CAMPUS-1

('85～'87)

CAMPUS-1前景

CAMPUS-1の内部
　パネルの下に見えているのは８音分の音源ボードです。下段がVCO（電圧制御発振器）で、音の原料を作ります。三角波、鋸歯状波、パルス波（0,-1,-2オクターブ）、ホワイトノイズが発生できます。上段がVCF(電圧制御フィルタ）とVCA（電圧制御アンプ）で、これによって音に音色、強弱などの表情をつけます。音源基板はアルミフレームに固定され、写真のように取り外しが可能です(ROM交換などのため）
　写真では見えませんが、音源基板の奥にコンピュータラックと電源部があります。なお、当初はケース内部が熱くなり、CPUがよく熱暴走していたので、パネル上部にファンをつけましたが、騒音対策のためAC100V用のファンをAC40Vで駆動しています

開発風景
当時はPC-8801で、CP-M80上で開発していました。この写真では手前のサウンドモジュールを外してあります（というか、まだ出来ていなかった）。ケース内部奥に見えるのはコンピュータラックで、２枚のCPU基板、アナログ電圧発生基板、ミキサー基板などが入っています
　ソフト開発には高価な装置は使用できないので、MIDIでパソコンと通信しながらデバッグを行う専用ツールを開発しました

写真はデバッグ風景。CAMPUS-1は8音ポリフォニックだが、D/Aコンバータは高価なので、時分割して各電圧を発生される。その様子をオシロで観測中。この状態でつまみを動かすと、そのパラメータに相当する電圧出力の部分がオシロ上で動くので、視覚的な電圧デバッグが可能だった。

CAMPUS-1の構成

■８組のアナログ音源部
　市販の音源チップ（あまりなかったけど）を用いず、ディスクリートで組みました。VCOの発振はLM331（V/Fコンバータ）を用い、キー情報を指数変換して周波数を得るアンチログ変換はCPUで行っているので高安定です。チューニングは、MIDIのついた周波数カウンタを自作し、CPUで自動チューニングを行いました(「トランジスタ技術」1986年9月号に発表)
　VCF,VCAは、トランスコンダクタンスアンプLM13600を使用しています
■2基のCPUモジュール
　MIDI入出力、ユーザインターフェースなど、全体の制御用に、4MHzのZ80Aによるマイコン（後に6MHzのZ80Bにアップ）を使用しています。MIDIは、パソコンとキーボードからの制御を想定して２系統の入力があります
　音源制御用のDSPとして、TMS9995によるマイコンを用いています。VCOのログ変換、エンベロープの生成、LFO（低周波発振器）の実現や制御電圧のミックスを行い、最終的に、VCOの周波数、VCFのカットオフ周波数とレゾナンス、VCAのゲインなどの電圧を生成しています。なお、このCPUを用いたのは、当時16ビットのハードウェア乗算器を持ったものが他になく（V30が出始めていましたが）、高速演算のために選択しました。マイナーなCPUだったのでアセンブラも自作でした

CAMPUS-1の頭脳、音源制御電圧計算用コンピュータ基板。左上の青い電池は音色メモリのバックアップ用（よく暴走して消えた）
■音源割り当てによるマルチティンバー
　音源は８個あるので、これを16のMIDIチャンネルに手動で割り付け、チャネルごとに異なる音色を設定することでマルチティンバー音源として利用できました。なお、キーアサインは、チャネルごとに、ユニゾンモード、FIFOモード（空き音源をFIFOで管理するので、最も過去に空いた音源を次に使用するため、余韻が最大限残る方式）、スタックモード（最も最近空いた音源を次に使うので、余韻があまり残らないソロ演奏向き）がありました
■MiCL(Musical Instruments Control Language)
　パソコンでの自動演奏用に、フェアライトCMIのMCLをベースに、MiCLというシステムを製作しました。これはテキストベースで音程、音長を設定して行くことで演奏ができるもので、音色設定などのコントロールや、エクスクルーシブメッセージを用いたスラー演奏も可能でした。パソコンがPC-8801だと演奏がもたつくので、インテリジェントのMIDIインターフェースボードを開発しました

CAMPUS-1の仕様
・発音数：８
・VCO：1台（サウンドユニット毎）
　三角波、鋸歯状波、パルス波（0,-1,-2オクターブ）、ホワイトノイズを発生
　バランス調整可
　AR,LFOによる変調可（周波数、パルス幅）
・VCF:24dB/oct,LPF専用。レゾナンス発振可。
・VCA:
・ADSR：２台
・LFO：1台
・サウンドメモリー

CAMPUS-1プロジェクトにかかわった人々
・パネル製作：力石
・音源製作：内川、岩男、柴田
・ソフト製作：望月、内川、柴田(MiCL製作）
・MIDIインターフェース、キーボード製作（柴田）

CAMPUS-1の音
　アナログ音源特有の暖かい音がします。個人的には、BACHなどのクラシックを演奏したとき、PCM音源にありがちな不自然さが全くないのが気に入っていました。
　AR(Attack,Release専用エンベロープジェネレータ）でパルス幅が変調できたので、琴のような音も出せました

録音が残っているもので掲載可能な音
小フーガト短調(J.S.Bach)
管弦楽組曲より(J.S.Bach)
ボツ音源
●PWM方式のVCF
　当初、VCFは、直列にアナログスイッチを接続した抵抗とコンデンサで構成したCRフィルタを用いていました。スイッチのON時間をパルス幅制御しながら高速でON/OFFをすると、ON時間の割合に比例したカットオフ周波数が得られます。このフィルタは単体では非常にきれいな音がしていたのですが、CAMPUS-1に組み込むと、CPUのクロックとスイッチングクロックとのうなりなどで、使い物にならないほどのノイズが発生し、採用を断念しました

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