Capítulo 3: Evolución de los sistemas generadores de tonos y enfoques para la producción musical
La llegada de los generadores de tonos basados en muestreo
En la década de 1980, Yamaha, impulsada por el desarrollo del generador de tonos FM, realizó la transición de sus sintetizadores a tecnologías digitales y, gracias también a los avances en circuitos integrados, lanzó productos con una amplia gama de nuevas funciones. Una parte de este enfoque implicó el desarrollo de tecnologías que permitieran utilizar grabaciones digitales de los sonidos reales de los instrumentos acústicos (comúnmente denominados "muestras") como generador de tonos. Los tambores, la percusión, los ruidos de efectos y otros sonidos similares son relativamente cortos, lo que los hace ideales para el muestreo; además, se requiere muy poco ajuste de tono o timbre cuando se reproducen estas grabaciones. Por lo tanto, la tecnología de muestreo se puede aplicar para recrear fácilmente los sonidos de estos y otros instrumentos acústicos. Por este motivo, varios fabricantes de instrumentos diferentes comenzaron a utilizar la generación de tonos basada en muestreo (también conocida como modulación por código de pulsos, PCM) en cajas de ritmos y otros productos similares durante la década de 1980. Aquí en Yamaha, llamamos a este tipo de motor generador de tonos con memoria de onda avanzada (AWM).
Sin embargo, este tipo de generador de tonos no se limitaba a los sonidos de batería: también podía reproducir muestras grabadas de pianos, guitarras y otros instrumentos con tiempos de decaimiento más largos, así como los sonidos sostenidos de órganos y similares. Dicho esto, su principal modo de uso era como sampler, es decir, un dispositivo que reproduce sonidos de instrumentos grabados tal como son, y no se utilizaban en sintetizadores para crear sonido. Aún quedaban muchos desafíos por superar antes de que el generador de tonos Advanced Wave Memory (AWM) pudiera funcionar también de manera efectiva como un motor de sintetizador que permitiera diseñar sonidos de manera creativa, o como parte de un instrumento altamente expresivo para presentaciones en vivo.
Una tarea especialmente difícil fue el desarrollo de filtros digitales que pudieran comportarse de la misma manera que los que se utilizan en los sintetizadores analógicos. Aunque las fórmulas matemáticas teóricas que describían cómo funcionaban estos dispositivos eran ciertamente bien entendidas en ese momento, cuando se replicaban dentro de un circuito digital su comportamiento era mucho menos uniforme que el del filtro analógico. A los desarrolladores les resultó especialmente difícil dar carácter a la "resonancia", una característica muy distintiva del sintetizador analógico. Otros fabricantes de instrumentos ya habían lanzado sintetizadores con filtros digitales, pero la mayoría no estaban a la altura. Muchos no presentaban resonancia en absoluto, mientras que otros intentaron simular este comportamiento único del filtro de una manera artificial.
En aquel momento, Yamaha había desarrollado un filtro digital capaz de reproducir el comportamiento de un filtro analógico, una característica que hizo su esperado debut en nuestro sintetizador digital SY77 en 1989. El SY77 estaba equipado con un generador de tonos AWM y un generador de tonos FM, los cuales podían usarse junto con el filtro digital para esculpir el sonido y lograr niveles de expresión notables. Estos dos nuevos enfoques para la generación de tonos se bautizaron como síntesis Advanced Wave Memory 2 (AWM2) y síntesis Advanced Frequency Modulation (AFM), respectivamente. El SY77 hizo posible crear sonidos emocionantes utilizando una combinación híbrida de muestreo y FM, y también presentó muchas otras funciones innovadoras; por ejemplo, las ondas PCM del motor AWM2 incluso podían usarse como ondas de operador en el generador de tonos AFM.
La frecuencia de corte del filtro digital y los parámetros de resonancia también se podían controlar utilizando la velocidad y el aftertouch del teclado, y la combinación de todas estas características se conocía como el sistema de convolución y modulación en tiempo real (RCM). Con su filtro digital suave y la combinación de PCM y FM (los dos gigantes de la generación de tonos digitales de la época), el SY77 parecía demasiado bueno para ser verdad cuando se lanzó y pasó a personificar el estado avanzado de la tecnología de sintetizadores de la década de 1990.
Multitimbralidad
Otro aspecto destacable de los sintetizadores de los años noventa fue el desarrollo de los generadores de tonos multitímbricos. La multitímbrica se refiere a la capacidad de un instrumento de reproducir varios tipos de sonido diferentes al mismo tiempo, una capacidad indispensable en la producción musical.
Aunque no es tan importante para el tecladista que toca en vivo, la capacidad multitímbrica permite tocar voces de diferentes instrumentos, como batería, bajo, piano y partes solistas, al mismo tiempo. Sin embargo, realmente cobró importancia cuando los secuenciadores MIDI comenzaron a popularizarse hacia la segunda mitad de los años ochenta, lo que permitía utilizar un solo sintetizador para crear un arreglo musical completo. En este contexto, el sintetizador multitímbrico vio un uso cada vez mayor en la producción de cintas de demostración completas y pistas de acompañamiento para que los tecladistas tocaran junto con ellas. Aunque los generadores de tonos que ofrecían multitímbrico en realidad existían desde la era FM, un poco antes, el interés en esta característica aumentó notablemente con la aparición de sintetizadores capaces de producir sonidos de alta calidad y altamente realistas de instrumentos acústicos, que fueron posibles gracias al AWM2 y otros generadores de tonos similares. Al mismo tiempo, estalló una feroz competencia entre los diversos fabricantes de sintetizadores, ya que se esforzaban por ofrecer productos que fueran más baratos, pudieran reproducir más notas o voces simultáneamente y ofrecieran una mayor variedad de variaciones de voz.
Hasta ese momento, si hubieras querido reproducir múltiples voces automáticamente usando un secuenciador MIDI, habrías tenido que desembolsar cientos de miles de yenes para comprar suficientes sintetizadores para la cantidad de voces requeridas.
Ahora, sin embargo, un solo instrumento podía producir sin esfuerzo todos estos sonidos simultáneamente. Aunque varios fabricantes abordaron esta necesidad con módulos generadores de tonos que admitían multitimbre de ocho partes, nuestro TG55 ofrecía una excelente relación calidad-precio con un sistema de sonido multitimbre de dieciséis partes, al igual que las estaciones de trabajo SY77 y SY55, instrumentos revolucionarios a los que se les puede atribuir el mérito de haber ampliado enormemente el número de personas que producen música.
Evolución de nuestros sintetizadores PCM
A medida que los generadores de tonos basados en tecnologías de muestreo se hicieron más populares, los fabricantes de sintetizadores introdujeron varios tipos de instrumentos basados en generadores de tonos PCM, lo que hizo que el mercado fuera cada vez más competitivo. Yamaha respondió mejorando aún más el generador de tonos AWM2 desarrollado para el SY77 y explorando una variedad de otras aplicaciones.
Lanzado un año después del SY77 en 1990, nuestro SY55 representó un avance tecnológico significativo, al hacer posible el uso simultáneo de cuatro componentes conocidos como "elementos", cada uno de los cuales producía sonido utilizando ondas muestreadas. Este enfoque permitió esculpir sonidos de una manera altamente artística e inventiva; por ejemplo, uno podía crear una voz original combinando solo la parte de ataque de un piano con la parte sostenida de una flauta o, alternativamente, ensamblar un sonido de sección de instrumentos de viento a partir de trompeta, trombón, saxo alto y saxo tenor.
Paralelamente a estos avances, las unidades de efectos también evolucionaron a un ritmo rápido gracias, en parte, a la adopción de tecnologías digitales. El resultado fue que los propietarios de sintetizadores podían ahora procesar sus sonidos con los mismos niveles de alta calidad que las unidades de hardware dedicadas que se encuentran en los estudios de grabación profesionales, simplemente utilizando los efectos que ya estaban integrados en sus instrumentos.
El SY99, presentado en 1991, podía muestrear sonidos externos para utilizarlos en su generador de tonos AWM2. Con esta y otras características novedosas, mejoró enormemente la capacidad de expansión y creación de sonidos, lo que marcó un hito evolutivo importante para el sintetizador PCM. De hecho, el diseño del generador de tonos AWM perfeccionado en la primera mitad de los noventa, junto con "elemento" y otros términos relacionados, se utilizan hasta el día de hoy en los instrumentos de nuestra serie MOTIF.
El amanecer de la era de las estaciones de trabajo
Desde principios de los años noventa, los secuenciadores de hardware que se habían utilizado en la segunda mitad de la década anterior (como los de la serie QX) fueron reemplazados gradualmente por secuenciadores de software basados en computadora. Mientras tanto, en el estudio de grabación, se hizo cada vez más común ver una amplia gama de dispositivos digitales, como interfaces MIDI conectadas a computadoras; samplers, sintetizadores y otros generadores de tonos cargados en racks; y un teclado maestro para ingresar datos de interpretación, todos conectados por una compleja red de cables. Usando este tipo de sistema de producción musical con la computadora como núcleo, un solo músico podía interpretar y grabar libremente las pistas que quisiera para producir una canción completa en muy poco tiempo. Esto innegablemente elevó el listón para convertirse en teclista, y fue en esa época cuando el curso del desarrollo del sintetizador se dividió en dos caminos diferentes en función de lo que se requería de él como instrumento.
La primera de ellas se basaba en que el sintetizador se utilizara simplemente como generador de tonos. En algunas aplicaciones, los generadores de tonos se tocaban con sintetizadores de viento y guitarra, pero la tendencia predominante era que se utilizaran como parte integral de un sistema de producción musical basado en ordenador. Sin embargo, el generador de tonos estaría controlado por el ordenador u otra fuente de señal MIDI, lo que significa que ya no tenía que estar integrado con un teclado de la misma forma que los sintetizadores del pasado. Para solucionar este problema, Yamaha lanzó una gama de generadores de tonos montados en bastidor y de sobremesa con la denominación TG.
El segundo camino fue el desarrollo del sintetizador como estación de trabajo capaz de satisfacer las necesidades tanto de los teclistas como de los arreglistas, un formato al que se adhirieron la mayoría de los sintetizadores de tipo teclado de la época. Los músicos podían producir melodías completas utilizando únicamente la estación de trabajo y, sin conocimientos informáticos especiales, realizar producciones completas con este único instrumento sin cables complicados, y dejarse inspirar creativamente por el audio de alta calidad de nivel de estudio. El SY99 mencionado anteriormente reunió todos estos elementos y llegó a considerarse lo último en estaciones de trabajo de los noventa; y la serie SY, el génesis del sintetizador de estación de trabajo de Yamaha.
La búsqueda de nuevas técnicas de generación de tonos
Los métodos de muestreo y PCM para la generación de tonos que comenzaron a convertirse en el pilar de la producción de sonido en sintetizadores desde principios de los noventa tienen como núcleo la grabación y reproducción de instrumentos reales. La grabación y reproducción de alta calidad permiten replicar exactamente el mismo sonido que el original; sin embargo, convertirlo en un instrumento musical convincente no fue una tarea fácil, principalmente porque el tono y el timbre deben controlarse en tiempo real para que estos sonidos sean reproducibles. Consideremos, por ejemplo, que el teclado del piano tiene 88 teclas y el mismo número de notas de escala, el MIDI permite representar la fuerza de la interpretación en una escala de 127 niveles, los sonidos realistas deben cambiar con el tiempo y unirse entre sí, y los controladores deben ser capaces de modular el sonido para lograr mayores niveles de expresión. No es difícil ver que se tuvieron que grabar múltiples patrones diferentes que cubrieran todas estas posibilidades y seleccionar instantáneamente el más apropiado para la reproducción. Esto, a su vez, requirió que enormes volúmenes de datos grabados fueran procesados por memorias y procesadores que seguían siendo lentos y costosos. En este sentido, las tecnologías de la época dejaban mucho que desear.
Aunque los sistemas de generación de tonos FM de Yamaha podían producir sonidos muy expresivos sin necesidad de mucha memoria, nuestro equipo de desarrollo de sintetizadores se embarcó en una búsqueda para identificar nuevos enfoques de generación de tonos que pudieran crear sonidos mucho más realistas, similares a los de los instrumentos acústicos. Como resultado de este esfuerzo, se determinó que el modelado físico era el candidato más prometedor.
El modelado físico es un método de generación de tonos en el que las acciones físicas que realmente ocurren al producir el sonido se expresan en forma de ecuaciones matemáticas, que luego se utilizan para modelar el proceso general. Si, por ejemplo, se produce el sonido de un saxofón, este tipo de generador de tonos modelaría matemáticamente al músico soplando aire en el instrumento, el aire soplado haciendo vibrar la lengüeta y el sonido de la vibración siendo amplificado debido a la resonancia simpática dentro del cuerpo del saxo. Al igual que con la síntesis FM, este método se basa en un enfoque teórico desarrollado en la Universidad de Stanford, con una investigación fundamental que comenzó en los años ochenta. Sin embargo, no fue hasta la década siguiente, cuando el desarrollo de nuevos sistemas de generación de tonos se convirtió en una cuestión urgente, que el equipo de desarrollo de sintetizadores Yamaha de la época decidió comenzar la I+D con el objetivo de convertir el modelado físico en una tecnología práctica para su uso en sintetizadores.
El éxito requirió de todos los recursos del equipo, pero su dedicación finalmente dio sus frutos en el generador de tonos Virtual Acoustic (VA), el primero en el mundo en utilizar modelado físico. En 1993, presentamos con orgullo este generador de tonos al mundo como el corazón del sintetizador VL1. Con una polifonía de tan solo dos notas, este sintetizador poco convencional contrastaba marcadamente con la serie SY y otros instrumentos similares de la época dorada del sintetizador, que poseían un nivel de polifonía mucho más alto y eran capaces de producir simultáneamente los sonidos de varios instrumentos diferentes. Sin embargo, el VL1 se robó el espectáculo con su capacidad de reproducir, con niveles notables de realismo, los sonidos de instrumentos de viento como el saxofón y la trompeta, así como el violín y otros instrumentos de cuerda. Para hacerlo, se procesó y esculpió una señal de un generador de sonido conocido como instrumento mediante un modificador, que controla el sonido del modelo del instrumento. En el caso de un instrumento de viento, por ejemplo, un instrumento correspondiente a la boquilla o lengüeta se combinaría con un modificador que definiera el material físico o la forma de lo que se estuviera modelando.
Se podía asignar una serie de parámetros exclusivos del VL1 al instrumento y al modificador para modular su comportamiento, pero el verdadero motor del sonido realista de este sintetizador era el alto grado de libertad con el que se podía tocar. A diferencia de los sintetizadores del pasado, las notas no se producían simplemente tocando el teclado: si se modelaba un instrumento de viento, por ejemplo, el VL1 podía configurarse para que produjera sonidos utilizando su controlador de respiración, un dispositivo que cambia los parámetros MIDI en función de la fuerza con la que se sopla sobre él. Con el VL1, el músico soplaba sobre el controlador de respiración exactamente como si estuviera soplando en el instrumento que se estaba modelando, mientras que al mismo tiempo presionaba las teclas del teclado.
Si bien cualquier sintetizador compatible con MIDI de la época habría podido controlar el volumen mediante un controlador de respiración, lo que hizo especial al VL1 fue la forma en que modelaba fielmente instrumentos como el saxofón y la trompeta hasta el punto de que incluso se podían producir cambios sutiles en el tono y la altura en función de la fuerza con la que se soplara en el controlador, todo lo cual permitió obtener interpretaciones con un sonido mucho más realista. De hecho, los sonidos de los instrumentos de viento producidos por este sintetizador podían confundirse fácilmente con los reales, y su lanzamiento atrajo un interés masivo en todo el mundo. Los modelos posteriores incluyeron el VL1-m, que tenía el VL1 como su módulo generador de tonos, y el VL70-m de bajo costo. Incluso hoy en día, estos instrumentos todavía son utilizados regularmente por los músicos de sintetizadores de viento.
Además del generador de tonos de tipo autooscilante VA (S/VA) utilizado en el VL1, Yamaha también desarrolló un tipo de oscilación libre (el F/VA) y el sintetizador analógico virtual VP1, que se lanzó al mercado el año siguiente, estaba impulsado por este motor. El generador de tonos F/VA podía modelar muchas variaciones diferentes en el golpeo, punteo y arco de instrumentos de percusión y cuerda, pero en lugar de limitarse a simular sonidos existentes, también podía modelar instrumentos que nunca se habían concebido. Aunque los sintetizadores VL1 y VP1 eran muy avanzados tecnológicamente y expresivos, para poder tocar en ellos era necesario tocar al mismo tiempo varios controladores diferentes, como el controlador de respiración, y esto significaba que sus músicos debían adquirir una gran habilidad. Por este motivo, no se volvieron especialmente populares entre los teclistas convencionales y siguieron siendo un instrumento de nicho.
A merced de la economía de los años noventa
En la década de 1980, Yamaha se estableció como líder en el desarrollo de sintetizadores digitales con la revolucionaria serie DX. Con la llegada de la era de los sintetizadores PCM en la segunda mitad de esa década, desarrollamos con éxito el generador de tonos AWM2, antes de pasar a la potente serie SY. Sin embargo, no todo fue un camino de rosas para este fabricante de sintetizadores.
Uno de los factores más importantes que afectaban a nuestro negocio era la fluctuación del tipo de cambio. Cuando se lanzó el DX7 en 1983, un dólar estadounidense equivalía aproximadamente a 240 yenes japoneses; sin embargo, este valor se redujo notablemente hasta los 145 yenes cuando se lanzó el SY77 en 1989. El dólar había caído aún más cuando presentamos el SY99 a fines de 1991, cayendo por debajo de la marca de los 130 yenes. Desde entonces hasta la llegada del VP1 en 1994, el yen se fortaleció aún más, lo que finalmente llevó al dólar a cotizar por debajo de los 100 yenes.
En la era del DX7, ofrecíamos con orgullo sintetizadores de alto rendimiento a precios razonables a clientes de todo el mundo, pero la rápida apreciación del yen en los años noventa erosionó gravemente la competitividad de precios de nuestros productos. En particular, los sintetizadores que Yamaha había desarrollado como modelos de nivel de entrada ahora se encontraban en el segmento de precios medio y alto en los mercados extranjeros, lo que los colocaba fuera del presupuesto de los usuarios a los que estaban destinados.
El colapso de la burbuja económica japonesa trajo más problemas. El período a partir de 1991 estuvo marcado por un rápido declive económico en Japón, y las ventas de instrumentos electrónicos relativamente caros sufrieron mucho. Otros fabricantes japoneses soportaron dificultades similares y afrontaron esos tiempos difíciles racionalizando su gama de productos, compartiendo funciones entre varios modelos y reconfigurando sus líneas con productos menos costosos.
Aunque el sintetizador nació de la necesidad de otorgar al músico el mismo nivel de expresividad que los instrumentos acústicos, los avances en las tecnologías de muestreo permitieron producir con facilidad exactamente los mismos sonidos que estos instrumentos. Como resultado, se le dio más importancia al sintetizador como alternativa a los instrumentos acústicos que a la funcionalidad que proporcionaba para el diseño creativo de sonido. Además, una serie de otros avances también facilitaron la comparación de los sonidos de sintetizadores de diferentes fabricantes utilizando los mismos datos de interpretación. Por ejemplo, en 1991 se publicó el estándar General MIDI (GM) para sintetizadores que producen sonidos en respuesta a mensajes MIDI, y se desarrolló el Standard MIDI File (SMF) como un formato común para intercambiar datos de interpretación MIDI. En consecuencia, los compradores de sintetizadores se centraron más en las diferencias en los sonidos producidos y la idoneidad para la producción musical que en las funciones específicas de los sintetizadores y la facilidad de ejecución.
Siguiendo este ejemplo, otros fabricantes de sintetizadores redujeron los recursos dedicados al desarrollo de hardware y funcionalidad, y en su lugar canalizaron sus esfuerzos hacia la calidad y diversidad de las formas de onda que se encontraban en el corazón de sus sintetizadores PCM. Es decir, se esforzaron por competir y diferenciarse sobre la base del contenido digital, y esto produjo un crecimiento constante en el número de clientes. Como reacción a esta tendencia de la época, Yamaha buscó volver al buen camino mediante la innovación tecnológica. En el extremo opuesto del espectro de los modelos VL y VP orientados al rendimiento, trabajamos para mejorar la funcionalidad de producción musical de nuestras estaciones de trabajo. Y para los clientes más conscientes de los costos, lanzamos nuestra Serie W en 1994, seguida un año después por el sintetizador QS300, un modelo que admitía el formato MIDI XG. Los sintetizadores de la Serie W eran particularmente adecuados para la producción musical de alta calidad con sus 8 MB de memoria de onda (la mayor cantidad disponible en ese momento), seis procesadores de efectos independientes, multitimbre de 16 partes en todas las situaciones y compatibilidad con GM. Sin embargo, a diferencia de los instrumentos de la serie SY, estos sintetizadores no tuvieron mucha aceptación entre los teclistas profesionales.
Para salir de esta situación, se propusieron numerosas ideas diferentes, como el desarrollo de nuevos generadores de tonos, la incorporación de funciones innovadoras y la mejora de nuestros generadores de tonos PCM, y también planificamos y lanzamos una gran cantidad de nuevos productos. Sin embargo, lamentablemente, Yamaha no pudo seguir el ritmo de los rápidos cambios en el mercado de sintetizadores y en el entorno empresarial en general, y tampoco pudimos lanzar ningún producto que satisficiera plenamente las necesidades de los usuarios. Huelga decir que esto agravó una situación ya de por sí precaria para los sintetizadores Yamaha.
En la primera mitad de los años noventa, logramos un gran éxito con nuestra serie QY de secuenciadores musicales, que permitía a cualquiera producir música prácticamente en cualquier lugar; además, la creciente popularidad del formato XG hizo posible que cualquiera pudiera convertirse fácilmente en productor. Sin embargo, en el campo de los sintetizadores, a pesar de continuar el éxito de nuestras series SY y TG con el lanzamiento y la actualización de más de 30 productos diferentes (como la serie EOS B, la serie P, la serie VL/VP, la serie W, el QS300 y el A7000), quedó claro que el logotipo de Yamaha estaba siendo reemplazado lentamente tanto en el escenario como en el estudio. Mientras buscábamos urgentemente una forma de superar estas dificultades, el negocio de sintetizadores de Yamaha seguía sumido en dificultades.
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