Che cos'è il Vocoder

Il vocoder è stato inventato negli anni '20 per scopi di comunicazione. Tuttavia, il suo vero scopo è stato scoperto nella musica elettronica, dove è diventato uno strumento fondamentale per la creazione di voci robotiche. A quasi cento anni dalla sua comparsa, il vocoder è ancora attivamente utilizzato nell'industria musicale, ma non tutti conoscono il funzionamento e l'utilizzo di questo strumento unico. In questo testo potrete scoprire come la Seconda Guerra Mondiale abbia reso popolari i sintetizzatori vocali, come funziona il vocoder e come utilizzarlo correttamente.

Lo sviluppo del vocoder iniziò nel 1928 grazie al lavoro di un ingegnere di nome Homer Dudley presso i Bell Labs. Alla fine degli anni '30 fu raggiunto il risultato finale e nel novembre 1937 Dudley ottenne il primo brevetto per la sua invenzione, seguito dal secondo nel 1939. L'idea principale di Dudley era quella di ricreare l'apparato vocale umano utilizzando l'elettronica. Utilizzando componenti ed effetti elettronici, l'ingegnere cercò di imitare il più fedelmente possibile il funzionamento degli organi vocali umani, riproducendo i suoni creati dal passaggio dell'aria attraverso varie parti del corpo umano, come i polmoni e altri organi.

Nel 1939, i Bell Labs presentarono al pubblico un dispositivo di sintesi vocale chiamato VODER (Voice Operating Demonstrator) attraverso una serie di dimostrazioni a New York e San Francisco. Il dispositivo era dotato di una coppia di oscillatori commutabili e di un generatore di rumore come fonte audio. Un percorso vocale dedicato, costituito da filtri a dieci bande, era collegato a una tastiera sensibile alla velocità che controllava l'intensità del filtraggio. L'intonazione del suono veniva modificata utilizzando un pedale. Tasti aggiuntivi erano responsabili della generazione delle lettere "P", "D", "J", nonché delle combinazioni sonore "JAW" e "CH".

VODER era un dispositivo complesso che richiedeva una formazione specializzata e un addestramento della durata di diversi mesi per poter essere utilizzato. Per le dimostrazioni quotidiane, i Bell Labs formarono appositamente 20 persone, che a turno presentavano il nuovo prodotto a tutti gli interessati. Durante la dimostrazione, VODER pronunciava la frase "Buon pomeriggio, ascoltatori radiofonici!".

Nel 1949 fu sviluppato il convertitore vocale KO-6, che codificava la voce e le informazioni a una velocità di 1200 bit al secondo. Nel 1953 apparve un altro vocoder, il KY-9 THESEUS, che non solo aumentò la velocità di elaborazione a 1650 bit al secondo, ma utilizzava anche componenti diversi. Grazie ai materiali modificati, fu possibile ridurre il peso del vocoder da 55 tonnellate per il SIGSALY a 256 chilogrammi per il KY-9. Infine, nel 1961, con il rilascio del convertitore HY-2, fu possibile ridurre il peso del vocoder a 45 chilogrammi e aumentare la velocità di codifica a 2400 bit al secondo. L'HY-2 fu l'ultimo vocoder industriale utilizzato nei sistemi di comunicazione sicuri, mentre lo strumento rimase nel settore consumer.

Nel 1948, lo scienziato tedesco Werner Mayer-Eppler, che aveva un interesse particolare per la sintesi vocale, pubblicò una tesi sulla sintesi vocale e la musica elettronica dal punto di vista della sintesi del suono. Le sue conoscenze giocarono in seguito un ruolo importante nella creazione dello Studio di Musica Elettronica della Radio Tedesca Occidentale (WDR) a Colonia nel 1951.

Il primo utilizzo di un vocoder per creare musica avvenne nel 1959, sempre in Germania. Tra il 1956 e il 1959, Siemens sviluppò il Siemens Synthesizer, in grado di convertire il suono in parlato. Nel 1968, Robert Moog, fondatore dell'azienda Moog, sviluppò uno dei primi vocoder progettati specificamente per l'uso nell'industria musicale. Questo vocoder fu commissionato dall'Università di Buffalo.

Da allora, la storia del vocoder ha seguito un proprio percorso evolutivo ed è diventato ampiamente utilizzato in tutti i settori dell'audio e del video. Lo strumento è diventato noto al grande pubblico grazie al gruppo Kraftwerk, che ha assemblato autonomamente un vocoder per i propri esperimenti e lo ha utilizzato sin dalla sua fondazione nel 1970. L'esempio più famoso e popolare di utilizzo di un vocoder è stato l'album dei Kraftwerk "Trans-Europe Express", che abbiamo esaminato in dettaglio in una recensione di strumenti musicali insoliti di artisti elettronici tedeschi.

Come funziona un vocoder?

È meglio utilizzare due segnali piuttosto che uno solo. Il vocoder richiede due sorgenti sonore per funzionare:

1. Operatore: segnale sonoro iniziale;
2. Modulatore: un segnale con caratteristiche armoniche diverse che determinano il suono dell'operatore.

Il suono passa attraverso uno speciale "banco di filtri" che analizza il segnale del modulatore, lo divide in bande di frequenza e applica un filtro a ciascuna banda. I filtri sono sempre regolati in modo che il punto di taglio sia esattamente al centro di ciascuna gamma nel segnale del modulatore. Indipendentemente dalla densità di taglio, il segnale all'interno di ciascuna gamma viene filtrato al centro.

Quindi il segnale dell'operatore viene fornito al modulatore, che passa attraverso tutti i filtri. Il vocoder regola il punto di taglio di ciascun filtro a seconda delle armoniche e delle sovratoni nel segnale del modulatore.

Per comprendere il principio di funzionamento di un vocoder, possiamo fare un'analogia con la voce umana. Il suono della voce è formato dai segnali degli operatori e dei modulatori. Quando pronunciamo le parole, un flusso d'aria passa attraverso le corde vocali, creando il segnale originale dell'operatore. Allo stesso tempo, altre parti dell'apparato vocale vibrano, generando un segnale modulatore. Queste caratteristiche influenzano direttamente il suono della voce.

Un vocoder funziona in modo simile: modifica il segnale originale in base alle caratteristiche del segnale aggiuntivo.

Qualsiasi segnale audio può essere un operatore o un modulatore. I produttori spesso utilizzano suoni sintetizzati come operatori e la voce come modulatore. Un esempio dell'uso di un vocoder nella musica è il brano "Trans-Europe Express" dei Kraftwerk. L'operatore è il segnale del sintetizzatore e il modulatore è il parlato normale.

Un uso più sperimentale del vocoder si può vedere nel brano "Nightcall" di Kavinsky. Questo effetto può essere ricreato utilizzando iZotope VocalSynth impostando la patch per generare accordi da due onde sonore e rumore bianco come operatore, modulato dalla voce.

Come utilizzare un vocoder

Affinché un vocoder suoni in modo impressionante come molte registrazioni commerciali, l'operatore del segnale deve essere ricco di armonici. Più l'operatore è ricco e vario, maggiore è l'impatto del modulatore.

È meglio iniziare a sperimentare con patch che utilizzano o si basano sulla forma d'onda a dente di sega. I segnali a onda rampa sono in genere più ricchi e intensi rispetto alle onde triangolari o sinusoidali. È inoltre buona norma comprimere o saturare il segnale dell'operatore prima di inviarlo al vocoder. Ciò metterà in risalto l'effetto del segnale che passa attraverso il banco di filtri.

La voce che funge da modulatore richiede un'attenzione particolare. Quando si scrivono le parole, è necessario essere molto chiari e precisi, enfatizzando ogni suono. Indipendentemente dal tipo di voce che si ha, è importante che l'articolazione sia pronunciata. Sono la precisione e la chiarezza a creare il caratteristico effetto vocoder che conferisce una voce robotica. Notate come in "Nightcall" di Kavinsky ogni parola sia pronunciata in modo chiaro e lento. Quando si lavora con un vocoder, è importante monitorare l'articolazione per evitare distorsioni.

Il tono della voce non è così importante quando si utilizza un vocoder. Concentratevi su altre caratteristiche della voce: timbro, profondità, chiarezza e definizione. Invece di sperimentare con la gamma, è meglio lavorare sull'espressività e sull'intonazione.

Quali parametri controllano il funzionamento del vocoder?

Sia i vocoder hardware che quelli software (VST) hanno solitamente una serie di parametri simili. Nella maggior parte dei casi, le loro impostazioni sono simili: anche se i nomi dei controlli e dei parametri possono variare a seconda del produttore, la loro essenza rimane approssimativamente la stessa.

Numero di bande

Il controllo Bands controlla come il segnale audio viene suddiviso in diverse gamme di frequenza. La posizione di questo controllo determina in quante parti verrà suddiviso il segnale del modulatore. A differenza dei vocoder software e dei plug-in, i dispositivi più vecchi hanno un limite al numero di gamme di frequenza in cui il segnale può essere suddiviso. Per creare un suono robotico tradizionale simile allo stile Kraftwerk, si consiglia di impostare il parametro Bands in un intervallo compreso tra 8 e 12 valori.

Intervallo di frequenza

Questo parametro determina la gamma di frequenze che verrà utilizzata nel processo di elaborazione del segnale dell'operatore. Quando si utilizza il vocoder, verranno prese in considerazione solo le frequenze comprese in questo intervallo specificato, mentre le altre verranno ignorate. Per migliorare la chiarezza dell'audio, si consiglia di impostare il limite superiore al di sopra dei 5 kHz.

Formanti

Alcuni modelli di vocoder dispongono di una funzione di regolazione dei formanti, spesso denominata "Shift". Con questa opzione, l'utente può modificare la larghezza o la ristrettezza delle bande per filtrare l'audio. Aumentando i formanti, il segnale elaborato diventa più brillante, mentre riducendoli il segnale elaborato diventa più scuro e profondo.

In genere, la regolazione dei formanti viene utilizzata per adattare il vocoder alle voci femminili o maschili, con lo shift che rende la voce robotica più femminile o maschile. Alcuni modelli di vocoder, invece di regolare i formanti, dispongono di un parametro "Gender" (Genere), che consente di regolare il genere della voce risultante.

Non vocalizzato

Il linguaggio umano in qualsiasi lingua è sempre accompagnato dai cosiddetti suoni plosivi. Un suono esplosivo si verifica nel momento in cui, per pronunciarlo, è necessario far passare un flusso d'aria attraverso le labbra chiuse, ad esempio quando si pronunciano le lettere "P" e "B". I suoni plosivi non sono suoni vocali, quindi vengono spesso chiamati suoni non vocalizzati.

I suoni non vocali non hanno un'altezza specifica e sono rumori su tutta la gamma di frequenze che il vocoder ignora. Ma non dovresti rallegrarti dell'esclusione di tali rumori: immagina come suonano le parole familiari senza le lettere "P" e "B" ("abituale" - "ricco", "problema" - "ruolo").

Per evitare che il vocoder perda i suoni occlusivi e "inghiottisca" le lettere nelle parole, i produttori aggiungono uno speciale parametro "Unvoiced" alla sezione delle impostazioni. Questo controllo è collegato a un generatore di rumore, che corregge le carenze nel funzionamento del vocoder: più il parametro viene ruotato, più forte è la correzione. Il generatore di rumore riproduce un segnale con una forma d'onda sonora simile al segnale dell'operatore. Tutte le plosive senza intonazione e di transizione rimangono nel segnale, le lettere nelle parole vengono conservate e i suoni del parlato risultano corretti dopo il vocoder.