音乐革命：揭秘树莓派如何重塑 Korg 合成器的未来

采用快速紧凑的 Raspberry Pi 计算模块3（Raspberry Pi Compute Module 3）的简易设置，为Korg备受推崇的高端乐器提供了一种经济高效的解决方案。

解决方案：Compute Module 3

企业规模：大型企业

行业：音乐技术

标志性的乐器制造商Korg起源于20世纪60年代的日本，最初将鼓机推向市场，随后是日本第一台合成器和世界上第一台针式调音器。随着20世纪70年代和80年代电子音乐的兴起，Korg在国际上声名鹊起。随着对功能更强大且更实惠的合成器的需求不断增长，Korg将其产品线扩展到家庭爱好者和专业表演者领域。Korg敏锐地意识到电子音乐制作的激动人心，该领域随着家庭和办公室计算的指数级增长而迅速发展，因此Korg很早就对基于DSP（数字信号处理器）的合成器产生了兴趣。DSP是一种专用芯片，用于快速处理现实世界模拟信号的数字化版本，例如音频输入。

在20世纪90年代，使用定制的DSP以及摩托罗拉和德州仪器（Texas Instruments）的现成部件。2005年，Korg开始在其高端键盘中使用基于Linux的英特尔处理器作为DSP，首先从基于奔腾的OASYS开始，然后是基于Atom的Kronos。最近，Korg推出了一系列更易于使用的数字合成器，包括wavestate、modwave和opsix，这些合成器充分利用了Raspberry Pi计算模块3的处理能力。

挑战

现代合成器需要大量的计算能力来提供专业品质的音频、丰富的功能和高度复音（即同时播放的声部数量）。经典的Korg乐器使用多个定制ASIC（专用集成电路）来完成这项任务。由于基本功能被嵌入到硬件设计中，这些基于ASIC的系统的灵活性必然受到限制，而且这些定制系统也不便宜：1988年的M1键盘售价2749美元，相当于2022年的约6800美元。

为了摆脱ASIC设计的限制，Korg位于加利福尼亚州的研发团队开始研究基于DSP的合成技术。其想法是使硬件通用化，而大部分功能则依赖于软件而非硬连线电子电路。这样的系统能够运行许多不同类型的合成算法，如物理建模声学乐器、虚拟模拟合成器、样本播放、音色轮风琴等。

Korg研发团队为1999年的OASYS PCI选择了摩托罗拉DSP阵列，这是一款基于PCI的合成和效果系统，适用于Mac和Windows计算机，他们还为2005年的OASYS“工作站”键盘（一款针对专业用户的高端乐器）设计了基于Linux的英特尔奔腾处理器。这些乐器提供了令人印象深刻的灵活性，但价格昂贵。“Oasys的价格是我们之前机器的两倍多，”Andy Leary指出。然而，“它产生了一些其他乐器无法产生的令人难以置信的声音。它确实是一款旗舰乐器，也是一款开创性的乐器。”

像2011年的Kronos这样的后续产品继续基于OASYS技术开发，同时实现了更标准的价格点，并显然击中了正确的音符：Kronos十年来一直是热销产品。

然而，Korg研发团队的目标是降低价格点，同时不牺牲功能和保真度，他们还发现他们正在使用的平台仍然存在技术问题。Korg为2017年的Grandstage和Vox Continental产品选择了TI的OMAP平台，该平台将ARM CPU与DSP结合在一起，但尽管CPU和DSP位于同一芯片上，它仍然存在与旧的OASYS PCI相同的一些问题。“它仍然不是一个能够完成所有工作的芯片。我们不得不处理DSP部分与运行用户界面的主CPU之间的这种互连问题，”Andy解释说。

解决方案

对于他们的下一个产品，Korg研发团队的目标是通过将价格降至1000美元以下，使产品对所有音乐家都触手可及。最终他们意识到，为传统台式机和笔记本电脑设计的解决方案“成本有点高”。他们转而使用Raspberry Pi，“基本上得到了我们所需的一切，而且成本要低得多。它更小、更便宜、更快、更轻、更好，所有这些都是我们的明确道路，”Dan Phillips说。

另一个令人信服的因素是，使用Raspberry Pi计算模块，一切都已经准备就绪。Korg可以专注于他们产品的定制方面，如专业品质的音频硬件、实体键盘和广泛的物理控制表面，然后只需插入一个部件即可提供CPU、RAM和存储。“那部分工作已经完成了。它就像任何其他组件一样；我们不需要布局电路板、构建和测试它。”

为什么选择 Raspberry Pi ？

Korg也被Raspberry Pi对长期产品路线图和生产支持的承诺所说服——这是Korg的一个关键吸引力，因为Korg有时不得不因为DSP、内存和其他部件的停产而做出调整。“与一家生产大量产品并致力于持续生产和推动技术向下一代发展的公司合作是有道理的。这种保证正是企业所需要的，”Dan解释说。

这也得益于Korg不需要做太多工作就能利用Raspberry Pi的优势。事实上，他们购买了几个计算模块3单元，试用后发现“嘿，我们可以让这个工作，”Andy说。

结果

2020年初，Korg研发团队宣布了wavestate，这是其30年历史的Wavestation的继任者，也是其首款使用Raspberry Pi计算模块3的乐器。原始的Wavestation具有传奇地位，因此新款模型的发布引起了巨大轰动，人们寄予厚望。

Wavestation使用“波形序列”在样本之间进行淡入淡出处理，将它们组合成新的声音。Raspberry Pi驱动的wavestate在此基础上推出了“波形序列2.0”，引入了广泛的实时控制、受20世纪算法作曲启发的复杂图案创建和操纵，以及受控随机化。它还比原始产品具有更高的音频质量和更强大的合成架构，同时提供两倍的复音能力。

基于加州的Korg研发团队在转向wavestate及其首款后续产品modwave波形表合成器之前，已经合作多年，这款产品同样采用了Raspberry Pi技术。团队在实施硬件设计之前，会使用软件来制作乐器的原型。由于基本的软件平台已经能够运行，因此从构思到2020年末发布，使用Compute Module 3开发wavestate仅用了相当短的一年时间。该设置包含两块电路板。主面板板包含所有用户界面元素，包括显示屏、按钮、旋钮、转盘和其他特定于合成器的控件，以及支持这些控件并与CM3通信的MCU微处理器。另一块电路板包含音频、MIDI、音乐键盘和电源的子系统，以及CM3的插槽。