A cosa serve l'auto-oscillazione del filtro?

  • ettore_duliman
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11-11-12 21.43

a cosa serve l'auto-oscillazione del filtro?

è stata progettata volontariamente oppure qualcuno si è accorto "per sbaglio" che il cirtuito del filtro poteva entrare in oscillazione?

mi indicate alcuni suoni caratteristici (qualche canzone o demo) che si possono fare con un filtro in auto-oscillazione?

oggi è solo un retaggio di un glorioso passato, una curiosità, oppure c'è qualche effetto fondamentale della sintesi che ha bisogno dell'auto-oscillazione?

ho già letto qualcosa qui:

http://www.supportimusicali.it/forum/mostra.asp?msg=48175&r=1

http://www.supportimusicali.it/lab/demo/demo.asp?lfid=815&l=Octave+The+Cat
Edited 11 Nov. 2012 20:45

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  • vin_roma
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12-11-12 02.22

Se lo vuoi usare... serve ad esaltare il limite della frequenza di taglio di un filtro passa basso.

Nel Moog si chiama Emphasis, più frequentemente Resonance.

Che sia stato voluto o casuale non so...

Comunque secondo me è un accessorio determinante per la creatività timbrica e per nulla retaggio del passato.
Esaltando il Cut-Off e indirizzandolo all' EG si ottengono facilmente quegli effetti di armoniche in salita o in discesa (nei pad, nei Bass Synth). Bloccandone la frequenza si può ottenere quella voce in più che dà brillantezza e che può essere fissa o legata all' altezza della nota...

Insomma, dipende dalla fantasia...

Quì c' è un bell' esempio grafico di come si comporta la risonanza: risonanza del filtro

Il suono che ascolti da 3'.18" a 4'.47 di questo video è tutto caratterizzato dall' Emphasis sul filtro. Nota come alla fine (4'.47"), l' azzeramento della risonanza influisca sul carattere del suono: uso suonabile del risonatore

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  • carmol
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12-11-12 02.56

ettore_duliman ha scritto:
è stata progettata volontariamente oppure qualcuno si è accorto "per sbaglio" che il cirtuito del filtro poteva entrare in oscillazione?

L'auto oscillazione del filtro è un effetto collaterale del parametro
resonance (anche chiamato countour o Q);
tale parametro, variabile, realizza una esaltazione delle frequenze
intorno alla frequenza di taglio del filtro, ed è realizzato tramite
un feedback, cioè un ritorno di parte del segnale in uscita dal filtro
nell'ingresso dello stesso.
Più si aumenta il ritorno, maggiore è l'esaltazione della frequenza di taglio.
Come tutti i feedback, se il livello di ritorno è oltre una certa soglia, si innesca
l'auto oscillazione. E' esattamente la stessa cosa che accade quando fischiano i
microfoni, o quello che ad esempio si verifica quando si aumentano troppo il numero
di ripetizioni di un eco a nastro (simulate appunto tramite un ritorno
del segnale in uscita).

La peculiarità è che l'autooscillazione realizza uno pseudo-oscillatore
a forma d'onda sinusoidale, modulabile ma difficilmente controllabile,
quindi adatto più per effetti speciali, data la quasi impossibilità
di accordarlo per essere perfettamente "in tune" con
gli oscillatori reali.

Oggi l'auto-oscillazione dei filtri nei sintetizzatori
VA sta più che altro ad indicare l'accuratezza dell'emulazione.

Edited 12 Nov. 2012 2:06

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  • maxpiano69
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12-11-12 09.24

Mi accodo alla spiegazione di carmol, che dal punto di vista tecnico direi ha spiegato in maniera completa il principio, per dire che in realtá esiste un modo per controllare l'intonazione di un filtro in auto-oscillazione, utilizzando il KeyboardTracking in modalitá Full e "accordando" in maniera opportuna la frequenza di taglio del filtro, che oscilla alla freq di risonanza la quale dipende da quella di taglio.

Ovviamente in un VA il risultato é piú costante e prevedibile che in un Real Analog, dove vi potranno essere fenomeni di drifting della freq. di taglio che portano ad alterare il tuning del filtro autooscillante

Questo espediente si usa spesso nei synth analogici o VA per ottenere ad esempio il suono del fischio umano (whistle), facendo appunto passare un oscillatore configurato come generatore di rumore (white) attraverso un filtro in autoscillazione con keyboard tracking 1:1. Prova.

Un esempio di "whistle sound" Moog, ma senza white noise (solo oscillazione del filtro) lo trovi ad es. in questa pagina http://www.synthmania.com/micromoog.htm come esempio " Moog tm whistle"

EDIT: ho trovato una bella e sintetica spiegazione di quanto sopra in questa pagina http://www.eetimes.com/design/audio-design/4235289/Making-sounds-with-analogue-electronics---Part-5--Using-analogue-synthesis, sezione Filtering
Edited 12 Nov. 2012 8:58

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  • mima85
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12-11-12 09.32

vin_roma ha scritto:
Se lo vuoi usare... serve ad esaltare il limite della frequenza di taglio di un filtro passa basso.

Nel Moog si chiama Emphasis, più frequentemente Resonance.


Ettore parla proprio dell'auto-oscillazione, ovvero del filtro che per eccesso di feedback della risonanza si mette ad auto-oscillare (come accade con i microfoni e comportandosi di fatto come un oscillatore), come già ben descritto da Carmol.

@ettore: Può servire per fare effetti speciali (tipo il classico suono del raggio laser nei vecchi film di fantascienza per dire), rumori strani usando modulazioni drammatiche con gli EG e/o l'LFO, che se è uno di quelli che riesce ad entrare in banda audio può far ottenere suoni molto metallici, ecc...

Come già detto da Carmol però l'auto oscillazione è difficilmente controllabile, quindi ci può essere qualche difficoltà usandola in modo strettamente musicale, specialmente con synth analogici. Dipende un po' dalla macchina, alcune ti permettono di controllarla più di altre.
Edited 12 Nov. 2012 8:33

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  • maxpiano69
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12-11-12 09.50

Io insisto invece che, con i dovuti limiti, si puó controllare, un es. sul Minimoog Video: Moog using the filter as an oscillator o sul Jupiter 4 Roland Jupiter 4 self oscillating filter (demo piú rumoristica ma l'inizio é "melodico")
Edited 12 Nov. 2012 8:59

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12-11-12 10.44

maxpiano69 ha scritto:
Io insisto invece che, con i dovuti limiti, si puó controllare


Appunto dipende dal synth, per esempio col Juno 106 se non ricordo male non si riusciva a controllare bene il filtro in auto-oscillazione. Controllare nel senso di fargli fare una scala corretta lungo tutta la tastiera.

Dovrei ritirare fuori il Juno e provare per sicurezza, stasera quando torno a casa faccio qualche prova.

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  • maxpiano69
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12-11-12 10.59

@ mima85
maxpiano69 ha scritto:
Io insisto invece che, con i dovuti limiti, si puó controllare


Appunto dipende dal synth, per esempio col Juno 106 se non ricordo male non si riusciva a controllare bene il filtro in auto-oscillazione. Controllare nel senso di fargli fare una scala corretta lungo tutta la tastiera.

Dovrei ritirare fuori il Juno e provare per sicurezza, stasera quando torno a casa faccio qualche prova.
si si, dipende dalla linearitá (rispetto al keyb track) e soprattutto dalla stabilitá del filtro, su questo siamo d'accordo.

Fai sapere come é andata la prova :-)

PS: cercando in rete, ho trovato una citazione in questo articolo che parla di come emulare un suono tipo Hammond su un Juno 6 , cita anche l'autoscillazione del filtro, del quale dice "(...) the Juno 6 has a self-oscillating filter that tracks the keyboard perfectly"
Edited 12 Nov. 2012 10:13

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  • carmol
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12-11-12 11.47

Sicuramente si può intonare l'autoscillazione
con il tracking, ma già gli analogici avevano problemi
ad essere perfettamente intonati con gli oscillatori
"normali" (vedi drifting), figuriamoci con il filtro !
Con i digitali le cose sono molto diverse, il tracking può
avere una precisione assoluta... ma nei VA si può
usare un terzo oscillatore sinusoidale, e si risolve a monte.
Vero è che all'epoca non si andava troppo per il sottile,
un pò di stonamento era nell'ordine delle cose..

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  • JM
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12-11-12 12.02

ettore_duliman ha scritto:
oggi è solo un retaggio di un glorioso passato, una curiosità, oppure c'è qualche effetto fondamentale della sintesi che ha bisogno dell'auto-oscillazione?


Non definirei imprescindibile l'auto-oscillazione del filtro... ma divertente sì: cosa succede se si modula la frequenza di taglio di un filtro in auto-oscillazione con un LFO avente per forma d'onda una Sample&Hold ? Tempo addietro spinsi in quella direzione il Pulse di Waldorf:

CCM 04: Pulse in auto-oscillazione & Co.

Ciao!
Jacopo

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  • thermidor
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12-11-12 12.27

ettore_duliman ha scritto:
è stata progettata volontariamente oppure qualcuno si è accorto "per sbaglio" che il cirtuito del filtro poteva entrare in oscillazione?

Che sia stato un caso non credo dato che il fenomeno della risonanza è ben conosciuto e studiato da parecchio tempo.
Per quello che riguarda l' uso come oscillatore, avete ragione tutti.
Da un punto di vista strettamente matematico è abbastanza facile determinare il guadagno che fa oscillare un filtro e a quale frequenza oscillerà, da un punto di vista pratico un po' meno.
Bisogna tenere conto della dispersione dei valori dei componenti, in particolare per quelli che riguardano il convertitore esponenziale.
Nei sintetizzatori che usano filtri realizzati su unico circuito integrato (CEM3328 SSM2044 IR3109), le cose vanno decisamente meglio perchè tutti i transistor sono sullo stesso silicio e le caratteristiche tendono ad essere simili. Rimane in ogni caso il problema della variazione di temperatura che comunque non è compensata (almeno non completamente).
Usando un filtro digitale si fa invece quello che si vuole, l' unico parametro che può generare errore è solo l' accuratezza della frequenza di campionamento, che non è mai un problema.

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  • mima85
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12-11-12 12.32

thermidor ha scritto:
Nei sintetizzatori che usano filtri realizzati su unico circuito integrato (CEM3328 SSM2044 IR3109)


Ho letto che l'IR3109 è solo un convertitore esponenziale e non un filtro. In effetti lo stesso integrato è usato in macchine diverse (Roland Jupiter 8 e 6, Juno 6, 60 e 106, ecc...) e di fatto i loro filtri si comportano diversamente.

Puoi confermare?

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  • thermidor
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12-11-12 12.43

Sullo schema del JUNO106 viene dato per filtro più convertitore esponenziale.
Lo vedi anche qui.

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  • mima85
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12-11-12 12.53

thermidor ha scritto:
Lo vedi anche qui


Appunto, l'IR3109 da solo non può far da filtro, giusto?
Edited 12 Nov. 2012 11:53

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  • maxpiano69
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12-11-12 13.00

@ thermidor
Sullo schema del JUNO106 viene dato per filtro più convertitore esponenziale.
Lo vedi anche qui.
Bel link Thermidor, ti do un thanks.
(La frase finale di quella pagina tra l'altro conferma il discorso sulla stabilitá termica che influenza quella tracking e suggerisce anche un metodo per provare a compensarne le variazioni.)

@mima: l'articolo in effetti dice "The IR3109 is a long obsolete, quad OTA with buffers and onboard exponential converter. Here, in this configuration, the IR3109 is wired up as a filter with a slope of 24db/oct." ma bisognerebbe analizzare a fondo lo schema per capire cosa fanno gli altri 2 IC (cmq stiamo andando un po' OT, ma la materia é cosí affascinante emo )
Edited 12 Nov. 2012 12:06

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  • gabrieleagosta
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12-11-12 13.04

@ maxpiano69
Io insisto invece che, con i dovuti limiti, si puó controllare, un es. sul Minimoog Video: Moog using the filter as an oscillator o sul Jupiter 4 Roland Jupiter 4 self oscillating filter (demo piú rumoristica ma l'inizio é "melodico")
Edited 12 Nov. 2012 8:59

L'ho fatto diverse volte sul Little Phatty, è abbastanza semplice da ottenere come effetto, e regolando bene il keyboard tracking risulta anche abbastanza gestibile....

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  • thermidor
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12-11-12 13.41

mima85 ha scritto:
Appunto, l'IR3109 da solo non può far da filtro, giusto?

Allora l' IR3109 è un chip con quattro celle passa-basso e un convertitore esponenziale. Ma non è necessariamente un passa basso a 4 poli, se guardi lo vedi impiegato come due celle a variabile di stato in modo da ottenere, credo, un passa-basso e un passa-alto, entrambi a 2 poli (12dB/OCT).
Quindi è possibile che nei vari synth Roland sia stato impiegato diversamente, i tipi di filtri Roland li trovi qui.
Nel precedente link (Juno106), si vede l' IR3109 implementato su un "chip" unico siglato A1QH800170 dove sono inclusi due VCA BA662, uno fa appunto il VCA, l' altro serve a comandare il livello di risonanza.
Edited 12 Nov. 2012 12:41

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  • vin_roma
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12-11-12 14.02

mima85 ha scritto:
Ettore parla proprio dell'auto-oscillazione, ovvero del filtro che per eccesso di feedback della risonanza si mette ad auto-oscillare (come accade con i microfoni e comportandosi di fatto come un oscillatore), come già ben descritto da Carmol.

Boh, forse non mi sono spiegato bene.

Esaltando il Cut-Off e indirizzandolo all' EG si ottengono facilmente quegli effetti di armoniche in salita o in discesa (nei pad, nei Bass Synth): dicendo questo ho voluto dire che quegli effetti "in salita e discesa" erano dovuti all' auto oscillazione del filtro con la risonanza al massimo, cosa ottenibile anche con un LFO sul VCF e sempre con resonance al massimo (parlo in analogichese).

"Bloccandone la frequenza si può ottenere quella voce in più che dà brillantezza e che può essere fissa o legata all' altezza della nota..." invece quì ho inteso dire che l' auto oscillazione del filtro può diventare una nota fissa su tutta la tastiera oppure gli si può applicare il Keib Tracking e sfruttare l' auto oscillazione con l' intonazione della tastiera (cosa molto improbabile con gli analogici) per ottenere una sorta di oscillatore sinusoidale "intonato" in più.

Poi l' auto oscillazione (taglio del VCF dove vuoi ed Emphasis o Risonanza al massimo per innescare il feedback) puoi usarla col S/H, qualsiasi altra forma in LFO con qualsiasi rate, con l' ADSR e si possono ottenere sonorità affascinanti, dalle più tenebrose alle più gioiose ritmicamente...

Ettore aveva chiesto a cosa potesse essere utile l' auto oscillazione... io già dalla fine degli anni '70 lo usavo così, avevo solo le manopole e non mi facevo tante pippe mentali, suonavo e mi divertivo.

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  • mima85
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12-11-12 14.36

thermidor ha scritto:
se guardi lo vedi impiegato come due celle a variabile di stato in modo da ottenere, credo, un passa-basso e un passa-alto, entrambi a 2 poli (12dB/OCT).


Confermo, quello è lo schema del filtro del Jupiter 6, che ha un filtro multimodo (BP, HP e LP). Nel modo bandpass i 2 filtri vengono configurati uno in lowpass e l'altro in highpass, infatti il filtro BP del Jupiter 6 è a 12 dB/OCT.

Il lowpass e l'highpass invece sono a 24 dB/OCT perché i 2 filtri, che sono messi in serie, vengono impostati nella stessa modalità.

thermidor ha scritto:
Nel precedente link (Juno106), si vede l' IR3109 implementato su un "chip" unico siglato A1QH800170 dove sono inclusi due VCA BA662, uno fa appunto il VCA, l' altro serve a comandare il livello di risonanza.


Si conosco bene quel componente, sul mio 106 quei dannati VCA/VCF mi hanno fatto penare non poco emo. Alla fine li ho sostituiti tutti con dei cloni.

Comunque appunto da quello che avevo letto (in più posti) l'IR3109 era si il cuore del filtro, ma non era "il" filtro, e che i diversi comportamenti dipendevano dalla parte restante del circuito (a componenti discreti) collegata all'integrato.

In effetti confrontando il filtro del Juno 106 e del Jupiter 6 in modo passabasso (quindi entrambi a 24 dB/OCT, ed entrambi utilizzanti l'IR3109) la differenza è molto chiara, sia all'ascolto sia alla visione all'oscilloscopio.

Scusami se sembra che insisto, non è perché non ti credo (ci mancherebbe, tra i 2 sei te l'ingegnere) ma perché a questo punto la cosa mi incuriosisce. Però forse è meglio se continuiamo qui il discorso, altrimenti si va troppo OT in questo thread.
Edited 12 Nov. 2012 13:37

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  • mima85
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12-11-12 14.46

vin_roma ha scritto:
Esaltando il Cut-Off e indirizzandolo all' EG si ottengono facilmente quegli effetti di armoniche in salita o in discesa (nei pad, nei Bass Synth): dicendo questo ho voluto dire che quegli effetti "in salita e discesa" erano dovuti all' auto oscillazione del filtro con la risonanza al massimo, cosa ottenibile anche con un LFO sul VCF e sempre con resonance al massimo (parlo in analogichese).


Da come la descrivi quella non è l'auto-oscillazione: è semplicemente la risonanza settata su livelli molto alti.

In auto-oscillazione non percepisci più quell'effetto di armoniche che "salgono e scendono" in base all'EG, ma solo un fischio che sale e scende in modo continuo, appunto seguendo l'EG. Il resto del suono viene quasi o addirittura del tutto perso perché il filtro lo maschera con la sua auto-oscillazione. Di fatto il filtro diventa lui stesso un oscillatore. Perlomeno il mio Juno 106 da quel che ricordo si comportava così (ripeto, dovrei verificare di nuovo, stasera se ho tempo lo faccio). Probabilmente altri synth si comportano in modo diverso, solo che a parte il Juno 106 ed il JP-8000 non ho esperienze con altri synth con filtri in auto-risonanza.

Tra l'altro non tutti i synth analogici hanno il filtro che riesce ad andare in auto-oscillazione. Il mio Jupiter 6 per esempio non ci riesce. Mi pare nemmeno il JX-8P (anche qui dovrei verificare).

Edited 12 Nov. 2012 13:59

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