Загадочное сердце драм-машины Roland TR-808

История особого транзистора, находившегося в самом центре легендарной драм-машины

В 1970-х и 80-х, в золотую эпоху дизайна синтезаторов, несколько производителей выделялись постоянно высоким качеством своей продукции и прекрасными электронными схемами. Во многих случаях ситуацией заправляли японские компании, их инструменты были результатом прекрасной работы инженеров, причём как изнутри, так и снаружи – качественные корпуса, печатные платы и прекрасный выбор компонентов позволяли создавать надёжную электронику. Компания Roland славилась и славится своими синтезаторами и другими инструментами, и одним из самых влиятельных и известных из них была драм-машина TR-808. Её влияние на современную музыку и культуру 1980-х было, мягко говоря, беспрецедентным. Она существует уже почти 40 лет, за ней охотятся многие ценители, музыканты любят её использовать, и она редко появляется на рынке подержанных инструментов.

Оригинальная TR-808 с некоторыми изменениями

У TR-808 интересная история, и неудивительно, поскольку жизненный путь основателя компании Roland, Икутаро Какэхаси, невероятен. Начало его жизни отмечено удивительными творческими порывами, упорством и стремлением к цели; он сталкивался и преодолевал такие препятствия, которые заставили бы большинство людей сдаться. Его историю стоит прочесть как пример неукротимой настойчивости и силы духа.

Какэхаси был прекрасным инженером-разработчиком, он создавал ранние продукты Roland, одновременно развивая и управляя компанией, и путешествуя по миру с рекламой её инструментов. Инструменты на основе твердотельной электроники были редкостью, когда он только основал Acetone, а затем и Roland. Затем, к началу 1980-х процессы изготовления компонентов уже достаточно хорошо развились, но в каждой партии полупроводниковых элементов, интегральных схем и транзисторов, существовал довольно большой процент отбраковки – возможно, из-за неровного качества материалов подложки, температурных колебаний, и так далее. Производители проверяли каждую партию, размечали элементы в зависимости от их электрических характеристик, и маркировали их соответствующим образом перед отправкой. В каждой партии могло появиться несколько транзисторов различного типа, в зависимости от качества их работы. Некоторые так сильно отличались друг от друга, что их просто забраковывали. Они могли работать вполне неплохо, просто не вписываться в характеристики любого из пунктов номенклатуры. И здесь начинается странная глава истории Roland TR-808 Rhythm Composer.

Отвергнутый транзистор в центре Roland TR-808

Некоторые «старые новые» транзисторы из оригинальной партии 1970-х годов

На фото выше показаны особые транзисторы. Номер детали проставлен от распространённого транзистора 2SC828-R. Их уже не выпускают, но они ещё продаются у множества поставщиков электроники, и стоят не более 30 центов за штуку. Это простые n-p-n транзисторы общего назначения, используемые в аудиотехнике и переключателях. «R» означает рейтинг усиления постоянного тока. Их производили несколько компаний, в том числе, Toshiba и Panasonic. Технически говоря, напечатанные на этих транзисторах символы некорректны, они на самом деле не относятся к серии 2SC828 – это, по сути, отбракованные транзисторы, на которых всё ещё напечатан номер детали 2SC828-R, но которые не прошли тестирование на производстве.

В этой статье речь идёт о небольшой партии транзисторов, которых отвергли на основании «несоответствия спецификации», а затем продали компании Roland. Мазок краски на верхней части транзистора отмечает их уникальность и крайнюю редкость. Краску нанесли на фабрике Roland в конце 1970-х, чтобы отметить, что эти транзисторы имеют уникальные характеристики, и их можно использовать в качестве источника шума в новой драм-машине TR-808 Rhythm Composer.

Как именно Какэхаси наткнулся на эти детали, неизвестно, хотя у него должны были быть связи с производителями деталей, использовавшихся компаниями Acetone и Roland. Часть этой истории он рассказывает самостоятельно, в конце прекрасного документального фильма 2015 года «808». Там он говорит, что при производстве партии из 10 000 транзисторов лишь 2-3 процента могли оказаться «дефектными», и он приобретал эти отвергнутые детали, становившиеся жизненно необходимыми для «резкого» звука TR-808. Он сказал, что с улучшением производственных процессов он столкнулся с отсутствием таких бракованных транзисторов, что привело к невозможности производить новые TR-808. Вот насколько важным был этот транзистор для создания уникального звука TR-808. После того, как было сделано 12 000 единиц TR-808, производство закрылось. Эти транзисторы активно обсуждали после выхода документалки, и они набрали достаточно много фольклора, поэтому мы решили, что сможем заполнить некоторые детали истории и показать вам их фотографии крупным планом.

Можно ли клонировать TR-808?

Пока что невозможно создать идеальную аналоговую копию Roland TR-808 без таких транзисторов. Некоторые компании делали клоны, некоторые энтузиасты пытались самостоятельно сделать версию инструмента при помощи стандартных 2SC828, но обнаруживали, что они звучат совсем не так. Всё оттого, что не существует другого транзистора с точно таким же спектральным профилем шума и выходным уровнем, как 2SC828-RNZ, выпущенные в 1970-х, и использованные в производстве TR-808. Если в TR-808 выходит из строя транзистор, его можно заменить только таким же транзистором из оригинальной партии, или он уже не будет звучать по-прежнему. Когда у Roland закончились эти транзисторы, компании пришлось прекратить выпуск инструмента, поскольку характеристики шума были критически важными для звучания малых барабанов, хлопков и белого шума, который затем фильтровали в розовый шум и использовали для других инструментов. Если установить стандартный 2SC828-R в TR-808 вместо избранных, то звук совершенно меняется. Как я уже упоминал, эти транзисторы, строго говоря, нельзя назвать 2SC828, иначе их бы не отвергли. К счастью, транзисторы не склонны к выходу из строя, поэтому, если у вас есть 808-й, вам не надо беспокоиться по этому поводу.

Примечание: в конце статьи будет дано дополнение, где написано, что на самом деле альтернатива транзистору всё же была найдена.

Что вообще такое «шумовой транзистор»?

Люди, знакомые с аналоговыми синтезаторами, знают, что в качестве источников звука эти инструменты используют не только осцилляторы, но и генераторы шума. В зависимости от типа требуемого звука, вы можете использовать генераторы «белого» или «розового» шума. Розовый шум обычно представляет собой белый шум, пропущенный через фильтр и затем усиленный. Также генератор шума в синтезаторе – это хороший источник случайного напряжения для устройства выборки и хранения. Некоторые синтезаторы используют цифровой источник шума, но большая часть использует особенность полупроводникового перехода, возникающую при попадании в область пробоя благодаря обратному смещению. Если подсоединить диод задом наперёд и ограничить ток, повышая напряжение до уровня пробоя диода, он выдаёт шум. Ещё лучше подходит биполярный транзистор, и если посмотреть на схему из инструкции для TR-808, видно, что у транзистора Q35 подсоединено только два контакта из трёх. Этот переход и служит источником белого шума. Характерный тихий шум усиливается и выдаётся на барабаны и хлопки, а потом скармливается фильтру для получения розового шума для томтомов.

Хитрость в том, что нельзя предсказать, какой именно шум будут выдавать конкретная модель транзистора, диода или стабилитрона. Этот шум никогда не бывает чисто белым, у каждой его части есть свой спектр и уровень, и каждый тип звучит по-своему. Некоторые синтезаторы используют диоды, некоторые – транзисторы. Но в драм-машине тип шума чрезвычайно важен. Источник шума был самым важным компонентом TR-808 и TR-909, поскольку он был неотъемлемой частью звука, особенно для барабанов. Поэтому для производства 808 и 909 необходимо было тщательно выбирать шумовые компоненты. В TR-909 с этим проблем не было, там использовалась интегральная схема сдвигового регистра, выдававшая квазислучайный белый шум. А TR-808 был чисто аналоговым, поэтому транзисторы необходимо было тщательно отбирать и совмещать, иначе каждый 808-й звучал бы по-своему, и такое положение вещей было бы неприемлемым.

Как получить звук TR-808

Хотя сегодня произвести аналоговую копию TR-808 довольно сложно, для музыкантов, желающих воспользоваться звуком и ощущением оригинального инструмента, но не способных найти или позволить себе купить этот редкий синтезатор, есть довольно неплохая альтернатива. Уникальный шум 2SC828-RNZ можно проанализировать, а потом точно смоделировать в цифровом виде. Мы недавно проверяли новую драм-машину Roland TR-08 и сравнивали её с оригинальной TR-808, и, конечно же, TR-08 звучала почти неотличимо от TR-808 – разница была такой же, как между разными экземплярами одной партии TR-808. «Конечно же» я пишу потому, что инженеры Roland прекрасно справляются с созданием схем. Они практически довели их до совершенства в своей серии Boutique, и разработчики наверняка анализировали один из оригинальных транзисторов и моделировали точную спектральную картинку шума, а потом использовали её как модель для источника шума в TR-08. В итоге сама компания Roland пришла на выручку следующему поколению музыкантов, использующих TR-808 musicians.

Не забывайте, что если у вас есть оригинальная TR-808, или другая драм-машина из серии TR, особенно TB-303 или TR-606, то их самым слабым местом является протекающая батарея. Меняйте их регулярно!

Дополнение к оригинальной статье: анализ звука загадочного транзистора

Недавно я сделал копию схемы источника шума из TR-808. При спектральном изучении модели мы подтвердили, что «дефектный» 2SC828 R-NZ действительно отличается от штатных 2SC828, что говорит в пользу заявлений Какэхаси об уникальности использованных им транзисторов.

На основе простых испытаний на слух становится ясно, что штатный транзистор 2SC828 действительно нельзя назвать хорошим вариантом для установки в 808-й. У штатных транзисторов, прошедших заводскую проверку, качество шума варьируется, и очень сильно зависит от партии. Также наблюдается большое различие между разными марками. Штатные 2SC828 от одного производителя могут звучат гораздо громче и зернистее других. По сравнению со штатными транзисторами, «дефектные» варианты 2SC828 звучат тише, звук их шума очень ровный и нейтральный. Он гладкий, и звучит как мягкий белый шум.

Поэтому я задумался над тем, не допустили ли ошибку при переводе интервью – никакого «резкого» звука в шуме 2SC828 R-NZ не наблюдается, наоборот, он более шелковистый – возможно, Какэхаси имел в виду, что этот источник гладкого шума приглушал резкие компоненты других генераторов звука.

Вывод базы выглядит неприпаянным, но на самом деле он припаян с другой стороны

Следующий кусочек головоломки, который может обрадовать людей, делающих клоны 808-го – в двух синтезаторах, которые я ремонтировал после написания оригинальной статьи, шумовой транзистор был хоть и оригинальным, но не 2SC828-R NZ. В одном случае это был 2SC536, а в другом — 2SC945. Оба были отмечены краской, и, очевидно, выбраны специально. Я послушал их звучание на моём проверочном оборудовании, и оба они звучат ближе к 2SC828-R NZ, чем к стоковому 2SC828. Возможно, к концу производства Roland подбирала другие альтернативы закончившимся дефектным транзисторам.

Поэтому, как ни удивительно, оказалось, что не в каждом TR-808 использовался бракованный транзистор 2SC828. И, то, что выбранный экземпляр 2SC945 был установлен в оригинальном TR-808, подтверждает подозрения многих людей – поскольку в драм-машине TR-606 тоже использовался маркированный 2SC945. Возможно, 2SC945 был ближайшим из последователей, и самым похожим на бракованные 2SC828, который смогла найти Roland?

Я упомянул ещё один транзистор, который я недавно обнаружил в качестве оригинального шумового транзистора в TR-808 – 2SC536. Я проверил несколько таких транзисторов из разных партий, и он тоже довольно близко подходит к требуемому уровню – не настолько гладкий, как 2SC945, но уровень шума тот же. Был и подвох – транзистор из одной партии, корпус которого был меньше размером, звучал совсем не так, как 2SC536 в распространённом корпусе TO92, так что, возможно, именно из-за большой разницы между партиями Roland в итоге остановилась на 2SC945.

Я был удивлён разницей в уровне шума и качества между различными марками одного и того же транзистора, из-за чего испытание и сравнение сейчас стали более сложными, чем во времена выпуска TR-808 – сейчас производителей и марок стало гораздо больше. Некоторые из прослушанных нами 2SC828 звучали громко и резко, другие – довольно близко к звуку «дефектного» транзистора, поэтому, если вы пытаетесь сделать свой клон, имеет смысл попробовать различные марки и выбрать лучшую.

В первой части статьи я писал, что сделать идеальный клон без 2SC828-R NZ невозможно. Однако все испытания, проделанные мною с тех пор, показали, что вполне возможно подойти к этому достаточно близко, найдя подходящий 2SC945P. Следующий шаг – использовать 2SC828-R NZ в качестве эталона, и разработать оборудование, при помощи которого можно будет выбирать и оценивать различные 2SC945P на близость их соответствия.

Источник https://habr.com/ru/post/425123/