1. Operadores - Modulador e Portador
A Síntese FM foi descoberta em 1967 por John Chowning na Univerisdade de Stanford (USA), a Yamaha adquiriu os direitos e a usou em seu instrumentos musicais. Síntese FM é uma abreviação para síntese de modulação de frequência. Apesar da síntese FM ser digital, ela não usa amostras digitais de áudio pré-gravadas como fundamento de sua arquitetura de som, ela não é baseada em samples. Ela também, nos sintetizadores das linhas Yamaha DX/TX originais dos anos 1980, não usa filtros, ajustados pelos parâmetros chamados nos sintetizadores de “cutoff” e “resonance” para adicionar ou cortar frequências, recursos convencionais que permitem deixar o timbre com sonoridade mais fechada ou mais aberta (brilhante), que aparecem, por exemplo, naqueles “sweeps” dos timbres chamados “polysynth”.
Na síntese FM timbres são criados combinando formas de ondas puras (onda senoidal no Yamaha DX7 original), essa combinação é feita através dos algoritimos. Algoritmos são organizações diferentes de grupos de operadores, que podem dispo-los em posição horizontal, como em síntese aditiva, ou em posição vertical. Nesse segundo caso é onde o primeiro operador chamado de modulador (“modulator”) modifica a frequência do segundo operador, chamado de portador (“carrier”), assim uma terceira forma de onda é criada com a combinação de duas. Novas formas de ondas criam novas e mais complexas frequências criando timbres diferentes. O que diferencia, por exemplo, um timbre de trompete de um timbre de órgão, são os conteúdos de frequências de suas formas de onda.
2. Síntese FM original não usa filtros
Na época, 1983, ano de lançamento do Yamaha DX7 mark I, início dos anos 1980, quando os sintetizadores trabalhavam com dois, quatro osciladores, que são os elementos básicos de som por nota, com multitimbralidade, a faculdade de um sintetizador gerar mais de um timbre simultaneamente, pequena ou ainda inexistente, e com polifonia, o número de notas diferentes que podem ser executadas ao mesmo tempo, restrita, o Yamaha DX7 mark I surpreendeu. Entregou muitos recursos num preço acessível a músicos comuns, e não só a universidades ou milionários, como era o caso de outros mega sintetizadores que também disponibilizam síntese FM.
O DX7 e seu módulo Yamaha TX7 vinham com 16 vozes de polifonia e com 6 osciladores, com 8 parâmetros de envelope para cada oscilador, quem podiam ser combinados através de 32 algoritmos diferentes, mais ajustes de curvas para atenuar amplitude nas regiões do teclado, interagindo com velocidade e after touch das teclas, vários tipos de portamento, LFO, permitindo a criação de uma grande variedade de sons. Sim, o mark I ainda tinha multimbralidade de um instrumento (um por canal MIDI), mas seis operadores permitiam criar mesmo sessões de timbres, como metais e cordas, em camadas ou “splitando” o teclado em diversos timbres por regiões distintas.
3. Polifonia e protocolo MIDI - pioneirismo
A memória do Yamaha DX7 mk I era totalmente RAM, regravável, vinha com 32 posições para o usuário programar seus timbres e já pré-programadas de fábrica (mas sem um factory reset disponível para o músico comum que desejasse reinicializar o teclado), mais cards Cartridge de memórias RAM ou ROM para mais timbres. Mas logo após seu lançamento mega cartuchos apareceram com vários bancos disponíveis para acesso imediato, assim como empresas ofereciam upgrades no hardware original para aumento de memória e outros recursos, mas não era só a função, o conteúdo, a qualidade do som que era seu diferencial, o formato do equipamento
O design, seu painel, eram mágicos, únicos, sedutores, modernos até hoje. O DX7 usava switches de membrana plana, que permitiam que o músico acessasse todas as funções de som através de uma superfície plana por meio de botões no tom verde claro, como um painel de naves espaciais de filmes de ficção científica. Quatro conexões para pedais, “breath controller”, conexões de saída áudio (mono) e para fones de ouvidos, mais implementação MIDI, conexões IN, OUT e THRU, aliás o teclado Yamaha DX7 foi responsável pela popularização do protocolo MIDI, outra conquista desse pioneiro, o teclado mais vendido no mundo em todos os tempos.
4. As teclas do DX7
As teclas de um DX 7 original têm uma característica exclusiva, são curtas debaixo dos dedos, mas ainda assim “duras”, com uma boa resistência à pressão, deliciosas e únicas ao toque. Uma característica das teclas com relação ao protocolo MIDI é que elas ainda geravam “velocity” com valores de 1 a 100, e não de 1 a 128 (ou 0 a 127), coisa da primeira leva de equipamentos com MIDI. Se usarmos o teclado de um DX7 para controlar via MIDI outros equipamentos mais novos (que recebem “velocity” de 1 a 128), estaremos limitados a 100, não teremos acesso a toda a faixa de volume e outros ajustes do som do equipamento controlado. Em outras palavras, mesmo tocando com toda a força, o volume nunca alcançará seu máximo ou o filtro não abrirá o timbre com o maior brilho.
No uso inverso também pode ocorrer dificuldades, mas nesse caso pode ser ajustado. Usando um teclado externo mais novo para controlar o som de um teclado Yamaha DX7 ou de um módulo Yamaha TX7, a faixa de “velocity” 101 a 127 do teclado alcançará mais rapidamente o extremo (100) dos DX/TX, assim sentiremos que com pouca pressão das teclas o timbre dos DX/TX já chega ao volume máximo ou o brilho é “aberto” mais facilmente. Isso pode ser consertado ou ajustando a “velocity” dos operadores dos DX/TX ou adequando a curva de velocidade do teclado controlador MIDI.
5. Quem consegue programar um DX7?
Síntese FM de um teclado Yamaha DX7 mark I não é difícil de entender, mas é trabalhosa de operar, já que o timbre é produzido pela combinação dos 6 operadores, e não somente por ajuste de filtros sobre osciladores. A tempo, o Yamaha DX7 é bem mais que um sintetizador datado dos anos 80, quem pensa assim ainda não entendeu o que síntese FM significa. Mas uma coisa era um DX7, outra coisa era um DX7 bem programado, folhas de programação ou cartridges com ajustes prontos valiam ouro, mesmo um bom timbre de piano, que não fossem os elétricos simulando Rhodes ou os sinados maravilhosos e originais de fábrica, mas um piano mais acústico (ou mais Yamaha CP70, para ser mais correto), era procurado, disputado e cobrado caro.
A dificuldade começa em escolher o algoritmo certo, depois ajustar o valor de cada operador que funciona como modulador para criar formas de ondas adequadas ao timbre que estamos desejando chegar, programar portamento e LFO que conferem expressividade ao som, até chegar à programação da interação entre teclas e velocidades, finalizando com os ajustes dos controladores, after touch, pedais, bender/modulation wheel etc. Hoje milhares de arquivos sysex para FM synthesis de números variados de operadores são disponibilizados gratuitamente na internet, mas saibam os mais jovens, não era assim, principalmente para o músico brasileiro.
Algoritmos originais dos Yamaha DX7 e TX7
6. Minha primeira experiência
Nos anos 1980 eu trabalhava como analista de sistemas de computadores IBM, profissão que exerci por 14 anos, e apesar de ter experiência como músico erudito eu só tocava música gospel, foi só a partir dos anos 1990 que comecei a atuar como músico profissional em tempo integral. Mas devido à facilidade que profissionais de minha área têm com complicados manuais operacionais em inglês e com programação de máquinas, fui contatado em 1984, por um músico profissional para programar o Yamaha DX7 mark I que ele havia adquirido. Essa foi minha primeira experiência com os Yamaha DX/TX series, ao longo de minha vida tive mais de dez produtos dessas linhas, entre o mark I, o mark II, módulos etc. O músico que me contatou queria coisas simples como ajustar “adsr”, diminuir o “sustain” ou o “atack” de um timbre, aumentar o brilho de outro, hoje parece fácil mas não era.
Mas a verdade é que não é, porque um DX7 não é nada intuitivo, são números atrás de números em muitas telas sem nenhuma facilidade, nem tínhamos editores em computadores pessoais na época para facilitar o serviço. O método mais simples de se entender um equipamento é não ter medo de mexer, alterar os parâmetros e ver que diferença faz no som, tendo só o cuidado de não usar o comando “write”/“save” equivocadamente estragando algum patch original. Outro cuidado é sempre ter backups, algo que aprendi trabalhando com computadores, mas é importante que entendamos mais que números, mas o funcionamento da arquitetura da síntese que estamos operando, assim ler mais que o manual de operação é de suma importância para quem quer ser um programador de sintetizadores sério.
7. Pianos Elétricos FM - Timbres Clássicos e Eternos
O que me encantou e encanta até hoje é a qualidade do som produzido por um DX7 ou TX7 originais, a pureza de um som cristalino mesmo sem efeitos e equalizadores, a riqueza de harmônicos, o peso nos graves e o brilho nos agudos, identidade imortalizada principalmente nos pianos elétricos E. Piano 1 do Yamaha DX7 mk I, e Fulltines do Yamaha DX 7 mk II. Pensar que a princípio os programadores desses E.P.s originais só queriam simular o timbre dos pianos eletro-mecânicos Rhodes, contudo, acabaram criando timbres clássicos, usados e sampleado ad aeternum, que funcionam bem em qualquer banda, aparecem sem poluir, servindo tanto para ataques quanto para bases.
Sempre amarei os pianos elétricos do DX7, mas síntese FM também produz outros timbres de qualidade, como órgãos, percutidos (cordas beliscadas de violão, cravo etc), percussivos (vibrafone, marimba etc), e mesmo poly synths, brass e strings, que se forem ambientados com efeitos externos chorus/flanger pincelados com reverb/delays, ganham a profundidade desses timbres feitos em outros sintetizadores que criaram as referências desses sons. Penso, que quase quarenta anos depois, e com tudo o que já foi programado para síntese FM, muita coisa nova ainda pode ser feita com ela, as possibilidades são infinitas.
8. Quantos bits? - o que mudou do mark I para o II
Entre 1987 e 1989 foram lançados três modelos aperfeiçoados do modelo DX7 mark I chamados de mark II, todos contaram com circuito interno atualizado e com uma carcaça reestilizada:
- DX7 S: mais memória, melhor implementação MIDI, mais fidelidade do som com 12-bit de ponto flutuante + 2 bits de analógico (o equivalente a 14 bits de gama dinâmica, mas sem signal-to-noise ratio) para um total linear de 15 bits (16 bits com o bit menos significativo não funcional) no conversor DAC.
- DX7 II D: equivalente ao DX7 S, mais memória (interna: 64 patches e 32 performances) mas com saídas de áudio estéreo, multitimbralidade de dois timbres para layer e split de timbres, microtuning, tela maior.
- DX7 II FD: idêntico ao DX7 II D, mas com unidade de disquete.
A Yamaha projetou a série DX7 II de modo que os patches programados no original DX7 mk I fossem 100% compatíveis com os novos modelos, o que permitiu que os usuários tivessem acesso imediato a uma enorme biblioteca de timbres, bem como melhoras na resolução dos DAC's.
9. Viva a Síntese FM! Viva o teclado Yamaha DX7!
O teclado Yamaha DX7 mk I, fabricado entre 1983 e 1986, não foi o primeiro equipamento com síntese FM da Yamaha, nem a descontinuação das DX/TX series representou o final do uso dessa síntese pela marca. Equipamentos foram lançados com números de operadores diferentes, com multitimbralidade, assim como arranjadores automáticos, além de sintetizadores e workstations, seguem alguns modelos da Yamaha que usaram síntese FM:
10. Links Yamaha DX/TX series - Informações e Patches
13. DX7 for Android - App Rockrelay Synth FM
José Osório de Souza, 13/04/2019
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