Profundizamos en las interioridades de la poderosa técnica que recrea máquinas clásicas…

Nos remontamos hasta 1999, cuando una compañía francesa aún desconocida, se presentaba en la escena de la tecnología musical con un estudio virtual para hacer música basada en sintetizadores virtuales, a la postre emulaciones de instrumentos electrónicos clásicos con cierto realismo. De ese modo, Arturia se daba a conocer desde Grenoble, la capital de los Alpes franceses, y su software STORM Music Studio forzaba los primeros giros de cabeza de los usuarios creativos –después de todo era justo dedicar un momento de atención a dos ingenieros franceses, Frédéric Brun y Gilles Pommereuil, por su hito de trabajar con destreza en un campo avanzado que su país nunca había dominado.

Pero más allá de la propia fundación de Arturia, de ese momento nos quedamos con el nacimiento de TAE, siglas correspondientes a Emulación Analógica Auténtica (True Analog Emulation), referidas a una tecnología propietaria de Arturia que “reproduce con precisión el tono, las formas de onda, la afinación y otras características detalladas de un sintetizador analógico”, según su propia descripción.

El influjo y posibilidades de TAE han perfilado casi todos los lanzamientos posteriores de la compañía francesa, desde sus propios sintetizadores virtuales para PC y Mac, hasta los instrumentos en forma de app para iPad. Incluso encontramos esta misma tecnología tras el funcionamiento del monstruoso sintetizador Origin –el caballo de batalla de Arturia que es capaz de combinar emulaciones de módulos tomados de diversos sintes clásicos y que hasta hoy permanece imbatible en sus posibilidades exclusivas.

TAE permite el modelado de osciladores, libre por completo de aliasing en todos los contextos, ya sea PWM, FM, sincro hardware, y demás, y lo hace sin imponer un sobrecoste en el consumo de recursos CPU…

En su interior, STORM ya tenía definido el camino para TAE

En su interior, STORM ya tenía definido el camino para TAE

Los tres pilares de apoyo de la tecnología TAE

La auténtica puesta de largo de la tecnología TAE llegó con Modular V, la emulación del respetado y enorme sintetizador modular de Moog que Arturia supo llevar adelante en 2003 con una adulación total por parte de la crítica y los usuarios. A partir de ese momento, la compañía gozaría de un respeto mundial que logró consolidar a fuerza de lanzamientos de espectacular sonido: CS-80V, Mini-V, 2600V, Prophet V, Jupiter-8V y otros geniales sintetizadores virtuales se basaron en una poderosa combinación de modelado digital de circuitos añejos clásicos, que se centraba en emular con un gran nivel de detalle los osciladores y filtros analógicos, al tiempo que implementaba algoritmos avanzados para soft-clipping o recorte suave, el aspecto fundamental de TAE según se desprende de la escasa información técnica de Arturia sobre este campo.

La compañía destaca que “TAE recrea las características de los osciladores analógicos con un increíble detalle”, algo muy importante porque la transparencia, claridad y fidelidad de los sintetizadores virtuales que emulan a clásicos analógicos han de lograr que fluya la inspiración propia de los sonidos clásicos. Y al mismo tiempo, permitir la exploración de nuevas texturas, sin que uno se vea interrumpido en su flujo creativo por las limitaciones previas que tenían los primeros osciladores digitales.

Por otro lado, en su papel vital dentro de la síntesis sustractiva, los filtros emulados deben reproducir con exactitud en el dominio digital las características inherentes a sus homónimos analógicos, así como ciertas características definitorias que proporcionan a cada instrumento clásico su sonido único.

El recorte suave o soft-clipping, además, es capaz de imprimir pegada y presencia al sonido, por no mencionar el carácter particular que surge al limitar la amplitud sonora, un atributo importante en la síntesis analógica.

¿Cómo lo hacen? “Prestamos una gran atención al detalle”

Los sintetizadores virtuales TAE se basan en técnicas de Procesamiento Digital de Señal (DSP), “las más avanzadas que existen según los estándares actuales”, declara Arturia. Y no en vano actúan con dedicación en dicho sentido, porque sus instrumentos de emulación son versátiles y de sonido muy fiel, al tiempo que demuestran una evolución y optimización que incide sobre todo en el consumo aligerado de recursos CPU, un aspecto criticado en su momento y que han logrado mejorar con el paso de los años.

Dependiendo del contexto, los instrumentos virtuales TAE son desarrollados a partir de modelos matemáticos y físicos, además de simulaciones de los circuitos electrónicos originales. Los ingenieros se sientan frente al sintetizador que estén modelando y escuchan cada pequeño matiz en el sonido que genera: “Podría ser la respuesta del knob de corte del filtro, un pequeño artefacto o espurio en la forma de onda de un oscilador, incluso el ruido generado por el circuito –y entonces encontramos formas de reproducir esos comportamientos en el dominio digital. Se requieren mucho esfuerzo y un buen conocimiento del instrumento analógico que emulamos, porque esas sutiles variaciones al sonido ‘perfecto’ nunca son las mismas de un sintetizador a otro, pero es lo que hace que nuestras emulaciones sean tan fieles sobre los originales”, argumenta la compañía.

Moog Modular V (2003)

Arturia Modular V (2003), desarrollado con la aprobación de Mr. Bob Moog

OSCilación fiel: buscando la mejor reproducción de los osciladores analógicos

Arturia nos argumenta que sus osciladores TAE son muy similares a sus homólogos analógicos por varias razones importantes. Una de las principales razones es que operan en modalidad “free-running, que es lo mismo que argumentar su naturaleza no-muestreada, sin recurrir a tablas de ondas o a la generación desde un punto cero al pulsar una nota. “Cada forma de onda es generada dinámicamente, lo cual es más consistente con el funcionamiento de los dispositivos originales y con las leyes de la Física. Así, nuestros osciladores evitan uno de los principales signos indicadores de la generación de las ondas digitales y proveen ese nivel de ‘vivacidad’ que encontramos en los clásicos sintetizadores analógicos del pasado”.

Por otro lado, los sintetizadores digitales estándar generan aliasing en las frecuencias altas, y también cuando se emplea Modulación del Ancho de Pulso (PWM) o Modulación en Frecuencia (FM). En este sentido, Arturia asegura que TAE permite el modelado de osciladores, libre por completo de aliasing en todos los contextos, ya sea PWM, FM, sincro hardware, y demás, y lo hace sin imponer un sobrecoste en el consumo de recursos CPU. Nuevamente, las formas de onda no son pre-muestreadas y regeneradas con perfección digital: cada nota tiene una vida propia. Y todo ello logra que tocar estos sintetizadores virtuales se torne en una experiencia muy cercana a estar frente a los instrumentos analógicos originales.

Evolución en el tiempo de la forma de onda sierra de un sintetizador hardware

Evolución temporal de la forma de onda sierra de un sinte hardware

Otro factor determinante se basa en la naturaleza inestable de los osciladores analógicos originales: “No estamos refiriéndonos necesariamente al tono, pues en realidad sus formas de onda siempre son ligeramente diferentes de un período a otro. Y debido a la sensibilidad de los componentes electrónicos analógicos, el tiempo de activación de cada periodo varía frente a la temperatura y otras condiciones ambientales”.

TAE tiene en cuenta todas esas circunstancias, y es capaz de simular la inestabilidad de los osciladores, lo que contribuye a crear un sonido más cálido y más grueso.

Representación temporal de una forma de onda de

Representación de una onda “diente de sierra” reproducida por TAE

Los osciladores analógicos originales utilizan los periodos de descarga de los condensadores para generar formas de onda comunes, como diente de sierra, triangular y cuadrada. Esto significa que las ondas son ligeramente curvadas o distorsionadas de formas que se consideran como muy deseables en un contexto musical, por su propia riqueza armónica. TAE también reproduce la descarga de un condensador para contribuir a la emulación del sonido analógico original.

Arturia atribuye claridad y transparencia refrescante a sus osciladores TAE, atendiendo a la implementación de todas esas circunstancias de la vida real: “así que cuando tocas un acorde con los osciladores crudos, no obtienes la impresión de ‘niebla’ digital o un sonido estático”. Al parecer, su tecnología también es capaz de generar complejos sonidos PWM con una calidad “sin precedentes y libre de aliasing. Esto es válido para todas sus formas de onda TAE (cuadrada, triangular, sierra, etc.), con la dificultad que ello representa en ciertas oscilaciones como triángulo o rampa.

Esta tecnología ha demostrado con creces su capacidad para materializar emulaciones muy sólidas de máquinas históricas que muy pocos pueden permitirse, pero a buen seguro, volverá a sorprendernos sin tardar demasiado…

Sintetizadores virtuales que reproducen características de los filtros analógicos

Otra de las áreas que ya estaba muy cuidada en la primera tecnología TAE al tiempo de su presentación (2003, Modular V), y que ha mejorado con el paso del tiempo, se centra en reproducir en el dominio digital las características de los filtros digitales.

Si tomamos como ejemplo al exitoso Prophet V, por ejemplo, es palpable que los avances en la potencia de procesamiento de los ordenadores le permiten “emplear técnicas directas para el modelado del filtro, con el fin de lograr una precisión sin precedentes en su emulación del circuito analógico paso-bajo original de cuatro polos”. Los ingenieros modelan el funcionamiento de cada componente electrónico individual presente en el circuito del filtro, de modo que recrean los cálidos matices habituales en el sintetizador analógico original.

Armónicos generados por el circuito de filtro de Sequential Circuits Prophet-5 en auto-oscilación: en azul el sinte original, y en rojo la emulación TAE

Armónicos generados por el circuito de filtrado paso-bajo de Sequential Circuits Prophet-5 en auto-oscilación: en azul el sinte original (ideal), y en rojo la emulación conseguida mediante Arturia TAE

El gráfico anterior ofrece un diagrama en el dominio de la frecuencia que ejemplifica el modelado directo de circuitos en acción: vemos claramente la generación de armónicos en múltiplos de la frecuencia de resonancia cuando el filtro trabaja en modo de auto-oscilación, y se expone en el caso del instrumento original (real e ideal) y según la emulación del sintetizador virtual conseguida por Arturia.

Dichos armónicos son muy característicos en el filtro del clásico Sequential Circuits Prophet-5 y se deben al comportamiento no lineal inherente a su diseño analógico. Los armónicos extra que son generados contribuyen a la riqueza y el calor del sonido percibidos tras la actuación del filtro. Y valiéndose de sus técnicas de modelado directo de los circuitos analógicos, TAE pretende imprimir las mismas características sonoras a sus sintetizadores virtuales, Prophet-V en este caso, brindando así a los músicos un sonido fidedignamente analógico.

El híbrido Prophet V, con lo mejor de los modelos 5 y VS de Sequential Circuits

El híbrido Prophet V, con lo mejor de los modelos 5 y VS de Sequential

La importancia del recorte suave o soft clipping

En los sintetizadores analógicos, el circuito de filtro resonante utiliza una función que limita la corriente eléctrica, lo que evita señales demasiado fuertes –es el resultado obvio del proceso de soft clipping o recorte suave. TAE es también capaz de emular dicha limitación de corriente, consiguiendo así que el sonido sea más natural. De forma consecuente, permite además que los filtros emulados alcancen la auto-oscilación de la misma forma que logran muchos clásicos hardware originales.

La emulación de soft clipping provee además una variante de saturación a modo de efecto, aunque en una modalidad muy particular. El recorte suave es una peculiaridad en las etapas de amplificación de salida de los sintetizadores vintage, y es un componente crítico para conseguir el sonido analógico.

Como decíamos, la tecnología TAE es una constante en todos los sintetizadores virtuales de Arturia como fundamento necesario para su poderoso sonido y posibilidades. Si bien ha demostrado con creces su capacidad para materializar emulaciones muy sólidas de máquinas históricas que muy pocos pueden permitirse, a buen seguro volverá a sorprendernos sin tardar demasiado. A finales de 2015, mostraba su cara más consolidada en iSEM, un softsinte para Apple iPad que demuestra el increíble estado de prestaciones que estas técnicas han alcanzado.

Esta información se basa en los detalles limitados que Arturia presenta en su sitio web, a pesar de que corroborando toda lógica comercial, sus pormenores internos son mantenidos como un secreto recelosamente guardado y que forma una parte importante de sus activos como empresa. Os prometemos que ampliaremos este texto y publicaremos más entregas siempre que tengamos acceso a otros pormenores. Hasta entonces, divisamos el futuro inmediato como un horizonte de maravillosas posibilidades para esta tecnología, e incluso su presente ya suena realmente brutal a través de los instrumentos que ha permitido engendrar.

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