Polyvoxのオシレーター

Polyvox（Polivoks／Поливокс、ポリヴォクス）について語られることの多くはフィルターの話です。そのフィルターに入る音は2基の素朴なオシレーターから来ていて、1982年当時の多くのシンセと比べても簡素です。クリック付きスイッチで選ぶ5つの波形、5つのオクターブ・レンジ、デチューンのつまみが1つ。パルス幅変調はまったくありません。

このページでは2枚のジェネレーター・プレートをコントロールごとにたどり、私たちの再現プラグインDuovoxで書き出したプレーヤーを付けています。最後に、実機の録音から測った1周期の波形を、プラグインの波形と重ねて載せました。

1982年のパネルでは、オシレーターはジェネレーターと呼ばれています。「ГЕНЕРАТОР I」と「ГЕНЕРАТОР II」です。各プレートの上には大きなロータリー・スイッチが2つ、「ДИАПАЗОН」（レンジ）と「ФОРМА」（形、つまり波形）があり、その下に小さなつまみが2つあります。左の小さなつまみはどちらのプレートでも「МОДУЛЯЦИЯ」で、ピッチにかかるモジュレーターの深さです。右のつまみは違います。VCO Iでは「ГЕНЕРАТОР II」で、VCO IIがVCO Iをどれだけ強く周波数変調するかを決めます。VCO IIでは「РАССТРОЙКА」、デチューンです。Duovoxでは表記をABCにすると、RANGE、WAVE、MODULATION、VCO II FM、DETUNEと表示されます。

オシレーターごとのチューン・つまみはありません。マスター・チューニング（「НАСТРОЙКА」、パスポートでは±全音1つ）は左側のプレートにあり、2基をまとめて動かします。ハード・シンクもありません。あるとするネット上の記事が1つありますが、回路図には見当たりません。

クジミンによるジェネレーターの説明は短く、三角波、ノコギリ波、デューティ比の異なる3つの矩形波、とあるだけです。中心にあるのはノコギリ波です。オペアンプの積分器が電圧を上げていき、トランジスタがそれをリセットします。三角波はそこからダイオードで折り返して作り、3つのパルスはコンパレーターから出てきます。セレクターはそのうち1つを選び、アイコンは矩形波から最後のパルスに向かって細くなっていきます。

パルスの幅はどこにも記録されていませんでした。そこでオリジナル3台の録音から測りました。中央値は矩形波が45 %、パルスが20 %、ナロー・パルスが8.8 %で、Duovoxはこの幅を使っています。プレーヤーは1つの音を押さえたまま波形を切り替えます。

パルス幅の違いは倍音に表れます。20 %のパルスには第5倍音がありません。Duovoxのクリップでは、第5倍音が基音より45 dB低く、第4と第6倍音は13〜16 dBしか下がっていません。8.8 %のパルスは第11倍音が消えるはずで、実際に45 dB下がり、第10と第12倍音はそれぞれ21 dBと24 dB下です。45 %の矩形波は偶数次倍音を残していて（第2倍音は16 dB下）、完全な50 %の矩形波ならこうはなりません。

ハードウェアと同じく、波形を変えると音量も変わります。実機ではノコギリ波を基準に、三角波が1 dB小さく、矩形波が3 dB、パルスが2 dB大きく、ナロー・パルスが0.5 dB小さいという結果でした。このプレーヤー（ミキサー3）では、三角波、ノコギリ波、ナロー・パルスが、矩形波とパルスより3〜4 dB小さく出ています。

レンジのセレクターにはオルガンのフィート表記で5つのポジションがあります。32'、16'、8'、4'、2'。1段ごとに1オクターブです。8'が標準のピッチなので、48鍵（FからEまでの4オクターブ）の鍵盤では、8'のいちばん低い鍵盤が87.3 HzのF2になります。

工場のパスポートでは、ジェネレーターの全音域は21.8 Hz〜5274 Hzです。32'のいちばん低い鍵盤のF0から、2'のいちばん高い鍵盤のE8まで。鍵盤の4オクターブにレンジ・スイッチの4オクターブを足して8オクターブです。

各クリップの最初の音がいちばん低い鍵盤です。Duovoxの書き出しから測ると、32'で22.1 Hz、続いて43.9、87.5、174.8、349.1 Hzでした。32'の音がパスポートの21.8 Hzより4分の1半音ほど高いのは意図したものです。測定した3台目のマルチサンプルでは、最低ゾーン（約25 Hz）が12パッチ中8パッチで7〜39セント高くなっていました。Duovoxはこれをコアのわずかなリーク電流としてモデル化し、ランプのリセット時間が原因で高域がわずかに低くなる傾向（1 kHzで約5セント）も合わせて再現しています。

DuovoxはMIDIで弾くので、48鍵の外の音も出せます。表はオリジナルの鍵盤の範囲です。

デチューンのつまみはVCO IIにしかありません。目盛りは2 1 0 1 2で、両端にマイナスとプラスがあり、パスポートでは±25 %以上、つまり約±全音2つとされています。Duovoxの表示は半音単位で、両端が±4です。

聴きどころは2つあります。0の近くで目盛りを10分の1（0.2半音）動かすと、2つのノコギリ波がゆっくりうなり、コーラスなしで音が厚くなります。そしてぴったり0では、2基のオシレーターは鳴り始めたときの位相を保ちます。この書き出しでは部分的に打ち消し合い、ユニゾンのクリップはデチューンしたどのクリップより2 dB小さくなりました。別の音では位相が別のところに落ち着きます。振れ幅は音程を作るのに十分で、+1で全音、+2で長3度です。5度やオクターブにはレンジ・スイッチを使い、その間の音程はそこからデチューンします。

2基のオシレーターは、ノイズや外部入力と一緒にミキサーで合流します。レベルはそれぞれ0〜6。加算回路は入力ごとにゲイン1で、合計に上限がないため、ミキサーはフィルターのドライブ・コントロールとしても働きます（ベースのチュートリアルはこの性質を土台にしています）。

ここでは2基をかけ離れた設定にしています。VCO Iは16'のノコギリ波、VCO IIは8'のナロー・パルスです。クリップは音量を揃えてあるので、スイッチで変わるのはバランスだけです。

ノコギリ波だけからパルスだけへ移ると、500 Hz以下のエネルギーに対する2 kHz以上のエネルギーが約11 dB増えます。1オクターブ上のパルスが細い高域を足し、1オクターブ下のノコギリ波が重さを保ちます。実機でもDuovoxでも、2つのレベルはフィルターをどれだけ強くドライブするかも変えるので、フィルターを閉じているときは合計の量を意識してください。

指数コンバーターは鍵盤の電圧を周波数に変える回路で、そのトランジスタは温度でドリフトします。クジミンの解決策は、КР198НТ1Аトランジスタ・アレイを高めの温度に保つことでした。その周りの追従回路（回路図ではКМ551УД1Бオペアンプ）がチップを温め続け、彼の言葉を借りれば室温の影響を受けにくくします。パスポートでは、オシレーターのドリフトは4時間で±0.5 %未満とされています。

それで実際にどの個体も安定したわけではありません。ネームプレートの下には6つのチューニング用トリマーが隠れていて、クジミンは、工場からきちんと校正されないまま出荷されることが多かったと振り返っています。40年経った今でも、オーナーたちはチューニングの話をしています。私たちが測れたのは、長く押さえた音のゆっくりした揺れでした。3台目では標準偏差でおよそ1セント、10秒間のピーク・トゥ・ピークで2〜8セントです。

Duovoxはこれを背面パネルのDRIFTとして備えています。標準の35 %で標準偏差約1.1セント、ピーク・トゥ・ピーク5セントになり、各オシレーターがそれぞれ勝手に揺れます。いちばんわかりやすいのは、2基を同じ音で鳴らすことです。

ドリフト0ではクリップの音量は動きません（50 ms単位で最大と最小の差が0.2 dB）。35 %では2つのノコギリ波の位相が合ったりずれたりして、6秒間で音量が約6 dB揺れます。100 %でも揺れ幅はほぼ同じで、ピッチの揺れがさらに大きくなります。オシレーター1基だけなら、同じドリフトは数セントのピッチの動きになり、聞こえるというより感じるものです。

波形を確かめるために、実機の録音を使いました。synth4everのデモでフィルターを開いたままVCO Iの5つの波形を切り替えたもの、Nikos Mechanezidisによる機能紹介デモの2台目、そして市販のマルチサンプル・セットに収められた3台目です。安定した区間から1周期ずつ切り出して位置を揃えて平均し、録音経路の代わりとなる簡単なハイパスとローパスを通してモデルと照合しました。録音は測定にだけ使い、プラグインには入っていません。

5つのうち4つは、オリジナルとの差が4.4〜6.7 %に収まりました。いちばん手がかかったのは三角波です。実機の三角波は周期の半分ではなく52 %をかけて上がり、頂点は丸く、第2倍音は約20 dBしか下がっていません。教科書どおりの三角波にはない特徴です。ノコギリ波は、録音経路をモデル化してみると理想的なランプで、リセットだけが12 kHzのポールのようになまっていました。パルスのエッジは、コンパレーターらしく約5.5 kHzでなまっています。この比較のパルスとナロー・パルスは1台の個体のもの（幅19 %と9 %）で、Duovoxが使う20 %と8.8 %は3台の中央値です。

外れ値は矩形波で、29.4 %です。幅は一致していて、差は平らな部分にあります。2つの波形で垂れ下がり方が違うのです。平らな部分は信号経路のハイパスがいちばん表れやすいところで、手元の録音ではカップリングが約8〜25 Hzとまちまちだったため、この数字はそれ以上追いませんでした。

オシレーターを含むパネルの残りは、サウンド・プレイグラウンドでつまみ1つずつ試せます。このページでは触れるだけにしたVCO II FMつまみは、FMとリング・モジュレーションの音の回で詳しく扱っています。