Capítulo 1. Los orígenes de los sintetizadores Yamaha

Desde el lanzamiento del SY-1 en 1974, la intensa historia de desarrollo y producción de sintetizadores de Yamaha cumple ahora los 40 años. Instrumento musical que permite crear interesantes sonidos nuevos y expresarse libremente, el sintetizador ha estado a la vanguardia de la música electrónica desde que apareció en escena. Además, las tecnologías que se perfeccionaron para convertir este instrumento en una realidad se utilizan ahora en todo tipo de dispositivos de audio. Podemos decir que el sintetizador personifica la evolución de la música moderna.

En este 40º aniversario de los sintetizadores Yamaha —referencia de vanguardia en la industria musical—exploramos esta historia de innovación, mirando atrás a cada uno de aquellos productos, su tecnología y su desarrollo.

Capítulo 1: Los orígenes de los sintetizadores Yamaha

Evolución desde el Electone

photo:Introduced in 1975, the GX-1 was eight-note polyphonic and had 35 tone generators for sound synthesis. This famous instrument was much loved by owners such as Stevie Wonder and Keith Emmerson.

Introducido en 1975, el GX-1 era un sintetizador musical polifónico de 8 notas y tenía 35 generadores de tonos para la síntesis del sonido. Entre otros, Stevie Wonder y Keith Emmerson fueron entusiastas propietarios de este famoso instrumento.

Las tecnologías y productos que podrían considerarse prototipos de los primeros instrumentos musicales electrónicos se conocen desde los años 20, pero ninguno se ha desarrollado tan estrechamente asociado a la música popular como el órgano electrónico. El Electone® («Electone» es el nombre del producto y de la marca registrada utilizados en los órganos electrónicos de Yamaha) debutó en 1959 con el D-1. En aquel momento ya existían instrumentos musicales parecidos con tecnología de válvulas, pero el D-1 fue revolucionario porque sus módulos solo contenían transistores. Aunque el Electone sentó las bases del sintetizador moderno y de la síntesis del sonido, le faltaba la expresividad de los instrumentos acústicos, hasta el punto de que el entonces presidente de Yamaha se refirió a él como un simple «juguete musical». En el instante en que se tocaba una tecla, el instrumento producía un tono que cesaba de inmediato con un sonido de corte mecánico y abrupto cuando la tecla se soltaba.

Varios proyectos de investigación de la época habían identificado que la forma en que un sonido cambiaba en el tiempo era el factor más importante a la hora de interpretarlo como procedente de un instrumento musical. Tomemos el piano como ejemplo: el sonido producido cuando se toca una tecla incluye armónicos complejos que se generan al golpearse físicamente la cuerda. Como el sonido se mantiene, sin embargo, gradualmente llega a parecer una onda con menos contenido armónico, parecida a una onda sinusoidal. Esta variación del sonido en el tiempo es la característica más distintiva que permite identificar el sonido del piano. Yamaha fue consciente de que el desarrollo de tecnologías capaces de recrear esos cambios de sonido sería fundamental para que los instrumentos electrónicos llegaran a producir voces de instrumentos acústicos que sonaran naturales. En realidad, la historia del desarrollo de los sintetizadores Yamaha comenzó con esta variación de sonido en el tiempo y la búsqueda para que Electone produjera sonidos más interesantes.

¿Por qué tecnología digital en un sintetizador analógico?

photo:Bautizado «Electone», nuestro D-1 se lanzó al mercado en 1959 como órgano electrónico con un diseño solo de transistores.

Bautizado «Electone», nuestro D-1 se lanzó al mercado en 1959 como órgano electrónico con un diseño solo de transistores.

El sistema de producción de sonidos utilizado en el Electone de primera generación era muy simple. Cada tecla tenía su propio oscilador —o lo que ahora llamamos «generador de tonos»— que generaba un sonido cada vez que se tocaba su tecla. Si el teclado tenía 40 teclas, el instrumento tendría 40 osciladores, y cada par funcionaba de forma muy simple, casi como el mecanismo de un timbre: pulsar y sonar. La decisión de utilizar circuitos nuevos capaces de modificar el sonido en el tiempo como hemos descrito antes, habría significado proporcionar uno a cada una de las teclas. Sin embargo, el estado de la tecnología en aquel momento habría hecho que el diseño fuera demasiado caro y el instrumento tan grande que sería inviable.

photo:Sound synthesis in the Electone D-1

Sintetización del sonido en el Electone D-1

photo:Key assigner at work

Funcionamiento del asignador de teclas

Era por tanto evidente que se necesitaría una nueva tecnología de control para utilizar una cantidad limitada de circuitos de forma más eficiente. Si, por ejemplo, un instrumento tenía ocho circuitos de control, podía generar hasta ocho tonos polifónicos, es decir, ocho notas distintas a la vez. Pero en caso de que tuviera 36 teclas en una configuración de tres octavas, la nueva tecnología necesitaba saber cuál de los circuitos disparar como respuesta a una tecla en particular. Nuestra solución fue introducir un dispositivo que pudiera asignar circuitos a teclas de forma eficiente, según el orden en que se tocaran, la cantidad total de teclas que se mantuvieran pulsadas y otros factores relacionados.

Este tipo de dispositivo se llamó asignador de teclas y puede decirse con propiedad que fue el predecesor de la tecnología de asignación dinámica de voz (DVA). A principios de los años 70, cuando los generadores de tonos todavía dependían de la tecnología analógica, los circuitos digitales ya estaban empezando a utilizarse en los asignadores de teclas. Por tanto, su adopción fue un hito relevante en la introducción de la tecnología digital durante la era de la sintetización analógica.

Nacimiento del SY-1

En 1973, Yamaha concluyó el desarrollo de un prototipo cuyo nombre fue GX-707. Dotado de un control de voltaje en clúster, este instrumento puede considerarse como el predecesor del Electone GX-1. Aunque parecía un Electone, el GX-707 era en realidad un sintetizador polifónico de ocho notas, en concreto, los teclados superior e inferior eran polifónicos de ocho notas, mientras que los teclados de pedal y solo eran monofónicos. Modelo enseña de la línea Electone, sin embargo, este prototipo se concibió como «modelo de auditorio» para ser utilizado en el escenario. Contaba con una consola que pesaba más de 300 kg y un panel independiente para editar sonidos, por lo que no era adecuado para el gran público. Hasta hoy está considerado como un instrumento de nicho. El GX-707 contaba con generadores de tonos muy expresivos, tecnología que Yamaha eligió para utilizarla como un teclado de solos independiente en los Electone que ya existían. Así nació el sintetizador monofónico SY-1, que se convirtió en el primer sintetizador de Yamaha cuando se lanzó en 1974. Dado que los sintetizadores analógicos habían evolucionado de monofónicos a polifónicos, este patrón inverso —cambiar de polifónico a monofónico— es una prueba más de la forma de pensar exclusiva de Yamaha.

photo:SY-1 envelope section

Sección de envolventes del SY-1

Aunque al SY-1 le faltaba el asignador de teclas, contaba con un generador de envolventes para alterar los sonidos en el tiempo. Los generadores de envolventes utilizados en los sintetizadores solían contar con cuatro etapas identificadas por las letras ADSR. «A» (Attack) representa el tiempo de ataque, es decir, el tiempo ajustable transcurrido entre la pulsación de una tecla y el momento en que la nota resultante alcanza su nivel más alto. «D» (Decay) representa el tiempo de caída y define —cuando la tecla se mantiene pulsada— cuánto tarda el sonido en caer desde el nivel más alto al nivel de mantenimiento. El nivel de mantenimiento, indicado por la «S» (Sustain), es el volumen constante que finalmente alcanzan las notas que se mantienen pulsadas. Y por último, el tiempo de abandono, representado por la «R» (Release) , indica cuánto tardará el sonido en desaparecer por completo cuando la tecla se suelta.

Los normal sería utilizar un controlador para cada uno de estos parámetros con el objeto de ajustar cómo debe cambiar el sonido en el tiempo cuando se pulsan, se mantienen pulsadas o se sueltan las teclas. Sin embargo, puede verse con claridad que al panel de control del SY-1 le faltan los controles típicos de los sintetizadores modulares como el Moog y el Minimoog para configurar las etapas ADSR de las envolventes de amplitud y filtros. En cambio, se utilizan dos controles deslizantes con las etiquetas Attack y Sustain para ajustar la envolvente de amplitud, y una función llamada Attack Bend (inflexión de ataque) permite ajustar de forma única las envolventes de tono y filtros al principio de las notas.

El SY-1 contaba con una gama de envolventes preconfiguradas para recrear el sonido de instrumentos como la flauta, la guitarra y el piano, que se activaban moviendo los reguladores de timbre. Hoy día, damos por sentado que los ajustes predeterminados de los sintetizadores se pueden recuperar con facilidad, pero la inclusión de esta funcionalidad por parte de Yamaha en el primer sintetizador analógico fue innovadora.

Otra función pionera del SY-1 fue el control de pulsación, o lo que hoy se conoce como sensibilidad a la intensidad de pulsación (velocity sensitivity). Antes de la introducción del SY-1, los órganos electrónicos solían estar equipados con un pedal de volumen o expresión que los músicos podían utilizar para modular el sonido y conseguir mayor expresividad al tocar. Sin embargo, Yamaha había estado trabajando en una serie de prototipos distintos con el objetivo de modular el sonido según la fuerza con la que se tocaran las teclas. Finalmente, perfeccionamos una tecnología que medía la fuerza detectando cuánto se tardaba en presionar las teclas hasta el máximo posible, y este fue el sistema con el que debutó el SY-1.

Convergencia hacia los sintetizadores combo de la serie CS

photo:GX-1

GX-1

En 1975, un año después del lanzamiento del SY-1, Yamaha introdujo el GX-1 como modelo Electone para conciertos. No obstante, el primer producto distinto del Electone en heredar las tecnologías exclusivas del SY-1 fueron los sintetizadores combo de la serie CS.

Una de las características más destacables de los sintetizadores CS fueron los circuitos integrados que se utilizaron en los generadores de tonos y controladores, componentes que hasta entonces habían sido de transistores. La integración de esta tecnología punta preparó el terreno para que el peso se redujera de forma considerable y el transporte fuera mucho más sencillo. Tomemos como ejemplo el GX-1 y el CS-80, el mejor de la línea de sintetizadores CS. Estos dos instrumentos tenían un diseño y forma de uso muy diferentes: el GX-1 pesaba más de 300 kg y costaba 7 millones de yenes, pero el CS-80 pesaba solo 82 kg y costaba 1,28 millones de yenes. Estaba por tanto al alcance de cualquier músico que, además, podía transportarlo.

photo:CS-10

CS-10

photo:Flagship model of the CS Series, the CS-80 debuted in 1977 with eight-note polyphony.

Modelo emblemático de la serie CS, el CS-80 debutó en 1977 con una polifonía de ocho notas.

photo:CS-60 service manual

Manual de mantenimiento del CS-60

Los sintetizadores Yamaha de la época tenían dos funciones que los diferenciaban, la primera de las cuales era la capacidad de retener sonidos programados. No pensábamos entonces en almacenar nuestros sonidos originales en la memoria de los instrumentos, tal como se guardan archivos en un PC. Durante los años 70, no existían todavía las memorias RAM o ROM, por lo que se utilizaba un método analógico para almacenar sonidos. La siguiente ilustración muestra parte de una página del manual de mantenimiento del CS-60 utilizado por los técnicos en las reparaciones. Esta sección, titulada (Tone Preset 1) Circuit, contiene los nombres de los instrumentos, los valores de las resistencias y el diagrama de un circuito. Los reguladores del sintetizador estaban conectados a resistencias variables, es decir, a elementos del circuito que pueden limitar la corriente y el voltaje. Como se muestra, sin embargo, los valores fijos de las resistencias correspondientes a posiciones específicas de esos reguladores están integrados en este circuito. La combinación de estos valores daba como resultado un cierto sonido o tono, por lo que esos circuitos —que en aquella época eran muy utilizados— recibieron el nombre de «placas de tonos» (tone boards).

En instrumentos como el GX-1, las placas de tonos se insertaban y quitaban para cambiar los sonidos. De esta forma, Yamaha ya entonces utilizaba un método de almacenamiento de sonidos no muy distinto al de los cartuchos ROM analógicos. A su vez, el CS-80 poseía una funcionalidad que permitía cambiar de forma instantánea entre cuatro sonidos originales. En concreto, tenía cuatro grupos completos de elementos de memoria, y un elemento de cada grupo correspondía a un controlador de instrumento específico. Por tanto, cada uno de esos cuatro grupos podía utilizarse para almacenar todas las posiciones del controlador de un sonido creado por el usuario.

photo:GX-1 cartridge ROM

Cartucho ROM del GX-1

La otra función diferenciadora de los sintetizadores Yamaha fue el generador de envolventes de tipo IL-AL. IL y AL se refieren a Initial Level (nivel inicial) y Attack Level (nivel de ataque) respectivamente, y son generadores de envolventes utilizados de una forma ligeramente distinta de la del tipo estándar ADSR. En la envolvente ADSR, el valor correspondiente al inicio de la etapa de ataque es el valor base, es decir cero. Cuando la envolvente producida por ese generador se aplica a un filtro, el timbre del comienzo del sonido está determinado por el valor de la frecuencia de corte aplicado en ese momento. Sin embargo, los timbres en el pico del ataque y mientras la nota se mantiene están definidos por el valor de frecuencia de corte en combinación con la profundidad del generador de envolventes y su valor de mantenimiento. Dado que estos timbres son el resultado de varios valores, ajustar la forma en que el sonido cambiaba en el tiempo podía ser muy confuso. En cambio, cuando se aplica una envolvente con los valores Initial Level y Attack Level, la frecuencia de corte del filtro determina el sonido producido mientras la nota se mantiene, y los controladores IL y AL pueden establecer de forma independiente los sonidos al comienzo y en el pico de la etapa de ataque. Este funcionamiento proporciona un grado de libertad mucho más alto, en especial cuando se intenta recrear sonidos naturales. El generador de envolventes de tipo IL-AL, exclusivo de Yamaha, demuestra aún más el compromiso de nuestros desarrolladores con la creación de sonidos de alta calidad.

photo:IL and AL type envelope generator (CS-10)

Generador de envolventes de tipo IL y AL (CS-10)

Wheel-type pitch bend and modulation controllers (CS-15D)

Controladores de rueda de inflexión de tono y modulación (CS-15D)

El CS-80 también estaba equipado con una barra de portamento conocida como controlador de cinta, que podía utilizarse para inflexionar el tono suavemente, y con una funcionalidad "aftertouch" que podía detectar la presión aplicada a cada tecla pulsada y cambiar el sonido en consecuencia. Dado que estas funciones siguen teniendo gran aceptación en los sintetizadores modernos, el hecho de que Yamaha las ideara e implementara hace cuatro décadas subraya la excelencia técnica de nuestro equipo de desarrollo de sintetizadores.

Precios menores, diseños más compactos y otras mejoras

Durante la última mitad de los años 70, expandimos la serie CS con sintetizadores de menor precio, monofónicos, y dado que eran asequibles para los músicos aficionados, su popularidad creció. Gracias en parte a los rápidos avances en la integración de circuitos electrónicos y la consecuente reducción de precios, el CS-5, que introdujimos en el mercado en 1978, pesaba solo 7 kg y costaba 62.000 yenes.

Muchas de las tecnologías y funciones de los sintetizadores Yamaha de hoy en día se concibieron durante el desarrollo de instrumentos compactos y asequibles como estos. Por ejemplo, los controladores de rueda de inflexión de tono y modulación del CS-15D se han convertido en funciones distintivas de nuestros instrumentos y se utilizan en los modelos MOTIF XF más recientes. En 1979 lanzamos el CS-20M, que supuso un cambio a la tecnología digital para almacenar sonidos. La funcionalidad del CS-70M introducido en 1981 se parecía mucho a la de los instrumentos modernos. En particular, ofrecía una función de afinación automática que resolvía los problemas de afinación permanentes de los sintetizadores analógicos. También contaba con un secuenciador integrado para el que se utilizó un microprocesador dedicado.

El CS-01 de 1982 fue un sintetizador crucial. Capaz de funcionar con pilas y equipado con un miniteclado, un altavoz integrado y sujeciones para una correa que permitía colgarlo del hombro, entre otras características, marcó el comienzo de una nueva era en la sintetización del sonido y la forma de utilizarla.

photo:CS-5

CS-5

photo:CS-15D

CS-15D

Inspirado para crear formas nuevas de sintetizar el sonido

Lanzado en 1982, el CS01 tenía un cuerpo compacto de 48,9 x 3,6 x 16 cm que solo pesaba 1,5 kg, por lo que los músicos podían sujetarlo con una correa y colgarlo del hombro. Se alimentaba con pilas y estaba equipado con ruedas de inflexión de tono y modulación en la parte superior izquierda del cuerpo del instrumento. Con él, los músicos podían moverse por el escenario como lo hacían los guitarristas. El CS01 podía controlar el efecto respiración propio de los instrumentos de viento. El color estándar del cuerpo era el gris, con disponibilidad (en Japón) también de modelos en blanco, negro y marrón. Chick Corea fue uno de los artistas que utilizaron el CS01 sobre un escenario.

Desde sus comienzos en 1974, el desarrollo de sintetizadores en Yamaha evolucionó en paralelo con muchos otros avances en tecnologías de generación de sonido que también habían aparecido en los años 70. Ejemplos que vale la pena destacar son la investigación en la sintetización de FM, que sería muy popular en los años 80, y el sistema híbrido Pulse Analog Synthesis System (PASS), que combinaba tecnologías digitales y analógicas y se adoptó para ser utilizado en los generadores de tonos del Electone en 1977. Las grabaciones de los sonidos producidos por estas tecnologías prototipo muestran, en particular, que la sintetización analógica utilizada en el SY-1 se había perfeccionado hasta llegar a ser viable desde el punto de vista comercial. En este sentido, es extraordinaria la rapidez con la que los desarrolladores de Yamaha de la época identificaron tantas tecnologías prometedoras y cómo las utilizaron de inmediato.

Pero después del lanzamiento del primer modelo Electone D-1, todavía era necesario resolver muchos problemas de calidad del sonido. Un problema especialmente difícil fue cómo conseguir que estos instrumentos nuevos fueran tan expresivos como sus equivalentes acústicos. Como hemos visto, los cambios de timbre y volumen en el tiempo se identificaron como puntos críticos, y provocaron que la investigación y el desarrollo fuesen permanentes en búsqueda de sonidos cada vez mejores para satisfacer esta necesidad. Quizá símbolo del periodo de gran crecimiento de la economía japonesa, se dice que el entonces presidente de Yamaha había dado instrucciones a su equipo para que gastaran lo que necesitaran, pero le dieran algo que fuera lo mejor del mundo. Con esa pasión y devoción, el desarrollo de sintetizadores en Yamaha durante los años 70 produjo más que tecnologías fascinantes. Sin lugar a dudas, puso los cimientos de la popularización del sintetizador como instrumento musical.