Semesteroppgave

Introduksjon

Jeg forsøker å lage en kontroller som lar meg kontrollere en monofon lydkilde med større presisjon og variasjon enn et vanlig klaviatur tillater. Foreløpig ligner kontrolleren nokså mye på kontrolleren til det tidlige elektroniske instrumentet Ondes Martenot, men forskjeller vil nok oppstå etter hvert.

Problemstilling

Med elektroniske komponenter kan man produsere nærmest hvilken som helst lyd, enten det er en svært nær etterlikning av en akustisk lydkilde, eller en lyd ulik noe man finner i naturen, eller kan lage akustisk. Intonasjon, toneomfang, mikro- og makrodynamikk kan alle styres med en tilnærmet uendelig nøyaktighet. De aller fleste elektroniske instrumenter av et klaviatur. Fordeler med et klaviatur er bl.a. rene toner, mulighet for svært store tonesprang, god visuell oversikt over skala, stor mengde polyfoni og mulighet for å spille både melodi og fulle akkorder med bare én hånd. De to siste punktene (med unntak av enhånds melodiføring) er i hovedsak interessante for polyfone instrumenter. I tillegg gir klaviaturet alltid samme dynamikkurve, men gir mulighet for variasjon i intensitet. Kombinasjonen av dette og rene toner gir selv en nybegynner muligheten til å spille noe de fleste vil betegne som vakkert, om enn enkelt. Ulemper med klaviatur er at det ikke gir tilgang til glissando, vibrato, mikrotonalitet og renstemt spill i forskjellige tonearter uten tidkrevende stemming. I tillegg gir klaviaturet en svært begrenset type mikrodynamikk. Likevel kontrolleres altså de aller fleste monofone elektroniske instrumenter også av et klaviatur, med liten eller ingen mulighet for andre kontrollere.

Figur 1: Axis 49 fra C-Thru Music

Figur 2: Ringen som kontrollerer tonehøyde

Figur 3: Friksjonsmateriale for å la tråden få bedre tak på potmeteret.

Figur 4: Tidlig versjon av intensitetskontrolleren.

Figur 5: Intensitetskontroller ute, lysdioden tildekkes, gjennomsiktig
område synlig over den gråe pakken

Figur 6: Intensitetskontroller inne, lyset skinner gjennom det klare
området, det sorte området er nå synlig under den gråe pakken.

I den siste tiden har det dukket opp en rekke MIDI-kompatible kontrollere som ikke baserer seg på et tradisjonelt klaviatur på markedet. Et eksempel er Axis 49 fra C-Thru music (fig 1.) Selv om disse kontrollerne gir en annen tilnærming til skalaer og akkorder er alle undertegnede i skrivende stund har sett likevel basert på tangenter av et eller annet slag, og gir fortsatt ingen glissando, vibrato, mikrotonalitet eller konstant variabel mikrodynamikk. Et standard MIDIkeyboard gir selvfølgelig likevel muligheten til vibrato og glissando ved hjelp av et pitch bend-hjul. Dette betyr riktignok at man gir fra seg muligheten til å slå an toner med to hender, og delegerer tonehøyde ut til begge hendene. I praksis betyr det at den ene handa ikke gjør noen ting helt til utøveren vil benytte seg av vibrato eller glissando. I tillegg er pitch bend-hjulet begrenset enten i oppløsning eller i rekkevidde. Det er svært vanskelig å treffe en ren tone med det, og hvis man skal gli opp til en tone, for så å gli videre til en annen tone, må i prinsippet forskjellige tangenter slås ann for samme tone. I det hele tatt, det er ingen ideél situasjon

Idé og mulige retninger

Hovedtanken er å lage en kontroller som i prinsippet kan kontrollere hvilken som helst slags lydkilde. I motsetning til et tradisjonelt MIDI-klaviatur skal både tonehøyde og intensitet kunne kontrolleres totalt trinnløst. Dette gir mulighet for manuell vibrato, på lik linje med en del klassiske instrumenter, og tremolo, som stort sett bare kan gjenskapes med slik hastighet og presisjon av menneskestemmen, eller ved hjelp av elektronisk manipulering av signalet (og da stort sett etter et fast mønster). I tillegg vurderes det å kunne kontrollere andre parametere, som filterfrekvens e.l. Disse fordelene medfører imidlertid at tradisjonell MIDI ikke kan genereres, og at mange lydkilder derfor ikke lar seg kontrollere.

Målet med å lage en slik kontroller er å kunne gi utøveren mye mer direkte kontroll over alle aspekter med instrumentet. Dette vil, på akkurat samme måte som med for eksempel fiolin, i svært stor grad avsløre en mindre dyktig utøver som nettopp det, men gi en dyktig utøver muligheten til å levere en svært uttrykksfull framførelse.

For å kunne gjøre dette må selvfølgelig kontrolleren være så ergonomisk og lett kontrollert som mulig. Tonehøyde må kunne styres i en lineær akse, over en detaljert lineær eller logaritmisk skala, som henholdsvis et klaviatur eller et gripebrett. De fleste andre muligheter (som et potensiometer, avstand fra en antenne e.l.) viser seg å være svært vanskelig å bli god på å kontrollere, selv etter årevis med øvelse.

Intensitetskontrollen må samsvare direkte med intensitet i bevegelse. På en stryker drar man buen raskere og med større trykk mot strengen for å oppnå høyere intensitet. På en gitar slår man plekteret eller fingrene hardere over strengene, evt drar man dem lenger bort fra sin opprinnelige posisjon før man slipper dem. På et piano trykker man ned tangenten raskere og med større kraft. På samme måte må kontrolleren altså overføre myke, langsomme bevegelser til svake toner, med gradvise overganger, mens kjappe, harde bevegelser blir kraftigere og bråere overganger, gjerne med mulighet for stakkato.

I tillegg vil jeg at kontrolleren skal kunne kontrollere tonekvalitet, eller timbre. Dette med et slags register, slik som på et orgel eller enkelte synthesizere. For standardlydkilden, som er laget for å kunne kontrolleres av denne kontrolleren, vil registeret skru av og på forskjellige oscillatorer, i nesten samme oppsett som det tidlige elektroniske instrumentet Ondes Martenot. Dette for å vise hvordan så enkle lydkilder som f.eks. sinustone, firkant- eller trekantkurve, som ellers er svært uinteressante kilder uten særlig særpreg, kan bli svært interessante hvis selve utøvelsen bare har særpreg og variasjon, og ikke den samme repeterende ADSR-kurve og frekvens-/amplitudemodulasjon som de fleste analoge og tidlige digitale synthesizere baserte seg rundt. I tillegg vil den inkludere litt mer avanserte kurver, som pulsbreddemodulasjon og flere sagtannkurver som er svakt ustemte i forhold til hverandre.

En annen måte å variere tonekvaliteten på er litt avhengig av hvor langt jeg har kommet på mitt prosjekt i Lydteori 2. Dette vil være, igjen som på Ondes Martenot, å kunne sende lyden til forskjellige høyttalersystemer som har forskjellig karakteristikk. Et høyttalersystem som er ferdig er basert rundt en høyttaler hvis membran er byttet ut med en liten gongcymbal. I motsetning til vanlige høyttalere henger denne ganske fritt og uten demping, slik at selv om lyden som sendes til høyttaleren stopper henger klangen igjen en stund. I tillegg fremheves egnentonene til gongen kraftig. Et annet system, som dessverre foreløpig bare er på planleggingsstadiet, er en vanlig høyttaler med et sett fjærer spent opp i kassen, slik at de settes i bevegelse av høyttaleren. Dette vil også gi etterklang, men av en svært annen karakter enn gongen. I tillegg egenlyden være mye likere kilden.

Gjøremål/problemer

Gjøremål som er gjort er markert med grønt.

• Det største problemet er og har lenge vært at pitchkontrolleren forskyver seg. Sannsynligvis kommer dette av at systemet har større friksjon og dermed bedre grep i den ene retningen enn den andre. Forskyvningen blir mindre dersom vaieren strammes kraftig, men dette gjør utøvelsen svært vanskelig, og kan umulig være bra for multiturnpotmeteret i lengden. Mulige årsaker og løsninger:
  • Potmeterknotten har mindre friksjon i den ene retningen enn den andre (f.eks. sagtannformede vertikale striper). Løsning: Bytte knott. Denne må ha et godt spor som tråden ikke kan hoppe ut av. Eventuelt lime et stykke fint sandpapir i sporet til den gamle knotten, og håpe at det gir høyere friksjon. Oppdatering: Et stykke høyfriksjonsmateriale ble limt på knotten. Dette gir merkbart mer friksjon i begge retninger, men problemet er der i minst like stor grad som før, i hvertfall med tykk nylontråd. (Figur 3)
    
  • Systemet har gir mindre drag den ene veien enn den andre pga. potmeterets plassering, på venstre side mellom framre og bakre trinse. Jeg har forsøkt å plassere fingeren min i spenn der isteden for potmeteret, og det kjennes bestemt ut som om tråden glir over fingeren min i den ene retningen mens den får godt tak i den andre. Løsning: Flytte potmeteret til baksiden. Det vil isåfall komme i veien for strammefjæra, og den bakre strekningen må da kanskje forlenges. Dette er ganske mye arbeid! Oppdatering: Å flytte potmeteret gav liten eller ingen forbedring. Fjæra er nok hovedsynderen, ikke trinsene (evt fjæra i kombinasjon med trinsene). Når potmeteret er plassert på den ene siden av fjæra glir systemet den ene veien, er det på den andre glir det den andre veien. Ved å bytte trådtype til tynn naturhyssing blir problemet mindre, men fortsatt alt for stort. Kanskje en tredje type kan gi bedre resultater?
  • Forrige årsak kan også være forsterket av trinsenes nokså dårlige fysikk og høye friksjon. Nye, bedre og mer stillegående trinser er jo uansett et krav i en ferdig modell, og hvis dette kan løse forskyvningen slipper jeg mye trøbbel. Disse må lages fra løse, gode kulelagre, og jeg vet ikke om jeg kan prioritere dette, siden det er mye annet som skal på plass.
• Som nevnt ovenfor er trinsene svært tungdrevne og de støyer helt vanvittig mye! Dette gjør bruk av instrumentet i klassisk orkestersammenheng tilnærmet umulig. Det at systemet blir bygd inn kan jo dempe støyen en del, men sannsynligvis ikke nok. På en prototyp som denne kan det tolereres, men forhåpentligvis får jeg byttet ut disse med noen bedre.
• Jeg har laget enn nokså finurlig intensitetskontroller (figur 4). Interaksjonen med kontrolleren er basert på den originale intensitetskontrolleren til Ondes Martenot. Det er en fjæret rektangulær knott som man kan trykke ca 2 cm inn. Jo lenger man trykker inn, jo kraftigere lyd. Under dekselet er det montert en lysdiode som lyser på en photosensor. Mellom disse er et stykke transparentpapir hvorpå det er printet en gradient fra sort til gjennomsiktig. Denne transparenten skyves opp og ned av intensitetskontrolleren (figur 5 og 6). Transparenten kan byttes ut for å oppnå en annen dynamikkurve, dog så lenge kontrollsignalet digitaliseres lar kurven seg nok lettere endres matematisk.
  
  Denne kontrolleren var svært vanskelig å lage. Å få en god fysisk bevegelse uten mye slark er faktisk ekstremt vanskelig, og etter hvert viste de forhåndsberegnede målene seg å gi svært lite bevegelsesfrihet.
• Jeg må konvertere volumpedalen min til en phidgetskompatibel sensor. Denne kan fra MAX settes til å kontrollere omtrent hva som helst; volum, pitch, nivå til en av høyttalerne, men kanskje først og fremst filterfrekvens