- El Yamaha DX7, lanzado en 1983, demostró que los sintetizadores digitales podían convertirse en el sonido estándar del pop de los años 80, y se dice que el preset ‘Electric Piano 1’ apareció en más del 60% de los álbumes publicados en 1986
- Su diferencia clave no era un filtro analógico, sino una síntesis por modulación de frecuencia basada en operadores, y con 16 voces de polifonía y combinaciones de 6 operadores podía crear sonidos electrónicos entonces poco familiares
- En teoría tenía una amplia gama tímbrica, pero por su pantalla de 2 líneas, botones multifunción y cambios de configuración difíciles de predecir, muchos usuarios se quedaron en los 32 presets integrados
- Su precio de lanzamiento en el Reino Unido fue de £1300 en 1983, equivalente a unas £5000 en 2024, pero aun así era más barato que un sintetizador analógico polifónico, y el DX7 original vendió 150 mil unidades
- A medida que bajaron los precios de los microprocesadores y la memoria, se expandió la síntesis basada en muestreo, y hoy suele ser más fácil usar un DX7 real muestreado o un emulador de software
El sonido del DX7 que dejó huella en el pop de los 80
- El sonido del Yamaha DX7 se difundió tanto que llegó a definir la música popular de los años 80
- En principio podía crear una variedad casi infinita de timbres, pero muchos músicos casi no usaban más allá de los 32 presets integrados
- Como resultado, el sonido del DX7 se volvió tan distintivo que bastan unos segundos para reconocerlo
- El tema de Twin Peaks es un caso representativo que hace fácil pensar en el sonido del DX7
- Era difícil encontrar un álbum exitoso de mediados de los 80 en el que no se oyera un DX7, y se dice que solo el preset ‘Electric Piano 1’ apareció en más del 60% de los lanzamientos de 1986
- El DX7 Mark I original era un equipo grande y resistente, lo bastante sólido como para aventarlo a la parte trasera de una camioneta, y aunque su teclado de membrana era incómodo, aguantaba bien incluso si se le derramaba cerveza encima
Un punto de partida distinto al de los sintetizadores analógicos
- Antes del DX7, la mayoría de los teclados electrónicos producían sonido de forma analógica
- Un oscilador electrónico generaba un tono con la afinación correspondiente a la tecla, y filtros y circuitos de control de amplitud cambiaban el carácter del sonido
- Era una forma de imitar electrónicamente la lengüeta, las cuerdas, los tubos, la caja de resonancia y la envolvente de amplitud de instrumentos reales
- La mayoría de los sintetizadores analógicos de los años 70 y principios de los 80 eran monofónicos, así que solo podían emitir una nota a la vez
- Al presionar una nueva tecla, la nota anterior se cortaba
- Como tocar acordes era difícil, en la música popular se usaban sobre todo como instrumentos solistas para melodías
- Los sintetizadores analógicos de gama alta como el Minimoog permitían doblar la afinación o cambiar las características del filtro con ruedas de expresión, y se convirtieron en un sonido emblemático del rock progresivo de los 70
- Los sintetizadores analógicos polifónicos, capaces de producir varias notas al mismo tiempo, eran muy caros porque había que duplicar el mismo circuito electrónico varias veces, a veces una por cada tecla
Síntesis por operadores y algoritmos
- El DX7 funcionaba de una manera completamente distinta a la de los sintetizadores analógicos de los años 70
- Toda la generación de sonido era digital, y tampoco era un intento de imitar en digital los métodos analógicos existentes
- Su base conceptual era la modulación de frecuencia
- Un generador de tonos de onda sinusoidal cambiaba la afinación de otro tono, y ese tono a su vez modificaba otro más
- A bajas frecuencias esta modulación se convierte en un vibrato común, pero en el DX7 todos los tonos que se modulan entre sí están dentro del rango audible, lo que produce efectos no tradicionales
- A los componentes de modulación de frecuencia del DX7 se les llama operadores
- Cada una de las 16 voces de polifonía tiene 6 operadores, para un total de 96
- Las distintas disposiciones en las que la salida de un operador entra en la entrada de otro se llaman algoritmos
- Los algoritmos 31 y 32 hacen que todos los operadores contribuyan directamente a la salida
- Si se ajusta la afinación de los seis operadores a distintos múltiplos de la nota fundamental, se puede crear un sonido parecido al de un órgano de barras armónicas
- Como cada operador puede tener una envolvente de amplitud distinta, ofrece más flexibilidad
- Los algoritmos 16–18 toman la salida final de un solo operador, mientras los otros cinco interactúan entre sí modulando su afinación
- Gracias a esta estructura, el DX7 podía crear desde sonidos suaves tipo órgano hasta sonidos electrónicos ásperos y resonantes que no se habían escuchado en esa época
Implementación digital y resultados comerciales
- La generación de sonido del DX7 era en realidad un proceso totalmente de cálculo matemático
- Un microcontrolador personalizado hacía los cálculos en digital y enviaba el resultado a un convertidor digital-analógico (DAC)
- La frecuencia total de muestreo era de unos 60 kHz, suficiente para manejar frecuencias por encima del límite de la audición humana
- La proporción de componentes de alta frecuencia pudo haber sido uno de los factores detrás del característico sonido ‘brilliant’ del DX7
- La tecnología de operadores de Yamaha luego se expandió más allá del DX7, especialmente a las tarjetas de sonido para PC
- Se descubrió que, si los operadores comenzaban con ondas cuadradas en lugar de sinusoidales, se necesitaban menos operadores para crear sonidos interesantes
- Yamaha vendió los chips de sonido OPL2 de 2 operadores y OPL3 de 4 operadores
- El OPL3 formó parte de la muy popular tarjeta de sonido SoundBlaster 16
- En 1984 Yamaha lanzó la CX5M, una estación de trabajo completa para composición musical que incluía un módulo de síntesis por operadores
- El DX7 original vendió 150 mil unidades
- Era una cifra enorme para un instrumento de teclado, unas 10 veces la escala del Minimoog, considerado un modelo popular
- En el Reino Unido se vendió por £1300 en 1983, lo que equivale a unas £5000 en 2024
- Era caro, pero mucho más barato que un sintetizador analógico polifónico
Límites de uso y rápido declive
- El DX7 fue un gran éxito, pero también dejó varias limitaciones extrañas
- Aunque se valoraba por su sonido ‘brilliant’, en el registro agudo del extremo derecho del teclado ese brillo disminuía, por lo que la octava más alta podía sonar algo apagada
- Se ha mencionado el diseño del DAC como posible causa, pero considerando el cuidado que Yamaha puso en el diseño general, también es posible que ajustara así el DAC para compensar otra limitación de la cadena de procesamiento
- El DX7 usaba solo un DAC de 12 bits
- En 1983 ya existían DAC de 16 bits usados en el formato de audio CD, así que la limitación podría haber estado más en el cálculo interno que en la elección del DAC en sí
- Aun así, la causa exacta no está clara
- El problema mayor era la dificultad de programación
- La interfaz de usuario se reducía a una pantalla de 2 líneas, y cada botón tenía al menos cuatro funciones
- Era casi imposible saber cómo ajustar los operadores para obtener un sonido específico
- Cambios mínimos en la configuración podían tener efectos drásticos en la salida
- Los sintetizadores analógicos no lograban muy bien reproducir sonidos de instrumentos reales, pero al menos permitían prever hasta cierto punto qué efecto tendría cambiar un control
- Muchos usuarios trataban el DX7 modificando parámetros casi al azar y guardando las configuraciones que sonaban aceptables
- Se podía poner nombre a los timbres, pero introducir nombres con el incómodo teclado de membrana era difícil
- Las configuraciones podían guardarse en cartuchos de memoria para usarlas en otro DX7 o en el DX7 de un estudio de grabación
- También era común intercambiar cartuchos de DX7 con otros tecladistas
- Más adelante Yamaha siguió ampliando la línea DX7
- El Mark IID tenía un teclado dividido, que permitía asignar sonidos distintos a diferentes zonas del teclado
- El Mark IID usaba un DAC de 16 bits
- No está claro si también aumentó la precisión del cálculo interno, o si Yamaha consideró insuficiente el DAC del modelo anterior
- Los modelos posteriores incorporaron controles mecánicos reales en lugar del teclado de membrana del Mark I, e incluso hubo modelos con unidad de disquete
- Sin embargo, los modelos posteriores no se acercaron al éxito del Mark I, y la familia DX7 decayó rápidamente
- La caída de precio de los microprocesadores y la memoria desplazó a instrumentos parecidos al DX7
- La síntesis FM de Yamaha era difícil de entender, pero a inicios de los 80 era relativamente fácil de implementar con la tecnología digital disponible
- Conforme avanzó la tecnología, se volvió posible sintetizar sonido muestreando instrumentos reales
- El muestreo es un método tedioso de fuerza bruta, pero con suficiente potencia de cómputo y memoria resulta relativamente simple
- Hoy gran parte de la producción musical digital se basa en el muestreo
- Si se quiere el sonido de un DX7 en un teclado escénico moderno, suele ser más fácil usar un muestreo de un DX7 real que reproducir sus cálculos
- En trabajo de estudio se puede usar un emulador de software del DX7 para estaciones de trabajo de audio populares
- Los emuladores también permiten crear nuevos sonidos estilo DX7 que no serían posibles solo con muestras
1 comentarios
Opiniones en Hacker News
Visto en retrospectiva, es raro evaluar a la familia DX7 como un desvío extraño en la evolución de la música y decir cosas como que “la síntesis por operadores no tiene sentido lógico”. Lo escriben como si la síntesis FM hubiera desaparecido
El DX7 en sí terminó retirándose y sintetizadores como el M1 ganaron popularidad, pero Yamaha siguió lanzando varios sintetizadores FM insignia después de eso, y la síntesis FM sigue usándose ampliamente hoy en muchas formas: plugins, emulaciones del DX7, hardware dedicado como Korg Opsix y Elektron Digitone, FM-X en Montage/MODX o motores FM en Hydrasynth/Nord. También hay opciones boutique como ReFace DX y Volca FM, y los DX7 vintage siguen siendo bastante caros en el mercado de segunda mano
La verdadera razón por la que la gente abandonó el DX7 fue su interfaz limitada, pero de algún modo la culpa terminó recayendo sobre FM. Un sintetizador de síntesis sustractiva con una perilla por función es intuitivo, pero si hay que manejarlo con tres botones y una sola línea de texto abreviado, eso tampoco es nada divertido
Convierte la antigua navegación por menús y el estar pulsando botones de incremento/decremento en una experiencia mucho más gratificante e interactiva. Uso el Opsix en vivo con mi banda, y como controlador uso un viejo Yamaha KX76, algo así como el hermano mayor de los controladores dedicados del DX7; así obtengo lo mejor de ambos mundos. La sensación de las teclas de esa época es excelente
Si tocas una tecla de piano más rápido, pulsas una cuerda con más fuerza o soplas con más intensidad en un saxofón, el sonido no solo se vuelve más fuerte: también cambian su estructura armónica y su timbre. A la síntesis analógica le costaba crear esa respuesta, y el DX7 llevaba esa capacidad de respuesta dentro de la idea central de la síntesis FM
El DX7 era un instrumento que solo se entendía al tocarlo. Sin depender de una rueda de modulación, joystick o perillas, podías cambiar el timbre únicamente con la forma en que tocabas las teclas, y esa capacidad interpretativa fue lo que volvió convincente a FM. La síntesis aritmética lineal de Roland, la síntesis vectorial y el multisampling del M1 terminaron explorando este mismo terreno, pero después del DX7
Lo distintivo de la síntesis FM es que su respuesta tímbrica a la dinámica es muy no lineal. Si se usa mal puede ser impredecible, pero si encuentras un buen punto en el espacio de parámetros, puedes obtener sonidos propios que parecen campanas y a la vez una orquesta de cuerdas, o una guitarra con alma de saxofón
El DX7 ofrecía parámetros para controlar la sensibilidad a la velocidad de los operadores de forma distinta según la posición en el teclado, lo que permitía darles un carácter diferente a las notas graves y agudas. El fenómeno de “pérdida de brillo” que menciona el autor probablemente también sea consecuencia de no haber entendido bien el diseño sonoro en FM. Si no programas esas curvas, las notas agudas pueden sonar fácilmente estridentes
Es difícil pensar la síntesis FM del DX7 separada del teclado físico con el que venía. Para crear buenos presets FM, había que ajustarlos a la respuesta del teclado, incluidas las curvas de velocidad; en ese sentido, aunque era un sinte digital, era un instrumento muy analógico
Que el DX7 casi no tuviera perillas ni deslizadores también se debía a que sus 60 teclas actuaban, en la práctica, como perillas y deslizadores. Por eso el ePiano del DX7 apareció en el 60% de los discos nuevos: no porque simplemente imitara un Rhodes, sino porque permitía al intérprete manipular el timbre del instrumento con los dedos mientras tocaba
La razón por la que aún hoy siguen saliendo nuevos instrumentos FM como Liven XFM, Korg Opsix, Arturia Minifreak y Reface DX es que, aunque el sampling facilita imitar instrumentos reales, eso por sí solo no alcanza. Para crear sonidos nuevos y diferenciados se necesita algo más
Creo que el éxito del DX7 fue el resultado de la combinación entre el paquete físico del teclado, los algoritmos y los presets ajustados específicamente para esa combinación. Un nuevo instrumento FM también podría ser un éxito si logra equilibrar bien esos elementos y no escatima en bocinas integradas y presets. Lo especial de FM no se transmite solo con demos de sonido; se revela en la sensación de tocarlo directamente
FM es uno de esos bloques fundamentales, así que no desapareció: se extendió casi a todas partes. También estaba en la mayoría de los chips de tonos de llamada de celulares de principios de los 2000. Hace poco compré en AliExpress un timbre inalámbrico RF de 3 dólares, y todos los sonidos seleccionables tenían ese carácter FM distintivo; me pareció interesante que, incluso hoy, para generar timbres complejos la síntesis FM pueda ser una opción más barata que las formas de onda sampleadas
También es interesante cómo la síntesis FM pasó de ser una investigación académica esotérica de Stanford a un producto exitoso que influyó en la cultura popular mundial, pero el artículo casi no toca esa parte. https://usa.yamaha.com/products/contents/music_production/sy...
La idea de que el sonido se “apaga” en las octavas altas no se debe tanto a una limitación del DAC, sino a que en el registro superior se agrava el aliasing del algoritmo de modulación de fase.
La modulación genera armónicos altos en la salida y, cuando esos armónicos superan la frecuencia de Nyquist, es decir, la mitad de la frecuencia de muestreo, se pliegan de vuelta hacia el rango audible y producen un ruido muy digital y desagradable.
Para evitarlo, los diseñadores del DX incluyeron keyboard scaling en los operadores. La idea es reducir la cantidad de modulación aplicada cuanto más alta sea la tecla, bajando el aliasing hasta un nivel inaudible. Pero si se aplica con demasiada intensidad, la complejidad armónica del timbre se reduce de forma notable, y por eso se percibe como un sonido apagado.
Una de las principales patentes del DX7 trata sobre agregar un filtro de promediado en la ruta de feedback. Promediar la muestra actual con la muestra inmediatamente anterior ayuda a reducir el aliasing de altas frecuencias, y la salida principal también tiene un filtro pasa bajos de 16 kHz.
También hay material que trata en profundidad el funcionamiento de la FM con feedback: https://ristoid.net/modular/fm_variants.html
Con hardware moderno, supongo que se podría ejecutar el algoritmo a una velocidad de procesamiento más alta para reducir el aliasing en las notas agudas, y evitar la necesidad de keyboard scaling para preservar el timbre de las notas altas.
Si te interesan los detalles técnicos del DX7, dejé recopilado un trabajo de ingeniería inversa del DX7 y otros sintetizadores FM de Yamaha: https://ajxs.me/blog/tag/DX7.html
Ken Shirriff también hizo un excelente análisis del chip de sonido del DX7: https://www.righto.com/2021/11/reverse-engineering-yamaha-dx...
El documental de MadFame sobre el DX7 también es muy bueno: https://www.youtube.com/watch?v=sXt_NXjc7oY
Hay muchas emulaciones de software del DX7 bastante realistas, como Dexed, y también implementaciones que merecen reconocimiento por su precisión: https://github.com/chiaccona/VDX7
Las tablas de consulta también eran ingeniosas: no almacenaban todo, sino solo la mitad, y guardaban valores log2() en lugar de los valores originales para poder usar sumas en vez de multiplicaciones en el cálculo de los operadores.
Anthony Marinelli, compositor de música para cine y programador de sintetizadores de varios artistas, incluido Michael Jackson, hizo recientemente una serie documental sobre la síntesis FM y su inventor John Chowning; el DX7 aparece varias veces junto con el Synclavier, que salió antes y usaba el mismo método de síntesis.
Chowning y el DX7: https://youtu.be/Mu8lHX-xuSg
FM y aplicaciones modernas: https://youtu.be/Pl7BY4C9Cg4, https://youtu.be/Uoiqy5mkUKE
Synclavier: https://youtu.be/G5T7NBLSY0c
Si quieres escucharlo por tu cuenta, basta con instalar Dexed: https://asb2m10.github.io/dexed/
Luego descarga y descomprime https://hsjp.eu/downloads/Dexed/Dexed_cart_1.0.zip, carga el cartucho “Original Yamaha/DX7 ROM/ROM1A” en Dexed y toca Whitney Houston con “E PIANO 1”. Si cargas “BASS 1” y tocas la intro de Danger Zone, también podrás escuchar cómo la velocidad de las notas afecta el ataque.
Los ingenieros de Yamaha lograron mucho con recursos muy escasos. Según recuerdo, tomando como referencia el OPL2 usado en la tarjeta original AdLib para PC, todos los sonidos salían de una tabla de consulta de enteros de 10 bits que representaba 1/4 de un ciclo de una onda sinusoidal
Tras desplazamientos de bits y sumas/restas, se generaba un flujo de datos parecido a punto flotante de 13 bits, y el DAC lo convertía en muchísimas bandas sonoras y efectos de sonido de juegos. Además de la estructura de realimentación FM, el carácter del sonido también venía de que las etapas de la envolvente eran abruptas y ásperas. Sin promediado ni interpolación sofisticada, se notaba tal cual la tosquedad de las operaciones rápidas con enteros
Los sintetizadores FM de 4 operadores que Yamaha hizo después del OPP/YM2164 del DX100 tienen un sonido lo-fi característico por la longitud de la tabla log-seno. Los chips de 4 operadores usaban 256 muestras para 1/4 de una onda log-seno, mientras que el DX7 usaba 1024. Cuanto más larga es la tabla de senos, mucho más suave se vuelve el timbre
Material relacionado: https://www.righto.com/2021/11/reverse-engineering-yamaha-dx...
La afirmación de que “estos instrumentos eran en general objetos de interés académico y no se me ocurre ninguna banda que los haya usado en el escenario” es muy equivocada. El Prophet 5, el Oberheim 4/8 voice, el Roland Jupiter 8, el MemoryMoog y, en especial, el Yamaha CS80 salieron todos antes del DX7 y se usaron ampliamente en vivo y en estudio
Eso sí, eran carísimos, demasiado lejos del alcance de la gente común. También había sintetizadores de cuerdas totalmente polifónicos, pero estaban más cerca de la tecnología de órganos vintage, con un sintetizador muy simple debajo de cada nota
Cuando apareció el DX7, Roland y Korg ya estaban lanzando instrumentos semianalógicos que combinaban osciladores controlados digitalmente con el resto de los circuitos analógicos. Lo que hizo destacar al DX7 fue que el teclado respondía a la velocidad y ofrecía nada menos que polifonía de 16 voces. Podías pisar el pedal de sustain y tocar ePiano con acordes de jazz vistosos: respondía a los dedos y las notas no se cortaban de forma demasiado evidente
El máximo de los polisintes puramente analógicos era de 8 voces, y los modelos baratos rondaban las 4 a 6 voces. Eso significa que los acordes de jazz complejos con sustain eran difíciles. El sonido del DX7 era más delgado y acústico, y atravesaba bien la mezcla. Los grandes polisintes analógicos eran más ricos, pero encajaban mejor en pads de cuerdas y metales, efectos especiales y leads, así que eran menos versátiles
Más tarde, Yamaha intentó llevar la síntesis un paso más allá con modelado físico para modelar con mayor precisión cuerdas, leads, vientos y cuerpos resonantes; sacó algunos instrumentos interesantes pero muy caros, y luego lo abandonó. Para imitar sonidos reales, el sampling era mejor, y tampoco era fácil decir que los sonidos sintetizados por modelado físico fueran mucho más interesantes que la FM
Hoy ya hay suficiente capacidad de procesamiento para que se vuelvan prácticas técnicas de síntesis que antes eran imposibles, así que ya sería hora de otra revolución, pero culturalmente no parece haber mucho interés en experimentar. Los sonidos electrónicos, incluso incluyendo lo modular, permanecen en unos cuantos nichos pequeños, y hay poca presión por explorar más allá
La verdadera novedad del DX7 no estuvo solo en la velocidad y la polifonía de 16 voces, sino en que podía producir sonidos imposibles con la síntesis sustractiva analógica convencional. En la práctica, gracias a una FM más cercana a la modulación de fase, el ataque de un patch podía moverse como si fuera una forma de onda completamente distinta de la del release, y las interacciones entre operadores hacían que el timbre cambiara mucho con el tiempo. Ese realismo que ningún sinte analógico podía crear fue la verdadera novedad
https://www.youtube.com/watch?v=1ApmgnKkqaI
En Stop Making Sense de Talking Heads aparece por todos lados un Sequential Prophet 5, y Van Halen es famoso por haber usado Oberheim. Si un disco de la primera mitad de los 80 tenía sintes, casi seguro usaba instrumentos de ese tipo
Tengo uno, y con él es fácil lograr sonidos como si estuvieras tocando un instrumento acústico expresivo, que podría existir o no en la realidad. Suena completamente distinto de cualquier FM que haya escuchado y es más expresivo que los samples. Muchos músicos profesionales también lo han elogiado muchísimo, así que no se puede decir que la experimentación esté totalmente muerta
Tampoco existe solo Osmose. El popular plugin de piano Pianoteq es modelado físico puro y suena excelente. Algunos teclados workstation también usan modelado físico
https://www.expressivee.com/2-osmose
https://www.soundonsound.com/reviews/modartt-pianoteq-8
Hacia 2014-2020 era una textura popular entre artistas indie de internet, en el llamado mundo del bedroom pop. Nosotros estábamos más cerca de un post-punk ruidoso y caótico, pero algunas canciones también tenían algo de bedroom pop: https://nadirbliss.bandcamp.com/album/sharp-distance-2
La frase “cuando se volvió posible samplear instrumentos reales, el método de crear sonidos parecidos con matemáticas quedó pronto obsoleto” es cierta hasta cierto punto, pero lo siguiente que hizo que dejara el DX7 en casa fue el Ensoniq EPS-16+
https://www.vintagesynth.com/ensoniq/eps-16
El artículo menciona las tarjetas de sonido para PC, pero los chips de sintetizador de esta familia también fueron bastante comunes en los videojuegos en general hacia 1985~1995
Se usaron en Master System, Genesis, Neo Geo, Capcom CPS1/CPS2, Sega System 16, Midway Y-Unit/T-Unit y Namco System 1/2, además de innumerables placas individuales de Data East, Konami y Taito
Cuando hice los efectos de sonido y la música del juego Wilderplace, creé casi todos los sonidos con WebDX7. Como el DX7 no tiene ruido puro ni filtros, solo excluí algo de ruido blanco modelado para sonido de lluvia, y toda la secuenciación y la síntesis ocurren en tiempo real dentro del juego
Trabajar con el DX7 era increíblemente divertido, como manipular arcilla. Los patches del DX7, cuando se superponen, tienen una sensación clara pero cálida, y no se acumulan de forma turbia como los instrumentos basados en samples. En cambio, está la dificultad de que se acumulen residuos de sonido digital, pero creo que eso también es parte de su belleza áspera y orgánica
Aun así, me gustaría probar alguna vez un sintetizador FM estéreo, basado en GPU, con alto rango dinámico y con un grafo de operadores totalmente configurable