Энтузиаст изучил устройство аудиочипа Yamaha DX7 по фотографиям интегральной схемы. Далее, поговорим о его особенностях. Кстати, ранее мы уже рассказывали про карту Sound Blaster 1.0 и усилитель звука в Game Boy.
Звук известный многим
Yamaha DX7 вышел в 1983-м и стал одним из самых продаваемых синтезаторов в истории. Всего за три года он разошелся тиражом в 200 тыс. экземпляров. Для сравнения, другой известный синтезатор — Minimoog, был продан всего 12 тыс. раз за одиннадцать лет. Причина популярности DX7 довольно проста. Он был цифровым и предложил метод синтеза FM на основе частотной модуляции, который точно передавал звуки. Реализовать этот тип синтеза на аналоговых компонентах было сложно, так отклонения по частоте превращали приятное звучание в шум.
В то же время устройство имело набор из сотни музыкальных пресетов [их не было у многих предыдущих установок]. Стандартные звуки оказались настолько удачными, что их использовало подавляющее большинство продюсеров и музыкантов 80-х. Можно сказать, что синтезатор определил звучание поп-музыки того периода.
Пресет E PIANO 1 слышен в песне «Take On Me» коллектива A-ha и композиции «Fresh» группы Kool & The Gang. Семплы легендарного синтезатора также присутствуют в треках «What’s Love Got To Do With It» Тины Тёрнер и «Danger Zone» Кенни Логгинса. Сегодня легендарные тембры используют группы вроде U2 и Coldplay и продолжают копировать производители синтезаторов.
Что на схеме
Инженер и поклонник олдскульной техники Кен Ширифф разобрал устройство звукового чипа DX7, ориентируясь на фото кристалла.
Большую часть пространства на схеме занимают сдвиговые регистры. Несколько из них играет роль памяти и хранит параметры операторов для частотной модуляции, фазовые счётчики для осцилляторов и выходные значения для нот. Сами регистры объединены в специальные петли (loops) — биты в них перемещаются в цикле на каждый тактовый сигнал. Такой подход позволяет извлекать необходимую информацию в нужное время и не строить комплексную логику адресации.
Основу регистров составляют транзисторы и конденсаторы. Эти компоненты образованы на местах пересечения дорожек из поликристаллического кремния и легированного кремния.
На кристалле также расположены несколько блоков энергонезависимой памяти (ROM), организованных в виде сетки. В них хранят таблицы поиска (look-up tables) и используют для преобразования сигналов. Еще в ней лежат 32 алгоритма, определяющие поведение шести операторов частотной модуляции. Каждый оператор представляет собой модуль, состоящий из осциллятора и генератора огибающей. Их можно коммутировать друг с другом в любой последовательности, что позволяет создавать большое количество звуков.
Логика аудиочипа построена на сумматорах, складывающих два бинарных числа. Работа с сумматорами имеет свои особенности — например, бывает сложно обрабатывать переносы значений. Поэтому в DX7 вычисление суммы проходит в шесть этапов. На каждый такт приходится сложение четырех битов, что исключает необходимость длительных переносов.
В то же время чип имеет компонент для битовых сдвигов (умножения и деления на два). На кристалле два «сдвигателя»: первый перемещает биты на 0,1,2 или 3 позиции, а второй — на 0, 4, 8 или 12. Их можно комбинировать друг с другом.
Поработать самостоятельно
Если вы хотите оценить звучание синтезатора и поработать с легендарными пресетами, то устройство вполне можно найти на аукционах и приобрести с рук [по цене от 30 до 45 тыс. рублей]. Однако покупать синтезатор необязательно. Можно обратить внимание на open source эмулятор Dexed. Он совместим с OS X, Windows и Linux, а также поддерживает форматы VST, AU, LV2.
Еще есть DSSI-плагин с открытым исходным кодом — Hexter. По словам автора, его разработка воспроизводит звучание DX7 с большей точностью, чем другие свободные проекты. Разумеется, можно найти платные плагины. Например, Chipsynth OPS7 повторяет звучание Yamaha DX7 MK1 1983 года выпуска [с некоторыми дополнениями], а FM8 вообще позволяет загружать оригинальные пресеты синтезатора. Они обойдутся в несколько тысяч рублей.
Дополнительное чтение в нашем «Мире Hi-Fi»: