ELE_01









 
Tecnologia


ARCHITETTURA HARDWARE MPPC
(Multi Platform PC.)

L'organo elettronico digitale, come tutti i sistemi computerizzati e' parte integrante della 'Multimedial information technology', e pertanto sfrutta le enormi potenzialita'nofferte dai moderni computer (PC industriali) e relative periferiche.
Queste potenzialita' si traducono per esempio in elevatissime velocita' di calcolo, impensabili da raggiungere sino a qualche tempo fa', oppure alla possibilita' di sfruttare appieno i vari modi e mezzi di scambio dati fra sistemi multimediali, come le penne USB, e non per ultimo all'eccezzionale rapporto fra il costo e la quantita' di dati che possono essere registrati in memorie ultraveloci.
E' stata adottata quindi la tecnologia digitale basata su modernissimi computer PC compatibili, che costituiscono il cuore dei nostri organi.
Ogni computer e' dotato di una unita' centrale di elaborazione (CPU) a 2 o 4 cores (dual core, quad core) in grado di eseguire dei processi paralleli, riducendo quindi il tempo di svolgimento dei programmi e ottimizzando le prestazioni globali.
La CPU e' inoltre coadiuvata da un processore aritmetico di elevatissima precisione in grado di eseguire calcoli in virgola mobile, con estensione della parola a 80 bit tipici dei sistemi multimediali, sfruttando anche la tecnologia MMX.
In ogni strumento e' presente 1 o 2 di questi computer, in grado di elaborare fino a 6000.000.000 di operazioni al secondo, una velocita' mai raggiunta sino ad ora con computer di questa categoria.
Inoltre sono presenti delle memorie di lavoro in grado di ritenere sino a 1000.000.000 di informazioni elementari a 32 bit. Si pensi per esempio che normalmente in strumenti digitali correnti si utilizzano ancora estensioni di dati a 8 bit, quindi 4 volte inferiori.
Il tutto corredato da una memoria di massa che puo' ospitare sino a 250.000.000 di informazioni elementari, suddivise in dati per la ricostruzione del suono, in dati per la personalizzazione dello strumento, in dati per la gestione dei vari registri e altro ancora.
Naturalmente tutto cio' e' invisibile all'organista, il quale deve solo preoccuparsi di utilizzare lo strumento nel modo tradizionale e come ha sempre fatto sino ad ora.
Ma tutta questa potenza di calcolo e di elaborazione digitale deve essere in qualche modo 'imbrigliata' e gestita nel migliore dei modi. Ecco allora che interviene il primo livello di software chiamato 'Sistema operativo', che per brevita' chiameremo S.O.
Il S.O. adottato fa parte della categoria supercollaudata del 'MS-DOS'.
Al DOS e' affiancato un'altro S.O. progettato ad hoc, (secondo livello, chiamato VOE) in grado di ricostruire i suoni campionati e riprodurli nel modo piu' realistico possibile.
Ma questa parte del software verra' meglio descritta nella propria sezione dedicata.
Perche' la scelta di questo S.O. (DOS) considerato da alcuni 'superato...' ?
Le risposte sono presto date:

1 - Si tratta di un S.O. stabilissimo per le applicazioni real-time
     Non si blocca, non introduce possibili 'virus', ed e' assolutamente sicuro.
     Inoltre 'consuma' pochissima memoria di sistema.

2 - Viene caricato all'accensione del PC in pochi secondi.

3 - Non abbisogna di particolari drivers di gestione delle periferiche che
    rallenterebbero di molto il caricamento e le elaborazioni successive. 

4 - Gestisce in modo ottimale e in totale visibilita' tutto l'hardware presente nel PC.

5 - Gestisce la memoria fisica senza il bisogno di task virtuali, che rallenterebbero
     lo scambio dati con il computer vero e proprio.

Ma queste particolarita' in che modo influenzano positivamente le caratteristiche e il risultato finale dello strumento ?
Ecco le risposte.

1 - Maggiore polifonicita' dello strumento rispetto ad altre soluzioni utilizzanti altri S.O. considerati
     moderni, ad esempio quelli a 'finestra' che sono ottimali per l'uso tipo 'office', ma che sono un collo
     di bottiglia per le applicazioni chiamate real-time, tipo la generazione e la elaborazione digitale di
     suoni. 

2 - Maggiore capacita' di elaborazione dati, quindi algoritmi di gestione piu'  complessi e piu' 
     performanti, e quindi piu' realismo rispetto ad uno strumento a canne.

3 - Sistema assolutamente aperto da qui ai prossimi 20 anni, in grado di essere aggiornato in
     brevissimo tempo, ed in modo molto facilitato.

4 - Sistema virtualmente esente da qualsiasi manutenzione.

5 - Eventuali parti di ricambio (nel caso remoto ce ne fosse bisogno) recuperabili praticamente
    dovunque, con tempi di fermo ridotti quasi a zero e con costi irrisori.

Un altro componente importantissimo di tutto il sistema elettronico e' il dispositivo che traduce le informazioni numeriche elaborate in suoni. La scheda audio.
I nostri organi sono equipaggiati con schede audio di alte prestazioni, con risoluzione dei dati a 24 bit, per un eccezionale rapporto segnale-rumore e una altissima definizione dei suoni ricostruiti.
Su queste schede sono montati dei convertitori digitali-analogici (sino a 32) altamente professionali in grado di arrivare a frequenze di campionamento dell'ordine delle centinaia di migliaia di cicli al secondo.
Gli stadi di uscita di queste schede vanno a pilotare degli amplificatori di potenza di classe HI-FI oppure vengono porati verso l'esterno per eventuali amplificazioni remote.

Completano l'architettura vista altri microprocessori in grado di elaborare i segnali che arrivano dalle tastiere, dalla pedaliera, dalle staffe, dai registri, inviando poi
i risultati delle varie elaborazioni al computer centrale.
Inoltre un'altro stadio a microprocessore interfaccia il dispositivo LCD e USB per lo scambio dati verso il mondo esterno.



ARCHITETTURA SOFTWARE VOE++
(Virtual Organ Engine Power Plus)

Questa importantissima e vitale sezione del software, ha il compito di elaborare i dati in forma numerica dl computer e di convertirli in segnali fonici udibili.
I suoni vengono generati partendo da campioni preregistrati dal vivo, nota per nota e registro per registro.
La durata media di ogni campione e' di circa 6 secondi, e in questa 'immagine' memorizzata vengono inclusi anche tutte le piccole sfumature del transitorio iniziale,
della fase a regime e della fase finale. Ma questi campioni non vengono riprodotti in maniera 'statica e fredda' cosi' come sono stati registrati, ma a questo punto subentra la parte innovativa di tutta l'architettura.
Il software all'atto del caricamento iniziale dei campioni, li analizza e li interpreta ricostruendo la mappa delle leggi fisiche che permettono alla 'canna' di suonare, (compreso eventualmente anche il riverbero naturale dell'ambiente), creandosi poi apposite tabelle di riferimento e consulto quando necessario.
Quindi a questo punto il software e' in grado di riprodurre in modo molto fedele ogni nota suonata, e soprattutto e' in grado di restituire quasi in toto il vero timbro, e il comportamento caratteristico di ogni singolo registro.
Ecco quali sono i punti salienti di un software cosi congegnato:

1 - Campioni registrati dal vero, nota per nota e registro per registro. In altri organi i campioni sono
     registrati uno ogni 4-5 note, ricostruendo con semplicissimi algoritmi le note mancanti, perdendo
     cosi' la vera 'pronuncia' dell'insieme.
 
2 - Mantenimento costante della 'fase' della forma d'onda della nota suonata.
     Cosi' facendo si e' in grado di ricostruire fedelmente la pronuncia della nota all'atto dell'attacco e
     del  rilascio molto veloce.

3 - Scalatura automatica dell'intensita' sonora quando al rilascio del tasto e quindi della nota viene
     agganciato la parte finale del riverbero ambiente.

4 - Ricostruzione a livello sonoro dell'ambiente di provenienza dei campioni registrati.

Oltre a cio', tramite una ulteriore elaborazione digitale dei campioni registrati, vengono poi aggiunte
altre prestazioni alla riproduzione sonora per spingere ancora di piu' il realismo dell'insieme. Queste
prestazioni sono
:

1 - Comportamento simile all'originale delle canne chiuse in cassa espressiva.
     Quando la cassa espressiva viene chiusa, oltre ad una diminuzione dell'intesita' sonora globale, 
     vengono tagliate anche tutte le armoniche di alta frequenza presenti ricreando cosi' il   
     comportamento 'fisico' reale.

2 - Fluttuazione sonora in base al numero di canne suonate assieme.
     Fenomeno escludibile quando si ritiene non necessario.

3 - Riverbero digitale quando i campioni suonati sono di tipo 'dry' cioe' secchi.
     A questo si occupa un 'sound effect processor' di supporto.
     Il riverbero e' modificabile tramite appositi parametri di personalizzazione.

5 - Ricostruzione sempre tramite il 'sound effect processor' del rendering stereo o surround.

6 - Tremoli ricostruiti tramite la somma algebrica di forme d'onda sinusoidali che modulano in ampiezza
     ogni sezione o 'somiere'

7 - Ricostruzione dei temperamenti classici oltre a temperamenti personalizzati

8 - Reintonazione delle note che risultano non perfette all'atto della registrazione

9 - Canalizzazione dei suoni.
     Riproduzione delle note pari e dispari secondo la dislocazione classica del somiere, oltre alla  
     possibilita' di indirizzare qualsiasi nota di qualsiasi registro ad uno o piu' canali in uscita.

10- Repitch generale dell'organo da +- 25Hz dalla frequenza del corista iniziale

CARATTERISTICHE GENERALI SOFTWARE VOE++

- Gestione completa di 5 manuali da 61 note ciascuno
  Possibilita' si splittare i manuali in 'Bassi' e 'Soprani'
- Gestione di pedaliera sino a 32 note
- Fino a 32 registri per divisione.
- Fino a 5 staffe suddivise in 'Graduatore' ed 'Espressioni'.
- Fino a 32 pedaletti assegnabili
- Fino a 64 pistoncini assegnabili
- Qualsiasi combinazione delle unioni fra manuali/manuali e manuali/pedale
- Canalizzazione in uscita con un massimo teorico di 1024 canali.
- Gestione di un sequencer da 250.000 eventi in grado di registrare e riprodurre brani
  in formato midi sino a 128 Kb di lunghezza
- Gestione protocollo seriale proprietario ad alta velocita' (fino a 115200 Baud)
- Gestione protocollo seriale MIDI standard. (31250 Baud)
- Presentazione dati su monitor VGA standard.
- Gestione protocollo per connessione a LCD alfanumerici o grafici esterni.

NOTA TECNICA

- Tutto il software VOE+ e' stato scritto con un linguaggio di programmazione
  'Hardware oriented' (Assembly 32bit) per ottenere la massima velocita' di  esecuzione del programma
  stesso, privilegiando l'efficienza e la resa.
  Altri software invece sono scritti con linguaggi 'Object oriented' (C,C++,VB) che privilegiano la
  presentazione grafica a discapito pero' dell'eficienza e quindi  della polifonicita' e della timbrica finale.

COMPATIBILITA'

- Compatibilita' con campionamenti registrati (e regolarmente acquistati con licenza)
  da terze fonti come ad esempio 'Hauptwerk', 'Myorgan', ecc.
- Compatibilita' con files formato 'Wav', 'Sf2', 'Mid'.
 
 
  Site Map