Een belangrijke feature van de Roland A-01 is de ingebouwde '8-Bit CPU Synth'. Die unieke klankgenerator laat zich met niets vergelijken. Zoals zijn naam doet vermoeden, is de 8-Bit CPU Synth een digitale 'virtual analog' klankgenerator. Hij reproduceert een subtractive synthesizer via een 8-bit computerprocessor. Terwijl veel producten beweren dat ze virtual analog zijn, is deze synth - met de beperkte IT-mogelijkheden van zijn 8-bit CPU in combinatie met een lo-fi 10-bit DA-converter - écht in staat om klanken met unieke analoge texturen te produceren. Zijn sound, die je kunt omschrijven als 'vintage digital', zal gegarandeerd synthesizerliefhebbers van over de hele wereld verleiden.
Het is Akira Matsui, een voormalige Roland-ingenieur, die het basisontwerp van de 8-Bit CPU Synth bedacht heeft. Matsui ging in 1977 bij Roland aan de slag. Hij was betrokken bij de ontwikkeling van een hele reeks producten en instrumenten. Hij werkte mee aan klassiekers als de SYSTEM-700 en SYSTEM-100, alsook de vroege GR-gitaarsynthesizers. Hij ontwikkelde ook de JX-3P, die in 1983 op de markt verscheen. De JX-3P staat bekend als de allereerste synthesizer die MIDI ondersteunde, en werd erg geprezen om zijn kleurrijke volle sounds. Die synth vormde trouwens ook de inspiratiebron voor de recente JX-03 uit de Roland Boutique Serie, die in 2015 werd uitgebracht.
Toen Matsui in 2013 met pensioen ging, is hij zich in zijn homestudio als hobby bezig beginnen te houden met het creëren van elektronische toestellen. Het is daar dat de 8-Bit CPU Synth geboren werd, die nu terug te vinden is in de A-01. Een Roland-werknemer die toevallig de zelfgemaakte synth te zien én horen kreeg, was er meteen door geïntrigeerd; en vroeg Matsui om meer uitleg...
Dit is het verhaal over hoe de 8-Bit CPU Synth ― die Matsui als hobby ontwikkelde ― uiteindelijk in de A-01 terechtgekomen is. En hoe er een hernieuwde samenwerking tussen Roland en een van haar legendarische ingenieurs is ontstaan.
Akira Matsui is een legendarische Roland-ingenieur die betrokken was bij de ontwikkeling van talloze klassiekers, waaronder de JX-3P synthesizer.
Je staat bekend als de grondlegger van de JX-3P Roland-klassieker. Ging je aanvankelijk bij Roland werken omdat je zelf synthesizers wilde maken?
Matsui:Ja. Synthesizers verschenen voor het eerst op de markt toen ik nog student was. Ze hadden een stijlvol aura, en ik was er meteen door gefascineerd. Wanneer er artikels in gespecialiseerde tijdschriften verschenen over hoe die synths precies gemaakt werden, besloot ik om er zelf eentje te bouwen. Toen ik inzag dat een echte synth ook een klavier nodig heeft, maakte ik mijn eigen keyboard. Ik herinner me nog het moment waarop ik houtblokken met een decoupeerzaag aan het versnijden was, om er vervolgens de zwarte en witte klaviertoetsen mee te maken. Al moet ik wel toegeven dat ik er halverwege het eerste octaaf de brui aan gegeven heb (lacht). In elk geval: als student hield ik ervan om te sleutelen aan allerlei zaken, en ik hield van dingen die 'klank' produceerden. Daarom ben ik uiteindelijk bij Roland gaan solliciteren.
Ik ging in 1977 bij het bedrijf werken. Aanvankelijk werkte ik mee aan de assemblage en inspectie van de SYSTEM-700 en SYSTEM-100, in de fabriek in Osaka. Kort daarna kreeg ik de leiding over het circuitdesign. In die tijd beschikten we nog niet over de handige tools van vandaag. We begonnen toen met een lege printplaat, tekenden er met een permanente marker circuits op, en etsten die vervolgens met ijzerchloride om er patronen van te maken (lacht). Drie jaar later werd ik van Osaka naar Matsumoto overgeplaatst. Daar werkte ik aan de ontwikkeling van de gitaarsynth. Ik was vanaf het prille researchstadium betrokken bij de ontwikkeling van de GR-700.
Aan welke producten hou je de meeste herinneringen over, toen je bij Roland werkte?
Matsui:Dat is zeker de JX-3P. Eerst en vooral was het de eerste synth die op de markt verscheen met MIDI-support. Maar, wat ik er vooral van onthoud, is dat het de eerste synth was waar ik ook de microprocessor voor geprogrammeerd heb. Tot daarvoor werkte ik uitsluitend aan het design van analoge circuits. Ik herinner me nog de moeilijke tijd die ik beleefde toen ik die microprocessor aan het programmeren was. En toch was het ook een erg leuke ervaring. Want een ontwikkelingsproces is in se het betreden van nieuw, onontgonnen terrein. De verkopen van elektronische muziekinstrumenten verliepen toentertijd erg moeizaam, maar de JX-3P is erin geslaagd om een positieve bijdrage te leveren aan de omzet van de Matsumoto-fabriek.
Het volgende product waar ik veel herinneringen aan overhoud, is de VS-reeks. Het concept was dat je met één enkele unit eender welke ruimte in een opnamestudio kon transformeren. De VS-toestellen waren daartoe niet alleen uitgerust met een recorder, maar ook met een mixer en effecten. Het was een perfecte match voor de noden uit die tijd. En de serie werd een grote hit. De VS-reeks maakte gebruik van het zogenaamde 'R-DAC' compressieschema, dat gebruikers in staat stelde om langere opnames te maken binnen een beperkte opslagruimte op de harde schijf. Ik ben van mening dat de natuurlijke sound van de R-DAC een belangrijke rol gespeeld heeft bij de populariteit van de serie. MP3 was toen nog heel nieuw. En terwijl MP3 toch flink wat geluidsinformatie afveilde, hield R-DAC de audio-informatie intact, zodat de nuances van de originele sound behouden bleven.
Sinds je in 2013 bij Roland met pensioen gegaan bent, heb je er een hobby van gemaakt om thuis allerlei elektronische toestellen te bouwen.
Matsui:Roland heeft me jarenlang de vrijheid gegeven om als ingenieur de producten te ontwikkelen op de manier die ik zelf wilde. Daar ben ik hen erg dankbaar voor. Maar op het einde van mijn carrière bevond ik me in een managementpositie. De zin om nog zelf iets te bouwen 'met mijn eigen handen' is nooit weggegaan. En na mijn pensioen is die zin echt geëxplodeerd. Sindsdien heb ik voortdurend met een soldeerbout in de aanslag rondgelopen (lacht). Ik kocht me ook een lasercutter en een 3D-printer. Zo heb ik nu een opstelling waarmee ik eender wat kan maken, vanaf het moment dat ik een idee krijg.
Ik maakte heel wat dingen in de eerste twee jaren van mijn pensioen. Ik ontwierp een helikopter voor luchtfotografie, in de stijl van die drones die de laatste jaren zo populair geworden zijn. En ik maakte een tafelklok, gebaseerd op een VU-meter. Ik had ook de onstuitbare drang om dingen te solderen. Dus stapte ik naar een doe-het-zelf-zaak, kocht er een gigantische hoeveelheid koperen nagels, en soldeerde ik die vervolgens allemaal samen tot een modelauto op afstandsbediening. Nu ik er zo over nadenk, misschien miste ik gewoon de geur van smeulende soldeerpasta (lacht). Ik doe ook aan houtbewerking en lassen.
De 8-Bit CPU Synth is een klankgenerator die op uitdagende wijze de grenzen van een 8-bit CPU en een geheugen van 8 KB verkent.
Je beleefde veel plezier aan het naar hartenlust maken van allerlei zaken bij je thuis. Maar wat dreef jou ertoe om opnieuw een synthesizer te ontwikkelen?
Matsui:Terwijl ik al die hobbyprojecten aan het bouwen was, bleef ik nog steeds geïnteresseerd in geluid. Ik had een vaag verlangen om uiteindelijk nog eens een synth te ontwerpen. Tegenwoordig, met al die goedkope ARM's en CPU's, is iedereen die dat wenst in staat om thuis een degelijke digitale synth te construeren. Analoge synths interesseerden me minder, omdat ik er al heel wat ontwikkeld had toen ik bij Roland werkte. En op een dag vroeg ik me af of ik een synth zou kunnen maken met een 8-bit CPU. Het idee bestond eruit om te zien hoe ver ik zou geraken met de beperkte mogelijkheden van een 8-bit CPU en een summier geheugen van 8 KB. Dat was aan het begin van 2014, volgens mij. Het eerste dat ik programmeerde was de oscillator. En verrassend genoeg was het mogelijk om met die oscillator degelijke toonladders te spelen, zonder dat de processor daarvoor tot het uiterste gedreven werd. Daarna programmeerde ik alle analoge synth-elementen: de filter, gevolgd door de amp, en dan de LFO. Die propte ik allemaal samen in het beperkte geheugen. In de overgebleven geheugenruimte programmeerde ik een step-sequencer. Het eindresultaat was de 8-bit CPU Synth.
Je koos dus bewust voor een aantal obstakels - in dit geval een 8-bit CPU en een geheugen van 8 KB - omdat iedereen makkelijk een 'gewone' synth kan bouwen?
Matsui:Zoiets ja. Je zou kunnen stellen dat ik de grenzen wilde verkennen van een 8-bit CPU en een geheugen van 8 KB (lacht). Wanneer dingen maken een passie is, wordt het alleen maar leuker als je zelf een aantal hindernissen inbouwt.
Wanneer je de term '8-bit' hoort, is het eerste dat je voor de geest springt de chiptune sound engine, die vroeger in spelconsoles gebruikt werd. Maar de 8-Bit CPU Synth is een virtual analog digital sound engine, die een 8-bit CPU gebruikt om de circuits van een subtractive synthesizer mee te reproduceren. Is dat correct?
Matsui:Ja, dat is juist. Hij heeft één oscillator, filter, enelope generator, amp en LFO. De oscillator beschikt over vier golfvormen: sawtooth, square, pulse en noise. De LFO heeft vier golfvormen: sine, triangular, sawtooth en random. Voor de filter reproduceerde ik de effecten van state-variable filters.
Heb je er aan gedacht om ongebruikelijke golfvormen of features toe te voegen die alleen maar mogelijk zijn via digitale sound engines?
Matsui:Het concept van de 8-Bit CPU Synth was om met behulp van een 8-bit processor een eenvoudige reproductie te maken van de algoritmes die in de goeie oude tijd der analoge synthesizers gebruikt werden. Het integreren van ongebruikelijke functies is bijgevolg nooit in mijn gedachten opgekomen. Wel heb ik mijn eigen idee over wat de 'ideale sawtooth' golfvorm is, en die wilde ik reproduceren via een 8-bit CPU. Hetzelfde met de envelope generator: ik wilde een eenvoudige reproductie van de envelope van een analoge synth maken, die door weerstanden en condensatoren gegenereerd wordt. Los daarvan, zijn er ook gebieden waar ik de digitale voordelen behouden heb. Zo kun je bijvoorbeeld de frequentie van de LFO erg hoog instellen. Wanneer je de oscillator met dergelijke hoge instellingen moduleert, verkrijg je de FM-achtige klank van een digitale synthesizer.
Ik was onder de indruk van het unieke karakter van de sound. De klank verschilt duidelijk met die van zowel digitale als analoge synthesizers.
Matsui:Sommige virtual analog synths sturen hun oscillatorgolfvormen uit als samples. Maar de oscillator van de 8-Bit CPU Synth oscilleert écht. Zelfs de noise is opgebouwd uit oscillaties.
Ik wilde zien wat ik zou kunnen verwezenlijken binnen de grenzen van een 8-bit CPU en een geheugen van 8 KB. Maar, eigenlijk was het helemaal niet zo moeilijk om op die manier de functies van een analoge synth te reproduceren. Mocht ik het echter daarbij gelaten hebben, dan zou de sound nogal zwak geklonken hebben. Dus spendeerde ik nadien nog heel veel tijd aan het aanpassen van de programmatuur. Een synth met een slappe sound heeft immers geen enkel nut. Maar, van zodra ik uitgebreide aanpassingen begon te maken om de klank te verbeteren, botste ik al snel op de geheugenlimiet van 8 KB. Dus maakte ik aanpassingen, maar zorgde ik er tegelijkertijd voor dat het programma in 8 KB bleef passen. Dat maakt de sound van de 8-Bit CPU Synth zo verschillend van moderne synthesizers en softwarematige klankgeneratoren.
Wat het aanpassen van de programmatuur betreft: was dat een proces waarbij je eerst naar de sound luisterde en vervolgens met heel wat proberen en falen tot de gewenste eindresultaten bent gekomen?
Matsui:Dat is juist, ja. Het afstellen van synths draait uiteindelijk altijd rond trial en error. De theorie wordt daarbij integraal overboord gekieperd (lacht). Dat is ook zo bij analoge synths. Je begint met het genereren van klank, en je vertrouwt dan op je oren om die klank beter af te stellen. Dat doe je door allerlei zaken uit te proberen en fouten te maken.
"Tijdens de ontwikkeling geraakte ik erg geobsedeerd door de sawtooth golfvorm. Wat mensen ook doen: ik wil dat ze naar die sound luisteren."
Met welke zaken heb je geworsteld tijdens het ontwikkelingsproces?
Matsui:Bovenaan dat lijstje staat noise. De 8-Bit CPU Synth draait op een sampling rate van 48 kHz. Ook alle berekeningen gebeuren op die frequentie, en noise vereist het meeste van de processor en het geheugen. Aangezien ik jarenlang betrokken geweest ben bij het ontwikkelen van analoge synthesizers, nam ik geen genoegen met een noise-budgetversie (lacht). Ik wilde een aangename noise-variant, die mensen kunnen gebruiken tijdens het creëren van sounds. Aan de noise spendeerde ik dus heel veel tijd.
De 8-Bit CPU Synth die je als hobby ontwikkeld hebt, zit nu geïntegreerd in de nieuwe Roland A-01. Hoe kwam die samenwerking tot stand?
Matsui:Toen mijn eerste prototype van de 8-Bit CPU Synth klaar was, demonstreerde ik het in 2014 op de Maker Faire in Tokio; een beurs voor mensen en organisaties die eigen objecten en toestellen maken. Iemand van Roland zag het en was er meteen enthousiast over. Zo belandde de synth uiteindelijk als sound engine in de A-01. Op die manier werd de A-01 een erg interessant product. De A-01 is op zich al een unieke USB MIDI-controller met Bluetooth MIDI en een CV/Gate-output, maar hij is dus ook voorzien van een leuke ingebouwde 8-bit synthesizer (lacht).
Wat is jouw mening, als vroegere Roland-ingenieur, over de A-01?
Matsui:Ik vind het echt een interessant product. De sequencer die ik voor de 8-Bit CPU Synth maakte, is erg eenvoudig. Maar de ingebouwde sequencer van de A-01 is erg krachtig, en kan shuffles en andere zaken aan. Daarnaast zijn ook de knoppen erg goed. Het zijn volumeknop-achtige encoders. En wanneer je eraan draait, hebben ze een aangenaam, aanhankelijk gevoel. Bekeken vanuit het perspectief van een ingenieur, is het duidelijk dat er obsessief veel aandacht aan de ontwikkeling van dit product besteed werd.
De 8-Bit CPU Synth geeft gebruikers de mogelijkheid om zelf heel wat sounds te creëren zoals bas- en leadklanken. Zijn er ook sounds die jij als ontwikkelaar kan aanbevelen?
Matsui:Even kijken... Ik ben altijd een grote fan van sawtooth-golfvormen geweest. Wat mensen ook doen: ik wil dat ze naar die sound luisteren. Deze sawtooth-variant heeft een geweldige aanhoudende toon, waar je als fan van zaagtandgolfvormen meteen van denkt: 'dit is alles wat ik nodig heb!' (lacht). De A-01 wordt overigens aangeleverd met 16 fabriekspresets. Ik ben erg benieuwd naar welke geluiden de mensen allemaal zullen verzinnen.
