جهاز التحكم في الرياح

في ثلاثينيات القرن العشرين، كان بنيامين ف. ميسنر يعمل على تطوير آلات موسيقية إلكترونية صوتية متنوعة. من بينها كلارينيت إلكتروني صوتي ، مزود بمستشعر كهرومغناطيسي لاهتزاز القصبة ، وموصول بمجموعة من المرشحات الإلكترونية. ويمثل براءة اختراع ميسنر لعام ١٩٣٨ ^{[ ٣ ] [ ٤ ]} بداية عائلة آلات النفخ الإلكترونية. ^{[ ٥ ]}

بدأت التجارب المبكرة على الآلات الإلكترونية بالكامل في أربعينيات القرن العشرين. اخترع ليو إف جيه أرنولد كلارينيت إلكترونيًا مزودًا بمفتاح تشغيل/إيقاف يُتحكم فيه عن طريق التنفس البشري. هذه الآلة موثقة في براءة اختراع أرنولد لعام 1942. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 5 ]}

لعب الفرنسي جورج جيني والمهندس الألماني إرنست زاخارياس دورًا محوريًا في تطوير أولى أجهزة التحكم التناظرية في آلات النفخ في خمسينيات القرن العشرين. حصل جيني على براءة اختراع لآلة نفخ إلكترونية عام 1954. ^{[ 8 ] [ 9 ]} تتميز هذه الآلة بمحول طاقة للتنفس للتحكم المتغير في مستوى الصوت، ويعمل بعنصر بيزو . أما النماذج الأولية التي صممها زاخارياس، الذي بدأ العمل على آلات النفخ الإلكترونية عام 1956، فقد أدت إلى إنتاج أول جهاز توليف موسيقي هوائي تجاريًا - وهو جهاز هوهنر إلكترا-ميلوديكا ، الذي طُرح في الأسواق عام 1967. ^{[ 5 ]}

كان جهاز Lyricon من شركة Computone أول جهاز تحكم نفخي واسع الانتشار، وقد ظهر في سبعينيات القرن الماضي، عصر أجهزة المزج التناظرية. اعتمد Lyricon على وضعية أصابع الساكسفون ، واستخدم قطعة فم مشابهة. وضع Lyricon معيارًا لأجهزة التحكم النفخية المادية، مع عدد من الميزات التي لا تزال موجودة في أجهزة التحكم النفخية MIDI الحالية، بما في ذلك القدرة على تفسير الاستخدام التعبيري لنطق القصبة، والتحكم في الديناميكيات عن طريق التنفس، وتغيير درجة الصوت عن طريق وضعية الفم. كما وسّع Lyricon نطاق العزف بعدة أوكتافات تتجاوز النطاق المعتاد لعازفي آلات النفخ الخشبية. اقتصر توليد النغمات في Lyricon على جهاز مزج تناظري مخصص، مصمم خصيصًا لتفسير مختلف المخرجات التناظرية السلكية من الجهاز. من أبرز الفنانين الذين سجلوا باستخدام Lyricon في بداياته رولاند كيرك وتوم سكوت . لاحقًا، أدخلت تعديلات من جهات خارجية جهاز Lyricon إلى عصر MIDI.

كان جهاز التحكم بالنفخ التالي الجدير بالذكر هو جهاز Steiner EVI ذو الطراز النحاسي، الذي ابتكره رائد أجهزة التحكم بالنفخ نايل شتاينر. اخترع شتاينر جهاز EVI (آلة الصمامات الإلكترونية) المصمم خصيصًا لعازفي آلات النفخ النحاسية، بالإضافة إلى جهاز EWI (آلة النفخ الخشبية الإلكترونية) المصمم لعازفي آلات النفخ الخشبية. قدم شتاينر إسهامات بالغة الأهمية في تطوير أجهزة التحكم بالنفخ. بدأ أبحاثه في أواخر الستينيات، وكان أول جهاز تحكم بالنفخ من ابتكاره هو Steiner Parker EVI الذي صدر عام 1975. في البداية، كان جهاز EVI مجرد "وحدة تحكم" ترسل فولتيات تحكم فقط للنغمة والبوابة، وكان من المفترض توصيله بأجهزة توليف صوتية تناظرية تجارية. كان مستشعر التنفس في هذا النموذج الأولي من EVI بدائيًا للغاية، إذ كان عبارة عن مفتاح تشغيل/إيقاف بسيط يتم تفعيله بضغط تنفس العازف. واصل شتاينر تطوير وتحسين أساليب تعبيرية جديدة لاستشعار إيماءات العازف، والتي أصبحت فيما بعد من الميزات القياسية لأجهزة التحكم بالنفخ، مثل مستشعر التنفس النسبي التعبيري (مقارنةً بمستشعر التنفس السابق الذي يعمل بنظام التشغيل/الإيقاف)، واستشعار سرعة اللسان، ورافعة اهتزاز لإبهام اليد اليمنى، ومستشعرات انحناء النغمة لأعلى ولأسفل للإبهام، واستشعار الانزلاق لتأثيرات البورتامينتو، واستشعار العض، واستشعار حركة الشفاه، وغيرها. تضمنت أنظمة التحكم التناظرية بالنفخ التي ابتكرها شتاينر في النهاية تصميمه الخاص لجهاز توليف تناظري مدمج في نظام متكامل قائم بذاته (شتاينرفون). كان شتاينر أيضًا موسيقيًا في الاستوديو، وقد عزف على جهاز EVI الخاص به في الموسيقى التصويرية لفيلم " Apocalypse Now ". بعد فترة وجيزة من إصدار جهاز شتاينر EVI، طلب موسيقيو آلات النفخ الخشبية من شتاينر تصميم نسخة خشبية منه، فصمم شتاينر جهاز EWI. اشتهر جهاز EWI في منتصف ثمانينيات القرن الماضي بفضل عازف الجاز مايكل بريكر وفرقته Steps Ahead، عندما عزف على جهاز Steinerphone EWI ببراعةٍ فائقة. وفي عام 1985 تقريبًا، طوّر شتاينر واجهة MIDI متطورة لجهازي EVI وEWI الخاصين به عن طريق تعديل صندوق JL Cooper Wind Driver. وفي عام 1987، أصدرت شركة Akaiحصلت شركة Akai على ترخيص تصميمي Steiner EVI وEWI، وأصدرت وحدتي التحكم في آلات النفخ Akai EVI1000 بنمط آلات النفخ النحاسية وEWI1000 بنمط آلات النفخ الخشبية، بالإضافة إلى وحدة الصوت EWV2000 المصاحبة. تتميز وحدة EWV2000 بمنفذ إخراج MIDI يسمح بتوصيلها بأجهزة توليف صوتية MIDI إضافية، مما يفتح آفاقًا واسعة من الإمكانيات والتسجيلات في كل من الموسيقى التصويرية للأفلام والمسلسلات التلفزيونية، بالإضافة إلى تسجيلات موسيقى البوب. في الواقع، تُشكل وحدتا التحكم EVI1000 أو EWI1000 مع مولد الصوت EWV2000 نظامًا هجينًا رقميًا/تناظريًا. تُستمد الإشارات التناظرية من مختلف المستشعرات (مثل: المفتاح، والضغط، والانحناء، والانزلاق، إلخ) الموجودة على وحدة التحكم EVI1000/EWI1000، ثم تُحوّل إلى إشارات رقمية بواسطة معالج دقيق في وحدة EWV2000. ثم قام المعالج الدقيق بتعديل هذه الإشارات الرقمية وتحويلها إلى جهد تحكم تناظري داخلي مناسب لدوائر المزج التناظرية المتكاملة في جهاز EWV2000. استخدم محول الإشارة الرقمية إلى التناظرية في جهاز EWV2000 دقة عالية جدًا ومعدل تحويل سريع، مما جعل استجابة الجهاز فورية، أي "تناظرية". كما استخدمت أنظمة EWI3000 وEWI3020 وEWI3030m اللاحقة نفس مخطط التحويل التناظري/الرقمي/التناظري ضمن وحدات النغمات المخصصة لها، مع العلم أن هذه الطرازات الأحدث من EWI تدعم إدخال وإخراج MIDI.

مع ظهور تقنية MIDI وأجهزة أخذ العينات الرقمية الحاسوبية في أوائل ثمانينيات القرن العشرين، مهدت هذه التقنية الموسيقية الجديدة الطريق أمام مجموعة متنوعة من وحدات تحكم MIDI "البديلة". في ستينيات وسبعينيات القرن العشرين، كانت الطريقة الرئيسية للموسيقيين لعزف آلات المزج هي استخدام لوحة المفاتيح. مع تقنية MIDI، أصبح بإمكان غير عازفي لوحات المفاتيح عزف آلات المزج وأجهزة أخذ العينات MIDI لأول مرة. شملت هذه الوحدات الجديدة، على وجه الخصوص: طبول MIDI، وآلات مزج غيتار MIDI، ووحدات تحكم آلات النفخ MIDI. وقد قاد عازف الغيتار بات ميثيني، الذي كان يعزف على آلة مزج الغيتار، وعازف الساكسفون مايكل بريكر ، الذي كان يعزف على وحدة تحكم آلات النفخ، الطريق لإظهار الإمكانيات المذهلة لهذه الترسانة الجديدة من تقنية MIDI على المسرح العالمي من خلال جولات موسيقية مكثفة وتسجيلات مع شركات إنتاج كبرى ، حيث كان كل منهما يقود فرقته الموسيقية الخاصة.

تشمل أشهر آلات النفخ الرقمية سلسلة Yamaha WX وسلسلة Akai EWI . تتميز هذه الآلات بقدرتها على توليد تدفق بيانات MIDI قياسي، مما يُغني عن الحاجة إلى أجهزة توليف صوتية مخصصة، ويُتيح إمكانية التحكم في أي جهاز توليف صوتي أو أي جهاز آخر متوافق مع MIDI. وعلى الرغم من أن شكل هذه الآلات يُشبه عادةً شكل الكلارينيت مع تصميم مفاتيح يُشبه الساكسفون، إلا أنها تُتيح إمكانية التعرف على وضعيات الأصابع لمجموعة متنوعة من آلات النفخ الخشبية والنحاسية. ويكمن الاختلاف الرئيسي بين نهج الشركتين في آلية عمل المفاتيح. فآلات سلسلة Yamaha WX مزودة بمفاتيح متحركة، مثل الساكسفون أو الفلوت، تُفعّل مفاتيح صغيرة عند الضغط عليها. أما آلات سلسلة Akai EWI، فهي مزودة بمفاتيح ثابتة حساسة للمس، تُشير إلى مجرد لمس العازف لها. وقد أثبتت كلتا الآلتين، في أيدي العازفين المهرة، قدرتها على تقديم أداء فني رفيع المستوى.

كانت سلسلة Casio DH التي توقف إنتاجها الآن عبارة عن أجهزة تحكم هوائية تشبه الألعاب تم طرحها في منتصف الثمانينيات، وكانت تحتوي على مكبر صوت مدمج (مع مصادر صوت محدودة) بالإضافة إلى كونها قابلة للاستخدام كأجهزة تحكم MIDI.

يُعدّ جهاز "سينثوفون" إضافةً حديثةً إلى فئة أجهزة التحكم بالنفخ، وهو جهاز تحكم إلكتروني بالكامل مُدمج في هيكل آلة الساكسفون الألتو. ونظرًا لأنّ المكونات الإلكترونية تشغل حيزًا داخل الساكسفون، فلا يُمكن العزف عليه كآلة صوتية؛ إلا أنّه نظرًا لتطابق شكله الخارجي مع شكل الآلة الصوتية، فإنّ العزف عليه أسهل بكثير.

بالإضافة إلى ذلك، تتوفر أيضًا وحدات تحكم بالتنفس تعمل عبر لوحة المفاتيح. تُعدّل هذه الوحدات لوحات المفاتيح القياسية وأجهزة الكمبيوتر وغيرها من أجهزة MIDI، ما يعني أنها لا تُعزف كآلة نفخ خشبية، بل كلوحة مفاتيح، ولكن مع وحدة تحكم بالتنفس (شبيهة بآلة الأرغن الهوائي ). يمكن استخدام سلسلة BC من ياماها للتحكم في وحدات DX وEX. تُصنّع شركة Midi Solutions صندوق تحويل يسمح بالتحكم في أي جهاز MIDI بواسطة وحدات تحكم ياماها BC. كما تُصنّع شركة TEControl جهاز USB عبارة عن ذاكرة فلاش مزودة بأنبوب تنفس يمكن توصيله بأي جهاز كمبيوتر قياسي.

خلال تسعينيات القرن الماضي، شهدت أجهزة التحكم الرئيسية في آلات النفخ الخشبية أو النحاسية تطورًا ملحوظًا عبر إصدارات متتالية، كما طُرحت أيضًا أجهزة تحكم ثانوية أقل نجاحًا تجاريًا. لفترة من الزمن، مثّلت هذه الحلول البرمجية الوسيلة الوحيدة المتاحة للربط بين عازف آلات النفخ الخشبية أو النحاسية وجهاز المزج الموسيقي. لكن في ثمانينيات القرن الماضي، بدأ يظهر بديل برمجي أقل شهرة. باستخدام برنامج تحويل برمجي، يعزف الموسيقي على آلة نفخ عادية أمام ميكروفون، وعندها يقوم برنامج (يتطلب أحيانًا جهاز كمبيوتر مخصصًا) بتفسير درجة الصوت وديناميكيته وتعبيره، ثم يُنشئ دفق بيانات MIDI قياسيًا في الوقت المناسب تمامًا للعزف بالتزامن مع العازف عبر جهاز المزج الموسيقي.

على الرغم من أن أول منتج تجاري حاول اتباع هذا النهج يعود إلى جهاز Fairlight Voicetracker VT-5 عام 1985، إلا أن النهج الحديث الأكثر نجاحًا باستخدام برامج على أجهزة الكمبيوتر الشخصية (بالإضافة إلى محطة عمل صوتية رقمية وبرامج توليف صوتية) يُعدّ حديثًا نسبيًا. ومن الأمثلة الحديثة على هذا النهج القديم غير المألوف برنامج Thing-1 من شركة ThingTone Software، وبرنامج Digital Ear Realtime من شركة Epinoisis Software.

سينثوفون هو جهاز توليف موسيقي يعمل بتقنية التحكم بالنفخ. وهو ساكسفون MIDI يوفر وضعيات أصابع حقيقية للساكسفون ووضعية فم قياسية . تسمح وحدة MIDI بقراءة حركة المفاتيح، بالإضافة إلى التنفس وضغط الشفاه، كبيانات MIDI. وبما أنه ساكسفون، فإن وضعيات الأصابع هي نفسها مع بعض الإضافات - تتيح العديد من التركيبات التحرير الفوري للأصوات والتناغمات. وقد ظهر الجهاز عدة مرات في معرض NAMM ، بما في ذلك عام 1997. ^{[ 10 ]}

بعد جهاز Synthophone، صدرت عدة آلات ساكسفون MIDI أخرى تُحاكي وضعيات أصابع الساكسفون الحقيقية: في عام 2019، جهاز Travel Sax من شركة Odisei Music، ^{[ 11 ]} وفي عام 2020، جهاز Yamaha YDS-150 الرقمي ^{[ 12 ]} ، وجهاز Emeo في عام 2020 ^{[ 13 ]} ، وجهاز YDS-120 الأصغر حجمًا في عام 2023. تحتوي هذه الآلات على مستشعرات لضغط التنفس لضبط مستوى الصوت، لكنها لا تقيس ضغط الشفاه، وبالتالي لا تسمح بالتحكم في درجة الصوت عن طريق وضع الشفتين أو طريقة التنفس. مع جهاز YDS-150، يُمكن تغيير درجة الصوت باستخدام زر إبهام. يتيح كل من Travel Sax وYDS-150 وEmeo إمكانية تعديل الصوت باستخدام تطبيق جوال متصل بتقنية Bluetooth، بينما يتطلب جهاز YDS-120 اتصال USB للتعديل.