La historia del VOCODER

Fecha Lunes, 10 Noviembre 2008 | Autor Escrito por Nelson Turra | Categora Rincón Técnico

En esta investigación, mostraremos diferentes aspectos para dar a conocer el procesador de audio que en esta ocasión nos convoca, el "Vocoder" (voice coder o codificador de voz).
Pasaremos por una reseña histórica de este procesador, y sus aplicaciones en el mundo del audio y las comunicaciones.

Hay algunos tipos de instrumentos eléctricos que son inmediatamente reconocibles incluso para los que no son músicos: un excéntrico sintetizador monofónico; un poderoso Hammond a través de un Leslie; una guitarra bien distorsionada, y por supuesto el VOCODER. Aunque el oyente medio no podría ponerle nombre, los sonidos más típicos del vocoder le serían totalmente familiares: como las "voces de robot".

Reseña histórica del Vocoder y su evolución en el tiempo

La historia del vocoder comenzó en los años 30, aunque algunos inventores habían estado experimentando con máquinas que imitaban sonidos vocales humanos desde 1790. En 1936, un investigador de la empresa de telecomunicaciones "Bell Telephone" llamado Homer Dudley desarrolló un sistema para codificar y descodificar los mensajes telefónicos, en busca de una manera de reducir el ancho de banda requerido por la telefonía, y así aumentar la capacidad de transmisión. La idea de Homer era analizar la señal de voz, descomponerla y resintetizarla en una señal que necesitara un menor ancho de banda. Denominó a este proceso "análisis y resíntesis de voz por "paso-banda" paralelo". A esto le dio el término de "Vocoder" (abreviatura para "voice - coder", codificador de voz').Aun así los resultados fueron más interesantes que el propósito original.
Al año siguiente, Dudley desarrolló parte de la sintetización del habla en un "Voder": un teclado asombroso que podía crear timbres hablados o cantados jugando con una combinación de dos teclados, para reconstruir varias consonancias, un pedal para el control de la frecuencia del oscilador, y una palanca para cambiar sonidos vocales por intervalos. Y todo esto sólo con válvulas.
Desde esa fecha no hubo muchos avances interesantes relacionados con el Vocoder, hasta 1967. Año en el cual se incorporo junto con su nacimiento la electrónica digital. Una compañía de los EE.UU. llamada "Sylvania" produjo algunas máquinas experimentales que utilizaban sistemas digitales en la codificación, con un análisis de filtro basado en el tiempo y no en bandas de frecuencias.
En 1970 Bob Moog y Walter Carlos utilizaron una colección de módulos de sintetizadores para producir un efecto de vocoder en la banda sonora de la película "La Naranja Mecánica".

vocoder-01_tPasaron algunos años antes de que saliera el primer vocoder comercial, este fue el "EMS" de Tim Orr (nombrada más adelante el "5000", imagen 1.-), saliendo a un mercado todavía reducido en enero de 1976. Por noviembre de ese año, había nueve máquinas funcionando alrededor del mundo, con una lista de usuarios que incluía a artistas como Kraftwerk y Stevie Wonder.

De aquí en adelante, los esfuerzos estuvieron enfocados en tratar de hacer del vocoder una maquina accesible al publico en cuanto a dejar de ser una maquina tan "aparatosa" y tener un costo mas reducido. Los primeros pasos en este sentido los dio las marcas "KORG" y "ELECTRO-HARMONIX" en 1979.
A finales de la década de 1970, el vocoder empezó a usarse en música pop, especialmente en la llamada música disco. El grupo Alan Parsons Project usó un vocoder en su primer álbum Tales of Mistery and Imagination. El vocoder ha aparecido en grabaciones pop regularmente desde entonces. Artistas electrónicos experimentales (muchos de ellos formaron parte más tarde del género New Age) también utilizaron ocasionalmente el vocoder. Otros artistas que han hecho del vocoder una parte esencial de sus trabajos son el grupo alemán Kraftwerk, Herbie Hancock, la banda funk Zapp y Phil Collins, que usó el efecto para acentuar ciertas palabras para dar un
Efecto dramático en su canción "In the Air Tonight".

El mayor uso del vocoder en la música popular estuvo centrado a finales de los 70s y principios de los 80s.

¿En que consiste el Vocoder?

La voz humana consiste en sonidos generados por la apertura y cierre de la glotis (cuerdas vocales), lo que produce una onda periódica con muchos sonidos armónicos. Este sonido básico es entonces filtrado por la nariz y la garganta (un complicado sistema resonante conocido como el tracto vocal) de forma controlada, creando la amplia variedad de sonidos de habla. Hay otro conjunto de sonidos, conocidos como sordos, que no son generados por la vibración de las cuerdas vocales.

El vocoder examina el habla encontrando su onda básica, que es la "Frecuencia Fundamental", y midiendo cómo cambian las características espectrales en el tiempo con respecto a la voz emitida. Es decir tenemos como resultado una serie de números, representando esas frecuencias modificadas en un tiempo particular a medida que el usuario habla. Al hacer esto, el vocoder reduce en gran medida la cantidad de información necesaria para almacenar el habla. Para recrear el habla, el vocoder simplemente revierte el proceso, creando la frecuencia fundamental en un oscilador electrónico y pasando su resultado por una serie de filtros basado en la secuencia original de símbolos.

vocoder-02
Esquema básico de un Vocoder

Como vemos en la figura, tenemos la señal original (formant) de la cual se extraerá el espectro de frecuencia, que necesita la señal portadora ("carrier") para ser sobrepuesta en la señal resultante final, esto significa que para que funcione el Vocoder necesitamos 2 fuentes de sonidos, aunque algunos incorporan en su sistema, un oscilador interno, generando su propia señal portadora. Entonces en este caso solo se requiere de una señal en la entrada de la información de análisis.
Los codificadores de la forma de la onda no tienen en cuenta la naturaleza de la señal a codificar. Sin embargo, si codificamos una señal de voz, podemos aprovechar sus características intrínsecas para que la codificación se realice de forma más eficiente.
Muchos vocoders usan un gran número de canales, cada uno en una frecuencia. Los diversos valores de esos filtros no son almacenados como números, que están basados en la frecuencia original, sino por una serie de modificaciones que el fundamental necesita para ser modificado en la señal vista en el filtro. Durante la reproducción esos números son enviados de vuelta a los filtros y entonces se modifican con el conocimiento de que el habla varía típicamente entre esas frecuencias. El resultado es habla inteligible, aunque algo mecánica. Los vocoders a menudo incluyen también un sistema para generar sonidos sordos, usando un segundo sistema para generar estos sonidos consistentes en un generador de ruido en lugar de la frecuencia fundamental.
Para entender mejor este proceso te dejo 3 muestras de audio que te dejaran muy claro el proceso interno de señal.

Aplicaciones musicales

Para las aplicaciones musicales, una fuente de sonido se usa como portadora, en lugar de extraer la frecuencia fundamental. Por ejemplo, se puede usar el sonido de una guitarra como la entrada del banco de filtros, una técnica popular en la década de 1970.
En esta década, los pioneros de la música electrónica Wendy Carlos y Robert Moog desarrollaron uno de los primeros vocoders verdaderamente musicales. Un dispositivo de diez bandas inspirado por los diseños de vocoder de Homer Dudley, que recibió el nombre de codificador-decodificador de espectro, y más tarde nominado simplemente como vocoder. La señal portadora es un sintetizador modular de Moog, y se modulaba a partir de la entrada de un micrófono. La salida del vocoder de diez bandas era bastante inteligible, pero necesitaba de un habla especialmente articulada. Algunas mejoras posteriores usan un filtro de frecuencias de paso alto para permitir la producción de un sonido sibilante; esto no es conveniente para la aplicación original de codificación del habla, pero hace que el "sintetizador parlante" sea mucho más inteligible.
La codificación por predicción lineal se usa también como efecto musical (generalmente para síntesis cruzada de timbres musicales), pero no es tan popular como los bancos de filtros del vocoder, y el uso musical de la palabra vocoder se refiere exclusivamente a este último tipo de dispositivo.
Podemos decir después de esta investigación, que un vocoder es mucho más que un "sinte parlante". Un vocoder es un conjunto de filtros pasa-banda, e impone las características de una señal de audio sobre otra señal de audio. Ambas fuentes de señal pueden ser cualquier sonido, y las voces son simplemente una fuente entre miles de millones.

Comentarios (1)
Escribir comentario
 
  achicar | extender
 

busy