Chương 2: Máy tạo âm FM và sự bắt đầu của sản xuất nhạc tại nhà
Những tiến bộ lớn trong công nghệ bán dẫn
Đầu những năm 1980 chứng kiến một sự bùng nổ về độ phổ biến của các linh kiện bán dẫn, và những thiết bị mà trước đây đơn giản là không thể thực hiện được với các công nghệ cũ bắt đầu xuất hiện trên thị trường với tốc độ nhanh chóng. Các thuật ngữ như "mạch tích hợp" và "tích hợp quy mô lớn" bắt đầu xuất hiện trong các kỳ thi tuyển sinh đại học, và các công ty bắt đầu sản xuất các trò chơi điện tử dựa trên loại mạch này. Những đột phá mà các công ty đạt được trong lĩnh vực bán dẫn trong những năm đó thực sự đáng chú ý.
Một trong những công nghệ đáng chú ý hơn được thương mại hóa nhờ những tiến bộ nhanh chóng này là bộ tạo âm điều chế tần số kỹ thuật số (FM). Âm thanh được tạo ra bằng phương pháp này ban đầu được phát triển tại Đại học Stanford ở Hoa Kỳ, và Yamaha - công ty đầu tiên nhận ra tiềm năng thực sự của nó - đã ký một hợp đồng cấp phép độc quyền với trường đại học vào năm 1973.
Đội ngũ nghiên cứu của chúng tôi bắt đầu làm việc với bộ tạo âm FM như một phần của kế hoạch chuyển đổi Electone® sang công nghệ kỹ thuật số, và đến năm 1974 - khi synthesizer analog SY-1 của Yamaha được ra mắt - chúng tôi đã hoàn thành một nguyên mẫu nhạc cụ với bộ tạo âm FM kỹ thuật số tại lõi của nó. Thật không may, vẫn chưa thể đưa nhạc cụ này ra thị trường do số lượng lớn các mạch tích hợp cần thiết bởi công nghệ bán dẫn vào thời điểm đó, và cũng do khó khăn trong việc cân bằng kích thước và chức năng một cách thỏa đáng. Khi có thêm những tiến bộ trong lĩnh vực bán dẫn, cuối cùng chúng tôi đã đạt được một nhạc cụ với các thông số kỹ thuật mà chúng tôi cho là chấp nhận được. Và vào tháng 4 năm 1981 - bảy năm sau khi bắt đầu phát triển - Yamaha đã ra mắt sản phẩm bộ tạo âm FM đầu tiên của mình trong F-70, một model Electone cổ điển. Tiếp theo đó một tháng sau là bàn phím GS1, một nhạc cụ dành cho biểu diễn trên sân khấu.
Bạn có thể nghe thấy Yamaha GS1 xuyên suốt album phòng thu thứ tư của Toto, ra mắt năm 1982. Đặc biệt đáng chú ý là các âm thanh kim loại tự nhiên và các loại âm thanh đồng dày, vốn là thế mạnh của các tone generator FM. Thậm chí còn có những câu chuyện rằng David Paich đã được truyền cảm hứng để viết bài hát "Africa" đặc biệt bằng cách chơi với các preset của GS1.
Tổng hợp FM nổi bật với khả năng tái tạo một cách chân thực những âm thanh đa dạng và giàu hài âm - chẳng hạn như piano điện, nhạc cụ bằng đồng và glockenspiel. Nhờ kỹ thuật lấy mẫu, sử dụng các bản ghi âm thực tế, chúng ta đã quen với việc các synthesizer của mình có thể dễ dàng tái tạo âm thanh của vô số nhạc cụ khác nhau. Tuy nhiên, các synthesizer analog vào đầu những năm tám mươi đơn giản là không thể tạo ra một số loại âm thanh nhất định - âm thanh kim loại kiểu chuông là một ví dụ điển hình - và điều này khiến cho âm thanh FM của GS1 thực sự trở nên nổi bật.
GS1 thực ra không được tiếp thị như một synthesizer, có thể bởi vì âm thanh không thể chỉnh sửa trực tiếp trên chính nhạc cụ. Các voice card có thể được sử dụng để thay đổi ngân hàng 16 âm thanh mà GS1 có thể tạo ra, nhưng cần một thiết bị lập trình đặc biệt để tạo hoặc sửa đổi những âm thanh này. Thật ra, khả năng làm cho các voice có thể chỉnh sửa đã là một rào cản khá lớn trong việc tạo ra một sản phẩm tổng hợp thương mại
Khái niệm giao diện người dùng
Âm thanh được tạo ra bởi một mạch tạo âm analog có thể được thay đổi bằng cách điều chỉnh các giá trị của điện trở và các linh kiện điện tử khác. Do đó, các núm và fader chứa các điện trở biến trở có thể được thêm vào để cung cấp chức năng chỉnh sửa âm thanh. Cách thức mà các bộ điều khiển này được sắp xếp phụ thuộc vào thiết kế và kích thước của chính synthesizer, và các nhạc cụ như CS-80 đã giới thiệu ở Chương 1 đã cần một loạt các núm khổng lồ. Các synthesizer kỹ thuật số có nhiều thông số liên quan đến âm thanh hơn so với các tiền nhiệm analog của chúng, vì vậy việc gán một bộ điều khiển vật lý cho từng thông số sẽ hoàn toàn không thực tế.
Cũng quan trọng cần nhớ rằng các synthesizer kỹ thuật số hoạt động dựa trên các chương trình giống như phần mềm máy tính. Để tạo ra một âm thanh mới, người ta chỉ cần thêm chương trình cần thiết. Tuy nhiên, nếu các thông số của chính âm thanh cần được chỉnh sửa, thì synthesizer cũng cần có một chương trình chỉnh sửa. Không cần phải nói, chương trình chỉnh sửa sẽ cần các nút và núm riêng của nó để nhập các giá trị thông số - theo ngôn ngữ hiện đại, giao diện người dùng (UI) riêng của nó.
Một trong những UI quen thuộc nhất với chúng ta là màn hình, bàn phím và chuột của máy tính. Cả Windows và Mac vào năm 1980 đều chưa tồn tại, và việc nhập lệnh và văn bản bằng bàn phím là cách chính mà người dùng tương tác với máy tính của họ. Những phương pháp mà chúng ta đã quen thuộc ngày nay - ví dụ: làm việc với giao diện đồ họa và chuột hoặc màn hình cảm ứng - chưa có vào thời điểm đó. Trong việc phát triển synthesizer kỹ thuật số, việc tạo ra một UI rõ ràng và đơn giản cho nhạc sĩ muốn tương tác với âm thanh một cách trực quan hơn và cả cho người dùng không có kinh nghiệm lập trình máy tính có lẽ là thách thức lớn nhất cần vượt qua.
Là một giải pháp, các nhà phát triển của chúng tôi đã nghĩ ra một loại lập trình viên mới như hình dưới. Thay vào đó, người thiết kế âm thanh có thể sử dụng một sự kết hợp của đèn và nút để xác nhận các cài đặt trước đó của các thông số khi thực hiện chỉnh sửa.
Giao diện người dùng (UI) của các synth hiện đại cung cấp quyền truy cập đầy đủ và miễn phí vào tất cả các thông số nội bộ - chúng ta không nhận ra mình may mắn như thế nào, bởi vì điều này không phải lúc nào cũng như vậy. Vào thời kỳ công nghệ bán dẫn và lập trình đang phát triển với tốc độ chóng mặt, đã cần rất nhiều lần thử nghiệm và sai lầm để hoàn thiện một UI có lợi cho thiết kế âm thanh sáng tạo. Tuy nhiên, đây là một bước quan trọng trong sự phát triển của các synthesizer thời đó.
Sự xuất hiện của DX7 để thay đổi nền âm nhạc
Hai năm sau khi vượt qua mọi khó khăn để phát triển một bộ tạo âm FM, tạo ra một UI để lập trình và chỉnh sửa âm thanh và ra mắt thành công GS1, Yamaha đã giới thiệu với thế giới synthesizer điều chế tần số DX7 của mình. Tại trung tâm của bộ tạo âm FM là bộ tạo sóng - một thành phần cơ bản được sử dụng để tạo ra và sửa đổi âm thanh. Trong khi GS1 có bốn bộ tạo sóng thì DX7 mới có sáu bộ, cho phép nó tạo ra những âm thanh phức tạp hơn nhiều. Hơn nữa, chiếc synth mang tính cách mạng này cũng có chức năng tích hợp để tạo ra và chỉnh sửa âm thanh, và nó cho phép lưu trữ những âm thanh này trên bộ nhớ dạng cartridge, tất cả với giá khoảng một phần mười so với GS1. Vì vậy, không có gì đáng ngạc nhiên khi nhạc cụ mới này có ảnh hưởng sâu sắc đến thế giới synthesizer.
Vào thời điểm đó, nhiều bộ phận khác nhau của Yamaha đang phát triển các nhạc cụ song song, và trong khi GS1 có tiền thân là nguyên mẫu TRX100, thì tiền thân trực tiếp của dòng synth DX Series lại là một mẫu thử nghiệm gọi là Programmable Algorithm Music Synthesizer (PAMS). Để ghi nhận điều này, trên bảng điều khiển trên cùng của DX7 có ghi "Digital Programmable Algorithm Synthesizer".
Như tên gọi của nó, PAMS tạo ra âm thanh dựa trên nhiều thuật toán tính toán khác nhau – cụ thể là điều chế pha, điều chế biên độ, tổng hợp cộng và điều chế tần số (FM) – và ngay từ đầu, nguyên mẫu này đã hỗ trợ lưu trữ các chương trình trong bộ nhớ. Tuy nhiên, mức độ tự do cao trong thiết kế âm thanh này đi kèm với giá phải trả là số lượng thông số cần thiết tăng lên đáng kể, có nghĩa là PAMS chưa phù hợp để thương mại hóa như một nhạc cụ mà người dùng bình thường có thể lập trình.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà phát triển Yamaha đã quyết định đơn giản hóa thiết kế bộ tạo âm của synth bằng cách cho các bộ tạo envelope của modulator và carrier chia sẻ các thông số chung.** Họ cũng giảm số lượng thuật toán – hoặc các mẫu kết hợp bộ tạo sóng – xuống còn 32. Điều này mở đường hoàn thiện dòng sản phẩm DX Series ban đầu, bao gồm DX1, DX5, DX7 và DX9. Mặc dù bốn model này được ra mắt tại thời điểm đó, nhưng năm mã model – DX1, DX2, DX3, DX4 và DX5 – thực sự được sử dụng trong quá trình phát triển. DX1 giữ nguyên mã khi ra mắt, điều khá hiếm đối với các sản phẩm của Yamaha, trong khi DX2 và DX3 cùng trở thành DX5. Các model phát triển DX4 và DX5 lần lượt trở thành DX7 và DX9 khi ra mắt thị trường.
DX7 ngay lập tức trở thành hit trên toàn thế giới, và cả nhạc cụ và âm thanh của nó nhanh chóng trở thành động lực của nhạc pop những năm tám mươi. Chúng ta cần lưu ý rằng, nhiều công nghệ và tính năng của nó cũng ảnh hưởng lớn đến cách phát triển các synth sau này.
Trước khi có DX7, các synthesizer thường sử dụng các núm và thanh trượt để điều chỉnh thông số, và màn hình hiển thị chỉ giới hạn ở hai dòng 16 ký tự. Điều này có nghĩa là không có cách nào để kiểm tra chính xác các cài đặt thông số hoặc hiển thị tên tiếng. Tuy nhiên, với sự ra đời của loại giao diện người dùng này, mọi thứ đã thay đổi. Tất cả các loại thông tin có thể được hiển thị cùng một lúc, và truyền thống đặt tên cho các tiếng gốc cũng ra đời. Đồng thời, việc có thể gọi và chỉnh sửa từng thông số một trên màn hình LCD đã loại bỏ nhu cầu về một loạt các bộ điều khiển trên đỉnh của nhạc cụ. Bảng điều khiển gọn gàng và ngăn nắp của DX7 sẽ không thể có được nếu không có màn hình này, và sự khác biệt rõ ràng này so với các synthesizer trong quá khứ là một yếu tố khác khiến nó trở nên cực kỳ phổ biến.
Tính năng đột phá tiếp theo của DX7 là việc sử dụng các cartridge bộ nhớ để lưu trữ và gọi lại các tiếng - một tính năng chỉ có thể thực hiện được nhờ thiết kế kỹ thuật số của synth. Trong khi GS1 đã sử dụng các card tiếng từ tính, Yamaha quyết định rằng các cartridge chứa bộ nhớ kỹ thuật số sẽ phù hợp hơn với dòng DX Series vì chúng không bị ảnh hưởng bởi các trường từ mạnh do loa và các thiết bị tương tự tạo ra. DX7 có thể lưu trữ 32 tiếng bên trong, nhưng với một cartridge ROM cắm vào khe cắm cartridge, thêm 64 tiếng nữa sẽ có sẵn. Ngoài ra, các cartridge RAM có thể được sử dụng để viết và gọi lại tối đa 32 tiếng gốc. Khả năng tăng số lượng tiếng này là duy nhất đối với synthesizer kỹ thuật số, và cách tiếp cận dựa trên cartridge cực kỳ tiện lợi của chúng tôi cũng giúp cho âm thanh của các nhạc sĩ chuyên nghiệp có sẵn cho tất cả mọi người. Trước đây, với synthesizer analog, cách duy nhất để tái tạo lại âm thanh mà các chuyên gia sử dụng là sao chép vị trí của từng núm và thanh trượt, và ngay cả như vậy, gần như không thể đạt được cài đặt chính xác giống hệt. Tuy nhiên, người sở hữu DX7 có thể dễ dàng mua các cartridge chứa chính xác các cài đặt giống như những âm thanh nổi tiếng của các nhạc sĩ chuyên nghiệp. Cách tiếp cận mới lạ này, cho phép không chỉ sở hữu cùng một nhạc cụ với thần tượng synth của mình mà còn chơi chính xác những âm thanh giống nhau, đã trở nên cực kỳ hấp dẫn đối với các nhạc sĩ nghiệp dư.
Một điều đáng chú ý khác là những cải tiến đáng kể mà các nhà phát triển Yamaha đã đạt được về hiệu suất bàn phím - điều này càng trở nên quan trọng hơn khi điều khiển những âm thanh phức tạp mà FM tạo ra. Làm việc kết hợp với bàn phím nhạy cảm với lực ấn, bộ tạo âm FM có thể điều chế âm thanh theo nhiều cách khác nhau, và để tận dụng tối đa công nghệ này, chúng tôi đã quyết định trang bị cho DX7 bàn phím FS Keybed của mình. Mặc dù ban đầu được phát triển cho Electone, nhưng bàn phím này sau đó trở thành một thành phần tiêu chuẩn trong các synthesizer hàng đầu của Yamaha trong hơn hai thập kỷ, được rất nhiều nhạc sĩ yêu thích.
Tính năng cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng của DX7 là hỗ trợ MIDI - một tiêu chuẩn kỹ thuật được giới thiệu vào năm 1982 để cho phép các nhạc cụ âm nhạc trao đổi thông tin với nhau một cách kỹ thuật số. Ngoài thông tin được tạo ra bằng cách chơi bàn phím, điều này cũng bao gồm dữ liệu được tạo ra bằng cách vận hành bàn đạp sustain, bàn đạp volume và nhiều bộ điều khiển liên quan đến biểu diễn khác. Việc Yamaha nhanh chóng áp dụng tiêu chuẩn này ngay sau khi nó được ra mắt là một lý do khác khiến DX7 thu hút nhiều sự chú ý vào thời điểm đó, và tính năng mà nó cung cấp cũng rất sáng tạo. Ví dụ, khi điều khiển DX7 bằng một bộ sequencer MIDI - một thiết bị có thể chơi các synth tự động bằng cách truyền dữ liệu MIDI - người ta có thể tái tạo lại màn trình diễn của một nhạc sĩ khác một cách chính xác từng nốt nhạc và dễ dàng tạo ra những đoạn nhạc mang âm hưởng robot hoặc những đoạn nhạc tốc độ cao mà con người sẽ gặp rất khó khăn để chơi liên tục. Một tính năng khác khiến DX7 được chú ý là khả năng tạo ra âm nhạc sáng tạo, tiên phong như âm thanh dance và techno ra đời trong những năm 80 - âm nhạc được tạo ra bằng cách kết hợp các màn trình diễn MIDI mang tính robot với âm bass mạnh mẽ, đặc trưng của synthesizer FM.
Với những tính năng đột phá này và nhiều tính năng khác, synthesizer kỹ thuật số DX7 đã làm rung chuyển cả khía cạnh biểu diễn và kinh doanh của ngành công nghiệp âm nhạc, ảnh hưởng lớn đến cả nhạc pop đương thời và hình dáng của các synth trong tương lai.
Thế giới đang thay đổi của synthesizer
Sau khi DX7 ra đời, thế giới của synthesizer đã trải qua những thay đổi lớn. Việc bổ sung hỗ trợ MIDI không chỉ cho phép các phần nhạc được chơi tự động mà còn mở ra khái niệm mở rộng bộ tạo âm cho các nghệ sĩ biểu diễn thời gian thực. Ví dụ, hai chiếc DX7 có thể được thiết lập để chơi cùng một phần piano điện, và nếu cao độ của một trong hai nhạc cụ được nâng lên một chút, kết quả sẽ là hiệu ứng chorus, khiến âm thanh tổng thể trở nên phong phú hơn. Cách tiếp cận này cũng có thể áp dụng cho một số lượng lớn synthesizer, nhưng vì không ai có thể chơi cùng lúc ba hoặc bốn synthesizer, chúng tôi nhận ra rằng các DX7 được sử dụng độc quyền trong vai trò mở rộng không cần bàn phím. Câu trả lời của chúng tôi là dòng TX, các mô-đun bộ tạo âm không có bàn phím.
DX7 đã được tiếp nối bởi nhiều sản phẩm khác, chẳng hạn như bộ tạo âm TX816 có thể tạo ra âm thanh cực kỳ phong phú và TX7, đóng gói bộ tạo âm DX7 trong một vỏ máy rất độc đáo. Những âm thanh FM sang trọng mà chúng mang đến thông qua việc mở rộng bộ tạo âm cũng trở thành một phần không thể thiếu của làng nhạc thời đó, giúp những sản phẩm này nhận được danh tiếng tuyệt vời.
Các synth thuộc dòng DX của Yamaha tiếp tục phát triển cùng với những tiến bộ của công nghệ. DX7 II có vỏ nhôm để giảm trọng lượng và tăng tính di động đáng kể, và sau đó một ổ đĩa mềm được thêm vào để hỗ trợ các đĩa mềm 3,5 inch đang được sử dụng rộng rãi vào thời điểm đó. Sự phát triển tiếp theo của dòng sản phẩm này đã chứng kiến sự ra đời của nhiều tính năng sáng tạo hơn, chẳng hạn như hai kênh đầu ra hỗ trợ panning âm thanh stereo và chức năng vi chỉnh cho phép các nhạc sĩ sử dụng các hệ thống chỉnh âm khác với hệ thống đều, chẳng hạn như thang âm nhạc Ả Rập. Trong khi đó, model bàn phím nhỏ DX100 (được ra mắt sớm hơn một chút) có một số cải tiến dành riêng cho người chơi: ví dụ, bánh xe pitch bend được di chuyển lên góc trên bên trái và khi chơi đứng bằng dây đeo, hướng pitch bend của nhạc cụ có thể được đảo ngược để nốt nhạc có thể được uốn cong giống như khi chơi guitar.
DX Series không chỉ làm dậy sóng thế giới âm nhạc những năm 80 mà còn là động lực phát triển giao diện người dùng và các chức năng cơ bản của synthesizer kỹ thuật số hiện đại.
Chuyển sang sản xuất âm nhạc tại nhà
Cho đến những năm 80, các nhạc sĩ nghiệp dư chắc chắn biểu diễn âm nhạc của họ trực tiếp, nhưng các bản ghi âm đều do các chuyên gia thực hiện trong studio. Trong thập kỷ này, máy ghi âm đa rãnh - multitrack recorder (MTR) - một thiết bị có khả năng ghi bốn rãnh riêng biệt trên một cassette nhạc tiêu chuẩn - trở nên cực kỳ phổ biến, và điều này cho phép bất kỳ ai, bất kể khả năng, đều có thể tạo ra các bản ghi âm đa rãnh từ chính ngôi nhà của họ. Ban đầu, quy trình MTR tiêu chuẩn là ghi nhịp điệu trước bằng một máy trống, và sau đó chồng lên các rãnh bass, guitar và keyboard để hoàn thành bài hát. Tuy nhiên, với sự phổ biến ngày càng tăng của các nhạc cụ tương thích MIDI, các nhạc sĩ có thể đồng bộ hóa các bộ tuần tự và máy trống của họ, và các synth MIDI như của dòng DX Series được sử dụng thường xuyên cho cả các rãnh bass và hợp âm. Tuy nhiên, DX7 chỉ có thể tạo ra một tiếng tại một thời điểm, có nghĩa là cần hai chiếc DX7 nếu, ví dụ, bass và piano điện phải được chơi cùng một lúc.
Giải pháp của Yamaha là bộ tạo âm đa phần. Dữ liệu MIDI có thể được gán cho các kênh cụ thể, và nếu một bộ tuần tự MIDI như một sản phẩm của dòng QX được sử dụng để truyền dữ liệu hiệu suất được tổ chức thành các kênh khác nhau, thì tiếng bass, piano và marimba có thể được chơi lần lượt bởi dữ liệu trên kênh 1, 2 và 3. Một bộ tạo âm đa kênh nhận dữ liệu này sẽ gán một tiếng khác nhau cho mỗi kênh, và trong ví dụ của chúng tôi, tương đương với ba synthesizer riêng lẻ sẽ cần được tích hợp vào một bộ tạo âm duy nhất. Sản phẩm mà Yamaha phát triển phù hợp với cách tiếp cận này là mô-đun bộ tạo âm TX81Z - một thiết bị mang tính cách mạng chứa tương đương với tám synthesizer FM, mỗi bộ có bốn bộ tạo sóng riêng biệt. Tất cả tám bộ tạo âm FM cũng có thể được thiết lập thành cùng một kênh để tạo ra âm thanh phong phú hơn, đậm đặc hơn. Hơn nữa, các bộ tạo sóng được trang bị các dạng sóng khác với sóng sin lần đầu tiên để có thể tạo ra một loạt âm thanh đa dạng hơn, và vì lý do này, TX81Z thường được coi là một viên ngọc ẩn giấu trong số các mô-đun synth.
Vào khoảng thời gian này, các nhà sản xuất âm nhạc bắt đầu chơi tất cả các phần - dù là nhịp điệu, bass hay các nhạc cụ kiểu hợp âm - đồng thời trên một synthesizer, và các synthesizer tích hợp bộ tuần tự MIDI bắt đầu xuất hiện trên thị trường. Được phát triển để đáp ứng nhu cầu này, Yamaha V-50 đã ra đời, là synthesizer FM cuối cùng, kết hợp TX81Z với một bàn phím, một bộ tuần tự MIDI, một bộ máy nhịp điệu dựa trên tạo âm PCM, và các bộ xử lý hiệu ứng kỹ thuật số. Nhạc cụ này đã vượt qua ranh giới của synthesizer kỹ thuật số, đưa nó vào kỷ nguyên workstation.
Trong chưa đầy một thập kỷ, từ G51 năm 1981 đến V-50 năm 1989, các synthesizer kỹ thuật số của chúng tôi đã phát triển từ một nhạc cụ biểu diễn cơ bản thành một workstation âm nhạc đầy đủ tính năng. Không nghi ngờ gì, những năm 80 là một trong những giai đoạn thú vị và năng động nhất trong lịch sử của synthesizer Yamaha.
