1920: Vocoder

In 1928 is het bedrijf Nokia Bell Labs in de Verenigde Staten met het onderzoek naar het synthetiseren van de menselijke stem begonnen. De engineer achter een van de meest revolutionaire uitvindingen is Homer Dudley. Dudley was een pionier op het gebied van akoestiek en elektronica. Zijn theorie over de manier waarop wij mensen communiceren was revolutionair.

De menselijke stem bevatte volgens Dudley twee fundamentele onderdelen, een draagsignaal (de stembanden) en een modulatiesignaal (de vorm van de mond). Door beide op een bepaalde manier te vormen, kunnen wij de klanken maken waarmee we kunnen communiceren. Onze stembanden creëren een signaal dat door de keel en mond wordt gemoduleerd. Hierdoor ontstaan boventonenreeksen, formaten. Op deze manier kunnen wij simpele klanken herkennen als klinkers, zoals “aah, “eeh”, “ooh” enz. Daarnaast kunnen ook klanken worden gevormd door explosievere geluiden zoals de “p” en de “b” en de glottale stop, het sluiten van de keel om een “guh” geluid te maken.

In 1928 is Dudley begonnen met verschillende experimenten om de menselijke stem te synthetiseren. Door de menselijke stem te analyseren kwam Dudley erachter dat de stem maar een aantal frequenties nodig heeft om de informatie over te dragen. Hierdoor kan een computer met weinig informatie toch een stem namaken. Dit kwam later goed uit tijdens de revolutie van telecommunicatie, want bandbreedte was en is schaars. Elf jaar later in 1939 werd de eerste Vocoder (Voice Encoder), de Voder (Voice Operation Demonstrator), gedemonstreerd bij de Bell Laboratory exposities in New York World’s Fair op de Golden Gate International Exposition. De Voder werd gedemonstreerd door een vrouw achter een console. Door op een speciaal keyboard een aantal toetsen in te drukken kon het apparaat woorden uitspreken zoals een mens dit zou doen. Dit werd gedaan door een pitch te gebruiken als basisfrequentie die door tien frequentiebanden heen kon gaan. Deze banden werden open gezet aan de hand van de ingedrukte toetsen. Deze frequentiebanden creëren in de basis dezelfde formaten als een mens doet met zijn keel en mond. De explosieve geluiden werden gemaakt door een noise generator en de glottale stop door een aan en uit schakelaar, bediend met de pols. Doordat de basisfrequenties hoorbaar zijn, klinkt de boodschap die het geluid met zich meedraagt als woorden.

Niet lang daarna in 1940 werd de vocoder door Dudley uitgevonden. De vocoder was in basis hetzelfde als de Voder, maar gebruikte in plaats van een speciaal keyboard de menselijke stem als basis. Zodra er in de microfoon werd gesproken, werd de stem geanalyseerd en de tien meest belangrijke frequenties opgeslagen. Daarnaast werd er door de machine een analyse gemaakt voor de basisfrequentie die de basis zou vormen voor het draagsignaal.

In de loop van WOII werd telecommunicatie steeds belangrijker. Er werden massaal over de hele wereld koperlijnen aangelegd die gebruikt werden voor het versturen van signalen. Dit was een dure operatie, omdat er dikkere koperlijnen nodig waren om meer data te versturen. Door de uitvinding van de vocoder en zijn lage bandbreedte kon er behoorlijk op deze kosten bespaard worden en werd het gemakkelijker om deze lijnen aan te leggen. Het encrypten van de vocoder was echter nog wel een probleem, aangezien het signaal gemakkelijk te onderscheppen was. Hiervoor zijn Alan Turing en Homer Dudley samen gaan werken (1942-1946) voor de Amerikaanse overheid aan project SIGSALY (ook wel Project X). In dit project werden er grammofoonplaten gebruikt die extra ruis toevoegen aan het signaal dat het vocoder bericht bevatte. Deze ruis kon vervolgens alleen met de juiste sleutel aan de andere kant weer worden weggehaald. Dit had echter wel als resultaat dat de kwaliteit van het bericht lager werd, al bleef de gesynthetiseerde stem verstaanbaar.

Met de introductie van de vocoder begonnen ook artiesten hiervan gebruikt te maken als expressiemiddel. Het gebruik van de vocoder bleef aardig dicht bij het oorspronkelijke doel: het hersynthetiseren van stem. Waar eerst de vervorming een compromis was, werd deze nu gebruikt als effect. Een van de bekendere voorbeelden is de Duitse groep ‘Kraftwerk’, een elektronische band uit de jaren tachtig. Zij gebruikte vocoders om bepaalde expressie uit de stem te halen. Dit werden veelal robotachtige stemmen. (bv. Kraftwerk - The Robots (1978)

Om zo’n robot stem te maken werd er als draagfrequentie, ook wel carrier, een synthesizer gebruikt. Door te spelen met de sound van de synthesizer en enkele effecten als distortion en filters, vormde de stem zich naar het statische karakter van de synthesizer. Door vervolgens ook met de toonhoogte van de synthesizer te spelen kreeg de stem nog meer vormen van expressie.

Tegenwoordig worden vocoders voor van alles en nog wat gebruikt. Door de technologische vooruitgang van de computers zijn ook de mogelijkheden van digitale vocoders behoorlijk uitgebreid. Twee typen sounds waar vocoders tegenwoordig voor gebruikt worden, zijn een vorm van geharmoniseerde autotune en het maken van vocal- en monsterachtige bass-synths.

Bij de geharmoniseerde autotune wordt een stem en een synth gebruikt. Deze synth ligt veelal rond de mid-frequenties en speelt vaak akkoorden om een rijke klank te creëren. Afhankelijk van het type sound worden zo nu en dan de carrier en de modulator omgedraaid. In plaats van dat de stem de synth moduleert, gebeurt precies het tegenovergestelde. Op deze manier krijgt de stem juist het karakter van de synth met een hele zuivere, synth-achtige, maar vaak ook minder verstaanbare stem.

In het geval van de monsterachtige bass-synth wordt een bass en een vocal-shot gebruikt. De bass heeft geen zachte ronde klank, maar juist een scherpe klank met veel boventonen. Om deze bass vervolgens als een monster te laten klinken wordt deze gemoduleerd met een vocal-shot. Voor een beter effect wordt deze vaak een of meerdere octaven naar beneden gepitched en/of getimestretched. Normaal gesproken verliest een stem die omlaag getransponeerd wordt karakter en definitie, maar doordat de stem een modulator in een vocoder is, geeft dit juist een duidelijk effect. In de basis worden zulke bass-synths zo gemaakt, maar een general rule of thumb is uiteraard: ‘gewoon experimenteren en aan knopjes draaien, totdat er écht iets vets uit komt.’

Een van de eerste liedjes waarin een vocoder gebruikt werd, is in het thema van Sesamstraat door Stevie Wonder in 1972. Stevie gebruikt hier een ‘Monolethic Tonto Synthesizer’ die door Malcom Cecil en Robert Margouleff ontworpen en geïntroduceerd is. Deze ontwerpers hadden hiervoor een Grammy gewonnen voor het produceren van ‘Music of my mind’ door Stevie Wonder.

Ook Electronic Light Orchestra heeft gebruikt gemaakt van een vocoder in het nummer ‘Mr. Blue Sky’ in 1977. De vocoder die in dit nummer gebruikt wordt, is een Roland VP330 plus. Dit is een van de vroege modellen, die na het gebruik in Mr. Blue Sky, door Roland geïntroduceerd werd. Hierna maakte Herbie Hancock ook gebruik van deze vocoder. De Roland VP330 werd erg gewild, waardoor Korg goedkopere versies zoals VC10 keyboard introduceerde. Een later voorbeeld van het gebruik van vocoder in liedjes is ‘California Love’ van Dr.Dre en Tupac uit 1996. Deze vocoder was een Roland SVC 350. Hier is de modulator een zaagtand gespeeld door een synthesizer. Afbeelding van je apparaat Andere Hits met vocoder erin: -’My house’ Egyptian Lover -’Intergalactic’ Beatsie Boys -‘Robot Rock’ Daft punk’ -’Different kind of Lady’ Jackson 5 -’In the air tonight’ Phill Collins

SIGSALY
https://en.wikipedia.org/wiki/SIGSALY
Homer Dudley
https://en.wikipedia.org/wiki/Homer_Dudley
Vocoder
https://nl.wikipedia.org/wiki/Vocoder
[https://en.wikipedia.org/wiki/Vocoder]]
Bell Labs
https://en.wikipedia.org/wiki/Bell_Labs
Militair gebruik vocoder
https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=OvR4qK0B--wv Voorbeelden van muziekaal gebruik
https://www.youtube.com/watch?v=hh1AypBaIEk
http://sieplex.com/article/vocoder

• Setareh Kashi
• Teun Mansfelt
• Bas Maat