NeXT – MuStudio

21 juin 202431 août 2024

Sound on the NeXT

I have always had a keen interest in sound and the devices that generate it.

I discovered NeXT computers in the magazine Science et Vie Micro (SVM) in the double issue 63 of July-August 1989 ¹.

But the first time I saw and touched NeXTcomputers and NeXTstations, I believe it was at « Imago » (I’m not sure of the name) on Boulevard Saint-Germain in the 6th arrondissement of Paris (or at the SICOB show in 1990). At that time, this store was one of the few, if not the only, store in Paris that exclusively sold NeXT equipment. These machines were a shock !

They were beautiful, with an elegant design and that black color that stood out from the standards of the time, which were dominated by shades of beige and gray. And above all, they were powerful, combining the robustness and power of Unix with a superb and fast graphical interface. Not to mention the innovative interest of their development tools and the object-oriented approach of the system.

My desires came to a screeching halt… at the time, I absolutely didn’t have the budget to equip myself at these prices²…. For example, the two basic models were :

NeXTcube (68040) with 8 MB RAM, 105 MB disk, MegaPixel screen, Starting Point kit (keyboard, mouse, etc.), 2.88 MB floppy drive and NeXTSTEP 2: 50,845 francs ex VAT.

NeXTstation with 8 MB RAM, 105 MB hard disk, MegaPixel screen, Starting Point kit (keyboard, mouse, etc.), 2.88 MB floppy drive and NeXTSTEP 2: 31,765 francs ex VAT.

What’s more, if you needed to develop, you couldn’t neglect (to a lesser extent) the price of development tools and documentation, and you had to allow for more memory, a change of hard disk and RAM, with a maximum of 2GB (per partition) and 64MB RAM respectively.

So, reasonably, I waited… a long time before acquiring one (thanks again to the donation from my former colleague and friend Thierry Besançon)! What followed was a cascade of lucky events, including, among other things, the acquisition (by exchanging equipment) of two NeXTstations (B/W), two NeXTcomputers (cubes), and a multitude of peripherals, each more varied than the next! But very clearly, my machines come from the world of research and academia, in music, mathematics, and medicine.

Since I acquired these NeXT computers, and more particularly the NeXTcubes (commonly called Cubes), I have been almost archaeologically interested in everything that allows sound processing via these machines… and the associated research tools… And yes, you have probably noticed that we are gently drifting towards IRCAM.

But first, I propose a little trip back in time. Let’s take a jump into the past… And it won’t be about sound. Indeed, everything started at the end of Steve Jobs’ first period at Apple Computer… In 1985, Steve Jobs was ousted from Apple.

In 1986, Steve Jobs bought The Graphic Group from Georges Lucas for $10 million… and renamed it Pixar.

Does Steve Jobs like cubes?

In its early days, Pixar was dedicated to selling very powerful machines (200 times faster than a DEC VAX-11/780 computer) for the time, specializing in the creation and graphical visualization of data. These machines, known as Pixar Image Computers (PIC), were intended for various companies and laboratories with advanced graphical needs. Potential clients included hospitals (for three-dimensional visualization of X-rays), the aerospace industry, and even Disney, which used these computers to automate the coloring of its animated films.

However, both versions of the Pixar Image Computers were expensive ($135,000) and struggled to find buyers. To demonstrate the exceptional capabilities of their machines, Pixar decided to produce small demo animations. Among these creations was Luxo Jr, a short film directed by John Lasseter. This promotional film featured a small desk lamp, which has since become the emblem of Pixar. Luxo Jr not only succeeded in drawing attention to Pixar’s technological capabilities but also won an Oscar, thereby enhancing the company’s reputation in the field of animation.

Despite an Oscar, critical success, and technical recognition, Pixar’s machine sales did not take off and remained disappointing. In response, Pixar reinvented itself and started producing numerous advertisements, using their animation expertise to create memorable campaigns.

I recommend visiting this site because they explain a lot about this mysterious machine. There is also a PDF version of the Pixar Image Computer brochure³.

Pixar sold 300 PIC computers from 1986 until it closed its hardware business in 1990. The division dedicated to designing and manufacturing machines was abandoned and sold to Vicom Systems, marking a turning point for the company.

Many of these computers were sold with custom software, enabling, for example, the processing of images from scanners in hospitals or Disney Animation’s digital ink and paint system. Some of them were used by clients until the late 1990s.

Paul G. Allen the co-founder of Microsoft has put his vast collection up for auction at Christie’s, which is like a world tour of computers, ranging from small CPUs to mainframes and even supercomputers. Among other things, he is selling a P.I.C.

NeXT

In parallel with his activities at Pixar, and likely to overshadow Apple, Steve Jobs launched a new company: NeXT.

The goal of this company was to design a new type of computer that would straddle the segment of workstations and high-end personal computers! Jobs wanted the power of Unix and an ergonomic and user-friendly graphical interface.

Indeed, NeXTstep⁴ ⁵, the operating system of NeXT, is a WYSIWYG (What You See Is What You Get) type, meaning literally in French « ce que vous voyez est ce que vous obtenez » or more concisely « tel affichage, tel résultat » !

Since Steve Jobs was a perfectionist, he needed a computer offering high-end capabilities and a revolutionary design ! NeXT was born !

Steve Jobs et un NeXTComputer — Steve Jobs, the ebullient founder of NeXT and his first creation

At NeXT, there are only two types of machines: the cubes (NeXTcube⁶) and the stations (NeXTstations⁷, NeXTstations Color, and NeXTstations Turbo Color⁸). Of course, there are nuances between these different models…

We often talk about the Cubes, but in reality, we should focus on the CPU boards of the Cubes, as there were several versions. Initially, these machines were equipped with Motorola 68030 processors running at 25 MHz. Later, updates were offered to improve performance, with Motorola 68040 processors at 25 MHz, then at 33 MHz, and finally an upgrade to 50 MHz. These improvements also involved changing the motherboard to increase the RAM capacity, which went from a maximum of 64 MB at the beginning to 128 MB at the end. There were also variations in the BUS/Power backplane PCB.

To deepen your historical knowledge and get a more serious description of these machines, see the excellent site by Éric Lévénez, which is undoubtedly the best French site (indeed, let’s be modest, on the web) about NeXT and in French! And also the must-see site/forum nextcomputers.org.

A NeXTcomputer that over time became NeXTcube (aka the « cube »).

A black-and-white NeXTstation (known as « slabs »)

NeXTstationcolor — A color NeXTstation (called « slabs »)

It’s worth noting that the computers produced by NeXT (now known as « black hardware ») come standard with what was available as a very expensive option from competing manufacturers at the time. For example, all NeXT motherboards come with a Motorola 56001 Digital Signal Processor (DSP). This processor specializes in digital signal processing, and is ideally suited to sound processing !

dsp-56001 — A Digital Signal Processor (DSP), specifically the Motorola XSP56001 running at 20MHz

The internal sound capabilities of NeXT computers

As mentioned in the previous paragraph, the NeXTs are equipped with a DSP operating at 25MHz and with 24KB of memory, expandable to 96KB (we’re not kidding!). This additional processor was the icing on the cake… These machines had some impressive features for 1991!

With two serial ports compatible with standard MIDI interfaces, a 16-bit mono or stereo sound acquisition and restitution system with a maximum frequency of 44100 Khz, these machines were ahead of their time! There were also in the development tools the « Music Kit™ » and « Sound Kit™ » specialized libraries to manage audio, DSP and MIDI events! It’s worth noting that the DSP has a DB15-format input/output port on the motherboard, allowing external cards to be added.

The functional structure of NeXT’s software libraries MusicKit and SndKit

The characteristics of these machines (especially the cubes) naturally suited them for use in a musical environment. Unfortunately, due to their prohibitive price and the limited popularization of Music and Audio Technology (M.A.T.) at the time, these remarkable machines were only used within research centers, notably the two largest: IRCAM in Paris, France, and CCRMA at Stanford in the USA. They were also utilized in other research centers in the Netherlands, Germany, Belgium, South Korea, Japan, etc.

NeXT computers have a DB19 port which serves as the black-and-white video output. As you will read in a few paragraphs about the Sound Box, this port is also used for connecting these devices. It’s important to understand that this port handles signals for keyboards/mice, audio, and also black-and-white video.

In addition to the native audio capabilities via the DB19 port and the serial and DSP ports, there are three ways to expand the capabilities of NeXT computers: internally, by adding a NeXTbus card, or externally, via the DB15 connectors of the DSP, and surprisingly, through the SCSI port.

Natively, NeXT cubes and stations are capable of managing sound at the system software level; different keyboard versions are equipped with specific keys (increase, decrease, mute).

First version of the non-ADB keyboard (the circle with a line through it on the Power key is different from the second version). The keys dedicated to sound (speaker with waves) control the volume. You can also see the green « Mute » label, activated by holding down the [command] key.

Second version of non-ADB keyboard (the barred round symbol on the Power key is different from the 1st version).

The only version of ADB keyboard, with round buttons replacing keys and the green power button.

Sound on monitors ?

The black and white MegaPixel Display N4000, N4000A, and N4000B monitors, in addition to their display and input functions (keyboard and mouse), are equipped with a speaker and microphone. At the back of the monitor, there are RCA connectors for stereo audio output, as well as two 3.5mm jacks: one for audio output to headphones and the other for connecting an external microphone. However, due to space constraints inside the monitors and to avoid display interference, the color monitors, which are not specific to NeXT machines, are not equipped with integrated speakers and microphone.

Connecteurs d'un moniteur N4000A — Connectors of an N4000A monitor

Sound Box

To add sound to NeXT machines (Cube with a single color monitor connected to a NeXT Dimension, NeXT Station Color, and Turbo Color) equipped with color monitors, you need to use the appropriate Sound Box. There are two versions: the N4004 for early NeXT machines equipped with non-ADB keyboards and mice, and the N4004A for Turbo machines equipped with ADB. The box is connected to the NeXT via the DB19 port. This port handles signals for keyboards/mice, audio, and also black-and-white video.

Sound box no ADB

NeXT-External CD-ROM Drive

This is the CD-ROM drive offered by NeXT. As you can see, it’s a fairly typical SCSI CD drive for its time, and it uses a cartridge (caddy). You can plug in headphones into the front 3.5mm jack, and there’s a volume control knob right next to it. For listening through speakers, there are two RCA jacks (red and white) at the back of the unit. Interestingly, from the outside, the NeXT-External CD-ROM Drive⁹ closely resembles (the difference being color and logo) the AppleCD 150 marketed by Apple during the same period, which integrated a SONY CDU-514-25 CD Caddy drive.

Lecteur de CD

NeXT-External-CD-ROM-Drive Télécharger

External audio devices

These external peripherals are one of the only possible upgrades, and are particularly useful for NeXT stations which, due to their physical format, are not expandable (as they have no NeXTbus). They plug directly into the NeXT DSP port.

Ariel – DM-N Digital Microphone (595$)

Ariel DM-N flyer Télécharger

Ariel – ProPort Model 656 (1295$)

This external box is equipped with two analog inputs and outputs, pre-amplifiers and two phantom-powered inputs. Sampling frequency is adjustable from 8 kHz up to 96 kHz in 16-bit.

The Singular Solutions – A/D64x Audio Interface (1295$)

The Singular Solutions A/D64x system includes the hardware and software required for professional direct-to-disk recording and data capture on NeXT computers. The system features two channels of 16-bit delta-sigma (ultralinear) analog-to-digital conversion with 64x oversampling and a three-stage linear-phase digital anti-aliasing filter. It features balanced and unbalanced inputs and an integrated low-noise mic preamp with 48-volt phantom power. It also offers digital audio input and output (AES/EBU and S/PDIF).

The A/D64x supports sampling at 16KHz 22.05KHz 32KHz 44.1KHz and 48KHz (plus external). It can also operate in stand-alone mode (analog input to digital output). Multi-A/D64x synchronization is available, as are brackets for rack mounting. Software is included for direct-to-disk recording and non-destructive audio editing.

Ariel – DatPort AES/EBU CP340 Digital Audio < -> DSP Port Interface (??? $)

This is a digital-only audio interface IN / OUT, XLR, RCA, Optical that operates in mono or stereo at frequencies of 32, 44.1 and 48 kHz. Communicates with NeXT via DSP port.

Ariel DAT-Link+ Townshend Computer Tools, Inc

It’s a digital-only audio interface IN / OUT in AES/EBU, SPDIF RCA, Optical and works in mono or stereo at 32, 44.1, and 48 KHz frequencies. It’s truly astonishing, since communication with the computer is via the SCSI port for workstations of the time (sun, sgi, dec, pc), but also on NeXT.

MetaResearch – Digital Ears (595$)

The Digital Ears takes line-level audio signals (rca connectors) and converts them to digital information in 8 or 16 bit, 5.512KHz, 11.025KHz, 22.05, 44.1 kHz stereo or 88.2KHz in mono. It then transmits this information to the digital signal processor (DSP) on the NeXT Computer.

Digital-Ears-Manual Télécharger

Internal computation board

I’d like to make it clear right away that I’m talking about « computing boards » here. In fact, in their basic version, or in the absence of converters (analog to digital and digital to analog), these cards do not allow you to produce sound directly!

To the best of my knowledge, there are only two models available, namely IRCAM‘s M860 and CCRMA’s Quint Processor, both built in cooperation with the Ariel company.

Ariel / IRCAM – M860 (15000$)

m860a — IRCAM / Ariel – A full-option M860

IRCAM / Ariel - M860 board without heat sinks, RAM and — IRCAM / Ariel – M860 board without heat sinks, RAM and piggyboard

Zoom in IRCAM / Ariel - M860 board without RAM and piggyboard — Zoom in IRCAM / Ariel – M860 board without RAM and piggyboard

piggy board — To the left vertically is the « Piggy board » that provides the M860 with 8 digital input/output ports, and 4 analog inputs as well as 4 analog outputs. On the right, it shows the rear side connectors of an M860 without the openings for a Piggy board.

The « Piggy » expansion card, from left to right and bottom to top, adds 8 digital input/output ports (Micro-D D-Sub connector) and 4 analog outputs (numbered from right to left as 1 to 4), as well as 4 analog outputs (round connectors).

The difference between these two photos is the same type of M860 with 64MB RAM (middle board) and the analog (4in/4out) and digital (8) audio I/O board, also known as the « Pigggy Board » (bottom board).

When this board is referred to in technical literature, it is often under one of these acronyms: S.P.W. (Signal Processing Workstation), I.S.P.W. (IRCAM Signal Processing Workstation) and S.I.M. (Station d’Informatique Musicale), but these are misleading. In fact, the correct name is probably the M860 card. It’s important to understand that these acronyms actually represent the name of the complete solution, i.e. a NeXTComputer (cube) and one or more (maximum 3) M860 cards, as well as other peripherals (MIDI interface, audio interface for DSP, etc.), and the IRCAM software (Max/FST, SpecDraw, Spat, Circle, Animal, etc.) required to operate the whole!

IRCAM’s signal processing station, the following ports are connected: audio input/output ports, power supply, black-and-white monitor, RJ45 network, and SCSI.

8 versions of M860 board, 2 NeXT Cube CPU 68040 board, 4 Piggy board

Screenshot of a SIM where Max/FTS is launched; on the right are application icons for several versions of Max/FTS, including Animal, Signal Editor, and Circle.

For years, until the closure of IMEB ¹⁰ in Bourges, my wife Myriam and I presented compositions at the international festival « Synthèse. » Below is the patch of one of my wife’s compositions, followed by the link to the player to listen to it.

The Max/FTS patch of the piece « Vagues à l’âme »

Philippe Manoury – En écho

While exploring the machines I recovered from IRCAM, I found directories belonging to famous users, including Philippe Manoury.

Here are two examples of Max/FTS patches (they are actually complex with multiple layers of patches) and videos that give an idea of what they result in.

Pluton

En écho

Two of my S.I.M. in full operation, notice the use of the ports from the Piggy Board, ProPort 656, and RS423-MIDI.

Each board is equipped with two 40 MHz Intel i860 processors, 64MB RAM, and a 27 MHz Motorola 56001 DSP.

To find out more about the M860, read this article.

Ariel – Quint Processor (7000$)

The QuintProcessor is equipped with five Motorola 56001 DSPs at 27 MHz and a maximum of 16 MB, each with an external communication port. There’s also a built-in SCSI interface for use by the DSPs.

This board is a competitor to the IRCAM board. The Quint Processor was developed at the request of the CCRMA at Stanford University in the USA.

To find out more, click here : Real Time Sound Processing & Synthesis on Multiple DSPs Using the Music Kit and the Ariel QuintProcessor

The Ariel QuintProcessor [Ariel, 1990] is a board for the NeXT cube that contains five 27 MHz DSP56001 signal processing chips, each with its own bank of static RAM and pair of serial ports. The DSPs are arranged in a star configuration, with one “hub” and four “satellites.” The 56001 is well-known as a low-cost and powerful signal processor that is well-suited to musical uses. The QuintProcessor (“QP”) augments the power of the 56001 by providing the following additional capabilities:

0 wait-state static RAM (32K words for each of the satellite DSPs and 8K words for the hub DSP).

256K, 1M or 4M words of dynamic RAM for the hub DSP. Automatic refresh hardware for the DRAM.

Interprocessor communication hardware.

Two NeXT-compatible DSP ports and a larger connector that brings out six more serial ports.

SCSI controller and real-time clock for hub DSP.

Rapid NeXTbus access to the host interfaces of the DSPs and to the other QP hardware.

MIDI interface

On NeXT, MIDI events can be managed. The NeXTcube and NeXTstation motherboards feature two RS423 serial ports (with mini din 8-pin connectors). These serial ports interface directly with MIDI serial peripherals designed for older Apple Macintoshes (those with a serial modem/printer port).
These interfaces require no special drivers, as they are handled directly by the system!

Apple MIDI Interface Kit

Original Apple MIDI interface for Macintosh models with 8-pin mini DIN serial ports. The kit comes with three cables: a serial cable for connecting the interface to the Mac, and two MIDI cables for connecting MIDI musical instruments.

QUEST INC – MIDI LINK CONVERTORS (95$ a 160$)

midiman – MiniMacman 1 in/ 1 out)

midiman – Macman (1 in/ 3 out)

RCN – MIDI NeXT (1 in/ 2 out/ 1 thru)

RCN - MIDI NeXT avant — RCN – MIDI NeXT avant

RCN - MIDI NeXT arrière — RCN – MIDI NeXT arrière

Hardware is good, but software is essential !

Very quickly, there were many developments dedicated to audio, both for software that utilized the native audio capabilities of the Cubes and Stations, and especially for DSP acquisition boxes and later for the M860 and Quint cards.

Software provided by NeXT

This software is available in the standard installations of NeXTStep.

MonsterScope

The famous MonsterScope, software that functions as both an oscilloscope and a spectrum analyzer, uses the DSP 56K of the motherboard. It handles analog inputs from the microphone as well as signals from the DSP.

Sound

The basic audio editor included with NeXTStep allows you to play and record audio through the microphone, as well as perform copy and paste operations with insertion.

There are other audio software programs, such as CDPlayer…

Research Center Software

Spectro3 allows for the analysis of the sound spectrum of an audio file.

Z-quencer

A MIDI sequencer.

Commercial software

Digital Audiometer

Digital Audiometer was designed to test hearing. The quality of the test signals was much higher than what was normally available at the time.

SoundWork

A software for managing sound acquisition from audio sources via DSP ports includes options like Digital Ears and Digital Microphone.

NoteAbility

A music notation editor / MIDI sequencer.

ModPlayer

A software that handles Mod files, which is a music format that is not very popular nowadays but was trendy in the early 90s.

Here he plays Close to the Edge by Art Of Noise!

Digital Audiometer

An audiometer, or acoumeter, is a device used in audiometry to measure an individual’s hearing capabilities. It provides a report on auditory acuity, indicating tendencies toward deafness or hearing impairment.

Sequence

A relatively powerful sequencer that handles both MIDI and audio.

Studio3 Setup

A software that allows configuring Opcode Studio3 interfaces.

Les logiciels de l’IRCAM

Max / FTS

Max/FTS is a software invented and developed by Miller Puckette in the mid-1980s at IRCAM, initially on Macintosh and ported to NeXT in 1990 specifically for Cubes equipped with M860 cards.

It manages MIDI and audio, and can operate without DSP cards, but it performs optimally when supported by M860 cards. Up to three of these cards can be installed in a Cube.

Please note, Max relies on the CPOS (Co-Processor Operating System¹¹), which is specific to M860 cards and is loaded when the RESTART button is pressed in the FTS window, after selecting the cards and number of CPUs to use.

I have several versions of Max/FTS, ranging from 0.17 to 1.3.22, but version 0.26 provides the best balance of workload and efficiency.

The window allows you to activate the M860 cards and define the number of CPUs to use. Here there is a single M860 card positioned in slot 4, thus using 2 CPUs.

Here, there are three M860 cards positioned in slots 4, 2, and 6, thus providing 6 CPUs.

This window allows you to modify the settings of each M860 card and the Piggy boards, and this can be done hot-swappable, meaning without restarting. There’s always one M860 (in slot 4) configured to operate at 32KHz and it’s equipped with a Piggy board.

Here, three M860 cards (in slots 4, 2, and 6) are configured to operate at 32KHz, and all of them are equipped with a Piggy board.

Max has two modes: an execution mode and an editing mode. You switch between them by clicking on the key icon located on the left side of the patch window (highlighted in red here). You can also observe whether the CPUs are activated (if there are active CPUs, the red overlay with a cross is not present). I’ve added the CPU numbers in red. If a checkbox is grayed out, it means that the patch in the window is assigned to that CPU.

mode execution

When the editing mode is active, new icons appear.

mode édition

6 CPU

4 CPU

2 CPU

Max/FTS is a graphical programming environment based on modular boxes and connections that allow for creating complex processes.

The modular boxes represent basic building blocks such as arithmetic, boolean, and mathematical operators, as well as data tables, controllers, buttons, and various input/output interfaces (analog, digital, MIDI). It also provides display tools like text, graphics, and matrices. This system is extremely powerful and flexible, enabling intuitive design and manipulation of audio data flows.

Max/FTS stands out for its ability to integrate and synchronize various types of data and media, facilitating the creation of complex interactive applications without the need for traditional textual programming. Since those early days, the Max user community continues to grow, contributing to a vast and diverse library of extensions and examples, further solidifying its position as an indispensable tool for creators and researchers.

A small compilation of patch Max :

Animal

Animal¹² (Animated Language) is a software package specific to the M860 board and dedicated to the rapid development of projects involving real-time signal processing.

Spat

Spat is a software layer that spatialises sound, and is still being developed.

Circ

This is spatialization software that allows you to record a sound trajectory but only on the 2D plane (inside the disc shown in the following figure) for Spat.

Générateur de trajectoires

It’s a spatialisation software that allows you to record a 3D sound trajectory for Spat.

Signal Editor

Audio editor¹³ from IRCAM, capable of doing the same thing as the NeXT editor, but it takes large files into account and allows you to enlarge the visualisation, thus offering greater finesse in copy/paste.

Les logiciels du CCRMA

Music Kit et DSP Tools

Music kit is a suite of functions provided by NeXT in NeXTSTEP that allows for managing all MIDI, DSP, etc. events. It is widely used by developers at CCRMA because this software library handles DSP 56K very well. Furthermore, the CCRMA’s Quint is based on 5 DSP 56K.

InstrumentBuilder is a program that makes it easy to prepare for using cmusic.

SynthBuilder is a software package that lets you build musical instruments and audio processing in the style of Max. It’s based on the MusicKit software library (and in particular the 56K DSP).

Vocal Trac Editor can be used for voice synthesis.

Some links

About development tools : MusicKit and SndKit Concepts

Links to Motorola DSPs and Intel CPUs: on the forum DSP NeXT. The I860s seemed to be difficult to program for maximum power… Read the next article : Floating-point performance of the i860.
I recommend the very interesting i860 64-Bit Microprocessor – THE ADVANCE INFORMATION 1989

From what I’ve read on the Benchmark, a NeXT 68040 at 25 MHz had an index of 116, while an i860 at 40 had an index of 26. That’s ~4.5 x faster!

Finally, here’s a list from a catalog NeXT summer 1992. It contains references to the following audio peripherals for NeXT:

DATA ACQUISITION AND SIGNAL PROCESSING
55 ADA1800 Digital Audio Interface Stealth Technologies, Inc.
55 A/D64x Singular Solutions
56 Ariel DM-N Digital Microphone Ariel Corporation
56 Ariel/IRCAM Signal Processing Workstation Ariel Corporation
57 Ariel ProPort Model 656 Ariel Corporation
57 Ariel QuintProcessor Ariel Corporation
58 DataDisplay Dazzl
58 Dazzl Analog-to-Digital Convertors Dazzl
59 Digital Ears Metaresearch, Inc.
59 Midi Link Convertors Quest Inc.
60 SCSI488/N IOtech Inc.
60 SoundHouse MIDIapolis Systems

Products Available Soon
62 Ariel DatPort Ariel Corporation
62 LogicStream Lab Interface Board And Virtual Instrument Toolkit LogicStream
63 Model MZ-4 Four-channel Analog- to-Digital Converter Greeneridge Sciences Inc.
Applied Speech Technologies AST A/D16

Thanks to : Andreas, David Fischbach, IRCAM.

Update on :

31 août 2024

17 avril 201225 novembre 2023

La SIM de l’IRCAM un petit film…

Voici une petit film qui présente plusieurs SIM (Station d’Informatique Musicale). La bande son « brute » est totalement issue de cette station, il n’y a aucun traitement additionnel !

A propos du travail réalisé avec les SIM (Station d’Informatique Musciales) ou ISPW (Ircam Signal Processing Workstation) vous pouvez consulter mon blog, une rubrique lui est consacrée !

En simplifiant très rapidement on peut dire que la SIM est une version évoluée et intégrée des 4A, 4B, 4C et fameuses 4X développées et utilisées a l’IRCAM dans les années 70 a 90. La SIM a permis la démocratisation de la partie « DSP » (MSP) du logiciel Max !

Et au niveau volume physique et prix un cube NeXT avec 1, 2 ou 3 cartes M860 c’était beaucoup plus abordable (15K$) que l’achat d’une 4X (???$) et l’obligation impérative d’avoir une salle machine pour héberger la 4X plus le VAX nécessaire a son fonctionnement !

Lorsque l’on parle de cette carte dans la littérature technique c’est souvent sous l’un de ces acronymes : S.P.W. (Signal Processing Workstation), I.S.P.W. (IRCAM Signal Processing Workstation) et S.I.M. (Station d’Informatique Musicale) mais ceux-ci induisent en erreur. En effet le nom correct est plutôt certainement carte M860. Il faut comprendre que ces acronymes représentent en fait le nom de la solution complète; c’est-à-dire un NeXTComputer (cube) et une ou plusieurs (au maximum 3) cartes M860 ainsi que d’autres périphériques (interface MIDI, interface audio pour DSP, etc), ainsi que les logiciels (Max/FST, SpecDraw, Spat, Circle, Animal, etc… ) de l’IRCAM nécessaires au fonctionnement de l’ensemble !

Ces logiciels permettent de traiter dynamiquement tous événements MIDI et audio. De faire de la synthèse numérique (VST avant l’heure, granulaire, etc) de la spatialisation multi-canaux, etc…

8 janvier 20109 février 2012

Farinelli une voix de castrat à l’IRCAM

En continuant mes recherches sur les ISPW, j’ai fouillé dans les productions et collaborations de l’IRCAM, et j’ai ressorti un de mes DVD…

Il y a quelques années, grâce au visionnement du film Farinelli de Gérard Corbiau j’avais trouvé un excellent exemple d’utilisation de Max et d’autres outils de l’IRCAM dont le vocodeur de phase SVP sur des stations DEC et NeXT.

Farinelli le DVD
Je conseille ce film qui est plaisant pour ceux qui s’intéressent à la musique sous toutes ses formes !

Le film retrace la vie en partie romancée du castrat Farinelli. Mais, ce qui nous intéresse ici, enfin surtout moi, c’est le travail du département « Analyse et Synthèse de la Voix » de l’IRCAM qui, pour tenter de se rapprocher du mieux possible de la voix d’un castrat, a réalisé l’association de deux voix (une soprano et un contre-ténor) pour n’en faire qu’une à l’aide d’outils logiciels.

Ainsi, ils ont crée, à partir de ces deux voix, une voix artificielle, juvénile, puissante et agile. Ils ont fait cela à partir des enregistrements des deux chanteurs aux voix complémentaires : la Polonaise Ewa Godlewska (soprano colorature) et l’Américain Derek Lee Ragin (contralto) ont enregistré les mêmes airs, Ewa prenant le relais de Derek dans les aigus et inversement dans les graves. Grâce aux techniques de synthèse de l’Ircam, Philippe Depalle et Marc David-Calvet ont poli les différences de timbre pour fournir l’impression d’une voix unique.

Donc, dans ce film, il y a une utilisation massive du traitement et de synthèse de la voix, et cerise sur le gâteau dans les bonus, il y a un reportage sur la naissance de cette voix mixte (humaine et de synthèse). Voici un lien vers un extrait de ce reportage Nostalgie d’une voix perdue, making-of du film Farinelli, il castrato

Et visiblement, l’ensemble du document est disponible « illégalement ? » sur youtube :

Part 1/3

Part 2/3 (IRCAM a partir de 4’58 ».)

Part 3/3

Quelques images extraites du reportage :

Studio IRCAM
Un des studios d’étude de l’IRCAM, les claviers sont des Yamaha DX7.

IRCAM at works
Les protagonistes du traitement audio du film au travail, à gauche devant Philippe Depalle une des ISPW (NeXT).

IRCAM
Philippe Depalle expliquant le traitement.

IRCAM
L’équipe au travail, au fond un empilement d’échantillonneurs Akai S1000 et S1000PB.

Quelques lectures :

30 juillet 20099 février 2012

Spatialisation du son

Une des applications les plus intéressantes que j’ai découverte avec la mise en œuvre de la S.I.M. de l’IRCAM est l’utilisation de plusieurs logiciels associés en interaction à l’usage de Max/FTS pour générer une spatialisation paramétrable et dynamique du son.

Dans cet article, je vais lister les quelques outils de spatialisation dont j’ai pu trouver des traces (articles, programme) sur le W.E.B. ou dans les publications. J’avoue qu’un fois de plus j’ai orienté ma recherche vers ce qui concerne l’IRCAM et sa S.I.M. même si au final, il y a une dérive de part ma curiosité et mon butinage sur le W.E.B.; j’ai ainsi étudié et noté ce qui se faisait ailleurs.

Court rappel sur la spatialisation du son

Plutôt que de réinventer la roue, je vous propose de lire un article intéressant d’Ariane Dutto sur l’histoire de « La mise en espace de la musique » et plus particulièrement le paragraphe « Une technologie au service de la spatialisation », il y a même des exemples sonores du travail de Pierre Boulez sur « Répons » (1984) et de Xu Yi sur « Le plein du vide » (1997).

Mais qu’est-ce que la spatialisation ?

Il existe plusieurs définitions de la spatialisation… Ici je ne m’intéresserai qu’à une seule de ces définition, à savoir : La spatialisation du son dans l’espace, via l’utilisation d’un modèle virtuel d’analyse et de la positionnement des sources de restitution dans l’espace sonore. Sachant qu’avec cette technique le positionnement peut être en 3D, c’est-à-dire définit dans l’espace virtuel d’un volume, et, définir des sources de restitution allant de deux jusqu’à huit voir plus par multiplication des systèmes !

Pour spatialiser un son, il faut deux dispositifs (logiciel ou/et matériel). Un permettant le calcul en temps réel des effets au quel sera soumis le son a traiter, c’est ce que je nome le spatialisateur et un autre pour gérer dynamiquement ou statiquement la positon des sources et de l’écoutant, ce dernier je l’appel contrôleur.

Le spatialisateur

Le spatialisateur est la partie calcul de l’application, c’est lui qui permet la virtualisation du ou des canaux audio d’origine vers les « n » sources de restitutions ! A l’IRCAM le projet qui permet cela, a eu comme nom en fonction du temps et de son évolution / conception : Spat~, spatialisateur~ et maintenant spatialisateur. Mais en fait c’est le même moteur logiciel qui se cache derrière cette suite de programmes et de librairies pour Max/FTS et Max/MSP !

Ce logiciel est issu d’une collaboration entre l’IRCAM et France Télécom R&D, a pour objet la conception de modèles et de programmes de traitement du signal dédiés à la spatialisation sonore.

Voici une description succincte du Spatialisateur, il se compose d’un ensemble de modules logiciels de traitement du signal en temps réel. Il intègre, dans un même environnement, la synthèse de la localisation des sources sonores et celle de l’effet de salle (réverbération artificielle). L’architecture modulaire du Spatialisateur permet de s’adapter à la puissance de calcul disponible sur l’ordinateur hôte et de couvrir les différents formats de restitution classiques ou récents (stéréo, panoramiques d’intensité 2D ou 3D, binaural, transaural, ambisonic, wave field synthesis). Cette librairie existe, d’une part, sous la forme d’objets compatibles avec les environnements temps réel Max (FTS / MSP) et jMax sous les systemes d’exploitations MacOs (9 et X), Windows (Px, XP et Vista), Irix et Linux, et d’autre part, sous la forme d’une librairie de fonctions écrites en C/C++ utilisable avec d’autre logiciels.

La spatialisation du son est un domaine qui a fait l’objet de recherches intensives en informatique musicale. La plupart de ces études ont abouti à des systèmes qui permettent de simuler des espaces acoustiques en filtrant des signaux sonores. Ces travaux sont fondés sur des études psychoacoustiques qui permettent de modéliser la perception auditive de l’espace par un nombre limité de paramètres perceptifs. Ces modèles perceptifs ont abouti à un ensemble de techniques permettant de recréer la sensation de localisation sonore tridimensionnelle en utilisant un nombre limité de haut-parleurs par exemple. Ces techniques exploitent typiquement trois paramètres: la différence d’amplitude entre les canaux, les délais entre les canaux, et le contenu spectral des signaux de chaque canal. Combinés ensembles, ces trois paramètres permettent d’obtenir des impressions de direction et de distance tout à fait réalistes.

Par exemple, le Spatialisateur Ircam (Jot & Warusfel, 1995) est un processeur d’acoustique virtuelle qui réalise la synthèse de la localisation des sources sonores et de l’effet de salle (réverbération artificielle). L’une des originalités de ce processeur est d’offrir un paramétrage de la scène sonore synthétisée sous la forme d’un jeu de facteurs perceptifs qui comprennent les angles d’azimut et d’élévation et d’orientation des sources sonores par rapport à l’auditeur et des descripteurs de la qualité acoustique (effet de salle) associée à chaque source. Le Spatialisateur s’adapte automatiquement au mode de reproduction et à la configuration du système électroacoustique : reproduction tridimensionnelle sur casque ou couple de hautparleurs, systèmes multi-canaux incluant les configurations stéréo-3/2 et mode de reproduction Ambisonics.

La technologie du Spatialisateur (de l’IRCAM / France Télécom R&D ) a fait l’objet de plusieurs brevets et est utilisée dans de nombreuses productions musicales en concert, dans des installations artistiques ou dans la post-production discographique.

Le contrôleur

Je n’ai trouvé trace pour Max/FTS que deux famille de contrôleurs : en 2D et en 3D !

Circ qui a été développé par Gerhard Eckel à l’IRCAM dans les années 1992-1993, est un contrôleurs qui ne travail qu’en 2D c’est à dire dans un plan ! Il est assez simple, il n’y aucune fonction de mémorisation ou d’enregistrement d’un parcours… Il est fait pour le directe ! Il ne fonctionne qu’avec Max/FTS et les librairies Spat~.

About Circ… (March 1995)

Circ is a two-dimensional controller implemented as a Max/FTS client by Gerhard Eckel in August 1993. To use Circ with Max, you have to start it when Max is already running. If you quit Circ while Max is running you have to close down Max before you may restart Circ. Whenever you move the free point Circ will send a list of values to Max which can be received with a receive box. The symbol for the receive box is the name of the Circ document (without extension, if there is one: e.g. test.circ sends to test, Untitled sends to Untitled).

Circ was extended in March 1995 for applications to spatial sound processing, maintaining compatibility with the original implementation: if the Circ document does not have parameter points (black dots) on the circle, Circ sends a list of 4 values representing the coordinates of the free point [ x y distance angle ]. The free point is allowed to move out of the circle and the distance is 1 when the free point is on the circle. You can zoom in or out by control-clicking inside or outside the circle.

Voici une copie d’écran de l’application Circ en action :

Circ version trois sources :

Un exemple de patch Max/FTS nécessaire au traitement de Circ :

Circ est un logiciel développé par Gerhard Eckel à l’IRCAM en 1993 :

MoveInSpace lui a été développé par Todor Todoroff, Caroline Traube et Jean-Marc Ledent à la Faculté Polytechnique de Mons dans les années 1995-1998, est un contrôleurs qui travail en 3D c’est à dire dans le volume ! Il est complet, presque tous les paramètres sont modifiables. Il est possible de définir le nombre de sources et d’enregistrer un parcours. C’est la version la plus abouti des outils (sous NeXTStep) de génération de trajectoire sonore ! Il est interfaçable avec Max / FTS / Spat~ mais aussi directement avec des modules MIDI.

L’écran complet du logiciel MoveInSpace au travail, ici dans une configuration a deux HP, on remarque la fenetre de trajectoire dans le plan (a gauche) et celle en hauteur (en haut) :

Ici j’utilise Max/FTS :

MoveInSpace est un logiciel développé par Todor Todoroff, Caroline Traube et Jean-Marc Ledent à la Faculté Polytechnique de Mons dans les années 1995-1998 :

Le spatialisateur pour quoi faire ?

Le domaine d’applications du spatialisateur couvre la création musicale, les productions audio-visuelle, la réalité virtuelle et les télécommunications.

Quelques exemples sonores (échantillons bientôt en ligne…)

Un son seul sur une voix en mono :
Le son localisé a gauche en 2D (pas d’effet verticaux) :
Le son localisé a droite en 2D :
Le son en mouvement de gauche a droite en 2D :
Le son en mouvement de gauche a droite et de haut en bas en 3D :

Quelques références

J’ai noté la plupart des références, intéressantes de mon point de vu, c’est-à-dire là aussi orientées par ma recherche a la sauce IRCAM… Et avec un positionnement temporel assez ancien, disons des années ISPW (1992 à 1997). Heureusement, la aussi, j’ai gardé mon esprit curieux et donc noté quelques outils modernes ! Il faut que je modère mon coté archéo-musical !

Site traitant de la spatialisation

Multiphonie Vous trouverez beaucoup de liens vers des programmes et autres VST modernes pour la spatialisation sur ce site ! A fouiller impérativement !

Télécharger et acheter les logiciels

Le Spatialisateur Spat~ sur le forum IRCAM (prix en ligne)

4 février 200931 août 2024

Du son sur les NeXT

Depuis toujours j’ai un intérêt prononcé pour le son et les dispositifs qui permettent d’en générer.

J’ai découvert les NeXT dans la revue Science et Vie Micro (SVM) dans le numéro double 63 de juillet-août 1989 ¹.

Mais la première fois que j’ai vu et touché des NeXTcomputers et NeXTstations, il me semble que c’était chez « Imago » (je ne suis plus sûr du nom) boulevard Saint-Germain dans le 6ème arrondissement de Paris (et ou au salon SICOB de 1990). Cette boutique était à l’époque l’un des rares points de vente voir peut-être le seul sur Paris qui commercialisait exclusivement le matériel NeXT. Ces machines furent un choc !

Elles étaient belles, avec un design élégant et cette couleur noire qui se démarquait des standards de l’époque, dominés par des nuances de beige et de gris. Et surtout, elles étaient performantes, alliant la robustesse et la puissance d’Unix à une superbe interface graphique rapide. Sans oublier l’intérêt novateur de leurs outils de développement et l’approche orientée objet du système.

Mes envies ont été stoppées net… À l’époque, je n’avais absolument pas le budget pour m’équiper à ces tarifs². Par exemple, pour les deux modèles de base, cela donnait :

NeXTcube (68030 à 25MHz et rapidement 68040 à 25MHz) avec 8 Mo de RAM, un disque 105 Mo, écran MegaPixel, kit Starting Point (clavier, souris…), magnéto optique 256 Mo et NeXTSTEP 2 : 50 845 francs HT.
NeXTstation avec 8 Mo de RAM, un disque 105 Mo, écran MegaPixel, kit Starting Point (clavier, souris…), lecteur de disquettes 2,88 Mo et NeXTSTEP 2 : 31 765 francs HT.

De plus, si vous aviez besoin de développer, il ne fallait pas négliger (dans une moindre mesure) le prix des outils de développement et de la documentation. Il fallait également prévoir plus de mémoire, avec le changement de disque dur et de RAM, respectivement limités à 2 Go par partition et 64 Mo de RAM (avant l’arrivée des versions Turbo).

Le fait que ces machines aient des interfaces réseau n’était pas important pour moi… Avoir un réseau à la maison en 1990 était impensable. Déjà, avoir un accès Internet RTC était un luxe !

Les derniers modèles étaient beaucoup plus performants.

NeXTcube (68040 à 33MHz) avec 128 Mo de RAM, un disque 2 Go, écran MegaPixel, kit Starting Point (clavier, souris…), lecteur de disquettes 2,88 Mo et OpenStep (NeXTStep 4).
NeXTstation Turbo Color (68040 à 33MHz) avec 128 Mo de RAM, un disque 2 Go, écran MegaPixel, kit Starting Point (clavier, souris…), lecteur de disquettes 2,88 Mo et OpenStep.

Donc raisonnablement, j’ai attendu… bien longtemps avant d’en acquérir un (merci encore au don de mon ancien collègue et ami Thierry Besançon) ! La suite, c’est une cascade d’événements chanceux, et, entre autre la récupération (par échange de matériels) de deux NeXT stations N/B, deux NeXTcomputer (cube), et une multitude de périphériques, aussi variés les uns que les autres ! Mais très clairement mes machines viennent du monde de la recherche et académique musique / mathématique / médecine.

Ainsi, depuis que j’ai récupéré ces NeXT computer, et, plus particulièrement les NeXTcube (plus couramment appelé Cube), je m’intéresse d’une manière quasiment archéologique à tout ce qui permet de faire du traitement du son via ces machines… Et aux outils de recherche associés… Et oui, vous l’avez sans doute remarqué on glisse doucement vers l’IRCAM.

Mais avant je propose un petit retour en arrière. Je vais faire un saut dans le temps… Et ça ne sera pas autour du son., en effet tout a commencé à la fin de la première période « Apple Computer » de Steve Jobs… En 1985, Steve Jobs est limogé d’Apple.

En 1986 Steve Jobs rachète The Graphic Group à Georges Lucas pour 10 millions de dollars… et le renomme Pixar.

Steve jobs aime les Cubes ?

Pixar, à ses débuts, se consacrait à la vente de machines très puissantes (200 fois plus rapide qu’un ordinateur DEC VAX-11/780) pour l’époque, spécialisées dans la création et la visualisation graphique de données. Ces machines, connues sous le nom de Pixar Image Computers (PIC), étaient destinées à diverses entreprises et laboratoires ayant des besoins graphiques avancés. Parmi les clients potentiels figuraient les hôpitaux (pour la visualisation en trois dimensions des radiographies), l’industrie aéronautique, et même Disney, qui utilisait ces ordinateurs pour automatiser la colorisation de ses dessins animés.

Cependant, les deux versions du Pixar Image Computers étaient coûteuses (135 000 $) et peinaient à trouver preneurs. Pour démontrer les capacités exceptionnelles de leurs machines, Pixar décide de produire de petites animations de démonstration. Parmi ces créations se trouve Luxo Jr, un court métrage réalisé par John Lasseter. Ce film de promotion met en scène une petite lampe de bureau, devenue depuis l’emblème de Pixar. Luxo Jr a non seulement réussi à attirer l’attention sur les capacités technologiques de Pixar, mais il a également remporté un Oscar, renforçant ainsi la réputation de l’entreprise dans le domaine de l’animation.

Malgré un Oscar, le succès de la critique et la reconnaissance technique, les ventes des machines de Pixar ne décollent pas, elles restent décevantes. En réponse, Pixar se réinvente et se lance dans la réalisation de nombreuses publicités, utilisant leur expertise en animation pour créer des campagnes mémorables.

Je vous conseil de visiter ce site car ils y expliquent beaucoup de chose à propos de cette machine mystérieuse. Il existe aussi une version PDF de la brochure du Pixar Image Computer³.

Pixar a vendu 300 ordinateurs PIC de 1986 jusqu’à la fermeture de son activité de matériel informatique en 1990. La division dédiée à la conception et à la fabrication de machines a été abandonnée et vendue à Vicom Systems, marquant un tournant pour l’entreprise.

Beaucoup de ces ordinateurs ont été vendus avec des logiciels personnalisés, permettant par exemple le traitement d’images provenant de scanners dans les hôpitaux ou le système d’encre et de peinture numérique de Disney Animation. Certains d’entre eux ont été utilisés par les clients jusqu’à la fin des années 1990.

Paul G. Allen le cofondateur de Microsoft a mis aux enchères chez Christie’s sa très vaste collection, qui est en quelque sorte un tour du monde des ordinateurs, allant du petit CPU, en passant par les mainframes, jusqu’aux superordinateurs. Et il vend, entre autres, un P.I.C.

NeXT

En parallèle de sont activité chez Pixar, et sans doute pour faire de l’ombre a Apple, Steve Jobs se lance dans la création d’une nouvelle société : NeXT.

Le but de cette société est de concevoir un nouveau type d’ordinateur qui empiéterait sur le segment des stations de travail et des ordinateurs personnels haut de gamme ! Jobs veut la puissance d’Unix, et une interface graphique ergonomique et conviviale.

En effet NeXTstep⁴ ⁵, le système d’exploitation des NeXT est du type WYSIWYG (What You See Is What You Get) signifiant littéralement en français « ce que vous voyez est ce que vous obtenez » ou de façon plus concise « tel affichage, tel résultat » !

Comme Steve Jobs est perfectionniste, il lui fallait un ordinateur offrant des capacités haut de gamme et un design révolutionnaire ! Les NeXT sont nés !

Chez NeXT, il n’y a que deux types de machines : les cubes (NeXTcube⁶) et les stations (NeXTstations⁷, NeXTstations Color et NeXTstations Turbo Color⁸). Évidement, il y a des nuances entre ces différents modèles…

On parle souvent des Cubes, mais en réalité, on devrait se concentrer sur les cartes CPU des Cubes, car il y a eu plusieurs versions. Initialement, ces machines étaient équipées de processeurs Motorola 68030 tournant à 25 MHz. Plus tard, des mises à jour ont été proposées pour améliorer les performances, avec des processeurs Motorola 68040 à 25 MHz, puis à 33 MHz, et enfin une mise à jour à 50 MHz. Ces améliorations s’accompagnaient également d’un changement de carte mère pour augmenter la capacité de RAM, qui passait de 64 Mo maximum au début à 128 Mo à la fin. Et il y a eu aussi des variantes au niveau du PCB de fond de BUS / Alimentation.

Pour approfondir vos connaissances historiques et avoir une description plus sérieuse de ces machines, voir l’excellent site d’Éric Lévénez qui est sans aucun doute le meilleur site Français (voire, soyons modeste, du web) sur les NeXT et en français ! Et aussi l’incontournable site / forum https://www.nextcomputers.org/

Un NeXTcomputer devenu avec le temps NeXTcube (dit le « cube »)

Il faut savoir que les ordinateurs produits par NeXT (que l’on nomme maintenant « black hardware ») possèdent d’origine ce que l’on trouvait en option très onéreuse chez les constructeurs concurrents de l’époque. Il y a ainsi par exemple d’office sur toutes les cartes mère des ordinateurs NeXT un Digital Signal Processor (DSP) Motorola 56001. Ce processeur spécialisé dans le traitement numérique du signal est parfaitement adapté au traitement du son.

Un processeurs de traitement du signal numérique (couramment appelé DSP) Motorola XSP56001 à 20MHz

Les capacités sonores internes des ordinateurs NeXT

Comme vous l’avez lu dans le paragraphe précédent, les NeXT ont de base un DSP fonctionnant à 25MHz et avec une mémoire de 24Ko extensible à 96Ko (on ne plaisante pas !). Ce processeur additionnel était la cerise sur le gâteau… Ces machines avaient des caractéristiques impressionnantes pour 1991 !

En plus de ces capacité audios stéréo, les NeXT embarquaient deux ports série RS423, qui les rendaient compatibles avec les interfaces MIDI standard apple. Au niveau de l’audio elles avaient un système d’acquisition et de restitution sonore mono ou stéréo en 16 bits ayant une fréquence maximale de 44100 kHz, ces machines étaient en avance ! Il y avait également, parmi les outils de développement, les « Music Kit™ » et « Sound Kit™ », des bibliothèques spécialisées pour gérer l’audio, le DSP et les événements MIDI. Il faut savoir que le DSP dispose d’un port d’entrées/sorties au format DB15 sur la carte mère, permettant ainsi l’adjonction des modules d’acquisition et de restitution externes.

La structure fonctionnelle des bibliothèques logicielles MusicKit et SndKit de NeXT

Les caractéristiques de ces machines (surtout les cubes) les destinaient naturellement à être employées dans un environnement musical. Malheureusement, en raison de leur prix prohibitif et de la non-vulgarisation latente de la M.A.O. à l’époque, ces merveilleuses machines ne furent exploitées qu’au sein de centres de recherche, notamment les deux plus grands : l’IRCAM à Paris, en France, et le CCRMA de Stanford, aux U.S.A. Elles étaient aussi utilisées dans d’autres centres de recherche en Hollande, en Allemagne, en Belgique, en Corée du Sud, au Japon, etc.

Les NeXT on un port DB19 qui est la sortie vidéo noir et blanc. Et comme vous pourrez le lire quelques paragraphes plus loin a propos des Sound Box c’est aussi le port de connexion des ces boites. Il faut juste comprendre que c’est par ce port que transitent les signaux des claviers / souris et audio et aussi vidéo noir et blanc.

Outre l’équipement audio natif via le port DB19 et les ports série et DSP, il existe trois possibilités pour étendre les capacités des NeXT : en interne, par l’adjonction d’une carte au format NeXTbus, ou en externe, via les connecteurs DB15 des DSP, mais aussi très curieusement via le port SCSI.

Nativement, les cubes et stations NeXT sont capables de gérer le son au niveau du logiciel système ; les différentes versions de claviers sont d’ailleurs équipées de touches spécifiques (augmenter, diminuer, sourdine).

Première version de clavier non ADB (le sigle rond barré de la touche Power est différent de la 2éme version). Les touches dédiées au son (haut-parleur avec des ondes) permettent de contrôler le volume. Vous pouvez également deviner la sérigraphie verte « Mute », activable en maintenant la touche [command] appuyée.

Seconde version de clavier non ADB (le sigle rond barré de la touche Power est différent de la 2éme version).

L’unique version de clavier ADB, avec des boutons ronds qui remplacent les touches et celui d’Alim vert.

Du son sur les moniteurs ?

Les moniteurs noir et blanc MegaPixel Display N4000, N4000A et N4000B, en plus de leurs fonctions d’affichage et de saisie (clavier et souris), sont équipés d’un haut-parleur et d’un micro. À l’arrière du moniteur, il y a des connecteurs RCA pour la sortie audio stéréo, ainsi que deux prises jack 3,5 mm : une pour un casque audio et l’autre pour brancher un micro externe. Cependant, en raison de contraintes d’espace à l’intérieur des moniteurs et pour éviter les perturbations de l’affichage, les moniteurs couleur qui en plus ne sont pas spécifiques aux machines NeXT ne sont pas équipés de haut-parleur et de micro intégrés.

Sound Box

Pour ajouter du son aux machines NeXT (Cube avec un unique moniteur couleur branché a une NeXT Dimension, NeXT Station Color et Turbo Color) qui ont des moniteurs couleurs, il faut utiliser la Sound Box adaptée. Il y a deux versions, la N4004 pour les premiers NeXT équipés de claviers et souris non ADB, et la N4004A pour les machines Turbo équipées en ADB. La boite est connectée sur le NeXT par le port DB19. C’est par ce port que transitent les signaux des claviers / souris et audio et aussi vidéo noir et blanc.

Sound box non ADB

NeXT-External CD-ROM Drive

C’est le lecteur de CD-ROM proposé par NeXT. Comme vous pouvez le constater, c’est un lecteur de CD SCSI assez classique pour l’époque, il est à cartouche (caddy). Vous pouvez brancher un casque audio dans la prise jack 3.5mm en façade, il est également possible de régler le volume grâce au potentiomètre qui est disposé juste à côté. Pour écouter sur des haut-parleurs il y a deux prises RCA (rouge et blanc) disposées à l’arrière du boitier. D’ailleurs de l’extérieur le NeXT-External CD-ROM Drive⁹ ressemble beaucoup (la différence c’est la couleur et le logo) au AppleCD 150 commercialisé par Apple à la même période, et qui intégrait un lecteur SONY CDU-514-25 en mode CD Caddy.

Lecteur de CD

NeXT-External-CD-ROM-Drive Télécharger

Périphérique audio externes

Ces périphériques externes sont l’une des seules évolutions possibles et sont très utiles en particulier pour les NeXT station qui de part leur format physique ne sont pas extensibles (car n’ont pas de NeXTbus). Ils se branchent directement sur le port DSP des NeXT.

Ariel – DM-N Digital Microphone (595$)

Le prospectus sur le Ariel DM-N Télécharger

Ariel – ProPort Model 656 (1295$)

Ce boitier externe est équipé de deux entrées et de deux sorties analogiques, il possède également des pré amplificateurs ainsi que deux entrées avec alimentation phantom. La fréquence d’échantillonnage est réglable de 8 KHz jusqu’à 96 KHz en 16 bits.

The Singular Solutions – A/D64x Audio Interface (1295$)

Le système Singular Solutions A/D64x comprend le matériel et le logiciel nécessaires à l’enregistrement professionnel direct sur disque et à la capture de données sur les ordinateurs NeXT. Le système comporte deux canaux de conversion analogique-numérique delta-sigma (ultralinéaire) de 16 bits avec un suréchantillonnage de 64 fois et un filtre numérique anti-alias à phase linéaire à trois étages. Il est équipé d’entrées symétriques et asymétriques et d’un préampli micro intégré à faible bruit avec une alimentation fantôme de 48 volts. Il offre également une entrée et une sortie audio numérique (AES/EBU et S/PDIF).

L’A/D64x prend en charge l’échantillonnage à 16KHz 22,05KHz 32KHz 44,1KHz et 48 KHz (plus externe). Il peut également fonctionner en mode autonome (entrée analogique vers sortie numérique). La synchronisation Multi-A/D64x est disponible ainsi que des équerres pour un montage en rack. Un logiciel est inclus pour l’enregistrement direct sur disque et l’édition audio non destructive.

Ariel – DatPort AES/EBU CP340 Digital Audio < -> DSP Port Interface (??? $)

Il s’agit d’une interface audio numérique IN / OUT, XLR, RCA, Optique qui fonctionne en mono ou en stéréo à des fréquences de 32, 44,1 et 48 kHz. Communique avec NeXT via le port DSP.

Ariel DAT-Link+ Townshend Computer Tools, Inc

Il s’agit d’une interface audio uniquement numérique IN / OUT en AES/EBU, SPDIF RCA, Optique et fonctionnant en mono ou stéréo à des fréquences de 32, 44.1, et 48 KHz. C’est vraiment étonnant, puisque la communication avec l’ordinateur se fait via le port SCSI pour les stations de travail de l’époque (sun, sgi, dec, pc), mais aussi sur NeXT.

MetaResearch – Digital Ears (595$)

Les Digital Ears prennent les signaux audio de niveau ligne (connecteurs rca) et les convertissent en informations numériques en 8 ou 16 bits, 5.512KHz, 11.025KHz, 22.05, 44.1 kHz en stéréo ou 88.2KHz en mono. Il transmet ensuite ces informations au processeur de signal numérique (DSP) de l’ordinateur NeXT.

Carte de calcul interne

Je précise immédiatement qu’ici je parle de « carte de calcul ». En effet ces cartes ne permettent pas dans leur version de base ou en l’absence de convertisseurs (analogique vers numérique et numérique vers analogique) de produire du son directement !

A ma connaissance, il n’existe que deux modèles de cartes, à savoir les cartes M860 de l’IRCAM et les Quint Processor du CCRMA construites toutes les deux en coopération avec la société Ariel.

Ariel / IRCAM – M860 (15000$)

IRCAM / Ariel – Carte M860 sans dissipateur thermique, RAM et piggyboard

Zoom sur IRCAM / Ariel – Carte M860 sans RAM et piggyboard

A gauche a la verticale la « Piggy board » qui donne a la M860 8 entrées/sorties numériques, et 4 entrées analogiques ainsi que 4 sorties analogiques, a droite l’arrière coté connecteurs d’une M860 sans les ouvertures pour une Piggy board.

La carte d’extension « Piggy » qui de la gauche vers la droite et de bas vers le haut, ajoute 8 entrées/sorties numériques (connecteur D-Sub Micro-D) et 4 sorties analogiques (numérotées de droite a gauche de 1 a 4) ainsi que 4 sorties analogiques (connecteurs ronds)

La différence entre ces deux photos c’est les mêmes types de M860 avec les 64Mo de RAM (carte du milieu) et la carte d’entrées / sorties audio analogique (4in/4out) et numérique (8) aussi appelée « Pigggy Board » (carte du bas).

Lorsque l’on parle de cette carte dans la littérature technique c’est souvent sous l’un de ces acronymes : S.P.W. (Signal Processing Workstation), I.S.P.W. (IRCAM Signal Processing Workstation) et S.I.M. (Station d’Informatique Musicale) mais ceux-ci induisent en erreur. En effet le nom correct est plutôt certainement carte M860. Il faut comprendre que ces acronymes représentent en fait le nom de la solution complète; c’est-à-dire un NeXTComputer (cube) et une ou plusieurs (au maximum 3) cartes M860 ainsi que d’autres périphériques (interface MIDI, interface audio pour DSP, etc), ainsi que les logiciels (Max/FST, SpecDraw, Spat, Circle, Animal, etc… ) de l’IRCAM nécessaires au fonctionnement de l’ensemble !

Station de traitement du signal de l’IRCAM, sont connecter les ports E/S audio, alimentation, moniteur n&b, réseau RJ45 et SCSI.

8 versions de la carte M860, 2 cartes NeXT Cube CPU 68040, 4 cartes Piggy

Copie d’écran d’une SIM, ou Max/FTS est lancé, sur la droite il y a les icônes d’applications de plusieurs versions de Max/FTS, Animal, Signal Editor, Circle.

Pendant des années, jusqu’à la fermeture de l’IMEB ¹⁰ à Bourges, Mon épouse Myriam et moi avons présenté des compositions au festival international « Synthèse ». Ci-dessous, voici le patch d’une des compositions de ma femme, et juste après le lien vers le lecteur pour l’écouter.

Le patch Max/FTS du morceau Vagues à l’âme

Philippe Manoury – En écho

En fouillant dans les machines que j’ai récupérées et qui venaient de l’IRCAM, j’ai retrouvé des répertoires d’utilisateurs célèbres, notamment celui de Philippe Manoury.

Voici deux exemples de patchs Max/FTS (en fait, ils sont complexes et il y a plusieurs niveaux de patch) et les vidéos qui donnent une idée de ce à quoi ils aboutissent.

Pluton

En écho

Deux de mes S.I.M. en plein travail, remarquez l’utilisation des des ports de la Piggy Board, ProPort 656 et du RS423-MIDI.

Chaque carte est équipée de deux processeurs Intel i860 à 40 MHz, de 64Mo de RAM, et d’un DSP Motorola 56001 à 27 MHz.

Pour en savoir plus sur la carte M860, lire cet article.

Ariel – Quint Processor (7000$)

La QuintProcessor, est équipé de cinq DSP motorola 56001 à 27 MHz et avec un maximum de 16 Mo, chaque DSP a un port de communication externe. Il y aussi une interface SCSI intégrée à la carte et utilisable par les DSP.

Cette carte est concurrent de celle de l’IRCAM. La Quint Processor a été développée à la demande du CCRMA de l’Université de Stanford aux USA.

Pour en savoir plus : Real Time Sound Processing & Synthesis on Multiple DSPs Using the Music Kit and the Ariel QuintProcessor

The Ariel QuintProcessor [Ariel, 1990] is a board for the NeXT cube that contains five 27 MHz DSP56001 signal processing chips, each with its own bank of static RAM and pair of serial ports. The DSPs are arranged in a star configuration, with one “hub” and four “satellites.” The 56001 is well-known as a low-cost and powerful signal processor that is well-suited to musical uses. The QuintProcessor (“QP”) augments the power of the 56001 by providing the following additional capabilities:

0 wait-state static RAM (32K words for each of the satellite DSPs and 8K words for the hub DSP).

256K, 1M or 4M words of dynamic RAM for the hub DSP. Automatic refresh hardware for the DRAM.

Interprocessor communication hardware.

Two NeXT-compatible DSP ports and a larger connector that brings out six more serial ports.

SCSI controller and real-time clock for hub DSP.

Rapid NeXTbus access to the host interfaces of the DSPs and to the other QP hardware.

Interface MIDI

Sur les NeXT, il est possible de gérer les évènements MIDI. En effet sur la carte mère des NeXTcube et NeXTstation, il existe deux ports séries RS423 (avec des connecteurs au format mini din 8 pins). Ces ports séries sont directement interfaçables avec les périphériques séries MIDI conçus pour les anciens Apple Macintosh (ceux possédant un port série modem/imprimante).
Ces interfaces ne demandent pas de pilote particulier car ils sont pris en charge directement par le système !

Apple MIDI Interface Kit

Interface MIDI Apple originale pour les modèles Macintosh dotés de ports série à 8 broches de type mini DIN. Le kit est livré avec trois câbles : un câble série pour connecter l’interface au Mac, et deux câbles MIDI pour connecter les instruments de musique MIDI.

QUEST INC – MIDI LINK CONVERTORS (95$ a 160$)

midiman – MiniMacman 1 in/ 1 out)

midiman – Macman (1 in/ 3 out)

RCN – MIDI NeXT (1 in/ 2 out/ 1 thru)

Le matériel, c’est bien, mais il faut des logiciels !

Très rapidement, il y a eu beaucoup de développements dédiés à l’audio, autant pour des logiciels qui se limitaient à l’usage de l’audio natif des Cubes et Stations, mais aussi et surtout pour les boîtiers d’acquisition DSP et par la suite pour les cartes M860 et Quint.

Les logiciels fournis pas NeXT

Ces logiciels sont disponible dans les installations standards de NeXT Step.

MonsterScope

Le fameux MonsterScope, logiciel qui se définit à la fois comme un oscilloscope et un analyseur de spectre, utilise le DSP 56K de la carte mère. Il prend en compte les entrées analogiques du micro ainsi que les signaux provenant des DSP.

Sound

L’éditeur audio de base livré avec NeXTStep permet de lire et d’enregistrer de l’audio via le micro, ainsi que de faire du copier/coller avec insertion.

Il y a d’autres logiciels, comme par exemple CDPlayer…

Les logiciels des centres de recherches

Spectro3 permet d’analyser le spectre sonore d’un fichier audio.

Z-quencer

Un séquenceur MIDI.

Les logiciels commerciaux

Digital Audiometer

Digital Audiometer a été conçu pour tester l’audition. La qualité des signaux de test est beaucoup plus élevée que ce qui était normalement disponible à l’époque.

SoundWork

Un logiciel pour gérer l’acquisition du son à partir des sources audio sur port DSP, inclut des options telles que Digital Ears et Digital Microphone.

NoteAbility

Un éditeur de partition / séquenceur midi.

ModPlayer

Un logiciel qui gère des fichiers Mod, un format musical qui n’est plus très populaire de nos jours mais qui était à la mode au début des années 90.

Là il joue le morceau : Close to the edge du groupe Art Of Noise !

Digital Audiometer

Un audiomètre, ou acoumètre est un appareil utilisé en audiométrie permettant, de fait, de mesurer les capacités de l’ouïe d’un individu. Il établit un rapport sur l’acuité auditive, signalant une tendance vers la surdité ou l’hypoacousie.

Sequence

Un séquenceur relativement puissant qui gère à la fois le MIDI et l’audio.

Studio3 Setup

Un logiciel permettant de configurer les interfaces Opcode Studio3.

Les logiciels de l’IRCAM

Max / FTS

Max/FTS est un logiciel inventé et développé par Miller Puckette au milieu des années 1980 à l’Ircam initialement sur Macintosh et porté en 1990 sur NeXT spécifiquement pour les Cubes équipés des carte M860.

Il permet de gérer le MIDI et l’audio, il peut fonctionner sans carte DSP, mais il est pleinement efficace si il s’appuie sur des carte M860. Il est possible de mettre au maximum 3 cartes de ce type dans un cube.

Attention, en fait Max s’appuie sur le système d’exploitation CPOS (Co-Processor Operating System¹¹), qui est spécifique aux cartes M860, et qui est injecté au moment où le bouton RESTART est appuyé dans la fenêtre FTS, lorsque les cartes et le nombre de CPU à utiliser ont été sélectionnés.

J’ai plusieurs versions de Max/FTS, allant de la 0.17 à la 1.3.22, mais la version ayant le meilleur ratio charge/efficacité est la 0.26.

La fenêtre permettant d’activer les carte M860 et de définir le nombre de CPU a utiliser. Ici il y a une seule carte M860 positionnée dans le logement 4 et forcement 2 CPU.

Ici il y a une trois cartes M860 positionnée dans les logements 4, 2 et 6 et ainsi 6 CPU.

Cette fenêtre permet de modifier les paramètres de chaque carte M860 et des Piggy, et cela à chaud, c’est-à-dire sans redémarrage. Toujours une seule M860 (en 4) et paramétrée pour faire du 32KHz et elle est équipée d’une Piggy.

Ici trois M860 (en slots 4, 2 et 6) et paramétrée pour faire du 32KHz et elles sont toutes équipées d’une Piggy.

Max a deux modes, un mode execution, et un mode édition. Cette bascule se fait en cliquant sur la clef qui est sur la gauche de la fenetre du patch (ici en rouge). Vous pouvez également remarquer l’activation ou pas des CPU (si il y a des CPU il n’y a pas de croix recouverte de rouge). J’ai ajouter les numéro des CPU en rouge. Si la case est grisée c’est que le patch qui est dans la fenetre est affecté a ce CPU.

mode execution

Lorsque le mode édition est actif, de nouvelles icones apparaissent.

mode édition

6 CPU

4 CPU

2 CPU

Max/FTS est un environnement de programmation graphique basé sur des boîtes modulaires et des jonctions qui permettent de créer des traitements complexes.

Les boîtes modulaires représentent des briques de base comme des opérateurs arithmétiques, booléens, et mathématiques, ainsi que des tables de données, des contrôleurs, boutons, et des interfaces d’entrée/sortie (analogiques, numériques, MIDI). Il offre également des outils d’affichage tels que du texte, des graphiques, et des matrices. Ce système est extrêmement puissant et flexible, permettant de concevoir et de manipuler des flux de données audio de manière intuitive.

Max/FTS se distingue par sa capacité à intégrer et synchroniser divers types de données et de médias, facilitant la création d’applications interactives complexes sans nécessiter une programmation textuelle traditionnelle. Depuis cette lointaine époque la communauté d’utilisateurs de Max continue de croître, contribuant à une bibliothèque vaste et diversifiée d’extensions et d’exemples, renforçant encore davantage sa position comme un outil incontournable pour les créateurs et les chercheurs.

Une petite compilation de patch Max :

Animal

Animal¹² (Animated Language) est un logiciel spécifique à la carte M860 et qui est dédié au développement rapide de projets autour du traitement temps réel du signal.

Spat

Spat est une couche logiciel qui permet la spatialisation du son, ce logiciel est toujours développé.

Circ

C’est un logiciel de spatialisation qui permet d’enregistrer une trajectoire sonore, mais uniquement sur le plan en 2D (à l’intérieur du disque qui est affiché sur la figure suivante). Il utilise Spat et un patch Max/FTS.

Générateur de trajectoires

C’est un logiciel de spatialisation qui permet d’enregistrer une trajectoire sonore en 3D. Pour fonctionner, il s’appuie sur Spat. Vous pouvez choisir le nombre de haut-parleurs (HP) et leur position dans le monde physique, ce qui permettra un très bon rendu dans une installation ou un mixage.

Signal Editor

Éditeur¹³ audio de l’IRCAM, capable de faire la même chose que l’éditeur de NeXT, mais il prend en compte les gros fichiers et permet d’agrandir la visualisation, offrant ainsi une meilleure finesse dans le copier/coller, dans .

Les logiciels du CCRMA

Music Kit et DSP Tools (fournis par NeXT)

Music kit est une suite de fonctions fournies par NeXT dans NeXTSTEP qui permet de gérer tous les événements MIDI, DSP, etc. Elle est largement utilisée par les développeurs du CCRMA car cette bibliothèque logicielle gère très bien le DSP 56K. De plus, la Quint du CCRMA est basée sur 5 DSP 56K.

InstrumentBuilder est un logiciel qui permet de facilité le travail de préparation a l’usage de cmusic.

SynthBuilder est un logiciel qui permet de fabriquer a la manière de Max des instruments de musiques mais aussi des traitements audios, il s’appuie sur la librairie logiciel MusicKit (et en particulier le DSP 56K).

Vocal Trac Editor permet de faire de la synthése vocale.

Quelques liens

A propos des outils de développement : MusicKit and SndKit Concepts

Liens à propos des DSP de Motorola et les CPU de Intel : sur le forum DSP NeXT. Les I860 semblaient étre difficile a programmer pour en obtenir la puissance maximum… Lire l’article suivant : Floating-point performance of the i860.
Je conseil, le très intéressant i860 64-Bit Microprocessor – THE ADVANCE INFORMATION 1989

D’après ce que j’ai lu sur les tests (Benchmark) un NeXT 68040 à 25 MHz avait un indice de 116 alors qu’un i860 à 40 un indice de 26. C’est-à-dire ~4,5 x plus rapide !

Des liens pour telecharger les programmes :

https://ftp.funet.fi/index/NeXT/Audio

Pour finir, voici une liste issue d’un catalogue NeXT de l’été 1992. On y trouve les références des périphériques audio pour NeXT suivant :

Logiciels

103 CODA Music Software
104 Mark of the Unicorn, Inc. Performer

Merci à : Andreas, David Fischbach, IRCAM.

Mise à jour du :

31 août 2024