Atari AMY: власть несбывшегося
Энтузиастами регулярно создаются какие-то новые устройства, расширяющие звуковые возможности обычного ретро-компьютера. Плата с двумя AY/YM чипами. Плата с двумя чипами POKEY. Эмулятор с расширенной функциональностью на ПЛИС или на микроконтроллере. Что интересно, в подобных случаях за основу музыкального синтеза берется все-таки одна из классических звуковых ретро-микросхем, хотя и разработка часто ведется уже на современном технологическом уровне. Это или синтез простых волновых форм (AY/YM, POKEY), или FM-синтез (разнообразные чипы от Yamaha), или проигрывание сэмплов (Covox, Paula). Собственно говоря, в начале 80-х других видов синтеза, доступных на домашних компьютерах, похоже, и не существовало. Любителям остается лишь увеличивать количество все тех же, давно изученных звуковых микросхем (или их эмуляций) на следующих версиях своих плат, в поисках нового-старого звучания… Вовсе нет!
Самые, пожалуй, интересные вещи в компании Atari образца начала 80-х происходили в исследовательском центре под руководством знаменитого ученого Алана Кэя (ООП, оконный граф. интерфейс). Одним из проектов этой лаборатории стал Atari AMY (Additive Music sYnthesizer), звуковой чип, созданный в 1983 году на смену POKEY. Как следует из расшифровки названия, основан он на аддитивном синтезе, с 64 гармоническими осцилляторами и 16-битным звуком. По тем временам, согласитесь, довольно внушительная штука! В его реализации были использованы идеи мощнейшего цифрового синтезатора конца 70-х: Bell Labs Digital Synthesizer.
Помимо прочего, в Atari была разработана система ресинтеза, преобразующая с помощью БПФ произвольный звуковой сэмпл в набор параметров для AMY. Этот подход позволял, в том числе, на низкой скорости передачи данных воспроизводить звук вполне приличного качества.
К сожалению, в 84 году компанию Atari постигли серьезные неудачи, в том числе и очередная смена руководства. Пришедший к власти в компании Джек Трэмиел просто избавился от старой команды. Ко времени выхода компьютера Atari ST работа над звуковой подсистемой на основе AMY все еще не была завершена. В компании решили временно заменить ее на ямаховскую микросхему, для простейшего звуковоспроизведения. К AMY, тем временем, планировалось добавить MIDI-интерфейс. Идей было много, но чип так и не вышел из стадии прототипа. Позже Atari заключила соглашение о передаче технологии AMY компании Sight & Sound, специалисты которой на полученной основе успешно создали профессиональный аддитивный синтезатор. Atari же, как настоящая «собака не сене», в ответ пригрозила судом, и синтезатор так и не появился в продаже.
К счастью, осталось немало технической документации, связанной с AMY. Из нее можно узнать не только, как этот чип программируется, но и каким образом его можно самостоятельно смоделировать.
Из этих источников выясняется, в частности, что табличные осцилляторы AMY воспроизводят синусоидальную форму волны. Для каждого из них имеется своя амплитудная огибающая. Данные, правда, хранятся только для текущего ее сегмента, заданного скоростью изменения и конечным значением амплитуды. Осцилляторы можно распределить между 8 или менее голосами. Для каждого голоса имеется частотная огибающая, которая задает фундаментальную частоту для подчиненных осцилляторов. Кроме того, осцилляторы можно модулировать одним из двух шумовых каналов с настраиваемой фильтрацией.
Вот такой необычный ретро-чип, которого почти никто не видел и не слышал. Сейчас остается только гадать, какую музыку и с помощью каких приемов для него писали бы в середине 80-х, а также, какое влияние он бы оказал на современную ретро-сцену. Чудес, как известно, не бывает, и прошлого уже не изменить. Впрочем, один писатель когда-то сказал: «чудеса нужно делать своими руками»…
Общая информация об AMY и ссылка на раннюю версию документации.
www.atarimuseum.com/computers/8bits/xe/xe_protos/65xem.html
Некоторые подробности от авторов чипа.
www.atarimax.com/jindroush.atari.org/achamy.html
Интервью о планах использования AMY.
tech-insider.org/st/research/acrobat/8603.pdf
Подробная информация на тему программирования и моделирования чипа.
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_1_spec_confidential_binder_ver_2.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_chip2_notes.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_development_notes.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_formulas.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_general_description.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_tech_manual.pdf
Самые, пожалуй, интересные вещи в компании Atari образца начала 80-х происходили в исследовательском центре под руководством знаменитого ученого Алана Кэя (ООП, оконный граф. интерфейс). Одним из проектов этой лаборатории стал Atari AMY (Additive Music sYnthesizer), звуковой чип, созданный в 1983 году на смену POKEY. Как следует из расшифровки названия, основан он на аддитивном синтезе, с 64 гармоническими осцилляторами и 16-битным звуком. По тем временам, согласитесь, довольно внушительная штука! В его реализации были использованы идеи мощнейшего цифрового синтезатора конца 70-х: Bell Labs Digital Synthesizer.
Помимо прочего, в Atari была разработана система ресинтеза, преобразующая с помощью БПФ произвольный звуковой сэмпл в набор параметров для AMY. Этот подход позволял, в том числе, на низкой скорости передачи данных воспроизводить звук вполне приличного качества.
К сожалению, в 84 году компанию Atari постигли серьезные неудачи, в том числе и очередная смена руководства. Пришедший к власти в компании Джек Трэмиел просто избавился от старой команды. Ко времени выхода компьютера Atari ST работа над звуковой подсистемой на основе AMY все еще не была завершена. В компании решили временно заменить ее на ямаховскую микросхему, для простейшего звуковоспроизведения. К AMY, тем временем, планировалось добавить MIDI-интерфейс. Идей было много, но чип так и не вышел из стадии прототипа. Позже Atari заключила соглашение о передаче технологии AMY компании Sight & Sound, специалисты которой на полученной основе успешно создали профессиональный аддитивный синтезатор. Atari же, как настоящая «собака не сене», в ответ пригрозила судом, и синтезатор так и не появился в продаже.
К счастью, осталось немало технической документации, связанной с AMY. Из нее можно узнать не только, как этот чип программируется, но и каким образом его можно самостоятельно смоделировать.
Из этих источников выясняется, в частности, что табличные осцилляторы AMY воспроизводят синусоидальную форму волны. Для каждого из них имеется своя амплитудная огибающая. Данные, правда, хранятся только для текущего ее сегмента, заданного скоростью изменения и конечным значением амплитуды. Осцилляторы можно распределить между 8 или менее голосами. Для каждого голоса имеется частотная огибающая, которая задает фундаментальную частоту для подчиненных осцилляторов. Кроме того, осцилляторы можно модулировать одним из двух шумовых каналов с настраиваемой фильтрацией.
Вот такой необычный ретро-чип, которого почти никто не видел и не слышал. Сейчас остается только гадать, какую музыку и с помощью каких приемов для него писали бы в середине 80-х, а также, какое влияние он бы оказал на современную ретро-сцену. Чудес, как известно, не бывает, и прошлого уже не изменить. Впрочем, один писатель когда-то сказал: «чудеса нужно делать своими руками»…
Ссылки
Общая информация об AMY и ссылка на раннюю версию документации.
www.atarimuseum.com/computers/8bits/xe/xe_protos/65xem.html
Некоторые подробности от авторов чипа.
www.atarimax.com/jindroush.atari.org/achamy.html
Интервью о планах использования AMY.
tech-insider.org/st/research/acrobat/8603.pdf
Подробная информация на тему программирования и моделирования чипа.
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_1_spec_confidential_binder_ver_2.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_chip2_notes.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_development_notes.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_formulas.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_general_description.pdf
www.digitpress.com/library/techdocs/AMY_tech_manual.pdf
11 комментариев
Суммирующий (аддитивный) синтез, в котором используется принцип суперпозиции (наложения) нескольких волн простой (обычно синусоидальной) формы с различными частотами и амплитудами. По аналогии с электроорганами эти волны называются регистрами и обозначаются, как 16' (тон на октаву ниже взятого), 8' (исходный тон), 4' (тон на октаву выше взятого) и т. д. (цифра представляет собой длину трубы соответствующего регистра органа в футах). В чистом виде встречается у электроорганов (Hammond, Farfisa) и их цифровых эмуляторов (Korg CX-3, Roland VK-8 и т. д.). Звучание инструмента тем богаче, чем большее количество регистров использовано в конструкции.
Не так давно очень популярны были гранулирующие синтезаторы, в которых использовались «гранулы звука» — части исходной звуковой волны. используя различные lfo и прочее, выбирались разные части исходной волны в процессе воспроизведения, что приводило к появлению нового звука.
According to Atari president Sam Tramiel, engineers couldn't complete another version, the Atari XEM music micro, which is the same as the 65XE except for its «Amy» music chip. Sam Tramiel calls it «the only thing left over at the old Atari that was any good.»
The XEM is supposed to produce eight independent voices and will create new interest in computer-generated music, says Zeb Billings, president of Sight & Sound Music Software Inc. of New Berlin, Wisconsin. Sight & Sound, a 20-year-old company in the music business, writes all the software for Casio electronic music peripherals. Billings says his company will be working with Atari on music software for the new computer.
«This chip is so highly advanced that if you close your eyes, you can't tell if the music is coming from a piano or the computer», Billings says. «The cello sound is so real that you can almost smell the resin on the bow.»
In accordance with Tramiel tradition, Tramiel and his troops promised low prices on all products «designed for the masses.» The XEM should retail for less than $150.00.
Ray Tabs, вице-президент Sight & Sound, на своей страничке LinedIn по поводу опыта работы в 80-х указывает: «Took Sight & Sound into the new music technology. Purchased a non-working VLSI chip from Atari. Developed the chip into a working VLSI music synthesis chip». (https://www.linkedin.com/pub/ray-tabs/8/a95/870).
Еще один из работников этой компании пишет в комментариях: «I was part of the company that bought the AMY sound chip technology from Atari. We’d hoped to use it at the heart of new synthesizers. As a digital additive synth, our software and methods quite resembled the technology that would become MP3. We had very rich sounds compressed to an unprecedented degree». (http://www.dadhacker.com/blog/?p=1000).
И вот, как все закончилось: «The Amy chip and technology were sold to a Millwaukee based audio design house called Sight & Sound. The company was able to not only decypher the workings of the Amy, but created a newer and more powerful version which they intended to market. However Atari suddenly reappeared on the scene and initiated a law-suit that apparently was so frightening that many of the former S&S employees that have been interviewed for the research on the Amy chip would only talk under anonymity. The Amy chip, its technology and its enhanced replacement would not only never be used by S&S, but Atari never utilized the technology either. The designs, equipment and chips lanquished in a warehouse until 1998 when the company was liquidated and everything was sold off or destroyed.» (http://www.atarimax.com/jindroush.atari.org/achamy.html)
Я это тоже делаю в Wonderball :) не думал что этот трюк заслуживает специального обсуждения инженерами.
Вот умножение на константу через таблицы логарифмов и экспонент, как в OPL2 — совсем другое дело!
Видимо, всё же не приживаются технологии Фурье в синтезе?
В 90-х увидел свет невероятно мощный аддитивный синтезатор Kawai K5000: www.soundonsound.com/sos/1997_articles/jul97/kawaik5000s.html
Здесь можно его послушать: www.youtube.com/watch?v=lT1yMLdQ6PE
Среди аудио плагинов стоит отметить Camel Audio Cameleon 5000: www.soundonsound.com/sos/apr04/articles/cameleon5000.htm
Из более современных — Harmor от Image Line: www.image-line.com/plugins/Synths/Harmor/
Вот как он звучит: www.youtube.com/watch?v=Af0_00HKA24
Развитием «аддитивного» подхода можно считать формантный синтез, который позволяет в считанных параметрах описывать крупные элементы «спектрального ландшафта».
АС по моему мнению уступил другим методам потому что напрямую креативная работа с ним затруднена. Достаточно представить, что когда мы вручную меняем одну настройку (из 64-х или более) звук меняется весьма незначительно. Мы ведь просто подмешиваем в сигнал синусоиду и всё на этом. На деле все еще сложнее, так как требуется задавать огибающую. Все это очень нудно и скучно, звук меняется незначительно.
Толи дело FM синтез с фильтрами! Параметров немного, но зато стоит их немного «пошевелить», и они сразу дают интересное тембральное богатство. Параметры влияют на звук резво, интересно и непредсказуемо. Сплошной креатив, противоположность скуке АС.
Зато у АС есть преимущество. С помощью компьютера, выполняющего DFT, для АС можно легко «снять» любой интересный тембр.
* — при желании воссоздать можно не только тембр, но и звук, правда по закону обратимости time domain <-> frequency domain гармоник должно быть столько, сколько сэмплов в оригинальном звуке, иначе будут потери (которые можно трактовать как сжатие :) )