La parola “Vocoder” viene ovviamente dall’Inglese ed è una contrazione dei termini “voice” e “encoder”. Wikipedia a riguardo la mette giù veramente troppo dura, sembrerebbe che chi ha scritto la pagina non abbia colto per nulla l’evoluzione e la ricerca dietro questo apparecchio!

Si parla di Equazione di Yule-Walker (!) per il vocoder analogico, quello degli anni 70! Dopo aver letto l’intera pagina ho pensato di rendere giustizia e scrivere qualcosa a riguardo.

Il Vocoder tecnicamente è una modulazione “spettrale”.

STORIA

Lasciando perdere le assurde elucubrazioni sulle origini matematiche derivate dalle deviazioni “criptografiche”, il Vocoder “moderno”, quello nato negli anni 60/70 che conosciamo dai dischi dell’epoca è un tentativo di ricreare elettronicamente il suo vero “nonno”, ovvero il “sonovox” che lavorava più meccanicamente che elettronicamente, usando la variazione della cavità della bocca.

La Tecnologia Analogica

Nel 1968 Robert Moog progettò un semplice vocoder basato su quattro dei suoi filtri “fissi” per una università, l’anno dopo venne contattato da Wendy Carlos che doveva realizzare la colonna sonora di Arancia Meccanica e un album di riferimento anche per lo stesso Moog per dimostrare la sua tecnologia Modulare, Switched on Bach.

Wendy voleva realizzare un Vocoder sufficientemente intelleggibile e chiese a Moog di studiare qualcosa a riguardo e dato che era riuscito a mettere le mani sul primo progetto di Dudley del 1934, decise di modificare diversi moduli usando la sua tecnologia che aveva già in casa, ovvero, filtri, envelope followers e VCA e si inspirò anche al Sonovox.

Creò un sistema con due filtri a 10 bande, uno per la voce che chiamò “canale modulatore” e uno per il segnale da modulare chiamato “carrier”

• Innanzitutto due filtri passa alto, uno al Modulator e uno al Carrier evitano che frequenze non udibili entrino in gioco
• Un filtro a 10 bande che analizza la voce (il canale “Modulator”), ogni banda in uscita è collegata ad un “envelope follower” che trasforma la quantità del segnale corrispondente in una tensione
• Un filtro esattamente uguale collegato al canale “Carrier” nel quale entra il segnale da modulare con la voce che può essere ad esempio una tastiera, questa volta alle uscite di ogni singola banda c’è un VCA (voltage controlle amplifier) che è collegato al corrispondente “envelope follower” della sezione modulator.

Quello che esce ovviamente è il solo segnale “carrier”. Il primo problema è che la voce utilizza un numero limitato di bande, dai 200Hz ai 4000Hz, al di sopra ci sono i rumori delle consonanti e le armoniche (lo vedremo dopo).

Quindi le bande inizialmente erano:

• Passa Basso
• 265Hz
• 390Hz
• 550Hz
• 800Hz
• 1200Hz
• 1770Hz
• 2650Hz
• 3900Hz
• Passa Alto

Il vocoder a 10 bande Moog lo si può ascoltare in “Timestep”, nella colonna sonora di Arancia Meccanica di Wendy Carlos o in “Switched on Bach” sempre della stessa autrice ed ebbe subito un enorme seguito, il suono era una pure voce sintetica che arrivava dal futuro e poteva cantare!

I difetti:

• Intelleggibilità non al massimo
• Il “carrier”, la tastiera o il suono usato per essere modulato deve avere all’interno le frequenze comprese nella voce altrimenti la modulazione è minima e diminuisce drasticamente l’intellegibilità!
• Le “consonanti” che hanno una caratteristica particolare (esplosiva e corta, caratterizzata dal rumore bianco o rosa) non sono comprese

Più tardi Moog realizzò una versione a 16 bande acquisendolo da Bode, ma la filosofia era quella di creare uno strumento non solo per la voce ma che potesse essere usato con tutto!

Alla fine degli anni 80

Lo stato dell’arte

La Sennheiser studiò per buona metà degli anni 70 qualcosa di meglio del principio di Moog e nel 1978 uscì con la migliore versione di sempre del Vocoder Analogico, il VSM-201

Eccola la demo tratta dal nastro originale…

20 bande costruito con filtri di qualità leggendaria, costruito in “soli” 50 esemplari (e uno è di mia proprietà del 1989), controlli e aggiunte mai più viste in nessun altro modello successivo, usato dai Kraftwerk, Giorgio Moroder, Herbie Hankock e tantissimi altri, il suo suono riconoscibilissimo per l’estrema “intelleggibilità” grazie alla sezione di moltiplicatori che permettono di “augmentare” separatamente ogni banda e adattarla alla propria voce.

Una aggiunta innovativa è stata la “unvoice” detection che può essere automatica o si può inserire una fonte esterna, in questo modo si “allunga” la vita di questo apparecchio che è ancora oggi il massimo tra i vocoder analogici.

Il costo era esageratamente alto, come una macchina, oggi è talmente raro che può superare il 30.000 euro!

 

 

 

L’intelleggibilità era il problema, Fritz Sennheiser studiò a lungo con il suo team per migliorarla e furono i primi ad identificare le “consonanti esplosive” e poterle manipolare a parte, ma la complessità ed i costi dovuti alla qualità estrema dei componenti portò questo progetto all’abbandono e per anni venne usato dai big dei big nei vari album o come dimostrazione di muscoli negli stand delle fiere.

 

Dagli anni 80 la tecnologia dei circuiti integrati migliorò sensibilmente e i prezzi calarono, le bande aumentarono solo con il Syntovox 222 che divenne un diretto concorrente del Sennheiser (anche se in realtà non esisteva la competizione per il costo di quest’ultimo).

MOOG acquisì il modello 7702 di Harold Bode che realizzò un 16 le bande, partendo da 50Hz per arrivare a 5080Hz, scrisse anche delle note tecniche che rendo leggibili qui:

Harold Bode Vocoder

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Come suonano? Ecco qualche esempio

Esempi tratti da diversi dischi e lavori, dal 1969 al 1981.

1) Timesteps (estratto), 1969/70 – Wendy Carlos Incredibili le textures vocali ancora oggi irrangiungibili

2) Clockwork Orange (colonna sonora, estratto). 1970 – Wendy Carlos

3) Sex Machine (estratto) – Sly and the family Stone Da notare che come input Sly Stone ha cantato su una chitarra Wah

4) We are the robots (estratto) – Kraftwerk Da notare il vocoder Sennheiser

5) Oh Superman – Laurie Anderson Da notare l’uso del Roland VP330

 

Wendy Carlos Timesteps (except)
Wendy Carlos Timesteps (except)
Wendy CarlosClockwork Orange
Wendy CarlosClockwork Orange
Sly and the Family StoneSex Machine
Sly and the Family StoneSex Machine
Kraftwerk We are the robots
Kraftwerk We are the robots
Laurie Andreson Oh Superman
Laurie Andreson Oh Superman

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Ecco la Timeline dei vocoder analogici, dall’inizio alla fine degli anni 80

La mia esperienza personale, il mio Vocoder

Alla fine degli anni 70, da assiduo frequentatore del SIM (Salone Internazionale della Musica), quando Milano faceva veramente la differenza (tiè), vidi per la prima volta il vocoder della Sennheiser VSM-201, presentato e dimostrato da uno dei suoi creatori, un certo Karl Wagemann che lavorò nel team con Fritz Sennheiser, in particolare una demo dova cantava su delle campane che suonavano a festa, annoiato per una dimostrazione ogni ora.

Lo tartassai di domande fino all’inverosimile, andai tutti i giorni a trovarlo (nel pomeriggio) chiedendo l’impossibile e continuai per i due anni successivi! Un bel giorno, da tedesco pragmatico, decise di accontentarmi, prese dei fogli e disegno lo schema a blocchi soffermandosi diverse volte sui vari punti, poi aprì il prototipo davanti a me e me lo mostrò internamente…

Felice come non mai, forte di avere qualche informazione di prima mano e in grado di lavorare con l’elettronica, andai all’Hoepli di Milano (ora ufficialmente morta, sigh…), terzo piano, dove c’erano tutti i libri di elettronica a spulciare e grazie alla gentilezza di uno degli inservienti che sotto pagamento mi fotocopiava di nascosto di tutto, lessi libri sugli Operazionali, primissimi libri sui circuiti musicali, etc. etc.

Passai due anni a fare prototipi e alla fine realizzai il mio “vocoder”, simile a quello Moog ma con qualche aggiunta, ecco una parte dello schema originale:

 

La foto centrale è stata scattata nello studio della WEA, da sinistra Pino Scagliarini (Gianna Nannini), il sottoscritto, Paolo Napolitano, sconosciuto. Lo scopo era quello di testare il vocoder che è sul tavolo sulla sinistra, purtroppo non ho alcuna foto del pannello frontale.

Non era facile a quei tempi trovare un Vocoder, per cui venni chiamato diverse volte in studio per affittarlo, è il caso di Andrea Tich prodotto da Roberto Colombo che lo usò nel suo singolo “Sono Tich” e successivamente in altri lavori anche internazionali WEA. Da quella esperienza iniziai la mia carriera come “programmatore sonoro”.

Sotto qualche brano dove è stato utilizzato questo vocoder, tra il 1980-1982

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Andrea Tich Sono Tich
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