADSR – 1 LFO, ognuno di questi moduli avente la possibilità di collegarsi a qualunque sorgente presente sui bus. Inoltre moduli aggiuntivi che possono essere interconnessi tramite i bus, ma anche mediante l’ uso di cablaggio esterno.

WR_structure

La generazione dei segnali di controllo, tramite i relativi bus, viene ricavata da una interfaccia MIDI -> CV/GATE/MODULATION, provvista di SEQUENCER. L’ idea è quella di potere collegare due tastiere MIDI e di potere comandare i synth sia tramite sequencer, che direttamente, come dire che una tastiera (o parte di essa) controlla il sequencer, ad esempio traslando la sequenza in base al tasto premuto, mentre l’ altra (o parte di essa) comanda direttamente uno o più synth.

  • VCO

L’ idea è che gli oscillatori vengano implementati in processori dsPIC, che realizzeranno una Direct Digital Synthesis (DDS).

WR_VCO_dsPIC

La figura illustra la struttura di un solo oscillatore realizzato su un dsPIC, la tensione di controllo è compresa tra 0 e 5V, corrispondente a 5 ottave, il campionamento della stessa è realizzato con convertitore a 12bit, il valore viene poi traslato su una scala esponenziale e usato come incrementatore di fase. La forma d’ onda viene letta da una look-up table e i singoli valori servono a pilotare il modulo PWM (per una risoluzione a 8 bit), un filtro passa-basso esterno ricostruisce il segnale in analogico.

La quantità di wave disponibili dipende da quanta memoria flash è libera, e il numero degli oscillatori dipende da quanti moduli PWM sono presenti nel dsPIC, in generale almeno due. Una funzione interessante che si potrebbe implementare, sarebbe quella di mettere i due oscillatori in modulazione di ampiezza (Ring Modulation), e in modulazione di frequenza.

  • INVILUPPI – LFO

Vale quanto detto per i VCO, ossia la possibilità di impiegare i processori per eseguire queste funzioni impiegando la tecnica DDS. Data la relativamente bassa frequenza di campionamento richiesta, la scelta del processore può cadere anche su dispositivi meno pregiati ad esempio della classe PIC16Fxxx. Utilizzando una frequenza di campionamento più bassa è possibile portare la risoluzione del PWM a 10 bit. La tecnica DDS consente inoltre di implementare generatori di sequenze più complesse dei soliti ADSR, inoltre di mettere in loop la sequenza in modo da ottenere dei veri LFO.

  • FILTRI

La mia idea è di implementare per due dei quattro synth, due filtri passa-basso a quattro poli riciclando due integrati SSM2044, se ancora funzionanti. Per gli altri due synth la scelta verte sull’ uso di quattro filtri (due per synth) a variabile di stato, da porre in serie o parallelo, l’ elemento a transconduttanza variabile da utilizzare dovrebbe essere l’ integrato SSM2164 che fornisce già una conversione esponenziale.

Ulteriori filtri aggiuntivi li sto valutando, anche quelli digitali benchè al momemento sia piuttosto riluttante in quanto servirebbe una conversione A/D ad almeno 16 bit (cosa fattibile), ma ad oggi la interpreto più come una cosa valida se realizzata come fatto dal bravissimo Miguel Angel Labolida, cioè un synth completo su dsPIC.

  • MODULI AGGIUNTIVI

Qui veramente conta la fantasia, al momento ho in mente oscillatori a wave-table, wave-shapers, modulatori strampalati. Sto valutando le possibilità, quello che è certo è che saranno moduli connettibili via cavo.