Il primo DSP di Giuseppe Di Giugno: il 4A dell’Ircam

La sigla 4A indica un processore dedicato all’elaborazione di suoni digitali sviluppato dal fisico italiano Giuseppe Di Giugno tra Napoli e l’IRCAM intorno alla metà degli anni Settanta.

La chiamata di Luciano Berio

Il processore 4A è stato realizzato da Giuseppe Di Giugno all’incirca nel 1975. Una prima versione di questo processore è stata progettata e realizzata a Napoli. Le potenzialità del processore realizzato a Napoli erano tali che Luciano Berio, in quegli anni chiamato all’IRCAM da Pierre Boulez, volle con sè a Parigi anche il fisico italiano che presso il centro parigino ha così realizzato una nuova versione del processore 4A.

I modelli di Max Mathews

Il progetto del processore 4A nasce con motivazioni diverse da quelle acquisite nel corso degli sviluppi successivi. Inizialmente si tentava di dimostrare le potenzialità di un sistema digitale per la generazione di suoni complessi, attraverso l’adozione di un numero considerevole di oscillatori. Una procedura che per la tecnologia analogica risultava enormemente limitata. Sostanzialmente il progetto iniziale prevedeva la realizzazione di un banco di oscillatori digitali che suscitò subito delle buone impressioni. Per questo motivo fu subito evidente la necessità di rendere il processore 4A capace di rispondere alla tante e diverse esigenze richieste avanzate dai compositori. In particolare la possibilità di lavorare in tempo reale e la possibilità non solo di generare ma anche modificare i suoni sintetizzati. Per tutti questi motivi Giuseppe Di Giugno aveva diversi modelli di riferimento rispetto ai quali il processore 4A intendeva fornire una risposta tecnologicamente avanzata. Il primo riferimento è il sistema Groove di Max Mathews. Rispetto a questo era necessario distinguersi creando un sistema che fosse interamente digitale piuttosto che ibrido, cioè con una parte analogica dedicata alla generazione del suono e una parte digitale dedicata al controllo. La ricerca di Max Mathews si pone come riferimento anche per via dei software in tempo differito come il Music V, di cui il processore 4A ne riproduceva l’oscillatore. Non meno importante, infine, è stata la ricerca condotta ai laboratori Bell per il sintetizzatore digitale di Hal Alles.

Un simulatore di 265 oscillatori

Ciò che doveva distinguere il processore 4A dagli altri sistemi era la velocità di calcolo, solo questo gli avrebbe consentito di poter riprodurre 256 oscillatori digitali. La velocità poteva essere preservata anche in virtù del fatto che il 4A fu realizzato come una macchina dedicata alla composizione musicale attraverso il computer e non per essere condivisa per scopi differenti. La possibilità di riprodurre 256 voci era un fatto eccezionale per quegli anni. Con i sistemi analogici, capaci di integrare non oltre dieci oscillatori, già con questi numeri molto più bassi si rischiava un eccessivo riscaldamento dei componenti con la conseguenza di una forte deperibilità del suono. Un altro aspetto innovativo del processore 4A era la possibilità di utilizzare forme d’onda variabili a differenza dei sistemi limitati all’utilizzo di onde con forma fissa. Chiaramente il 4A funzionava in tempo reale e il controllo sul processore avveniva attraverso un computer PDP-11/40. Il controllo poteva essere esercitato sulla frequenza, l’ampiezza e la fase ma gli oscillatori non potevano essere interconnessi tra di loro.

I DAC del processore 4A

L’uscita del segnale era gestita attraverso quattro convertitori a 12 bit che consentivano di ottenere quattro canali su cui far convergere 64 oscillatori per ciascuno. Certamente il sistema non si presentava come perfetto da ogni punto di vista, benché consentisse la variazione dei parametri sonori in tempo reale, era pur vero che questa variazione poteva avvenire nei termini di un tempo reale accettabile e che una maggiore velocità comportava la produzione di un certo rumore. La parte di controllo si basava su una libreria di Macro e di programmi sviluppati in Fortran. I parametri di controllo potevano essere programmati e salvati in memoria.

Gli sviluppi successivi

Il vero limite del processore 4A fu l’immediata richiesta di nuove funzionalità. Essendo stato ideato come un banco di oscillatori, non poteva essere in grado di rispondere a tutte le altre esigenze. Fondamentalmente tutta la successiva ricerca di Giuseppe Di Giugno intorno ai processori 4N si basa su questa volontà di rendere i propri processori capaci di rispondere adeguatamente ad ogni nuova richiesta. Per questo motivo il processore 4A fu accantonato piuttosto velocemente per lasciare il posto al processore 4B, il suo successore.

Se desideri approfondire l’argomento, ti consiglio la lettura di questo documento Gerald Bennett, Research at Ircam in 1977, Rapports IRCAM, Centre Georges Pompidou, Parigi, 1977.