مُركِّب صوتي رقمي

المُركِّب الرقمي هو مُركِّب يستخدم تقنيات معالجة الإشارات الرقمية (DSP) لإنتاج الأصوات الموسيقية، على عكس المُركِّبات التناظرية القديمة التي تُنتج الموسيقى باستخدام الإلكترونيات التناظرية ، وأجهزة أخذ العينات التي تُشغِّل تسجيلات رقمية لآلات صوتية أو كهربائية أو إلكترونية . بعض المُركِّبات الرقمية تُحاكي المُركِّبات التناظرية، بينما يتضمن البعض الآخر إمكانية أخذ العينات بالإضافة إلى التركيب الرقمي.

أُجريت أولى تجارب التركيب الرقمي باستخدام أجهزة الكمبيوتر ، كجزء من البحث الأكاديمي في مجال توليد الصوت.

في عام 1957، تم تطوير أول لغة برمجة للموسيقى الحاسوبية ، MUSIC ، بواسطة ماكس ماثيوز على جهاز IBM 704 في مختبرات بيل في عام 1957. ^{[ 1 ]} وهي تولد أشكال الموجات الصوتية الرقمية من خلال التركيب المباشر.

في عام 1969 تقريبًا ، طُوّر نظام EMS MUSYS 3 على يد بيتر غروغونو (البرمجيات)، وديفيد كوكرل (الأجهزة والربط البيني)، وبيتر زينوفييف (تصميم النظام وتشغيله) في استوديوهم بلندن (بوتني). كان النظام يعمل على حاسوبين صغيرين من طراز Digital Equipment PDP-8 . احتوى كل منهما على زوج من محولات D/A و A/D سريعة، ^{[ 2 ] [ 3 ]} وذاكرة وصول عشوائي ( RAM ) بسعة 12000 بايت ، مدعومة بقرص صلب بسعة 32 كيلوبايت ووحدة تخزين شريطية (DecTape). ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} أُجريت أولى عمليات أخذ العينات الرقمية على هذا النظام خلال الفترة 1971-1972 لألبوم هاريسون بيرتويستل " Chronometer " الذي صدر عام 1975. ^{[ 2 ] [ 7 ] [ 8 ]}

في الفترة من 1972 إلى 1974، تم تطوير جهاز توليف الصوت الرقمي دارتموث من قبل أساتذة كلية دارتموث جون أبلتون وفريدريك جيه هوفن، بالتعاون مع المؤسسين المشاركين لشركة NED سيدني أ. ألونسو وكاميرون دبليو جونز.

في عام 1977، تم تطوير جهاز توليف الصوت الرقمي من قبل هال أليس في مختبرات بيل . ^{[ 9 ]}

في عام 1977، ^{[ 10 ]} أصدرت شركة نيو إنجلاند ديجيتال (NED) جهاز سينكلافير ، وهو أول جهاز توليف موسيقي تجاري يستخدم توليد الصوت الرقمي بالكامل، وأول جهاز توليف موسيقي FM تجاري في العالم. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

استخدمت أجهزة المزج الرقمية التجارية المبكرة دوائر رقمية بسيطة ثابتة لتنفيذ تقنيات مثل التركيب التجميعي وتركيب التردد المعدل (FM) . أما تقنيات أخرى، مثل تركيب جداول الموجات والنمذجة الفيزيائية ، فلم تصبح ممكنة إلا مع ظهور المعالجات الدقيقة عالية السرعة وتقنية معالجة الإشارات الرقمية. ومن بين أجهزة المزج الرقمية التجارية المبكرة الأخرى جهاز Fairlight CMI ، الذي طُرح عام 1979، وجهاز New England Digital Synclavier II، الذي طُرح عام 1979 كنسخة مطورة من جهاز Synclavier الأصلي. ^{[ 11 ]} كان جهاز Fairlight CMI من أوائل أجهزة المزج التي تعتمد على أخذ العينات، ^{[ 14 ]} بينما استخدم جهاز Synclavier في البداية تقنية تركيب التردد المعدل (FM) المرخصة من شركة Yamaha، ^{[ 15 ]} قبل إضافة أول جهاز أخذ عينات متدفق من القرص الصلب في العالم بدقة 16 بت وفي الوقت الفعلي في وقت لاحق من عام 1982. ^{[ 11 ]} كان كل من جهاز Fairlight CMI وجهاز Synclavier نظامين باهظي الثمن، حيث بلغ سعرهما أكثر من 20,000 دولار أمريكي في أوائل ثمانينيات القرن الماضي. بدأت تكلفة أجهزة المزج الرقمية بالانخفاض بسرعة في أوائل الثمانينيات. طرحت شركة E-mu Systems جهاز المزج Emulator في عام 1982 بسعر تجزئة قدره 7900 دولار. على الرغم من أنه لم يكن يتمتع بنفس مرونة أو قوة جهازي Fairlight CMI أو Synclavier، إلا أن انخفاض تكلفته وسهولة حمله جعلاه شائعًا.

مع إضافة أجهزة التسلسل المتطورة، إلى جانب المؤثرات المدمجة والميزات الأخرى، ظهر جهاز توليف الصوت " محطة العمل ". يحتوي هذا الجهاز دائمًا على مُسلسل متعدد المسارات ، ويمكنه غالبًا تسجيل وتشغيل عينات صوتية، وفي السنوات اللاحقة، مسارات صوتية كاملة، لتسجيل أغنية كاملة. كما أنه عادةً ما يكون مُشغل عينات صوتية، مما يوفر مجموعة واسعة من أصوات الآلات الموسيقية الواقعية، مثل الطبول والآلات الوترية وآلات النفخ، لتسلسل وتأليف الأغاني، بالإضافة إلى أصوات آلات المفاتيح الشائعة مثل البيانو الكهربائي والأورغ.

نظراً لاستمرار الاهتمام بأجهزة المزج التناظرية ، ومع ازدياد القدرة الحاسوبية، ظهر نوع آخر من أجهزة المزج خلال التسعينيات: جهاز المزج التناظري المُحاكى ، أو "التناظري الافتراضي". تستخدم هذه الأجهزة القدرة الحاسوبية لمحاكاة أشكال الموجات والدوائر التناظرية التقليدية، مثل المغلفات والمرشحات، ومن أشهر الأمثلة على هذا النوع من الأجهزة Nord Lead و Access Virus .

أصبح بالإمكان الآن محاكاة أجهزة المزج الرقمية بالكامل برمجياً (" المزج البرمجي ")، وتشغيلها على أجهزة الكمبيوتر التقليدية. تتطلب هذه التطبيقات البرمجية برمجة دقيقة ومعالجاً سريعاً للحصول على نفس زمن الاستجابة الذي توفره الأجهزة المخصصة. ولتقليل زمن الاستجابة، طوّر بعض مصنّعي بطاقات الصوت الاحترافية أجهزة معالجة الإشارات الرقمية (DSP) متخصصة. تتميز أجهزة المزج الرقمية المخصصة بواجهة مستخدم سهلة الاستخدام (عناصر تحكم مادية مثل الأزرار لاختيار الميزات وتفعيل الوظائف، ومقابض لضبط المعلمات المتغيرة). في المقابل، تتميز أجهزة المزج البرمجية بواجهة رسومية غنية.

مع التركيز على لوحات المفاتيح الموجهة للأداء وتقنية الكمبيوتر الرقمي، ابتكر مصنعو الآلات الإلكترونية التجارية بعضًا من أوائل أجهزة المزج الرقمية للاستخدام في الاستوديوهات والتجارب، حيث كانت أجهزة الكمبيوتر قادرة على التعامل مع خوارزميات توليف الصوت المدمجة. ^{[ 16 ]}

في اليابان

في عام 1973، ^{[ 17 ]} حصلت شركة ياماها اليابانية على ترخيص براءة اختراع توليف التردد المعدل (توليف FM) من جون تشاونينغ ، الذي كان يجري تجارب عليه في جامعة ستانفورد منذ عام 1971. ^{[ 18 ]} بدأ مهندسو ياماها بتكييف خوارزمية تشاونينغ لاستخدامها في مُركِّب رقمي تجاري، مضيفين تحسينات مثل طريقة "توسيع نطاق المفاتيح" لتجنب إدخال التشوه الذي يحدث عادةً في الأنظمة التناظرية أثناء تعديل التردد ، على الرغم من أن الأمر استغرق عدة سنوات قبل أن تُصدر ياماها مُركِّبات FM الرقمية الخاصة بها. ^{[ 19 ]} في سبعينيات القرن العشرين، مُنحت ياماها عددًا من براءات الاختراع، تحت اسم الشركة السابق "نيبون جاكي سيزو كابوشيكي كايشا"، مُطوِّرةً بذلك عمل تشاونينغ المبكر على تقنية توليف FM. ^{[ 20 ]} قامت ياماها ببناء أول نموذج أولي لمُركِّب رقمي في عام 1974. ^{[ 17 ]}

صدر جهاز كاسيو VL-1 عام 1979، ^{[ 21 ]} وكان أول جهاز توليف موسيقي رقمي منخفض التكلفة، ^{[ 22 ]} حيث بيع بسعر 69.95 دولارًا. ^{[ 21 ]} قامت ياماها لاحقًا بتسويق تقنية توليف الترددات FM الخاصة بها وأصدرت أول جهاز توليف موسيقي رقمي بتقنية FM للشركة عام 1980، وهو ياماها GS-1، ولكن بسعر تجزئة باهظ بلغ 16000 دولار. ^{[ 23 ]}

كان جهاز Yamaha DX7 ، الذي طُرح عام 1983، بمثابة نقلة نوعية في عالم أجهزة المزج الرقمية، إذ تميز بابتكاره وسعره المعقول، مما أدى إلى تراجع أجهزة المزج التناظرية . ^{[ 24 ]} استخدم الجهاز تقنية توليف التردد (FM)، ورغم أنه لم يكن يدعم توليف العينات الذي يتميز به جهاز Fairlight CMI، إلا أن سعره الذي بلغ حوالي 2000 دولار أمريكي جعله في متناول شريحة أوسع من الموسيقيين. ^{[ 25 ]} اشتهر DX-7 أيضاً بتقنية "تعديل النغمات" لتجنب التشويش، وبنغمته الساطعة المميزة التي تعود جزئياً إلى معدل أخذ العينات العالي الذي بلغ 57  كيلوهرتز. ^{[ 26 ]} أصبح الجهاز لا غنى عنه للعديد من الفنانين الموسيقيين في ثمانينيات القرن العشرين، ^{[ 27 ]} وأصبح فيما بعد أحد أكثر أجهزة المزج مبيعاً على الإطلاق. ^{[ 18 ]}

في عام ١٩٨٧، أصدرت شركة رولاند جهازها الموسيقي المؤثر آنذاك، D-50 . وقد حقق هذا الجهاز نجاحًا باهرًا بفضل قدرته على الجمع بين العينات الصوتية القصيرة والمذبذبات الرقمية بتكلفة معقولة، فضلًا عن ابتكاره ^{[ ٢٨ ]} للمؤثرات الرقمية المدمجة (التردد، والكورس، والمعادل ^{[ ٢٩ ]} ). أطلقت رولاند على هذا النوع من التوليف اسم "التوليف الحسابي الخطي" (LA). ويعود الفضل في بعض أصوات أجهزة المزج المُسبقة الضبط المميزة التي اشتهرت في أواخر ثمانينيات القرن الماضي إلى هذا الجهاز، مثل صوت Pizzagogo المستخدم في أغنية " Orinoco Flow " لإينيا .

أصبح من الممكن تدريجيًا تضمين عينات عالية الجودة من الآلات الموسيقية الموجودة بدلًا من توليفها. في عام ١٩٨٨، طرحت شركة كورج آخر أجهزة التوليف الرقمية الثلاثة التي لاقت رواجًا كبيرًا في ثمانينيات القرن الماضي، بعد جهازي DX7 وD50، وهو جهاز M1 . بشّر هذا الجهاز بزيادة شعبية التوليف الرقمي القائم على العينات، وظهور أجهزة التوليف " المكتبية ". ^{[ ٣٠ ]} بعد ذلك، وُصفت العديد من أجهزة التوليف الرقمية الحديثة الشائعة بأنها ليست أجهزة توليف كاملة بالمعنى الدقيق، لأنها تشغل عينات مخزنة في ذاكرتها. ومع ذلك، لا تزال تتضمن خيارات لتشكيل الأصوات من خلال استخدام المغلفات ، ومذبذبات التردد المنخفض ، والمرشحات، والمؤثرات الصوتية مثل الصدى. تُعد سلسلة لوحات المفاتيح Yamaha Motif وRoland Fantom أمثلة نموذجية على هذا النوع، والتي تُوصف بأنها "أجهزة توليف ROM"؛ وفي الوقت نفسه، تُعد أيضًا أمثلة على أجهزة التوليف "المكتبية".

مع انخفاض تكلفة قوة المعالجة والذاكرة، ظهرت أنواع جديدة من أجهزة المزج الموسيقي، مما أتاح مجموعة متنوعة من خيارات توليف الصوت المبتكرة. وكان جهاز Korg Oasys أحد هذه الأمثلة، حيث جمع عدة أجهزة مزج رقمية في وحدة واحدة.

يُنتج المُركِّب التناظري الصوت باستخدام دوائر إلكترونية، مثل المذبذبات المُتحكَّم بها بالجهد والمُرشِّحات المُتحكَّم بها بالجهد . في المقابل، يُولِّد المُركِّب الرقمي سلسلة من الأرقام، غالبًا باستخدام نوع من مُعالِج الإشارات الرقمية ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى صوت باستخدام مُحوِّل رقمي إلى تناظري (DAC).

المُركِّب الصوتي الرقمي هو في جوهره جهاز كمبيوتر مزود (غالبًا) بلوحة مفاتيح بيانو أو أورغ وشاشة LCD كواجهة مستخدم. ونظرًا للتطور السريع لتكنولوجيا الكمبيوتر، يُمكن في كثير من الأحيان توفير ميزات أكثر في المُركِّب الصوتي الرقمي مقارنةً بالمُركِّب الصوتي التناظري بنفس السعر. ومع ذلك، لكلتا التقنيتين مزاياها. فبعض أنواع التوليف، مثل أخذ العينات والتوليف التجميعي ، غير ممكنة في المُركِّبات الصوتية التناظرية، بينما يُفضِّل العديد من الموسيقيين، من جهة أخرى، خصائص المُركِّبات الصوتية التناظرية على نظيراتها الرقمية.

شهدت حقبة الموجة الجديدة في ثمانينيات القرن العشرين ظهور آلة المزج الرقمية للجمهور. استخدمت فرق موسيقية مثل "توكينغ هيدز" و "دوران دوران" الأصوات المُصنّعة رقميًا في بعض أشهر ألبوماتها. كما بدأت فرق أخرى ذات توجه موسيقي أقرب إلى موسيقى البوب ، مثل "هول آند أوتس"، بدمج آلة المزج الرقمية في موسيقاها خلال ثمانينيات القرن العشرين. وبفضل التطورات التكنولوجية في تسعينيات القرن العشرين، باتت العديد من آلات المزج الحديثة تعتمد على معالجة الإشارات الرقمية (DSP) .

تعمل جميع أجهزة المزج الرقمي بطريقة متشابهة إلى حد كبير، وتبدو مشابهة للحاسوب . عند معدل أخذ عينات ثابت، ينتج عن التوليف الرقمي سلسلة من الأرقام. ثم يُنتج الصوت من مكبرات الصوت عن طريق تحويله إلى شكل تناظري. يُعد التوليف الرقمي المباشر البنية النموذجية لأجهزة المزج الرقمي. من خلال توليد الإشارة، ومعالجة الصوت والآلات الموسيقية، يتم إنشاء تدفق الإشارة والتحكم فيه إما عن طريق إمكانيات MIDI أو عناصر التحكم على مستوى الصوت والآلات الموسيقية. ^{[ 31 ]}

• Vintage Synth Explorer ، مصدر رائع لأجهزة المزج التناظرية والرقمية القديمة.
• Psycle ، برنامج توليف وتسلسل/تتبع موسيقي معياري قابل للتنزيل مجاناً (مفتوح المصدر ومجاني تماماً)
• Buzz ، برنامج توليف موسيقي معياري قابل للتنزيل مجاناً (مجاني ولكنه احتكاري)