Analiza Minisyntonu MGW-111-A i odwzorowanie cyfrowe

Materiał wejściowy

Podstawą są dostarczone skany stron 3, 4, 5, 7 i 8 artykułu Grzegorza Wodzinowskiego oraz strony 19 „Minisynton — wyjaśnienia i poprawki”. W sprostowaniu pierwotną publikację wskazano jako numer 12/83. W zestawie nie ma strony 6; nie rekonstruuję jej treści ani niewidocznych danych katalogowych. Odniesienia poniżej dotyczą numeracji z oryginalnego artykułu, nie kodu wtyczki.

1. Architektura

Klawiatura i pamięć napięcia → transpozycja → VCO → mieszanie trzech przebiegów → VCA → wyjście.

Dodatkowo: obwiednia sterująca VCA, osobny generator vibrato, osobny generator tremolo oraz dołączane kondensatory glissanda. Instrument jest monofoniczny. Nie ma wielogłosowej alokacji oscylatorów, toru szumu, filtra VCF ani osobnej obwiedni filtra.

Klawiatura i pamięć analogowa

Potencjometry klawiatury PR1…PR48 ustawiają napięcia kolejnych dźwięków. US1 jest dyskryminatorem progowym, a T1…T7 i C6 uczestniczą w zapisie oraz odczycie napięcia sterującego. Pamięć utrzymuje wysokość po zwolnieniu klawisza. C3…C5, dołączane przełącznikami, spowalniają zmianę zapamiętanego napięcia, tworząc glissando.

W cyfrowej wersji odpowiednikiem pamięci jest aktualna i docelowa częstotliwość. Po Note Off wysokość pozostaje ustalona, a wybrzmiewanie wykonuje obwiednia. Glissando wygładza częstotliwość wykładniczo, jak idealizowany układ RC w liniowym torze napięcie–częstotliwość. Nie modeluje upływności C6. Priorytet ostatniej nuty jest świadomym wyborem dla MIDI — dokumentacja nie definiuje wprost takiego algorytmu rozstrzygania wielu jednoczesnych klawiszy.

Transpozycja i strojenie

US4 z otoczeniem oraz P6/P7 dopasowują i przesuwają napięcie klawiatury. Z opisu regulacji wynika liniowa zależność częstotliwości od napięcia, a nie typowe współczesne 1 V/oktawę. Tekst podaje około 1,6 Hz na 1 mV i zakres napięcia VCO od +10,2 mV do +9,8775 V. Sprostowanie poprawia górny kraniec częstotliwości na 15 804 Hz, zamiast błędnie wydrukowanych 1580 Hz. Instrukcja strojenia klawiatury podaje 327 mV dla najniższego i 4,9388 V dla najwyższego klawisza w PP2.

Cyfrowa wersja nie mnoży numeru nuty MIDI przez stałą liczbę herców. Stosuje strój równomiernie temperowany:

f = 440 × 2^((n − 69 + 12 × oktawy + centy/100 + pitchbend)/12)

Tak otrzymana częstotliwość jest celem liniowego portamento. Parametry transpozycji i dokładnego strojenia zastępują analogowe regulacje napięcia. Użyte ograniczenie około 16 Hz–16 kHz odpowiada przybliżonemu zakresowi opisu; nie udaje dokładnego pomiaru fizycznego egzemplarza.

2. VCO i trzy przebiegi

US5 jest integratorem, a US6 komparatorem; T11 przełącza pracę generatora. Dostępne są:

• zacisk 35 — prostokąt,
• zacisk 36 — trójkąt,
• zacisk 37 — przybliżona sinusoida.

Konwerter z T12 i siecią diodowo-rezystorową kształtuje sinusoidę odcinkami. PR3 służy do regulacji liniowości generatora; wartości elementów wokół integratora wpływają na zakres częstotliwości. Instrukcja wymaga także wypełnienia prostokąta 1:1.

W implementacji wszystkie przebiegi mają wspólną fazę i częstotliwość. Prostokąt 50% wykorzystuje PolyBLEP; trójkąt jest skończonym szeregiem nieparzystych harmonicznych, z liczbą składników ograniczaną przez częstotliwość. Obliczenia oscylatora odbywają się z dwukrotną częstotliwością próbkowania, po czym sygnał przechodzi przez dolnoprzepustowy filtr decymacyjny czwartego rzędu. To ogranicza aliasing, lecz nie jest obietnicą jego całkowitego wyeliminowania, zwłaszcza przy skrajnych częstotliwościach i dodatkowych harmonicznych.

„Sine character” dodaje niewielkie harmoniczne 3 i 5, by umożliwić odejście od idealnej sinusoidy. Nie jest to odtworzenie rzeczywistej sześciodcinkowej charakterystyki konwertera ani identyfikacja wartości jego zniekształceń. Brak nagrania i pomiaru oryginału uniemożliwia wiarygodne potwierdzenie identyczności brzmienia.

3. Mikser i VCA

P11…P13 z rezystorami R1…R3 na rys. 1 mieszają trzy przebiegi, następnie sygnał trafia przez zacisk 34 do VCA. VCA tworzą T8…T10, sterowane napięciem doprowadzanym przez zacisk 30.

Cyfrowym odpowiednikiem jest suma przebiegów pomnożona przez obwiednię i modulację amplitudy. Wzmocnienie nie odtwarza dokładnej nieliniowej charakterystyki pary tranzystorowej. Przy dużej sumie poziomów przebiegów miks jest normalizowany, aby zapewnić przewidywalny zapas poziomu. Wyjście ma domyślnie −12 dB. Taka normalizacja i kontrola poziomu są udogodnieniami cyfrowymi, nie cechami potwierdzonymi dla biernego miksera oryginału.

4. Obwiednia: nie klasyczne ADSR

W tekście i na rysunku występuje oznaczenie „ASDR”, ale opis jednoznacznie podaje trzy odcinki: atak — brzmienie/trwanie — wybrzmiewanie. P9 ustala atak, P8 wybrzmiewanie. Czas odcinka środkowego wynika z długości trzymania klawisza. Nie ma niezależnego parametru Decay i poziomu Sustain typowego dla czteroparametrowego ADSR.

US2 jest ogranicznikiem-integratorem; diody wyznaczają granice napięcia. US3 przesuwa zakres sterowania dla VCA. Implementacja używa liniowego ataku i liniowego wybrzmiewania z podtrzymaniem do Note Off. Domyślne legato zachowuje ciągłość obwiedni. Tryb retrigger jest rozszerzeniem MIDI, z krótkim wygaszeniem ograniczającym klik przy ponownym ataku.

5. Vibrato i tremolo

US7 i US8 wytwarzają wolne przebiegi; T13/T14 sterują żarówkami Ż1/Ż2. Ich światło zmienia oporność FR1/FR2: pierwszy tor wpływa na wysokość, drugi na amplitudę. Opis podaje zakres około 4–8 Hz, regulowany P3/P4; P1/P2 ustalają głębokość przez jasność żarówek. R59/R65 dobiera się tak, aby żarówki znajdowały się na granicy żarzenia.

Zastosowano dwa niezależne sinusoidalne LFO o zakresie 4–8 Hz. Pominięto cieplną bezwładność żarówek, nieliniowość i pamięć fotorezystorów. Vibrato jest wyrażone w centach, tremolo jako tłumienie amplitudy. To czytelne regulacje muzyczne, nie przeliczenie pozycji oryginalnych potencjometrów jeden do jednego.

6. Sprostowania istotne dla interpretacji

7. Granice tej wersji

Nie ma modelu sieci ±15 V, regulacji punktów pomiarowych ani strojenia rezystorami. Nie ma drążka X–Y; jego funkcje zastępują sterowanie wysokością i poziomem w hoście. Nie odtworzono odrębnego trybu ręcznego otwierania VCA z pominięciem bramki klawiatury. MIDI velocity, sustain, wybór legato, pitch bend, presety i automatyzacja są rozszerzeniami.

Do dokładniejszej emulacji konkretnego egzemplarza potrzebne byłyby: pomiary przebiegów przy kilku częstotliwościach, widma konwertera sinusoidalnego, charakterystyka VCA i odpowiedź czasowa obu torów optycznych. Obecna wersja jest działającym instrumentem inspirowanym i opartym funkcjonalnie na dostarczonej dokumentacji, nie certyfikowaną kopią brzmienia sprzętu.