Chương 1: Nguồn gốc của đàn Synthesizer Yamaha

Công nghệ và sản phẩm có thể được coi là nguyên mẫu cho các nhạc cụ điện tử đầu tiên đã xuất hiện từ những năm 1920, nhưng chưa có loại nào phát triển gần gũi hơn với âm nhạc phổ biến như đàn organ điện tử. Electone® ("Electone" là tên sản phẩm và nhãn hiệu được sử dụng cho đàn organ điện tử của Yamaha) ra mắt vào năm 1959 với D-1. Các nhạc cụ tương tự dựa trên công nghệ vacuum-tube đã có sẵn vào thời điểm đó, nhưng D-1 là một cuộc cách mạng vì các mô-đun của nó chỉ dựa vào bóng bán dẫn. Mặc dù Electone đặt nền tảng cho synth hiện đại về tổng hợp âm thanh, nhưng nó thiếu tính biểu cảm của các nhạc cụ acoustic đến mức chủ tịch của Yamaha vào thời điểm đó gọi nó là một "đồ chơi âm nhạc" đơn thuần. Ngay khi người ta nhấn một phím, nhạc cụ tạo ra một âm thanh ngừng ngay lập tức kèm theo một âm thanh cơ học đột ngột bị cắt khi phím được thả ra.

Vào thời điểm đó, các dự án nghiên cứu khác nhau đã xác định cách thức một âm thanh thay đổi theo thời gian là yếu tố quan trọng nhất trong việc chúng ta giải thích nó như âm thanh của một nhạc cụ. Hãy xem piano làm ví dụ: âm thanh được tạo ra khi một phím được chơi bao gồm các họa âm phức tạp do sự va chạm vật lý của dây đàn. Tuy nhiên, khi âm thanh ngân vang, nó dần trở nên giống với một sóng có ít nội dung hài hòa hơn - chẳng hạn như sóng sin. Biến đổi âm thanh cụ thể này theo thời gian là đặc điểm đặc trưng nhất cho phép chúng ta xác định âm thanh của đàn piano. Yamaha nhận ra rằng sự phát triển của các công nghệ có khả năng tái tạo những thay đổi này trong một âm thanh sẽ rất quan trọng nếu các nhạc cụ điện tử từng tạo ra những tiếng tự nhiên của các nhạc cụ acoustic. Trên thực tế, lịch sử phát triển synthesizer của Yamaha thực sự bắt đầu với sự thay đổi của âm thanh theo thời gian này và việc chúng tôi tìm kiếm để làm cho Electone tạo ra những âm thanh thú vị hơn.

Rõ ràng, cần có một công nghệ điều khiển mới hiệu quả hơn để sử dụng một số lượng mạch hạn chế một cách hiệu quả hơn. Ví dụ, nếu một nhạc cụ có tám mạch điều khiển, nó có thể tạo ra tới tám âm đa âm - tức là tám nốt khác nhau cùng một lúc. Nhưng nếu nó cũng có 36 phím trong ba quãng tám, thì công nghệ mới này sẽ cần phải biết mạch nào sẽ được kích hoạt để đáp ứng việc nhấn một phím cụ thể. Giải pháp của chúng tôi là giới thiệu một thiết bị có thể phân bổ các mạch cho các phím một cách hiệu quả, dựa trên thứ tự nhấn phím, tổng số phím đang giữ và các yếu tố liên quan khác.

Loại thiết bị này được gọi là key assigner (bộ phân bổ phím), và nó có thể được coi là tiền thân của công nghệ phân bổ âm thanh động (DVA) ngày nay. Vào đầu những năm 70, khi các bộ tạo âm vẫn dựa vào công nghệ analog, mạch kỹ thuật số đã bắt đầu được sử dụng trong các key assigner này. Do đó, việc áp dụng chúng là một mốc quan trọng trong việc giới thiệu công nghệ kỹ thuật số vào kỷ nguyên synthesizer analog.

Mặc dù SY-1 thiếu một key assigner, nhưng nó có một bộ tạo envelope để điều chỉnh âm thanh theo thời gian. Các bộ tạo envelope được sử dụng trong synthesizer thường bao gồm bốn giai đoạn, được xác định bởi các chữ cái ADSR. "A" là viết tắt của thời gian tấn công (attack time), tức là thời gian điều chỉnh giữa việc nhấn phím và âm thanh đạt đến mức đỉnh. Thời gian suy giảm (decay time) - được biểu diễn bằng "D" - xác định thời gian cần thiết khi phím được giữ để âm thanh giảm từ mức đỉnh này xuống mức duy trì. Mức duy trì này, được biểu diễn bằng "S", là âm lượng không đổi mà các nốt được giữ cuối cùng sẽ đạt được. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, thời gian thả (release time) - được biểu diễn bằng "R" trong ADSR - chỉ định thời gian cần thiết để âm thanh mờ dần hoàn toàn sau khi phím được thả.

Thông thường, để điều chỉnh cách âm thanh thay đổi theo thời gian khi chơi, giữ hoặc thả phím, người ta sẽ sử dụng các núm điều khiển riêng biệt cho từng thông số này. Tuy nhiên, trên SY-1, bảng điều khiển lại không có những núm vặn như trên các synthesizer mô-đun như Moog và Minimoog để cấu hình các giai đoạn ADSR của envelope âm lượng và filter. Thay vào đó, một cặp thanh trượt có nhãn Attack và Sustain được sử dụng để điều chỉnh envelope âm lượng, và một tính năng gọi là Attack Bend cho phép điều chỉnh envelope pitch và filter ở đầu nốt một cách độc đáo.

SY-1 có một loạt các envelope preset để tái tạo âm thanh của các nhạc cụ khác nhau như sáo, guitar và piano, và người dùng có thể kích hoạt chúng chỉ bằng cách di chuyển các cần gạt âm sắc. Ngày nay, chúng ta coi việc lưu trữ preset trên synthesizer là điều hiển nhiên, nhưng việc Yamaha tích hợp tính năng này vào synthesizer analog đầu tiên của mình là một sáng kiến vô cùng độc đáo.

Một tính năng đột phá khác của SY-1 là điều khiển cảm ứng, hay còn gọi là độ nhạy vận tốc. Trước khi SY-1 ra đời, các đàn organ điện thường được trang bị bàn đạp volume hoặc expression để người chơi có thể điều chỉnh âm lượng và tạo ra những biểu cảm khi chơi. Tuy nhiên, Yamaha đã nghiên cứu một loạt các nguyên mẫu khác nhau với mục tiêu điều chỉnh âm sắc dựa trên lực nhấn phím. Cuối cùng, chúng tôi đã hoàn thiện một công nghệ đo lực nhấn bằng cách xác định thời gian cần thiết để phím được nhấn xuống hoàn toàn, và hệ thống này đã được ra mắt lần đầu trên SY-1.

"Vào năm 1975, một năm sau khi ra mắt SY-1, Yamaha đã giới thiệu GX-1 như một chiếc Electone dành cho buổi biểu diễn; tuy nhiên, những sản phẩm không thuộc dòng Electone đầu tiên kế thừa các công nghệ độc đáo của SY-1 là các synthesizer combo thuộc dòng CS. "

Một trong những đặc điểm đáng chú ý nhất của các synthesizer CS là mạch tích hợp được sử dụng trong bộ tạo âm và bộ điều khiển - những thành phần trước đây thường có dạng các cụm transistor. Việc tích hợp công nghệ tiên tiến này đã mở đường cho việc giảm trọng lượng đáng kể và cải thiện đáng kể tính di động. Ví dụ, hãy so sánh GX-1 và CS-80 - synthesizer cao cấp nhất của dòng CS: mặc dù hai nhạc cụ này chắc chắn khác nhau về thiết kế và cách sử dụng, nhưng GX-1 nặng hơn 300 kg và có giá 7 triệu yên, trong khi CS-80 chỉ nặng 82 kg và có giá chỉ 1,28 triệu yên, điều này có nghĩa là các nhạc sĩ cá nhân có thể vừa mua được nó vừa có thể di chuyển nó.

Các synthesizer của Yamaha vào thời điểm đó có hai đặc điểm rất riêng biệt, đầu tiên là khả năng lưu trữ âm thanh đã được lập trình sẵn. Ngày nay, chúng ta không còn nghĩ gì về việc lưu trữ âm thanh gốc của mình trong bộ nhớ của một nhạc cụ, giống như lưu một tệp trên máy tính. Tuy nhiên, vào những năm 70, cả RAM và ROM đều chưa tồn tại, vì vậy người ta đã sử dụng một phương pháp hoàn toàn analog để lưu trữ âm thanh. Hình minh họa dưới đây cho thấy một phần của trang hướng dẫn dịch vụ CS-60, được kỹ thuật viên sử dụng khi sửa chữa nhạc cụ. Phần này, có tiêu đề (Mạch Preset Tone 1), chứa tên nhạc cụ, giá trị điện trở và sơ đồ mạch. Như hình vẽ, các giá trị điện trở cố định tương ứng với các vị trí cụ thể của các cần gạt này được tích hợp vào mạch này. Sự kết hợp của các mạch này - vốn được sử dụng rộng rãi vào thời điểm đó - được gọi là "tone boards".

Trong các nhạc cụ như GX-1, tone boards được lắp vào và tháo ra một cách vật lý để thay đổi âm thanh. Do đó, Yamaha đã sử dụng một phương pháp lưu trữ âm thanh tương tự như cartridge ROM analog. Trong khi đó, CS-80 lại có một chức năng cho phép chuyển đổi tức thời giữa bốn âm thanh gốc. Cụ thể, nó có bốn bộ bộ nhớ hoàn chỉnh, với mỗi bộ nhớ tương ứng với một bộ điều khiển nhạc cụ cụ thể. Do đó, mỗi bộ có thể được sử dụng để lưu trữ tất cả các vị trí điều khiển cho một âm thanh do người dùng tạo ra.

IL và AL lần lượt viết tắt của Initial Level (Mức ban đầu) và Attack Level (Mức tấn công). Các bộ tạo envelope này sử dụng một cách tiếp cận hơi khác so với kiểu ADSR tiêu chuẩn. Trong một envelope ADSR, giá trị tương ứng với điểm bắt đầu của giai đoạn tấn công là giá trị cơ bản, bằng 0. Khi áp dụng envelope do bộ tạo như vậy lên một bộ lọc, âm thanh ở đầu của âm sẽ được xác định bởi cài đặt tần số cắt hiện tại. Tuy nhiên, các âm thanh ở đỉnh của tấn công và khi nốt âm được giữ sẽ được xác định bởi cài đặt tần số cắt này kết hợp với độ sâu của bộ tạo envelope và giá trị mức duy trì. Do các âm thanh này là kết quả của nhiều cài đặt, việc điều chỉnh cách âm thanh thay đổi theo thời gian có thể trở nên khá khó hiểu. Ngược lại, khi áp dụng một envelope với cài đặt Mức Ban đầu và Mức Tấn công, tần số cắt của bộ lọc xác định âm thanh được tạo ra trong khi nốt âm đang được giữ, và các bộ điều khiển IL và AL có thể thiết lập các âm thanh ở đầu và đỉnh của giai đoạn tấn công một cách độc lập. Cách tiếp cận này cung cấp mức độ tự do cao hơn nhiều, đặc biệt là khi cố gắng tái tạo các âm thanh tự nhiên. Là một tính năng độc đáo của Yamaha, bộ tạo envelope kiểu IL-AL tiếp tục chứng minh cam kết của các nhà phát triển của chúng tôi đối với việc tạo ra âm thanh chất lượng cao.

CS-80 cũng được trang bị một thanh portamento được gọi là bộ điều khiển băng, có thể được sử dụng để uốn cong âm thanh một cách mượt mà, và chức năng cảm ứng sau có thể phát hiện áp lực được áp dụng lên mỗi phím đang giữ và thay đổi âm thanh tương ứng. Với việc các chức năng này vẫn còn cực kỳ phổ biến trong các synth hiện đại, việc Yamaha đã thiết kế và triển khai chúng cách đây bốn thập kỷ nhấn mạnh sự xuất sắc về kỹ thuật của đội ngũ phát triển synthesizer của chúng tôi.

Trong nửa cuối những năm bảy mươi, chúng tôi đã mở rộng dòng CS với các synthesizer đơn âm giá thấp và khi các nhạc sĩ nghiệp dư giờ đây có thể mua được những nhạc cụ này, chúng đã trở nên phổ biến hơn. Nhờ một phần vào sự phát triển nhanh chóng của tích hợp mạch điện tử và kết quả là giá thành thấp hơn, CS-5, được chúng tôi giới thiệu ra thị trường vào năm 1978, chỉ nặng 7 kg và có giá chỉ 62.000 yên.

Nhiều công nghệ và tính năng của các synth Yamaha ngày nay đã được thực hiện lần đầu tiên trong quá trình phát triển các nhạc cụ nhỏ gọn, giá cả phải chăng như thế này. Ví dụ, bánh xe pitch bend và các bộ điều khiển modulation của CS-15D đã trở thành những đặc điểm nổi bật của các nhạc cụ của chúng tôi và vẫn được sử dụng trong các model MONTAGE M mới nhất. Năm 1979, chúng tôi đã ra mắt CS-20M, chuyển sang công nghệ kỹ thuật số để lưu trữ âm thanh. CS-70M được giới thiệu vào năm 1981 rất giống với các nhạc cụ hiện đại về mặt chức năng: đặc biệt, nó cung cấp một chức năng tự chỉnh đã giải quyết các vấn đề về chỉnh âm thường gặp trong các synthesizer analog và cũng có một bộ sequencer tích hợp được thực hiện bằng cách sử dụng một vi xử lý chuyên dụng.

CS01 năm 1982 là một bước ngoặt lớn. Với bàn phím nhỏ, loa tích hợp, pin và nhiều tính năng khác, nó mở ra một kỷ nguyên mới cho cả âm thanh tổng hợp và cách sử dụng.

Kể từ khi bắt đầu vào năm 1974, sự phát triển synthesizer tại Yamaha đã diễn ra song song với nhiều tiến bộ khác trong công nghệ tạo âm, cũng bắt đầu từ những năm bảy mươi. Một số ví dụ đáng chú ý là nghiên cứu về tổng hợp FM, sau này trở nên cực kỳ phổ biến trong những năm tám mươi, và Hệ thống tổng hợp Pulse Analog (PASS), kết hợp công nghệ kỹ thuật số và analog, đã được áp dụng để sử dụng trong các bộ tạo âm Electone vào năm 1977. Các bản ghi âm của âm thanh do các nguyên mẫu công nghệ này tạo ra cho thấy rằng, đặc biệt, cách tiếp cận tổng hợp analog được sử dụng trong SY-1 thực sự đã được hoàn thiện đến mức có thể thương mại hóa được. Về mặt này, thật đáng kinh ngạc là các nhà phát triển Yamaha thời đó đã nhanh chóng nhận ra nhiều công nghệ đầy tiềm năng như vậy và ngay lập tức đưa chúng vào sử dụng.

Ngay cả sau khi chúng tôi ra mắt D-1 với tư cách là chiếc Electone đầu tiên, vẫn còn nhiều vấn đề liên quan đến chất lượng âm thanh cần được giải quyết. Một vấn đề đặc biệt khó khăn là làm thế nào để làm cho những nhạc cụ mới này trở nên biểu cảm như những đối tác acoustic của chúng. Như chúng ta đã thấy, những thay đổi về âm sắc và âm lượng theo thời gian đã được xác định là quan trọng trong vấn đề này, thúc đẩy nghiên cứu và phát triển liên tục, suốt ngày đêm để theo đuổi những âm thanh ngày càng tốt hơn nhằm đáp ứng nhu cầu này. Có lẽ mang tính biểu tượng cho giai đoạn tăng trưởng cao của nền kinh tế Nhật Bản, người đứng đầu Yamaha khi đó được cho là đã chỉ đạo đội ngũ của ông "chi tiêu bất cứ điều gì các anh muốn, nhưng hãy cho tôi một thứ có thể là tốt nhất trên thế giới." Với sự đam mê và tận tâm như vậy, sự phát triển synthesizer tại Yamaha trong những năm bảy mươi đã làm được nhiều hơn là sinh ra một loạt các công nghệ độc đáo - nó chắc chắn đã đặt nền tảng cho sự phổ biến sắp tới của synthesizer như một nhạc cụ âm nhạc.