実験室第6項:AMを探る


1.はじめに
 K5000のADditive音源は基本的に整数次倍音というさまざまな音程の正弦波を
重ね合わせることによって音色を合成するものですよね。
でも、身の回りにあるたくさんの音は整数次倍音だけで出来ているわけではないのだそうです。
特に金属的な「ぎゃい〜ん!」とか、「ご〜ん!」という音にはたくさんの
「非整数次倍音」というものが含まれているのだとか。
何でもこの「非整数次倍音」を作り出すのに向いているのが、かの有名なFM音源だということです。
じゃあ、K5000ではそんな倍音は作れないのかというと、そうではありません。
ちゃ〜んと「AM」という機能が装備されていて、これを使うと金属的な音も出せる
のです。たまには無茶苦茶な音も作ってみたいときがありますから、そんな時には
とっても便利です。といっても私のことですから、パラメータをぐちゃぐちゃに
してしまうのが常なのですね。我ながらなんとかならんもんですかね、これは。
でも性格ですからね。「三つ子の魂百まで」って言うし。きっと治らないんでしょうね。
いいもん。ふ〜ん。生まれつきだもん。

さて、どうせ使うのなら動作を良く知っておいたほうが良さそうですね。
動作がわかれば、いかな私でも少しはロジカルに音が作れるようになるでしょう。
というわけで、さっそく調べてみることにしましょう。

2.AMを使った時のスペクトル
 まずはAMを使った時にどんな効果が得られるのかを実際に耳で聞いてみるところから始めてみますね。
OSC1,2ともに基音だけ(正弦波ですね)を立ててみます。また、COARSEをOSC1,2それぞれに3,0に設定
して聴いてみます。短3度で鳴る2つの音が聴こえますよね?
じゃあ、AMを1→2でONにしてみます。お、ぜんぜん違います。
何か、3つの音が鳴っているように聴こえませんか?
しかも、和音ではない濁ったような感じで。
う〜ん、どんな音が鳴ってるかを調べたいところですね。
何かいい道具はないかなあ....。で、困った時にはインターネット。
ごそごそと漁るとありましたよ、ぴったりのものが。
efuさん製作の「WAVE SPECTRA」というオーディオ域スペクトラムアナライザ(略してスペアナ)
です。スペアナだけじゃなくって波形観察も周波数測定もできてしまうという優れものです。
ちなみにスペアナというのは計測器の一種で、横軸に周波数、縦軸に信号強度が表わされます。
つまり、ある信号の中にどんな周波数成分がどのくらいの強度で含まれているのかが
視覚的に表せるというものです。
おお、こりゃ凄いわ。画面も奇麗だなあ....。というわけで早速使ってみましょう。
まず、最初のAMをOFFにしたときの信号です。

2つの周波数の信号があらわれていますね。周波数を計ってみると、
高いほうの信号が620Hz付近、低いほうの信号が
528Hz付近にあることがわかります。624Hz付近の信号がOSC1の、
528Hz付近の信号がOSC2の出力だということですよね。
この場合は信号源は2つしかありませんし、そもそも正弦波は
余分な倍音成分を含んでいませんから、鋭いピークを描くはずですし。

じゃあ、AMをONにしたときの信号は?

やっぱりね〜。三つの周波数成分が表われています。
97Hz、528Hz,1152Hz付近にそれぞれのピークがありますね。
そして、620Hz付近にあったピークが消えてしまっています。
ん?528Hzのピークって、確かOSC2の信号でしたよね?
ということは、OSC2の信号はそのまま出ているということでしょうか?
じゃあ、ミキサーセクションでOSC2の信号をカットしてしまえば、
真ん中のピークは無くなるはずですね。
よし、OSC2のボリュームを下げてみます。

予想通り、真ん中のピークは消えてしまいました。
とすると、残った信号はOSC1の出力ということになります。
ほえ?このセッティングではOSC1の出力は620Hz付近に鋭いピークとして
出るはずですよね?
どうしてこんなに離れたところにピークが現れるのでしょう?

3.昔学校で習ったことと、類似の動作をするエフェクターの探索について
  なんかですね、こんな動作をするエフェクターのことを本で読んだような
気がするのです。
で、昔、学校で習ったことのひとつに「実験室の一週間よりも図書室の一日」
というのがあるわけです。
ここでごちゃごちゃやってても時間の無駄のような気もします。
うむ、きっと先生の言ったことは正しいに違いないです。
そこでごそごそと手持ちの本を漁ってみると、
ありましたよ。そっくり同じ動作で、同じ効果の得られるエフェクターが。
なんと1981年の出版物でした。
我ながら爆笑もんでしたね。なんてったって当時の私は坊主頭の中学生だったんですよ。
ぎゃははははは(^.^)。
何でそんな本をいまだに持ってるんだか(爆笑)。はい、そのエフェクターの名前は
「リング・モジュレータ」というのです。
そう、あのJ・ロード大先生が名盤「LIVE IN JAPAN」で
「ぎゅわああああああ〜、ぎゅわぎゃぎゃぎゃぎゃ〜」って
やってたやつです。最近、R・ムーグ
(私は「ムーグ」で育ったので、あえて「ムーグ」と書きます。モーグじゃないもん。)
博士のMooger Foogerで復活したあれなんです。
なんだって素直にリング・モジュレータって書かなかったんでしょうね、KAWAIさんは。
まあいいや、人にはそれぞれ事情ってもんがありますからね。さて、以下は発掘した文献、
「だれにもわかるエフェクター自作&操作術’81」からの引用です。

「このマシンの原理は、電気的にはマルチプライヤー(掛算器)とか平衡変調器と呼ばれる回路の
 応用だ。どのような動作をするかといえば、X,Y二つの入力の積が出力に現れてくる。従って、ふたつの
 入力端子に同時に信号を加えないと、出力にはまったく音が出ない。一方にオルガンなどの音を入れ、
 もう一方にエンベロープの直流電圧を入れて、初めてVCA(電圧制御アンプリファイヤ)として動作する。
 また、一方の端子に楽器の音を入れ、もう一方の入力端子に発振器の出力を入れると、
 加えたふたつの周波数の和と差の音が出てくる。」
 

あ、な〜るほどね。
だから出力にふたつのピークが現れるんですね。
確かにスペクトルを見ると624-528=96Hz、620+528=1152Hz付近で
ピークが現れています。若干、計算(笑)とずれていますが、周波数測定は
ピークにマウスでカーソルを持っていく、という方法で計っていますから、測定誤差でしょう。
うむ、「AM」とは内蔵型リング・モジュレータと考えて良さそうです。
おお、先生の言ったことは正しかったのです。
確かに文献調査のおかげであっという間に疑問が解けてしまいました。

4.そうと分かれば...。
 なるほどっ、入力に対して和と差の成分が現れるのですねっ!
よし、それならばOSC2で倍音を一つ立てたらどうなるのでしょう?。
適当にここでは第6倍音を立ててみます。そのときのOSC2のスペクトルはこんな風になります。

そしてこのときのピークの周波数は528Hzと3143Hzです。ここでAMをONにしてみます。
もちろんOSC1はさっきとおんなじ620Hzに出力が出る正弦波に設定しています。

おおっ、6つの周波数成分が検出されました。ピークは下から97Hz,528Hz、1152Hz、2207Hz、
2520Hz,3143Hz,3768Hzとなっています。
ここで新しく出現した2520Hzと3768Hzの成分は第6倍音の3143HzとOSC1の620Hzのそれぞれ
和と差の値にほぼ等しいではありませんか。
と、いうことは倍音に対しても基音に対するのと同様の成分が発生していると考えても良さそうです。

さて、ここで私はこう考えました。
「OSC2に一つの倍音を立てることで(OSC1の出力は正弦波であるにもかかわらず)
 複雑な倍音構成を得ることが出来た。
 それならばOSC2に対して各倍音のエンベロープ制御を行えば、
 ソース1の出力として時間変化する複雑な倍音構成を得ることが
 出来るのではないか?」。う〜む。どうなるのかなあ?...。
学校の先生から習ったことでもう一つ、
「わからなければやってみる。それが実験者の特権である」
というのがありました。
そっか、やってみりゃいいんですよね。で、やってみました。
OSC2の第6倍音のアタックをこんな風に

少し遅らせてみたんです。そのときOSC1のAM変調後の出力のみを聴いてみると
きいっていう感じになってますよね。これって、OSC2の第6倍音のレベル変化に合わせて
2520Hzと3768Hzの成分が徐々に大きくなっているということですよね。わはははは、ということは
OSC2にもっとたくさんの倍音を立てて、しかもそいつらのエンベロープをいじくりまわしてやれば
もっと複雑に時間変化する倍音構成が作れるということではありませんかっ!おまけにそれらの倍音は
いわゆる整数次倍音とは無関係に現れるのです!。

  
5.考察と感想

 K5000の動作からみる限りソース1の出力が被変調側ということになりますし、
ソース2が変調側ということになります。
ソース2のボリュームを絞ってしまえば、被変調出力だけを得ることが
出来ますから、これに加えてソース3、4,5,6で作った音を重ねてやれば
もっと面白いことが出来そうですね。
あるいは単純にソース1,2だけで音を作るとして、OSC2の周波数を固定してみるとか、
ベンダーでOSC2のみをモジュレートするとかすれば、かなり面白い効果が得られます。
ちょっとやってみますね。OSC2をE4に固定してその出力をカットしてみました。
最初にスケールを弾いて、つぎにベンダーでぐにぐにとやってみた結果です。
音程感なんてもう無いですね。もっと倍音を立てればもっと凄い音になるでしょう。
ふわあ、また音を作る小道具が増えてしまいました。
K5000というのはいったいどこまで私を悩ませてくれるのでしょう?

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