Zrozumienie sterowania napięciowego (CV) i wynikającej z niego konfiguracji modułów jest jedną z większych przeszkód na starcie do świadomego wykorzystania modulara, ale i zwykłych analogów. Wiele osób błędnie zakłada, że moduły łączy się w całość na podobnej zasadzie do kostek gitarowych. Niestety taki linearny układ w większości przypadków się nie sprawdza. Obok toru audio który będzie zwykle mniej lub bardziej linearnym łańcuchem, źródeł dźwięku, filtrów, wzmacniaczy i procesorów istnieje liczna grupa modulatorów i procesorów przetwarzających napięcie modulujące i rozchodzących się w dalece bardziej kapryśnych układach. Występują one i w gitarowych pedałach ale są skrzętnie ukryte. Bez LFO nie było by żadnego vibrato, tremolo czy chorusa.

Najprostszy tor audio, do którego będę się odnosił, a który wywodzi się z najprostszych analogów, tworzą trzy moduły VCO > VCF > VCA. Kolejno Oscylator sterowany napięciem, filtr sterowany napięciem i wzmacniacz sterowany napięciem. W przypadku tego ostatniego określenie wzmacniacz jest nieco mylące – układ ten działa jako tłumik. Wszystkie elementy można więc sterować napięciem. Co to znaczy? Zwykle każdy moduł ma jeden lub więcej parametrów, które po doprowadzeniu napięcia (standardowo w systemach modularnych ok -5v do +5v lub 0v do +10v) zaczną być za jego pomocą sterowane. W VCO standardowo będzie to wysokość tonu, czyli częstotliwość fali (PITCH, FREQUENCY), ewentualnie szerokość pulsu (PW, PWM), w filtrze częstotliwość odcięcia (CUTOFF, FREQUENCY) lub rezonans (Q, RESONANCE< EMPHASIS, PEAK), a we wzmacniaczu stopień tłumienia. Doprowadzając większe napięcie do odpowiedniego gniazda można zwiększyć częstotliwość, przesunąć punkt odcięcia lub najzwyczajniej pogłośnić. Podstawowym narzędziem doprowadzającym to napięcie w sposób manualny są odpowiednie gałki umieszczone w samych modułach (FREQUENCY, CUTOFF, LEVEL etc.), ale napięcie może pochodzić z zewnętrznych modułów.

Podstawowe moduły, które nie będą bezpośrednio uczestniczyć w torze audio a są generatorami napięcia to LFO (generator niskich częstotliwości) i obwiednia (ADSR, AD, AR, ENVELOPE). Pierwszy jest oscylatorem działającym poniżej zakresu audio i generuje cyklicznie zmieniające się napięcie w postaci określonej fali o amplitudzie maksymalnej mieszczącej się zwykle miedzy -5v a +5v. Obwiednia nie ma charakteru cyklicznego, ciągłego, startuje pod wpływem sygnału TRIGGER lub GATE (o nim za chwilę) napięcie z niej narasta i opada zgodnie z ustawieniami kolejnych parametrów (ATTACK – odpowiadający za narastanie do punktu maksimum, DECAY – odpowiadający za czas opadania do poziomu wyznaczonego przez SUSTAIN – odpowiadający za poziom podtrzymania napięcia i RELEASE – odpowiadający za opadanie napięcia do zera po wyłączeniu się TRIGGERA/GATE). W standardowych syntezatorach obwiednia jest ściśle powiązana z VCA, dlatego często mylnie uznawana jest za element nierozerwalnie związany z amplitudą dźwięku. Obwiednia może jednak sterować różnymi parametrami i sama w sobie nie przetwarza żadnego sygnału.

TRIGGER i GATE, to dwie postacie napięcia które działają zero-jedynkowo, mogą coś włączyć lub wyłączyć, zwykle mają amplitudę +5v ale może ona przekroczyć tą wartość. TRIGGER to pojedynczy impuls trwający kilka milisekund zdolny do wyzwolenia obwiedni lub np.: włączenia sekwencera. GATE to napięcie o podobnej amplitudzie, ale mogące trwać dłużej. Jego głównym źródłem w syntezatorach jest klawiatura lub sequencer, a przeznaczeniem sterowanie obwiednią. Tak długo jak sygnał GATE trwa obwiednia nie przejdzie ze stanu SUSTAIN do stanu RELEASE. Kolejnym specjalnym rodzajem napięcia jest sygnał zegara (CLOCK) będący cyklicznym ciągiem wyzwalających impulsów. Jako napięcie zegarowe stosuje się fale prostokątną, ale w większości przypadków nic nie stoi na przeszkodzie by wykorzystać puls lub piłę o opadającym zboczu, zapętloną lub chaotyczną sekwencję impulsów TRIGGER. Sygnał zegarowy przyda się głównie do napędzania i synchronizacji sekwencerów.

 

 

 

 

Jak nie trudno spostrzec, granice między napięciami sterującymi są płynne. Możliwości poszerza fakt, że sygnały audio w modularach mają tożsamą amplitudę do napięć sterujących i mogą być wykorzystane jako takie. Możemy więc sterować częstotliwością VCO za pomocą LFO by uzyskać efekt vibrata, lub falą/napięciem z drugiego VCO w celu uzyskania prostej syntezy FM. Sterowanie VCA za pomocą VCO to podstawa syntezy AM.

Podstawowy zestaw złączy do sterowania napięciem występujący w analogach z przed ery MIDI tworzyły dwa gniazda: CV IN przyjmujące zmienne napięcie określające wysokość dźwięku i wejście TRIGGER lub GATE wyznaczające parametr NOTE ON/OFF czyli wyzwalające obwiednię głośności. Podobnie więc klawiatura analogowa i analogowy sequencer generuje napięcie CV i sygnał TRIGGER lub GATE. W systemie modularnym każdy z tych sygnałów może mieć wiele zastosowań i można go modyfikować.

Do modyfikacji napięć sterujących służy cała bateria modułów, wiele z nich może też służyć do obróbki sygnału audio. Wspominałem o LFO i obwiedniach jako źródłach takiego napięcia, kolejnymi z nich są sequencery i wszelkie źródła chaotycznych przebiegów (RANDOM, NOISE, SAMPLE & HOLD). Podstawowe narzędzia do obróbki napięcia to ATTENUATORS (pozwalające na manualną kontrolę poziomu, wiele modułów ma wbudowane takie tłumiki na wejściach CV), ograniczniki zbocza (SLEW LIMITER, pozwalające wygładzać gwałtowne skoki amplitudy np.: falę prostokątną zaokrąglając do postaci fali sinusoidalnej lub schodkowe napięcie CV z klawiatury zamieniając w bardziej płynne – efekt portamento), invertery (służące do zmiany polaryzacji napięcia, przepuszczone przez nie np.: napięcie z obwiedni zamiast zwiększać częstotliwość VCO będzie ją zmniejszać)  i w końcu VCA, które mogą tłumic za równo sygnały audio jak i napięcie sterujące (np.: przepuszczając przez VCA, sterowane obwiednią, falę z LFO doprowadzoną do wejścia sterującego częstotliwością VCO uzyskamy efekt nasilającego się i słabnącego vibrata). Warto zaznaczyć różnicę między VCA i ATTENUATOREM, ten drugi to układ pasywny sterowany manualnie, VCA pozwala tłumić za pomocą napięcia. Modułów jest oczywiście więcej, warto może jeszcze wspomnieć o SAMPLE & HOLD. Moduł ten do działania potrzebuje napięcia które będzie samplowane (szum, fala z LFO lub VCO etc.) i sygnału TRIGGER lub CLOCK, który wyznaczy moment w którym samplowane napięcie zostanie odczytane i podtrzymane do następnego sygnału TRIGGER lub pulsu zegara. W ten sposób na wyjściu modułu pojawi się mniej lub bardziej chaotyczny przebieg o charakterze schodkowym (zmiany są skokowe).

 

 

Napięcia podobnie jak sygnały audio można miksować tworząc bardziej złożone źródła modulacji. Miksowanie może przebiegać na kilka sposobów. Standardowe CV można miksować przy użyciu mikserów takich jak do sygnałów audio, do łączenia sygnałów zegarowych i TRIGGER stosuje się zwykle bramki OR i inne moduły logiczne opierające się na algebrze Boole’a (ten temat jednak wymaga oddzielnego opracowania).

Wiele modułów generujących napięcia sterujące i je przetwarzających może być poddawane modulacji takim napięciem. Częstotliwość LFO modulującego jakiś parametr sama może być modulowana kolejnym LFO. Obwiednia ADSR może mieć wszystkie cztery parametry sterowane napięciem. VCA mogą pojawić się w wielu miejscach odpowiadając za, swego rodzaju, automatyzację, doprowadzając i hamując napięcia i sygnały.

Część modułów może też pozwalać na wykorzystanie ich w różnym charakterze. VCO może być przełączane w tryb LFO. Obwiednia wyzwalana sygnałem zegarowym, lub pozwalająca na zapętlenie cyklu może działać jako LFO lub nawet VCO o kształcie fali regulowanym parametrami ATTACK, DECAY, SUSTAIN, i RELEASE. Nawet sequencer kiedy zamiast zwykłego LFO będzie napędzany zegarem z VCO może działać jako graficzny generator audio, w którym kształt fali i skład harmoniczny ustalą gałki kolejnych kroków generujących CV.

Wiele modułów daje możliwość wyboru charakterystyki generowanego lub wymaganego do sterowania napięcia, miedzy liniową a wykładniczą. VCA i obwiednie mogą mieć charakter wykładniczy (exponential, logarythmic) lub liniowy. Zasadniczo charakterystyka wykładnicza odpowiada charakterystyce ludzkiego słuchu. Zwykle VCA o tej charakterystyce wykorzystuje się do kształtowania sygnałów audio, kiedy liniowe stosuje się do napięć, analogicznie miksery. Nie jest to jednak ścisła zasada, różne krzywe kształtujące obwiednie potrafią nadać różny charakter brzmieniu. Warto jednak zwrócić na to uwagę, logarytmiczna krzywa obwiedni nałożona na logarytmiczną charakterystykę VCA może zaowocować nazbyt radykalnymi zakrzywieniami i sygnał zamiast narastać będzie zmieniał się bardziej skokowo.

 

 

Wróćmy na chwilę do sterowania wysokością dźwięku w jego tonalnym wymiarze. W syntezatorach analogowych przyjęto dwa standardy wyznaczające stosunek wysokości napięcia do wysokości dźwięku: Hz/V i V/oktawę. Ten pierwszy jest znacznie mniej popularny (stosowany był między innymi w Korgach serii MS i Yamahach CS), w systemach modularnych występuje drugi standard. Następstwem tego są wejścia pojawiające się w VCO ale i VCF 1V/OCT. Drugim elementem tego systemu są kwantyzery, wyrównujące wchodzące napięcie do poziomów odpowiadających kolejnym dźwiękom w wybranych skalach. Stąd też miedzy sequencerem, a VCO którego wysokością ma sterować warto założyć użycie kwantyzera. Standard V/oktawę zakłada stosunkowo niewielkie różnice napięcia pomiędzy poszczególnymi tonami, problem, który z tym może się wiązać to spadki napięcia np.: przy jego rozdzielaniu.
Zwykle używa się do tego pasywnych multipli lub Tip Top Audio Stacables (kabli pozwalających na rozdzielenie sygnału) ale by zapobiec problemowi rozdzielając napięcie z kwantyzera między kilka VCO dobrze jest się zaopatrzyć w buforowane (aktywne) multiple.

Trudno jest uszkodzić jakiś moduł doprowadzając do niego zbyt duże napięcie w ramach systemu (nie mówię o przypadkach podłączania zewnętrznych urządzeń lub łączenia różnych systemów w różnych standardach), niemniej warto mieć świadomość w jakim zakresie pracują poszczególne moduły, po to by mieć dostęp do pełnego ich zakresu, ale i po to by uniknąć niepożądanych efektów. W większości wypadków amplituda będzie obejmowała 10v, ale może być to 10v od -5v do +5 jak w większości LFO lub 0v do 10v jak w wypadku wielu obwiedni lub klawiatur. Wiele modułów może nie reagować na negatywne napięcia np.: kwantyzery. Rozwiązaniem są wspomniane attenuatory i często pojawiające się w ich kontekście napięcie OFFSET. Jest to stałe napięcie, które zmiksowane z napięciem modulującym, przesuwa jego zakres w górę lub w dół nie zmieniając amplitudy. Działanie inverterów, attenuatorów i offsetu najlepiej wyjaśnia poniższy schemat.

 

 

Wspomniany na początku ciąg VCO > VCF > VCA może zostać uzupełniony o moduły sterujące i przetwarzające napięcie jak na poniższym obrazku. Gdzie napięcie z sekwencera przetworzone przez ogranicznik zbocza steruje częstotliwością VCO. Impuls TRIGGER z sekwencera startuje cykl obydwu obwiedni ADSR. Obwiednie sterują tłumieniem wzmacniaczy VCA. Przez jeden z nich przechodzi sygnał audio, natomiast przez drugi sygnał LFO który za jego pośrednictwem steruje odcięciem VCF. Ten sam sygnał LFO tym razem bezpośrednio steruje częstotliwością VCO.

 

 

Mam nadzieję, że przynajmniej trochę wyjaśniłem w powyższym tekście. Temat najlepiej zgłębiać łącząc teorię z praktyką. Systemy modularne są tak otwartym i tolerancyjnym środowiskiem, że stwierdzenie, iż jedynie wyobraźnia może ograniczać, przestaje w tym kontekście brzmieć jak pusty frazes. Zmiksować można wszystko ze wszystkim i każdy sygnał można dowolnie obrabiać. Jest jedna przeszkoda o której nie wspomniałem, część modułów posiada specjalne filtry hamujące napięcie poniżej częstotliwości audio (DC coupled). Dotyczy to głównie filtrów ale i delayi (tak przez nie też możecie spróbować przepuścić napięcie sterujące!). Na marginesie wspomniane ograniczniki zbocza, działają na tej samej zasadzie co filtry dolnoprzepustowe (LPF), więc jeśli nie można przepuścić napięcia przez VCF, czemu nie spróbować puścić sygnał audio przez SLEW LIMITER?  Miłych eksperymentów!

 

STEROWANIE CV – CO WARTO MIEĆ? (lista subiektywna)

Make Noise MATHS – prawdziwy szwajcarski scyzoryk, dla wielu zaczynających przygodę z modularami odstraszający samym wyglądem. Cztery niezależne kanały, dwa działające jako attenuator/inverter/offset i dwa, które mogą być obwiednia AD/AR, LFO, VCO, SLEW LIMITEREM i pewnie kilkoma innymi rzeczami o których zapomniałem. Jak by było mało wszystkie sygnały można zmiksować. SZALEŃSTWO!!!

Fonitronik Attenuverting Mixer mh01 – mikser cv i audio/zestaw inverterów/attenuatorów/offset, nie tak wszechstronny jak MATHS, niemniej równie przydatny, tego typu modułów nigdy za wiele! dobrą alternatywą dla tego modułu moze być Synovatron CV Tool.

Flame C-3  Knob Recorder – świeża konstrukcja – najkrócej – sampler rejestrujący trzy niezależne napięcia CV.

Doepfer A143-3 Quad LFO – w jednym module cztery proste LFO sięgające częstotliwością powyżej tej generowanej przez typowe VCO. Na prawdę warto już na starcie pomyśleć o większej liczbie źródeł modulacji.

Tip Top Audio Z8000 – sekwencer a właściwie dziesięć sekwencerów opartych o matrycę gałek 4×4. Jeśli chcecie typowego sekwencera, zapomnijcie o nim, ale jeśli szukacie ciekawego źródła napięć koniecznie zwróćcie na niego uwagę.

Tip Top Audio Stackables – kable? Tak! Wyjątkowo prosta konstrukcja, a niezwykle poszerza możliwości patchowania. Doskonały sposób na dystrybucję napięć sterujących w systemie, alternatywa do pasywnych rozgałęziaczy – multiple.

Wogglebug/Noisering – dwa różniące się moduły generujące wszelkie chaotyczne sygnały (TRIGGER, CLOCK, CV a nawet AUDIO), który jest lepszy? Nikt jeszcze tego obiektywnie nie ustalił, ale przydają się nie tylko do szalonych noiseowych eksperymentów.