采用快速緊湊的Raspberry Pi計(jì)算模塊3（Raspberry Pi Compute Module 3）的簡(jiǎn)易設(shè)置，為Korg備受推崇的高端樂器提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

標(biāo)志性的樂器制造商Korg起源于20世紀(jì)60年代的日本，最初將鼓機(jī)推向市場(chǎng)，隨后是日本第一臺(tái)合成器和世界上第一臺(tái)針式調(diào)音器。隨著20世紀(jì)70年代和80年代電子音樂的興起，Korg在國(guó)際上聲名鵲起。隨著對(duì)功能更強(qiáng)大且更實(shí)惠的合成器的需求不斷增長(zhǎng)，Korg將其產(chǎn)品線擴(kuò)展到家庭愛好者和專業(yè)表演者領(lǐng)域。Korg敏銳地意識(shí)到電子音樂制作的激動(dòng)人心，該領(lǐng)域隨著家庭和辦公室計(jì)算的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)而迅速發(fā)展，因此Korg很早就對(duì)基于DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）的合成器產(chǎn)生了興趣。DSP是一種專用芯片，用于快速處理現(xiàn)實(shí)世界模擬信號(hào)的數(shù)字化版本，例如音頻輸入。

在20世紀(jì)90年代，使用定制的DSP以及摩托羅拉和德州儀器（Texas Instruments）的現(xiàn)成部件。2005年，Korg開始在其高端鍵盤中使用基于Linux的英特爾處理器作為DSP，首先從基于奔騰的OASYS開始，然后是基于Atom的Kronos。最近，Korg推出了一系列更易于使用的數(shù)字合成器，包括wavestate、modwave和opsix，這些合成器充分利用了Raspberry Pi計(jì)算模塊3的處理能力。

挑戰(zhàn)

現(xiàn)代合成器需要大量的計(jì)算能力來提供專業(yè)品質(zhì)的音頻、豐富的功能和高度復(fù)音（即同時(shí)播放的聲部數(shù)量）。經(jīng)典的Korg樂器使用多個(gè)定制ASIC（專用集成電路）來完成這項(xiàng)任務(wù)。由于基本功能被嵌入到硬件設(shè)計(jì)中，這些基于ASIC的系統(tǒng)的靈活性必然受到限制，而且這些定制系統(tǒng)也不便宜：1988年的M1鍵盤售價(jià)2749美元，相當(dāng)于2022年的約6800美元。

為了擺脫ASIC設(shè)計(jì)的限制，Korg位于加利福尼亞州的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開始研究基于DSP的合成技術(shù)。其想法是使硬件通用化，而大部分功能則依賴于軟件而非硬連線電子電路。這樣的系統(tǒng)能夠運(yùn)行許多不同類型的合成算法，如物理建模聲學(xué)樂器、虛擬模擬合成器、樣本播放、音色輪風(fēng)琴等。

Korg研發(fā)團(tuán)隊(duì)為1999年的OASYS PCI選擇了摩托羅拉DSP陣列，這是一款基于PCI的合成和效果系統(tǒng)，適用于Mac和Windows計(jì)算機(jī)，他們還為2005年的OASYS“工作站”鍵盤（一款針對(duì)專業(yè)用戶的高端樂器）設(shè)計(jì)了基于Linux的英特爾奔騰處理器。這些樂器提供了令人印象深刻的靈活性，但價(jià)格昂貴。“Oasys的價(jià)格是我們之前機(jī)器的兩倍多，”Andy Leary指出。然而，“它產(chǎn)生了一些其他樂器無(wú)法產(chǎn)生的令人難以置信的聲音。它確實(shí)是一款旗艦樂器，也是一款開創(chuàng)性的樂器。”

像2011年的Kronos這樣的后續(xù)產(chǎn)品繼續(xù)基于OASYS技術(shù)開發(fā)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)格點(diǎn)，并顯然擊中了正確的音符：Kronos十年來一直是熱銷產(chǎn)品。

然而，Korg研發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是降低價(jià)格點(diǎn)，同時(shí)不犧牲功能和保真度，他們還發(fā)現(xiàn)他們正在使用的平臺(tái)仍然存在技術(shù)問題。Korg為2017年的Grandstage和Vox Continental產(chǎn)品選擇了TI的OMAP平臺(tái)，該平臺(tái)將ARM CPU與DSP結(jié)合在一起，但盡管CPU和DSP位于同一芯片上，它仍然存在與舊的OASYS PCI相同的一些問題。“它仍然不是一個(gè)能夠完成所有工作的芯片。我們不得不處理DSP部分與運(yùn)行用戶界面的主CPU之間的這種互連問題，”Andy解釋說。

解決方案

對(duì)于他們的下一個(gè)產(chǎn)品，Korg研發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是通過將價(jià)格降至1000美元以下，使產(chǎn)品對(duì)所有音樂家都觸手可及。最終他們意識(shí)到，為傳統(tǒng)臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦設(shè)計(jì)的解決方案“成本有點(diǎn)高”。他們轉(zhuǎn)而使用Raspberry Pi，“基本上得到了我們所需的一切，而且成本要低得多。它更小、更便宜、更快、更輕、更好，所有這些都是我們的明確道路，”Dan Phillips說。

另一個(gè)令人信服的因素是，使用Raspberry Pi計(jì)算模塊，一切都已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。Korg可以專注于他們產(chǎn)品的定制方面，如專業(yè)品質(zhì)的音頻硬件、實(shí)體鍵盤和廣泛的物理控制表面，然后只需插入一個(gè)部件即可提供CPU、RAM和存儲(chǔ)。“那部分工作已經(jīng)完成了。它就像任何其他組件一樣；我們不需要布局電路板、構(gòu)建和測(cè)試它。”為什么選擇 Raspberry Pi ？

Korg也被Raspberry Pi對(duì)長(zhǎng)期產(chǎn)品路線圖和生產(chǎn)支持的承諾所說服——這是Korg的一個(gè)關(guān)鍵吸引力，因?yàn)镵org有時(shí)不得不因?yàn)镈SP、內(nèi)存和其他部件的停產(chǎn)而做出調(diào)整。“與一家生產(chǎn)大量產(chǎn)品并致力于持續(xù)生產(chǎn)和推動(dòng)技術(shù)向下一代發(fā)展的公司合作是有道理的。這種保證正是企業(yè)所需要的，”Dan解釋說。

這也得益于Korg不需要做太多工作就能利用Raspberry Pi的優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，他們購(gòu)買了幾個(gè)計(jì)算模塊3單元，試用后發(fā)現(xiàn)“嘿，我們可以讓這個(gè)工作，”Andy說。

結(jié)果

2020年初，Korg研發(fā)團(tuán)隊(duì)宣布了wavestate，這是其30年歷史的Wavestation的繼任者，也是其首款使用Raspberry Pi計(jì)算模塊3的樂器。原始的Wavestation具有傳奇地位，因此新款模型的發(fā)布引起了巨大轟動(dòng)，人們寄予厚望。

Wavestation使用“波形序列”在樣本之間進(jìn)行淡入淡出處理，將它們組合成新的聲音。Raspberry Pi驅(qū)動(dòng)的wavestate在此基礎(chǔ)上推出了“波形序列2.0”，引入了廣泛的實(shí)時(shí)控制、受20世紀(jì)算法作曲啟發(fā)的復(fù)雜圖案創(chuàng)建和操縱，以及受控隨機(jī)化。它還比原始產(chǎn)品具有更高的音頻質(zhì)量和更強(qiáng)大的合成架構(gòu)，同時(shí)提供兩倍的復(fù)音能力。

基于加州的Korg研發(fā)團(tuán)隊(duì)在轉(zhuǎn)向wavestate及其首款后續(xù)產(chǎn)品modwave波形表合成器之前，已經(jīng)合作多年，這款產(chǎn)品同樣采用了Raspberry Pi技術(shù)。團(tuán)隊(duì)在實(shí)施硬件設(shè)計(jì)之前，會(huì)使用軟件來制作樂器的原型。由于基本的軟件平臺(tái)已經(jīng)能夠運(yùn)行，因此從構(gòu)思到2020年末發(fā)布，使用Compute Module 3開發(fā)wavestate僅用了相當(dāng)短的一年時(shí)間。該設(shè)置包含兩塊電路板。主面板板包含所有用戶界面元素，包括顯示屏、按鈕、旋鈕、轉(zhuǎn)盤和其他特定于合成器的控件，以及支持這些控件并與CM3通信的MCU微處理器。另一塊電路板包含音頻、MIDI、音樂鍵盤和電源的子系統(tǒng)，以及CM3的插槽。

安迪介紹說："設(shè)置非常簡(jiǎn)單。兩塊電路板。我們的理念是，當(dāng)我們生產(chǎn)新產(chǎn)品時(shí)，可以保留相同的主板，其中包括處理器、音頻等。前面板提供了差異化；它可以根據(jù)需要進(jìn)行定制，滿足特定儀器的精確需求。"

丹告訴我們：“并不是每個(gè)人都明白R(shí)aspberry Pi實(shí)際上在發(fā)聲——很多人認(rèn)為它不能……我們使用CM3是因?yàn)樗浅?qiáng)大，這使得我們能夠創(chuàng)造出深沉、引人入勝的樂器。”

wavestate受到了廣泛的歡迎：“這對(duì)我們來說是一個(gè)非常成功的產(chǎn)品，并獲得了大量關(guān)注。人們對(duì)這款產(chǎn)品在價(jià)格點(diǎn)上所能做到的事情感到非常興奮。不知怎的，它似乎是在疫情初期推出的一個(gè)很棒的產(chǎn)品。”

當(dāng)被問及轉(zhuǎn)向Raspberry Pi有多成功時(shí)，兩人表示銷量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了他們的預(yù)期。“我們當(dāng)然可以說，這些產(chǎn)品已經(jīng)得到了市場(chǎng)的熱烈反響！”