Cenni di Storia della Chip Music - Capitolo 3 | Retrogaming History
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    Cenni di Storia della Chip Music - Capitolo 3

    La chip music basata sui campioni sonori: musica da tracker e dintorni

    È ancora una volta un computer Commodore a stabilire un nuovo standard nella tecnica audio: il rivoluzionario Amiga e la sua affascinante coppia di chip custom, Paula e Denise.
    Già nel 1987, un Amiga 500 vantava un hardware audio con caratteristiche tali da surclassare la concorrenza di altri computer e console.
    Ci sarebbero, infatti, voluti anni, prima che sui PC si diffondessero schede sonore, a prezzi abbordabili, aventi caratteristiche analoghe o superiori; le prime Sound Blaster a 8 bit non consentivano, infatti, la stessa qualità audio che fu raggiunta e superata solo nel 1993 dalla Gravis Ultrasound e, successivamente, dalla Sound Blaster Awe 32.

    L'eccellenza acustica dell'home computer a 16 bit firmato Commodore si chiama Paula e, gestendo 4 canali indipendenti in stereo (ripartiti tra il canale sinistro e quello destro) di audio digitalizzato a 8 bit con frequenza massima di 29 KHz, consente, finalmente, un audio basato su suoni tendenzialmente naturali. Tramite un digitalizzatore, ogni suono poteva, dunque, essere utilizzato anche per la musica, diventando, così, una sorta di strumento. Il campione era, infatti, eseguito a diversi pitch al fine di ottenere un certo intervallo di toni. Paula, infatti, permette di variare l’ampiezza dei campioni e di effettuarne modulazioni di frequenza (il chip controlla anche il periodo del samples e prevede, appunto, la modulazione reciproca dei canali in periodo o volume). Ogni digitized sound, dunque, può avere una diversa frequenza (comunque inferiore a 29 KHz) e, all’occorrenza, ripetuto senza soluzione di continuità per simulare un suono tenuto (sustain). Sui samples è infine possibile applicare un filtro passo-basso hardware e alcuni effetti, come portamento, vibrato o arpeggio.
    Le possibilità di manipolazione dei campioni si ampliano, infine, via software: possono essere combinate, coinvolgendo due canali contemporaneamente e implementando anche routine di enveloping sui samples gestendoli anche come impulsi PSG o FM cui, all’occorrenza, possono essere assimilati (il musicista è in grado di utilizzare uno dei canali come un tone generator, impostando direttamente la forma dell’onda sonora che intende generare).

    Paula è il primo approccio di massa alla rivoluzione digitale dell’audio nell’ambito dell’intrattenimento elettronico, in ossequio al principio della parcellizzazione, o meglio, della modulazione dei dati multimediali finalizzata alla loro migliore gestione tramite risorse hardware caratterizzate dalle ridotte possibilità di memorizzazione (il principio è stato applicato a più riprese: dai cosiddetti multi-caricamenti adottati su Commodore 64 allo streaming video odierno, passando per le animazioni modulari tanto comuni sulle consoles).
    In termini più semplici, il problema della scarsità di spazio di memorizzazione dovuta ai supporti (i floppy disk Amiga memorizzano fino a 880 Kb) e alla RAM (in Amiga 500 standard è dotato di 512 Kb di RAM, espandibili a 1 MB) costringe gli sviluppatori ad utilizzare un formato dal notevole rapporto qualità-dimensioni: il modulo musicale (formato più comune: MOD).

    I MOD Amiga sono realizzati tramite trackers, software specifici per editare musica a partire da samples monofonici.
    Il tracker è utilizzato per impostare le sequenze dei campioni sulle diverse voci, assegnare ad essi i parametri e gli effetti desiderati e ottenere, infine, una lista superiore che coordina e gestisce i diversi pattern multi-canale. Il file MOD, dunque, contiene i vari samples audio utilizzati per il brano e tutte le informazioni su come utilizzarli per la sua esecuzione.
    Se i MIDI, diversamente dai mod, possono essere paragonati ad eventi musicali (spartito, informazioni sugli strumenti, parametri ed effetti) e utilizzano gli strumenti della wavetable comune (memorizzata nella scheda audio o, temporaneamente, nella RAM se si tratta di un banco MIDI personalizzato), i moduli, come già detto, sono indipendenti dall’hardware e possono, in un certo senso, essere considerati dei MIDI dotati di una wavetable personalizzata e limitata ai soli strumenti effettivamente utilizzati.
    Questa similarità tra MOD e MIDI è più evidente quando i primi sono gestiti tramite due files distinti: uno adibito alla memorizzazione dei campioni e l’altro alle informazioni relative alla loro esecuzione. Un esempio di questa gestione bipartita del modulo musicale è il formato TFMX, utilizzato su Amiga dal musicista Chris Huelsbeck. I TFMX si basano su due files, uno per i campioni (SAM) e uno o più (capitava, infatti, che più brani si riferissero ad un solo set di samples) per l’evento musicale (TFX); il sistema è curiosamente simile a quello dei files musicali MDX dello Sharp X68000 che, quando utilizzavano dei campioni in integrazione della sintesi FM, allocavano gli stessi in files distinti aventi estensione PDX.

    I moduli musicali hanno dato un grande contributo al successo dell'Amiga, a partire dai videogiochi, dotati di colonne sonore assolutamente impensabili per il periodo, per proseguire verso la pura composizione musicale e la demoscene, in cui si vedevano talentuosi autori cimentarsi nella creazione di moduli sempre più sofisticati, in parallelo alla realizzazione di demo grafiche dal notevole impatto visivo.
    La versatilità di Paula e la validità dei software utilizzati (dal capostipite Soundtracker ai successivi MasterSound Tracker, Pro Tracker e Noise Tracker che si evolveranno poi su PC in Fast Tracker, Scream Tracker e Impulse Tracker), ha portato al proliferare di formati proprietari, riferibili ai rispettivi autori e utilizzati per le musiche dei videogiochi più famosi, non meno che per demo musicali che ne sfoggiavano le possibilità.

    Tra i 100 e più formati custom audio del 16 bit Commodore, spiccano i già citati TFMX di Huelsbeck (autore, fra l’altro, delle bellissime musiche della saga di Turrican, i cui primi 3 episodi sono tra i fiori all’occhiello della produzione ludica di questo home computer), i DW del prolifico David Whittaker (responsabile di molte colonne sonore, tra cui quella straordinaria di Shadow Of The Beast), il più vecchio formato custom propriamente detto (CUS), i formati proprietari di Jochen Hippel (ideatore, fra l’altro, delle routines che permettono ottenere, via software, 7 voci sui 4 canali Amiga), Tim Follin e Richard Joseph e, infine, i MOD ProTracker, pane per i denti di autori come Allister Brimble, Martin Iveson, Barry Leich, Tim Wright, Matt Furniss, Ben Daglish e Olof Gustaffson.

    I limiti del chip audio Amiga sono essenzialmente due: la carenza polifonica derivante dai a soli 4 canali utilizzabili e le capacità dei supporti di memorizzazione che costringevano gli autori delle soundtrack a veri e propri salti mortali per "stivare" i dati audio in floppy disk, già peraltro largamente occupati da tutte le altre informazioni relative al videogioco.

    La chip music basata sui campioni sonori: soluzioni su console

    Il fattore spazio continua, dunque, ad influenzare la realizzazione della game music, anche quando essa non può più essere considerata chip music propriamente detta, in quanto ormai basata su campioni audio e, quindi, più assimilabile a musica elettronica lo-fi, in cui il “lo-fi” deriva da tutti i compromessi sulla qualità dei samples posti in essere dagli autori per i limiti di memorizzazione.

    Il problema del supporto è riscontrabile in sistemi basati sulle cartucce come il Super Famicom - Super Nintendo Super NES e il Nintendo 64.

    Il Super Nintendo, commercializzato nel 1990-91, è dotato di un chip audio Sony SPC700 capace di gestire 8 canali di audio campionato ADPCM stereo a 16 bit. Questo chip ha capacità di tutto rispetto: la massima frequenza di campionamento è 32 KHz, ogni canale può avere frequenze indipendenti e variabili, su ogni campione è possibile applicare due diversi tipi di filtro e tutti gli effetti standard, eco e ritardo compresi.
    La suddetta console Nintendo, dunque, offre la polifonia multi-timbrica tanto desiderata su Amiga e, come se non bastasse, vanta un audio a 16 bit, gestito tramite un chip indipendente, raffinato e versatile che, in sostanza, consente di aggiungere ai giochi delle colonne sonore MIDI personalizzate dal musicista e basate su set di campioni differenziati.
    Il formato audio del SNES (SPC), pur snello e flessibile, grazie anche alla possibilità di manipolare liberamente i samples, risente, tuttavia, del limite di 64 KB di RAM dedicata per l’audio (SRAM), che costringe all’utilizzo di files audio di dimensioni inferiori a tale limite. Va, inoltre, tenuto presente che i samples utilizzati per le musiche sono, in ogni caso, memorizzati come veri e propri strumenti sulle cartucce dei giochi che, com’è noto, sono scarsamente "capienti".

    Molti titoli per Super Nintendo vantano, comunque, OST di qualità, né la cosa deve stupire, considerando la caratura tecnica dei musicisti: da Castlevania 4 (tra le migliori musiche del 16 bit Nintendo) a Dracula X (la qualità è tale da non sfigurare nel confronto con la versione PC Engine CD), dai lavori di Chris Huelsbeck a quelli di Nobuo Uematsu (il musicista che ha curato le colonne sonore della saga di Final Fantasy), da Actraiser (Yuzo Koshiro) a Axelay (Sotaro Tojima).

    Il Nintendo 64 (1996) non utilizza, come il suo predecessore, un chip audio dedicato e indipendente, ma sfrutta direttamente entrambi i processori del sistema: la CPU NEC MIPS R4300i e il co-processore grafico RCP (Reality Co-Processor). L’audio del N64 è, dunque, generato da entrambi i processori, con la CPU che fornisce i dati e l’RCP che si occupa dell’esecuzione.
    La console è in grado di riprodurre audio digitale a 16 bit stereo su un massimo teorico stimato di 64 canali e con una frequenza che può arrivare a 48KHz.
    Il numero di canali utilizzati, tuttavia, è, di solito, molto inferiore, poiché il N64, non può usufruire di un hardware audio dedicato ed è dunque costretto ad utilizzare la CPU e l’RCP per task grafici e audio, con la conseguenza di rendere consigliabile ai programmatori una polifonia limitata, al fine di non compromettere le prestazioni video della console (ogni canale, infatti, occupa per intero un ciclo della CPU).
    La natura tendenzialmente "aperta" del Nintendo 64 consente di utilizzarne le risorse audio-visive in molti modi diversi (a livello audio, ad esempio, era possibile utilizzare MIDI, moduli con samples ADPCM e Mp3) attraverso i cosiddetti microcode, vale a dire dei codici custom implementabili dagli sviluppatori che permettevano una gestione della console molto personalizzata. La diversità dei suddetti si traduce in prestazioni molto differenti da un titolo ad un altro. Queste ultime, infatti, variavano in relazione all’abilità dei programmatori e alla validità del microcode implementato, che, in alcuni casi, adottava escamotages software in grado, entro certi limiti, di minimizzare i limiti hardware del sistema.
    Gli sviluppatori avevano dunque a disposizione una console piuttosto versatile, ma dovevano in ogni modo fare i conti con le sue limitate prestazioni nel campo del puro calcolo 3D e della capacità delle cartucce, che influivano sulla qualità della grafica e, soprattutto, della colonna sonora.

    I limiti hardware non impediscono, tuttavia, agli sviluppatori di realizzare su Nintendo 64 titoli dotati di musiche di tutto rispetto (il formato emulato è l’USF e si compone di un set di campioni usflib e una serie di files miniusf, corrispondenti alle sequenze dei diversi brani, in modo simile a TFMX Amiga e SPC del Super NES): tra gli altri, spiccano i videogiochi Rare e Nintendo (in particolar modo Perfect Dark, Jet force Gemini, F-Zero X, Zelda: Ocarina Of Time e Zelda: Majora’s Mask) e l’immancabile classico Konami Castlevania 64.

    Sony PlayStation e Sega Saturn (entrambi commercializzati nel 1994-95) utilizzano supporti digitali, in grado di garantire finalmente un audio di qualità CD o CD-like, senza però chiudere ancora la porta al MIDI.
    La Playstation, infatti, può gestire fino a 24 canali audio ed un campionamento di 44.1 kHz e supporta il MIDI (il firmato audio PSF, Portable Sound Format, in sostanza evoluzione dei file SPC del Super NES, contiene un certo numero di campioni dedicati e il relativo sequencer) al fine di garantire colonne sonore sufficientemente varie a titoli molto esigenti in termini MB, che non lascerebbero, quindi, su CD sufficiente spazio per un adeguato numero di tracce audio.

    Il problema, comune anche a Saturn e PC (diversi titoli di richiamo su PC hanno colonne sonore MIDI e, in alcuni giochi si sono utilizzati moduli musicali), si risolverà con l’avvento dei DVD e con la diffusione capillare dei formati compressi come mp3 e ogg.

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    Alessio "AlextheLioNet" Bianchi