Kytara a MIDI: Kytarový syntezátor (pokračovaní)

Oblíbenou manýrou našich mediálních hvězdiček je uvádět svá moudra větičkou: „Jo, to mi už tenkrát říkal pan Werich...“. Nevím, co by Jan Werich říkal na kytarový syntezátor. Ale vím jistě, že by ho bavil. Dá se s ním totiž užít spousta legrace.

Úvod

V první části našeho tématu jsme se zabývali obecným úvodem, snímači, možnostem zapojení, latenci, zkrátka všemu jinému než vlastním syntezátorům. V dnešní části se to proto pokusíme napravit. Nezapomeneme ani na historii, která je více než pestrá.

Z dnešního pohledu bychom na první modely kytarových syntezátorů nahlíželi spíše jako na multiefekty. Pracovaly s klasickým kytarovým signálem a pracovaly jako napěťově řízená soustava filtrů s přídavkem dalších efektů, jako jsou fuzz, octaver apod. Byly samozřejmě analogové, postavené na bázi diskrétních součástek. A až na pár výjimek byly krmeny standardním kytarovým signálem. Hexafonní snímače, to pravé ořechové pro kytarový syntezátor, se objevily až později.

Nejprve se budeme věnovat prvním syntezátorům ze začátku sedmdesátých let. Druhá část se zabývá čistě produkty značky Roland. Zde prosíme oddané stoupence jiných značek o shovívavost. Kytarový syntezátor je pevně spjat právě s touto značkou. Její vývojáři (a koneckonců i marketingoví pracovníci) odvedli zásadní kus práce. A ačkoliv svůj díl přidala i spousta dalších značek, jako Yamaha, Casio, Axon či Suzuki, je bez diskuse, že dnešní syntezátory jsou na vysoké úrovni právě díky Rolandu.

Historie, začínáme!

Jako jeden z prvních kytarových syntezátorů bývá zmiňován model Condor GMS, společností Ovation a Innovex/Hammond vyráběný od roku 1970. Systém byl tvořen kytarou s masivní kobylkou, ve které byl zamontovaný hexafonní snímač a syntezátorem s ovládáním. Zepředu syntezátoru bylo umístěno šestnáct kláves přepínajících zvuk, nahoře pak táhla pro efekt vibráta a korekce. Přístroj dokonce umožňoval nechat hrát struny E a A a zbylé znít zvukem syntezátoru.

V letech 1970 a 1971 vyráběla společnost Ludwig (ano, tatáž, jejímiž bubny válcoval John Bonham dálnici pro Led Zeppelin) model Ludwig Phase II. Syntezátor vypadal jako skříňka velikosti zhruba Leslie bedny. Její hořejšek byl osazen ovládacími táhly a z boku se vyklápěla deska se čtyřmi spínači a kontinuálním pedálem. Nabízel fuzz, tremolo a napěťově řízené filtry.

Mezi rané kytarové syntezátory bývá řazen i model Hi Fli společnosti EMS (Electronic Music Studio). Společnost EMS geniálního Petera Zinovieffa vyráběla syntezátory, jež mají na deskách Pink Floyd, The Who či Jean Michal Jarre, od roku 1969. Uváděla například modely VCS 3, Synthi A, Vocoder 200, Synthi KB1 ad. V současnosti se etabluje jako nejdéle existující firma vyrábějící syntezátory a některé z raných modelů, mírně modifikované, jsou stále v nabídce(!). V roce 1971 EMS uvedla kytarový syntezátor Hi Fli. Opět nabízel kombinaci více efektů jako fuzz, octaver či napěťově řízené modulátory. Navrhnul jej David Cockerell, který později pracoval na efektech Harmonix. Těchto syntezátorů bylo údajně vyrobeno pouze 350 kusů a byly pekelně drahé. Můžeme ho slyšet i na Dark Side of the Moon, protože jeden z kusů zakoupil v roce 1972 David Gilmour.

Dalším zajímavým modelem uvedeným v sedmdesátých letech byl SlaveDriver od 360 Systems. Ten převáděl výstup kytary na řídicí signál. Pomocí něho bylo možné ovládat syntezátory osazené vstupem CV (Control Voltage, jeden z pradědečků MIDI). Vzhledem sice připomínal spíše nabíječku automobilových baterií než výjimečný nástroj, ale bylo to jedno z prvních zařízení, umožňujících propojení světů kytary a kláves resp. syntezátorů.

V roce 1976 byl uveden další kytarový syntezátor, postavený na bázi kytara-kontrolér plus syntezátor. Na svědomí jej měly společnosti Hagstrom (primárně švédský výrobce kytar, na jehož nástroje si zahrála i ABBA) a Ampeg. V letech 1976 až 1979 bylo vyrobeno téměř pět set kusů těchto kontrolérů, označených nejprve jako Swede Patch a později jako Patch 2000. Nástroj využíval velmi neobvyklý způsob snímání: každý pražec v kombinaci s jednotlivými strunami byl zapojen do speciálního elektrického obvodu. Jedna každá varianta pražec plus právě mačkaná struna dávala na výstup napětí specifické pro danou kombinaci. Tím byl řízen připojený syntezátor. Pokud bylo současně zmáčknuto více strun, na výstupu kontroléru se objevilo napětí příslušející nejvyššímu hranému tónu.

V roce 1978 uvedla již zmiňovaná 360 Systems model Spectre Guitar Synth. Stejně jako předchozí SlaveDriver umožňoval kytarou řídit syntezátory vybavené CV vstupem. Vypadal jako podnikatelský kufřík s množstvím ovládacích knobů a konektorů. Vzhledem neměl daleko od proslulých kufříků, se kterými se tu a tam vytasil filmový Fantomas.

V roce 1977 představila společnost ARP kytarový syntezátor nové koncepce ARP Avatar. Na tehdejší dobu šlo (jak jinak) o velmi drahý nástroj, nicméně jeho zvukové možnosti byly nadprůměrné i přesto, že byl monofonní. Na vstup se již přiváděly signály z hexafonního snímače, který se namontoval na kytaru. Byl postavený na bázi syntezátorového bratříčka ARP Odyssey, který využívaly takové kapacity jako Joe Zawinul, Chick Corea, Herbie Hancock, ABBA a další. Nicméně jeho koncepce nebyla bez dětských nemocí, zmiňovaná je například velká citlivost na vstupní signál, což v překladu znamenalo, že kytarista byl nucen ji nastavovat před každým hraním (!). Bohužel firma ARP se v té době potýkala se značnými finančními problémy, které hodně souvisely právě s Avatarem. Následně vedly až k zániku firmy resp. jejímu přechodu pod křídla CBS (Nepřipomíná to tak trochu historii Fenderu, přátelé?). Koncepce Avataru tak zůstala postupem času ležet ladem.

Rolandovská historie

Prvním sériově vyráběným kytarovým syntezátorem od Rolandu byl Roland GR-500. Na rozdíl od Avataru vyžadoval přímo určený kontrolér/kytaru. Byl jím GS-500 s tvarem Les Paula, vyráběný firmou Ibanez. Syntezátor byl představen na letním NAMM Show 1977, jenom měsíc před uvedením konkurenčního Avataru. Na svou dobu GR-500 představoval špičkový nástroj. Kytaristům se o řádný kus otevřela cesta do světa syntezátorových zvuků. Komerční úspěch nebyl přesně podle představ výrobce. Vliv na to měla především vysoká cena a zřejmě i konzervativní přístup kytaristů ke všemu novému (to nám zůstalo dodnes, není-liž pravda :-)). Jednalo se v zásadě o nový nástroj, který vyžadoval odlišný přístup k technice hry. Každá nepřesnost byla trestána pazvuky. A zřejmě i to přispělo k jistému odstupu potenciálních zájemců o tuto novinku. Naštěstí se brzy našlo rozumné množství nadšených hráčů, kteří dokázali výrobci, že má cenu ve vývoji kytarových syntezátorů pokračovat. Pro zajímavost uveďme, že ve stejném roce, kdy byl GR-500 uveden na trh, opustil nadšený hráč na tento nástroj Steve Hackett skupinu Genesis.

Další syntezátory od Rolandu byly uvedeny kolem roku 1980. Byl to oranžový GR-100 a známý modrý GR-300, který bývá Rolandem označován jako „první skutečný kytarový syntezátor“. Pro úplnost dodejme, že podobný slogan tehdy používaly snad všechny kytarově-syntezátorové firmy... Byl zahájen prodej kontrolérů G303 a G808. Podobně jako GR-500, i tyto systémy představovaly na tehdejší dobu špičku technologického vývoje. Celá koncepce vycházela z myšlenky, že skutečný kytarový syntezátor musí zpracovávat každou strunu zvlášť. Ve stejném roce Roland uvedl i basový syntezátor GR-33B s basovými kontroléry G33 a G88. O rok později začal Roland nabízet dva kontroléry G202 a G505. Jednalo se opět o samostatné nástroje (kytary), jejichž tvar kopíroval Fendera a oba byly určené pro GR-300 a GR-100. Kontrolér G202 měl dva hambuckery a jeho prodávanější bratr G505 tři singly. Díky tomu bylo možné současně snímat i kytarový signál, na rozdíl od pětistovkové řady.

V té době se Roland konečně stával soběstačným, na trhu měl desítky vynikajících nástrojů. Bohužel, vývoz z Japonska byl čím dál tím víc složitější kvůli zhoršujícímu se kurzu jenu. K tomu všemu vyhlásil evropský distributor Rolandu bankrot. To znamenalo, že zboží za více než milion a půl dolarů náhle zůstalo v evropských skladech pod dohledem konkurzního správce. Samozřejmě nezaplacené. Pro Roland to znamenalo velkou krizi, kterou překonával jen s největšími potížemi. Naštěstí (nejen) pro kytarový syntezátor ji překonal.

V roce 1984 byl uveden GR-700, který byl zvukově postaven na syntezátoru JX3P. Na krásném stříbrném šasi bylo umístěno jedenáct nožních přepínačů, protože byl určen přímo na podlahu. Spolu s ním byl uveden kontrolér G707, jehož futuristický vzhled zná snad každý kytarista. Byl nabízen v červené, černé a stříbrné barvě. Jeho neobvyklý tvar, včetně přídavného můstku (stabilizátor spojující hlavu a tělo), údajně měl sloužit k eliminaci nežádoucí rezonance a zlepšit kvalitu snímání.

Na podzim 1982 byl definován MIDI standard, na popud výrobců Yamaha, Korg a Kawai.

V roce 1986 byl uveden průlomový snímač GK-1. S trochou nadsázky jej lze označit jako první „mobilní“ od Rolandu. Bylo jej možné namontovat na jakoukoliv kytaru a tím bylo poprvé zlomeno prokletí v podobě nutnosti využívat speciálně zkonstruovanou kytaru. Slovo kontrolér tak ve světě kytarových syntezátorů pozbývá svůj význam. Od teď je kontrolérem jakákoliv kytara, na kterou jsme namontovali GK jedničku. Spojení se syntezátorem i nadále zprostředkovává dvacetičtyřpinový kabel.

V témže roce byl na trh uveden GM-70. Opět se jedná o průlomový přístroj, který sloužil ke konverzi signálu z přímo na MIDI. Byl umístěný v jednorackové krabici a na svou doby představoval špičkové zařízení. Neohrabané a obrovské syntezátory byly nahrazeny elegantní skříňkou s displejem, disponujícím MIDI implementací. Podle některých kytaristů patří GM-70 stále mezi nejlepší konvertory kytara-MIDI.

Přichází GK-2 a ti ostatní

Rok 1989 byl revoluční nejen pro nás (pro ty příliš mladé či příliš staré připomínáme, že jsme se konečně zbavili komoušů), ale i pro kytarové syntezátory. Byl uveden snímač GK-2, který se stává novým standardem a jím definované principy přetrvávají dodnes. Spojení se syntezátorem obstarává třináctipinový kabel. Ten je samozřejmě mnohem praktičtější než dosud používané dvacetičtyřpinové. Napájení kleslo z původních 15 V na +/-7 V (viz předchozí díl), má menší tloušťku a šikovnější konektor. Ale hlavně je mechanicky odolnější než jeho starší bratři.

V témže roce byl představen první digitální syntezátor od Rolanda, rackový GR-50. Využíval LA syntézu a samozřejmě plnou MIDI implementaci. Navíc umožňoval rozšíření zvukových bank vložením přídavných karet (nakoupených za příslušný peníz).

Další syntezátor Roland byl uveden v roce 1992 pod označením GR-1. Ten už nese všechny rysy současných syntezátorů. Byl určen na zem a nabízel čtyři pedály pro přepínání zvuků a dva pro přechod mezi bankami. Tato koncepce je následována i všemi následujícími syntezátory Roland až do současnosti. Zaujme výraznou kombinací černého šasi doplněného žlutými ovládacími prvky. Tento syntezátor stále žije, můžeme se s ním setkat u mnoha kytaristů. To ovšem beze zbytku platí i pro další modely syntezátorů Roland, které přišly po něm. Přispívá k tomu kvalita těchto mašinek (či lépe odolnost proti zubu času) stejně jako osobitost každé z nich.

O dva roky později byl zahájen prodej GR-09. Elegantní kompaktní tělo modré barvy bylo určeno přímo na zem. Má čtyři šlapky pro výběr zvuku, umožňuje navíc upgrade dokoupením desky s dalšími zvuky (interní board na rozdíl od GR-50). Uveden byl snímač GK-2A, modifikovaný GK-2. Zatímco dvojka má snímače minisingle, nová dvojka-A má minihumbuckery.

V roce 1995 byl představen „revoluční“ VG-8. Ten, přestože má vstup pro hexafonní snímač GK, není skutečným digitálním kytarovým syntezátorem. Pro tvorbu zvuku totiž využívá technologii COSM. Proto se v tomto textu nebudeme VG přístroji dále zabývat. V témže roce byl představen GI-10. Plnil stejnou funkci jako GM-70, tedy převodník kytara-MIDI.

V roce 1997 přichází GR-30. Ten je vzhledově snadno zaměnitelný s GR-09. Nabízí některá vylepšení jako appergiator, nové zvuky, více paměti apod. Mimochodem, pokud se výrobci u nově uváděných syntezátorů opakovaně pyšní heslem „vylepšené zvuky“ (jak je v takových případech obvyklé), bylo by rozhodně přesnější napsat „jiné zvuky“. Protože ve světě kytarových syntezátorů často platí, že nelze objektivně říci, který přístroj je lepší. Každý je jiný a každý nabízí něco jiného. To je totiž jedna z věcí, která je dělá tak báječnými hračkami pro muzikanty. Ostatně tohle platí ve světě syntezátorů vůbec. Jasně, zvuk piana se nám u starých mašinek může zdát příšerný oproti nové GR-20. Ale třeba různé plochy apod. mají v sobě neopakovatelnou špínu a napětí, které v těch nových zase chybí. To není povzdech staromilce, ale poznání realisty... Takže jediné doporučení: koupit toho co nejvíce a kombinovat :-)

Rok 2000 přináší sofistikovaný syntezátor GR-33. Ten má kromě čtyř šlapek i kontinuální pedál pro změnu parametrů v reálném čase.

O dva roky později byl uveden snímač GK-2B, určený speciálně pro baskytary. Neomezuje se pouze na čtyřstrunné nástroje, umí i pěti a šestistrunné basy.

V roce 2003 byl uveden GI-20, nástupce GI-10. O rok později Roland představil menšího bratříčka GR-33, syntezátor GR-20. Nesmíme zapomenout ani na modifikovaný snímač GK-3 a jeho basovou verzi GK-3B.

Uvedená čtveřice výrobků je k dnešnímu dni tím „nejnovějším“, co firma na poli kytarových syntezátorů nabízí. V posledních letech se zdá, že Roland upíná své síly na VG nástroje a stáj s čistokrevnými kytarovými syntezátory je zanedbávaná. Nechme se překvapit...

A co další značky?!

Kytarové syntezátory nejsou jen Roland. Podívejme se tedy i na výrobky dalších značek.

Blue Chip Music má ve své nabídce Axon AX-100, který lze považovat za největšího konkurenta Rolandů. Je to elegantní jednoracková mašinka, stříbrné barvy, která umožňuje sofistikované nastavení podle polohy, ve které hrajeme, místa úderu i síly úderu. Má pověst nejrychlejšího kytarového syntezátoru (převodníku) na světě. Ta je samozřejmě přiživována marketingovými mágy od Blue Chipu, nicméně některé výroky respektovaných kytaristů se tomuto názoru nebrání. V nabídce je dále převodník AIX-101, samozřejmě GK kompatibilní. Mezi dřívější modely Axon patřly NGC-77, NGC-60 nebo NGC-66.

Yamaha v současnosti nabízí MIDI převodník G50, který je údajně postaven na základě technologie Axonu. Spolu s ním je nabízen snímač G-1D a B-D pro kytaru resp. baskytaru. Mezi starší modely patří například futuristická kytara G-10.

Virtual DSP Corporatin vyráběla zajímavou kytaru MidiAxe. Její tělo skutečně připomínalo sekeru a mělo MIDI převodník zabudovaný přímo v těle nástroje. Firma spolupracovala či spolupracuje s některými výrobci kytar, například Parkerem, kde se tato technologie nazývala MIDI Fly. Bono Electronic nabízel GM-3 MIDI Interface spolu s magnetickým a piezoelektrickým hexa snímačem. Firma se dlouhodobě zabývá MIDI převodem akordeonů.

Casio vyráběla modely PG-380, PG-310 a PG-300. Shadow patřil mezi průkopníky spojení kytary s MIDI. V jeho výrobním programu byl například kytara-MIDI převodník GTM-6 v jednorackovém provedení. Po nějaký čas spolupracoval s výrobcem kytar Charvel.

Kaman, zmíněný i dále, nabízel kompaktní systém převodníku a spolupracoval s kytaráři jako Ovation či Takamine. Dokázal na MIDI převést i nástroje s nylonovými strunami, například s modelem GTM-6. Ibanez vyráběl vlastní kytaru IMG 2010 spolu s rackovým převodníkem MC1. Využíval dvacetičtyřžilový kabel podle standardu zavedeného GK-1. Korg měl v nabídce snímač ZD-3 a rackový MIDI konvertor Z3.

Gibson jde svými vlastními cestami. Jedna z nich se nazývá Dark Fire Project. V ní je kombinován speciálně vyvinutý snímač P-90-H a krabička RIP, umožňující pracovat přímo s počítačem nebo s GK kompatibilními mašinkami. Nebo luxusní kytara HD6X-Pro Les Paul s krabičkou Magic.

Zajímavé výsledky dosahovali i výrobci, kteří vsadili na optolektronické snímání namísto hexafonního snímače. Jedním z nich byla například Optek Music Systems s jejich Smart Light Guitar.

A co kytary a snímače?!

Výrobci kytar se samozřejmě o syntezátory zajímali odjakživa. V nabídce mnoha z nich jsou nástroje s již zabudovaným snímačem. Velmi často se hovoří o GK kompatibilitě (třináctipinový konektor) nebo Line 6 kompatibilitě apod.

Godin se spojení kytary a MIDI věnuje už dlouhý čas. Vybrané modely jsou osazené všemi třemi způsoby snímání: cívka, piezo a GK. Podobnou cestou kompletního snímání jde i Parker, třeba s modelem Fly Evolution. Fender má již po nějaký čas v nabídce Stratocaster řady Roland Ready, který kombinuje magnetický snímač s hexafonním. Nechybí samozřejmě ani Gibson s již zmíněným modelem HD6X-Pro Les Paul s ethernetovým konektorem nebo s dřívějším modelem Gibson Widget (využitý systém Shadow SH-075).

Jako další uveďme například Kaman s modelem Ovation Roland Ready, Starr Labs s extravagantním nástrojem Z2, Shadow s MIDI kontrolérem SH-075, Casio s modely PG-310 a PG-380, kytaru XG-1M od Suzuki, produkty od Ibanez, a další.

Svébytným řešením jsou kytary bez strun, které jsou nahrazeny tlačítky. Patří sem Casio DG-20, Suzuki XG-1 Unisynth a výuková kytara s efektním podsvětlením Yamaha EX-AG. Většinou měly plastové tělo a primárně sloužily k výuce či hraní, nikoliv k převodu na MIDI. Ostatně mnohé z nich jej ani neumí. Pocit ze hry na takový nástroj byl samozřejmě velmi diskutabilní. Ale buďme objektivní. Je to podobné jako porovnávat hru na levnou samohrajku a na průměrné piano.

Stranou samozřejmě nezůstávají ani výrobci snímačů. Své místo na trhu má například RMC Pickup, v jehož nabídce jsou piezoelektrické snímače nabízející jak konvenční výstup, tak právě hexafonní výstupy pro syntezátory Roland, Axon a další.

Nastavení syntezátoru aneb konečně hrajeme...

V prvním díle jsme ukázali různé možnosti zapojení a detailně popsali snímání. Zbývá tedy zmínit základní používání syntezátoru. Předpokládejme, že kytara osazená GK snímačem je propojená se syntezátorem a že tento je zapnutý. Zkrátka v duchu jednoho z oblíbených McMurphyho zákonů „elektrické spotřebiče pracují lépe, jsou-li zapojeny do sítě“.

V zásadě jde nyní pouze o tři věci: Nastavení citlivosti, reakce na dynamiku hry a způsob ladění (poznámka: Dále uvedené názvy parametrů vychází z označení využívané Rolandem).

Prvním krokem je nastavení citlivosti parametrem Input Sensitivity. Funguje to tak, že brnkáme pokud možno stejnou silou na jednotlivé struny. Ty jsou automaticky rozpoznány (jak by taky ne, když máme hexa snímač) a na syntezátoru elektronicky nastavujeme příslušnou citlivost. Většinou bývá v rozmezí 1 až 8 apod. Zní-li slabě zahraná struna silně, citlivost snížíme a vice versa. Cílem je, aby:

1.Při stejně silném úhozu zněly všechny struny stejně,

2.Dynamický rozsah byl pro všechny struny co největší.

Druhým krokem je určení reakce syntezátoru na dynamiku hry parametrem Play Feeling. Tu bývá možné nastavit jako:

1.No Dynamics. Žádná dynamika. Stejné chování, jako bychom pouze mačkali tlačítka nota zapnuta a nota vypnuta. Z pohledu MIDI nabývá parametr Velocity pouze dvou hodnot: 0 nebo 127. Využití například při hře se zvuky perkusí.

2.Strum. Noty s malou hlasitostí jsou potlačeny. Syntezátor reaguje, jako by byl mezi ním a kytarou vřazený Gate. Využití v případech, kdy hra vykazuje příliš mnoho „pazvuků“, tvořených nechtěných škrtáním o struny apod.

Třetím krokem je způsob detekce ladění (Dividing Continuous Pitch Changes) parametrem Chromatica. Kytarové tóny nikdy nezní přesně, a už vůbec ne podle temperovaného ladění. Jsou stále více či méně rozladěné. Hovoříme nejen o vytahování strun a vibrátu levé ruky, ale o přirozeném chvěním tónu. Syntezátor má tedy v zásadě dvě možnosti: Buď slepě kopírovat veškeré změny ladění, nebo hrát přesně po půltónech:

1.Chromatica On. Syntezátor hraje pouze po půltónech. Pokud je hraný tón „někde mezi“ (tedy jeho odchylka je mezi 1 a 99 centy), je vybrán nejbližší půltón. Využití má například při hře se zvuky perkusí či klavíru. Nástroje tak zní přirozeně. Některé syntezátory umožňují přepínat mezi různými režimy, ovlivňujícími chování tónu při automatickém přeladění na vyšší/nižší tón. Určují, zda má být v takovém případě nota pouze přeladěna (znějící tón jakoby přeskočí nahoru), či se má původní hra ukončit a spustit nota nová.

2.Chromatica Off. Syntezátor co nejpřesněji kopíruje ladění kytary. Využití má například při hře se zvuky houslí, safoxonu, sborů apod. Dodá hranému projevu větší živost a věrnost. Překvapivě je i dobře využitelný třeba při hře na zvuk varhan, kterému dodá „větší šťávu“.

Syntezátory samozřejmě nabízejí další mnohá nastavení, jako například editaci jednotlivých zvuků, rychlosti náběhu, doby dozvuku, vrstvení více zvuků najednou, rozdělení kytarového hmatníku na různé zvuky atd. Můžeme je klidně přeskočit, protože se týkají spíše vybavenosti toho kterého nástroje.

Jo, a na závěr, ačkoliv se to může zdát legrační, je velmi důležité nástroj přesně naladit, ideálně ladičkou syntezátoru. Chceme přeci, aby nám pěkně hrálo!

Analogový syntezátor, blokové schéma

Nyní přejdeme k technické části. Ukážeme si popis klíčové části syntezátoru, tedy převodu kytarové hry na řídicí data. Podobné zapojení využívaly i ostatní analogové mašinky. Čím se lišily, bylo vyřešení konkrétních obvodů, eliminací nežádoucích jevů a samozřejmě také komerčním úspěchem...

Pojďme k blokovému schématu. Vstupní signál - sejmutý hexafonním snímačem - je převeden na dva bloky, generující řídicí napětí. První je detektor obálky (EF). Ten generuje informaci o frekvenci - výšce tónu. Druhý je detektor výšky tónu (PT). Dává napětí závislé na vstupní amplitudě - hlasitosti. Oba jsou přivedeny na vstup syntezátoru. Ten je jimi řízen a podle nich vytváří/generuje nový zvuk.

Připomeňme, že níže popsané obvody jsou vždy po šesti, protože je nutné zpracovat každou strunu samostatně. Jak to tedy vypadá s konkrétním řešením?

Detektor obálky, Envelope Filter (EF)

Detektor obálky EF je elektrický obvod, na jehož vstup přivádíme střídavý signál a na výstupu dostaneme stejnosměrné napětí odpovídající amplitudě. Lépe to znázorní obrázek. Střídavé napětí je v něm převáděno na stejnosměrné řídicí, obecně označované jako Voltage Control (VC). Nejjednodušší zapojení představuje integrátor tvořený odporem, kondenzátorem a diodou. V kladné půlvlně se kondenzátor C nabíjí proudem daným odporem R. Při záporné půlvlně obvod uzavírá dioda a kondenzátor se vybíjí. Rychlost vybíjení i nabíjení je dána jeho kapacitou a velikostí proudu. Čím rychleji se vybíjí, tím přesněji je sledována obálka, ale výstup může vykazovat příliš velké skoky. Při pomalejším vybíjení je průběh výstupu vyrovnanější, ale bude o to nepřesnější. Konečné hodnoty součástek jsou proto kompromisem vyhovujícím dané aplikaci.

V muzice je detektor obálky (nebo též sledovač obálky) velmi častým prvkem. Pracuje jako dynamicky ovládaný filtr čili AutoWah nebo je využíván v kompresoru. Jeho fázová charakteristika ukazuje, že se nejedná o nic menšího než o dolní propust.

Detektor výšky tónu, Pitch Tracker (PT)

Druhým obvodem je detektor výšky tónu PT (Pitch Tracker). Například u GR-300 pro volnou strunu dával napětí 10 V, pro tón o oktávu vyšší 5 V a na 24 pražci 2,5 V. U novějšího GR-700 byl tvořen komparátorem a dvěma čítači. Komparátor detekoval průchod signálu nulou. První čítač zaznamenával maximum, druhý minimum. Všechny tři obvody byly napojeny na centrální CPU (byl použit I8051), který díky nim dokázal spočítat frekvenci vstupního signálu.

Problémy a zase problémy...

Velkým problémem pro PT obecně je průběh kytarového signálu. Během jedné periody totiž několikrát stoupá i klesá. Protože má takto složitý tvar, čítače minima a maxima potřebují ke správné detekci toho skutečného maxima resp. minima i několik period. Co to znamená? Detekce výšky tónu prostě zabere nějaký ten čas... Ano přátelé - latence!

Dalším problémem je, že během kmitání strun může být chvílemi druhá harmonická výraznější než základní tón. Tento, z pohledu PT nepříjemný jev, je výraznější během doznívání strun. Obvody PT tak mohou nečekaně detekovat tón o oktávu vyšší a syntezátor by generoval pazvuky. U stařičkého GR-300 byl jev eliminován dvěma obvody. První obsahoval přeladitelnou pásmovou zádrž, která byla nastavena na druhou harmonickou příslušné struny. Jakmile se kytaristova ruka posunula nad šestý pražec (což samozřejmě opět detekoval PT), byla automaticky přelaďována nahoru, aby jí druhá harmonická neunikla. Druhý obvod hlídal náhlé změny detekované výšky tónu. Pokud byla nějaká náhlá změna zjištěna, došlo rychle ke snížení výstupního napětí EF, aby případný pazvuk nebyl slyšet.

Obvody GR-300 byly na svou dobu navrženy velmi šikovně...

Digitální syntezátor, blokové schéma

Z obrázku vyplývá, že všechnu práci za nás obstarává digitální technika. Po A/D převodu je signál analyzován. Je určena frekvence i obálka, jejichž hodnoty následně řídí vlastní syntezátor. Vygenerovaný zvuk je převodníkem D/A konvertován na audio signál.

Nicméně ani zde se nám nevyhýbají problémy. Podstatná je přesnost detekování frekvence. A s tím jde ruku v ruce zásadní potíž: latence. O které jsme už hovořili v prvním dílu. Zde pouze zopakujme, že jenom samotná doba kmitu struny A je 9 ms, struny E dokonce 12 ms. Nemluvě o baskytaře. Než přístroj určí výšku tónu, trvá to samozřejmě ještě déle. Pro skutečně dobrý pocit ze hry je však nutné dosáhnout hodnot pod 10 ms. A tak se hledají metody, jak je srazit dolů...

Lepší, lepší a ještě lepší!

Jednou z cest je například využití autokorelačních funkcí. Jednotlivé vzorky signálu jdou do bloku Autokorelace 1. Proběhne rychlá detekce základní frekvence. Je využita přibližná metoda, kdy frekvence není počítána, ale určena odhadem. Zkrátka se za tu správnou prohlásí ta, která se právě nejvíce shoduje se vstupním signálem. Tento krok je opakovaně prováděn ve velmi rychlém sledu. Díky tomu není nutné čekat až signál dokončí celou periodu (než struna překmitne).

Vzorek je následně vyhlazen a dochází k opětovnému přepočítání detekované frekvence.

Současně s tím pracuje ve druhé větvi Autokorelace 2. Ta má na vstupu jak původní signál, tak výstup z první větve, který je samozřejmě o něco opožděn. Pokud má zpoždění vhodně nastavenou hodnotu (rozuměj velmi malou), Autokorelace 2 může vyhodnotit i skutečně jemné odchylky již detekované frekvence oproti vstupnímu signálu. Protože se pohybujeme v oblasti audio signálů nepřesahujícími 20 kHz, elektrický obvod, jehož pracovní takt je mnohem rychlejší, pružně koriguje nalezené změny.

Naznačený postup obsahuje prvky, jež jsou klíčem ke zrychlení detekce výšky tónu: Paralelismus, autokorelaci a vysokou pracovní frekvence. Shrnuto:

a)Současné vykonávání několika úloh najednou.

b)Průběžné „samoopravování“ a jemné dolaďování.

c)Signál je zpracováván v kratším čase, než je jeho perioda. Obvod zkrátka nečeká, až struna překmitne, ale rychle vyhodnocuje jednotlivé „kousíčky“ signálu. Nevadí, že se může mýlit, protože oprava přijde velmi rychle.

Pro tento konkrétní model je udáváno, že přesného výsledku může být dosaženo již po jedné až dvou periodách základní frekvence. Větev A umí určit základní tón za méně než 10 ms a jemná autokorelace ve větvi B dovede reagovat za méně než 2 ms.

Podotýkáme, že naznačený postup je pouze jedním z mnoha možných. Určitě existují další a další fígle, které sráží latenci na kolena. Výrobci si však úzkostlivě tají svá výrobní tajemství. Budiž. Nechme se hýčkat a překvapit, s čím dalším přijdou...

Závěr

Pokud jste dočetli až jsem, gratuluji vám! Právě jste se stali odborníky na kytarové syntezátory, jejich zapojení, problematiku snímání, možnosti zapojení, techniky snižování latence, historii a obecný přehled vůbec.

Ne, nebojte se. Autor si jenom dělá srandu. Protože jedna hodina, strávená brnkáním na skutečný nástroj, dá mnohem víc, než dny strávené v posluchárně. Šedá je teorie, košatý je strom života.

Proč to vlastně píšu? Protože je mi jasné, že mnoho otázek zůstalo otevřeno, mnoho nezodpovězeno, a ba co víc, na některé z nich jsem možná odpověděl blbě. Dovolím si vás proto požádat o laskavou shovívavost. A snad vás to i po přečtení textu napadlo: Neříkám, že vím o kytarových syntezátorech všechno. Ale k čertu, mám je fakticky rád! Mějte se krásně.

Zkratka GR-20 označuje známou turistickou trasu na Korsice, tzv. Hedvábnou stezku. Měří dvě stě kilometrů a spojuje nejzajímavější místa Národního Korsického parku.

Syntezátor nebo také syntetizátor se v angličtině píše „synthesizer“ a nikoliv „synthetizer“, jak nás svádí český ekvivalent. Autor článku se kajícně přiznává, že i po desítkách hodin strávených zadáváním tohoto výrazu do vyhledávače, to neustále motá... Jak jste na tom vy?!

Velmi zajímavé čtení představuje pětidílná historie společnosti Roland od Gordona Reida, The History of Roland. Vyšla v časopisu Sound on Sound Magazine a je na webu volně ke stažení.

www.ebay.com, místo kde se dá pořídit mnoho z těch báječných věciček o kterých tady píšeme

www.joness.com, zásadní zdroj informací, fotografie, popis. Dokonalé!

www.johnssailboat.com, kytary Hangstrom

www.muc.de/~hm/music/Wireless-GK/version3.html, úvahy o bezdrátovém třináctipinovém kabelu

COSM

Zkratka znamená Composite Object Sound Modelling, tedy něco jako Modelování zvuku složeného objektu. Tato technologie firmy Roland, uvedená v roce 1995, slouží jako simulace zvuku nástrojů, jejichž zvuk vzniká kombinací více zdrojů. To znamená například šesti strun u kytary, pěti u bendža apod. V přístroji jsou „uloženy“ fyzikální modely nejen strun, ale všech dalších elementů, které se podílejí na vzniku výsledného zvuku. Může se jednat například o použité dřevo nástroje, typ snímačů a jejich vzdálenosti, tloušťku krku atd. Pod pojmem fyzikální model si můžeme představit jednoduché mršítko (klidně třeba podlahovou krabičku). Jeden každý model pak představuje velkou řadu takovýchto krabiček (stupňů). Jejich nastavením a samozřejmě zapnutím/vypnutím dostaneme kýžený zvuk. Tato technologie byla nejprve využita u efektu GP-100 a komb řady JC, později u GT-3 či GT-5. Hlavní význam však má u řady VG (Virtual Guitar), která kromě klasického kytarového signálu pracuje s hexafonním snímačem. Tím ale jejich příbuzenství s digitálními kytarovými syntezátory končí. Jejich činnost lze - velmi zjednodušeně - spíše přirovnat k syntezátorům analogovým.

Výrobců s podobnou simulací je samozřejmě velké množství. Zmiňme například lídra Line 6, značky jako Korg, Fender, Behringer nebo software Amplitube, Guitar Rig a další a další...

Simulacím kytarového zvuku se bude Muzikus věnovat v některém z budoucích Témat měsíce.