Cos'è Vocoder

Il vocoder è stato inventato negli anni '20 per scopi di comunicazione e comunicazione. Tuttavia, il suo vero scopo è stato scoperto nella musica elettronica, dove è diventato uno strumento chiave per creare voci robotiche. Quasi cento anni dopo la sua comparsa, il vocoder viene utilizzato attivamente nell'industria musicale, ma non tutti sanno come funziona questo strumento unico e come usarlo. In questo testo imparerai come la Seconda Guerra Mondiale ha reso popolari i sintetizzatori vocali, come funziona il vocoder e come usarlo 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 il risultato finale fu raggiunto e nel novembre 1937 Dudley ricevette il primo brevetto per la sua invenzione e nel 1939 il secondo. L'idea principale di Dudley era quella di ricreare l'apparato vocale umano utilizzando l'elettronica. Utilizzando componenti ed effetti elettronici, l'ingegnere ha cercato 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 dimostrarono 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 presentava una coppia di oscillatori commutabili e un generatore di rumore come sorgente 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'altezza del suono è stata modificata utilizzando un pedale. Tasti aggiuntivi erano responsabili della generazione delle lettere “P”, “D”, “J”, nonché delle combinazioni di suoni “JAW” e “CH”.

VODER era un dispositivo complesso che richiedeva formazione specializzata e addestramento della durata di diversi mesi per l'utilizzo. Per le dimostrazioni quotidiane, i Bell Labs hanno formato appositamente 20 persone, che a turno hanno presentato il nuovo prodotto a tutti gli interessati. Durante la manifestazione VODER ha pronunciato la frase “Buon pomeriggio, pubblico radiofonico!”

Nel 1949 fu sviluppato il convertitore vocale KO-6, che codificava parlato e 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 utilizzò anche componenti diversi. Grazie ai materiali modificati è stato possibile ridurre il peso del vocoder da 55 tonnellate per SIGSALY a 256 chilogrammi per KY-9. Infine, nel 1961, con il rilascio del convertitore HY-2, fu possibile ridurre il peso del vocoder a 45 chilogrammi e aumentare anche la velocità di codifica a 2400 bit al secondo. L'HY-2 è stato l'ultimo vocoder industriale utilizzato nei sistemi di comunicazione sicuri, mentre lo strumento è rimasto nel settore consumer.

Nel 1948, lo scienziato tedesco Werner Mayer-Eppler, che aveva un interesse particolare per la sintesi vocale, pubblicò una dissertazione sulla sintesi vocale e sulla musica elettronica dal punto di vista della sintesi del suono. Le sue conoscenze hanno poi giocato un ruolo importante nella creazione dello studio di musica elettronica della Radio della Germania 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 sintetizzatore Siemens, in grado di convertire il suono in parlato. Nel 1968, Robert Moog, fondatore dell'azienda Moog, sviluppò uno dei primi vocoder progettati specificatamente per l'uso nell'industria musicale. Questo vocoder è stato commissionato dall'Università di Buffalo.

Da allora, la storia del vocoder si è evoluta da sola ed è diventato ampiamente utilizzato in tutte le aree dell'audio e del video. Lo strumento divenne noto al grande pubblico grazie al gruppo Kraftwerk, che assemblò autonomamente un vocoder per i propri esperimenti e lo utilizzò fin dalla sua fondazione nel 1970. L'esempio più famoso e popolare di utilizzo di un vocoder fu 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 usare due segnali che uno. Il vocoder richiede due sorgenti sonore per funzionare:

1. Operatore: segnale sonoro iniziale;
2. Modulatore: un segnale con diverse caratteristiche armoniche 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 vengono sempre regolati in modo che il punto di taglio sia esattamente al centro di ciascuna gamma nel segnale del modulatore. Indipendentemente dalla densità di suddivisione, il segnale all'interno di ciascun intervallo 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 in base alle armoniche e agli armonici nel segnale del modulatore.

Per comprendere il principio di funzionamento di un vocoder, possiamo tracciare 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 operatore originale. 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 a causa delle 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 può essere visto 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 usare un vocoder

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

È meglio iniziare a sperimentare con patch che utilizzano o si basano sulla forma d'onda del suono a dente di sega. I segnali delle onde rampa sono in genere sempre più ricchi delle onde triangolari o sinusoidali. È inoltre buona norma comprimere o saturare il segnale dell'operatore prima di inserirlo nel vocoder. Ciò evidenzierà l'effetto del segnale che passa attraverso il banco di filtri.

La voce che agisce come modulatore richiede un'attenzione particolare. Quando scrivi le parole, dovresti essere molto chiaro e preciso, enfatizzando ogni suono. Non importa che tipo di voce hai, è importante che l'articolazione sia pronunciata. È la precisione e la chiarezza che creano il caratteristico effetto vocoder che dà una voce robotica. Notate come in “Nightcall” di Kavinsky ogni parola viene pronunciata chiaramente e lentamente. 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. Concentrati su altre caratteristiche della voce: timbro, profondità, chiarezza e definizione. Invece di sperimentare con l’estensione, è meglio lavorare sull’espressione e sull’intonazione.

Quali parametri controllano il funzionamento del vocoder?

Sia i vocoder hardware che quelli software (VST) di solito hanno un set di parametri simile. Nella maggior parte dei casi, le loro impostazioni sono simili: sebbene i nomi dei controlli e dei parametri possano variare a seconda del produttore, la loro essenza rimane più o meno la stessa.

Numero di bande

Il controllo Bande controlla il modo in cui 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 può essere suddiviso il segnale. Per creare un suono robotico tradizionale simile allo stile Kraftwerk, si consiglia di impostare il parametro Bands nell'intervallo da 8 a 12 valori.

Intervallo di frequenze

Questo parametro determina la gamma di frequenze che verranno utilizzate nel processo di elaborazione del segnale dell'operatore. Quando si utilizza il vocoder, verranno prese in considerazione solo le frequenze all'interno di questo intervallo specificato, il resto verrà ignorato. Per migliorare la chiarezza dell'audio, si consiglia di impostare il limite superiore sopra 5 kHz.

Formante

Alcuni modelli di vocoder dispongono di una funzione di regolazione delle formanti, spesso chiamata “Shift”. Con questa opzione, l'utente può modificare la larghezza o la ristrettezza delle bande per filtrare l'audio. Aumentando le formanti si rende il segnale elaborato più luminoso, mentre riducendole si rende il segnale elaborato più scuro e profondo.

In genere, l'aggiustamento della formante viene utilizzato per adattare il vocoder alle voci femminili o maschili, con lo spostamento che rende la voce robotica più femminile o maschile. Alcuni modelli di vocoder, invece di regolare le formanti, hanno un parametro “Genere”, che consente di regolare il genere della voce risultante.

Senza voce

Il discorso umano in qualsiasi lingua è sempre accompagnato dai cosiddetti suoni esplosivi. 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”. Le esplosive non sono suoni vocali, quindi sono spesso chiamate suoni afoni.

I suoni non vocali non hanno un'altezza specifica e sono rumore sull'intera 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” – “rolema”).

Per evitare che il vocoder perda suoni esplosivi e "inghiottisca" lettere in parole, i produttori aggiungono uno speciale parametro "Senza voce" alla sezione delle impostazioni. Questo controllo è collegato ad un generatore di rumore, che corregge i difetti nel funzionamento del vocoder: più si gira il parametro, 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 esplosive senza tono e di transizione rimangono nel segnale, le lettere nelle parole vengono preservate e il parlato suona correttamente dopo il vocoder.