Thonk Turing Machine

Turing-Machine

Британский интернет-магазин Thonk проводит сейчас акцию по распродаже DIY-китов полностью расширенного секвенсера Music Thing Modular Turing Machine. Я на неё наткнулся месяц назад и с немалым удовольствием заказал один комплект, о котором я и намереваюсь рассказать.

Том Уитуэлл разрабатывал схему Turing Machine под влиянием модулей Gated Comparator Кена Стоуна, Noise Ring Гранта Рихтера, Source of Uncertainty Дона Буклы и секвенсера Klee Скотта Стайтса. Основной идеей было создание генератора случайных последовательностей, отрезок которых можно было бы фиксировать и проигрывать в петле. Результатом довольно длительной разработки и обсуждения стала интересная схема, выполненная полностью на стандартных компонентах.

Принцип работы устройства

Сдвиговый регистр хранит 16 бит, которые при включении питания сбрасываются. При поступлении импульса на вход Clock in происходит кольцевой сдвиг, то-есть, 16-й бит перемещается на место 1-го, а остальные сдвигаются. Переключателем можно обрезать последовательность до 8-битной. При этом, в зависимости от положения основной ручки, меняется вероятность того, что бит, перемещаемый из конца очереди в её начало, будет обращён. Таким образом, при положении на 5 часов, в регистре фиксируется 8- или 16-битный паттерн, при положении на 7 часов, этот паттерн следует за своей инвертированной версией, а при положении на 12 часов, содержимое каждого следующего шага непредсказуемо. Вероятность можно менять не только с помощью ручки, но и с помощью внешнего напряжения, поданного на вход CV.

Генератор случайных чисел состоит из транзисторного генератора белого шума и компаратора, который сравнивает моментальное напряжение с неким порогом, устанавливаемым ручкой. Это не псевдослучайный LFSR, а истинный генератор случайности. В зависимости от результата работы компаратора, бит в петле сдвигового регистра либо не изменяется, либо оборачивается дополнительным блочком. результат работы компаратора — характерный «чиповый» цифровой шум — подаётся на выход Noise out.

Результат — биты из первых 8 ячеек сдвигового регистра — отправляется на экранчик устройства, на внешнюю шину и во встроенный параллельный 8-битный ЦАП, который в зависимости от поступившего значения выдаёт на выходе напряжение от 0 до 10 Вольт. Это напряжение аттенюируется ручкой Scale и отправляется на выход Sequence.

Расширения

Для Turning Machine существует два модуля-адаптера, которые подключаются к основному блоку специальным 16-пиновым шлейфом через интерфейсный адаптер Backpack («ранец»). Всё питание, синхронизация и данные передаются с основного модуля на дочерние только по этому шлейфу.

Расширение Pulses представляет собой модуль вывода Gate-импульсов. На выход подаются биты 1, 2, 4 и 7, а также результат выполнения логического «и» над парами этих бит: 1&2, 2&4, а также 1&2&4&7. Активные выходы подсвечиваются светодиодами.

Расширение Voltages представляет собой управляемый сумматор: альтернативу встроенному ЦАП. 8 бит переводятся в форму напряжений, но величина напряжения соответствующая каждому конкретному установленному разряду задаётся подсвеченными слайдерами. Все активные значения суммируются, повторно аттенюируются и/или сдвигаются ручками и отправляются на CV-выходы: прямой и инвертированный.

Впечатления от работы

Забегу немного вперёд и расскажу о впечатлениях от работы. Модуль рассчитан на работу по наитию: никаких средств для создания и сохранения предсказуемых и повторяемых паттернов в нём нет, хотя если заморочиться, можно на низкой скорости «напрограммировать» битовый паттерн с помощью специального подпружиненного переключателя-«морзянки», а далее просто держать ручку вероятности на 5 часах и работать. Но всё-таки, основная фишка модуля именно в том, что он может самостоятельно постепенно модифицировать собственный паттерн, и звучит это весьма интересно. Дизайн с бегающими огоньками очень вдохновляет на импровизационную работу, а в процессе можно наткнуться на интересный мелодический мотив, который можно просто-напросто запомнить и позже воспроизвести иным образом.

С помощью Pulses можно ограничить звучащие ноты цепочкой ADSR-VCA, а можно подключить его к перкуссионным модулям и получить импровизационный грув. Встроенный ЦАП устройства даёт малопредсказуемые последовательности напряжений, поэтому лично мне больше понравилась работа с расширением Voltages. При определённом старании, он позволяет добиться того, чтобы паттерны звучали в привычном темперированном звукоряде, хотя явно подразумевается, что основная работа должна вестись в микротональном строе. Меня немного расстроила нелинейная работа слайдеров этого расширения. Причину этого я понять не смог. То ли в комплект вместо слайдеров типа B положили слайдеры типа A, то ли в определённый момент начинает влиять небесконечное обратное сопротивление светодиодов, то ли выходное сопротивление буферов CD4050 слишком значительное. Тем не менее, работать можно. Устройство помогает расширить подход от привычного полного контроля до уровня машины, которая сама создаёт музыкальное полотно. Собственно, в честь этого эффекта модуль и назван «Машиной Тьюринга».

В звуковом примере можно послушать трёхголосный отрывок, все ноты и паузы которого сгенерированы модулем при незначительной рулёжке ручкой вероятности.

DIY-набор

Вернёмся к деталькам, панелькам и пакетикам. Заказ пришёл ко мне запакованный в небольшую коробочку с логотипом Thonk. надо признать, что комплект упакован дорого и аккуратно: детали каждого из трёх комплектов расфасованы в несколько разных, доходчиво маркированных пакетиков. Все полупроводниковые компоненты дополнительно запакованы в антистатические пакеты, а резисторы каждого номинала раскиданы по отдельным пакетикам с наклейками.

Панели из чёрного оргстекла лежат отдельно, защищённые от царапин наклейками. Они бывают с двумя видами дизайна. Первый (Sweeping Arcs) с рисунками в виде арок и выделенными рамками выходами. Второй (Spirograph) — со спирографическим рисунком и немного более лёгкими надписями. В комплекте панель приходит неокрашенная, закрытая бумагой-трафаретом, в которой рисунок выцарапан лазером или плоттером. Рисунок на них предполагается наносить самостоятельно, о чём на сайте размещено видео. Я прочитать про эту особенность распространения панелей не удосужился и прикрутил гаечки прямо к бумаге, поэтому кое-где незначительно повредил рисунок. С панелями вышел ещё один казус. Панель основного модуля была толще других: около трёх миллиметров. Из-за этого к ней не хотели привинчиваться гайки для джековых гнёзд. Пришлось напильником стачивать пластмассовые элементы корпуса гнезда, чтобы можно было глубже всандалить его в панель. Заняло это минут пять, но осадок остался. При этом, однако, в комплекте было заботливо положено 4 винтика M3 нестандартной длины, поскольку обычными винтами достать до рейки через толстую панель невозможно. Это говорит о том, что производитель прекрасно осознаёт, что панели толстые, но браком это не признаёт.

Сами платы сделаны качественно, все отверстия металлизированы и покрыты гальванизирующим напылением. Но многие отверстия имели очень тонкую окантовку и паялись с трудом. После безупречного дизайна платы HexInverter.net, этот вариант смотрится куда менее продуманным. Особенно тяжело было припаивать IDC-разъёмы, коих было очень много. Мне очень сильно помогла острая заточка паяльника: вставил жало в дрель, запустил точильную машину и при включённой дрели заточил как карандаш.

Немного не совпала с реальностью документация. В частности, некоторые номиналы резисторов указаны неточно на печатной плате, а документация по сборке основного модуля ссылается на комплектацию компонентов в трёх пакетиках A, B и C, тогда как пакетиков было только 2: A и B. Пришлось некоторое время ворошиться в коробке, думая: «А не забыли ли мне кинуть один из пакетов?».

Итог

Turing machine — недорогой и интересный модуль, который хорошо дополнит скучную модульную систему источником импровизации. Сам по себе он однообразен, поэтому рекомендуется брать его полным комплектом. Задумка модуля очень интересная, реализация Thonk в основном хороша, но не без чебурашек. При сборке могут возникнуть трудности, поэтому лучше запастись терпением, внимательностью и инструментами.

Оценка modularsynth.ru: 7/10.

Добавить комментарий