PD音源

PD音源（Phase Distortion Synthesis）とは

PD音源は、カシオが開発したデジタルシンセサイザーの音源方式で、フェーズディストーション（Phase Distortion：位相の歪み） を利用して波形を合成します。1984年に発売された「CZシリーズ」に初めて搭載され、その独特なサウンドと操作性で多くのミュージシャンに支持されました。

PD音源の仕組み

PD音源の基本的な構成要素は以下の通りです。

DCO（Digitally Controlled Oscillator）：正弦波を生成するデジタルオシレーター。
DCW（Digitally Controlled Waveform）：DCOで生成された正弦波の位相を歪ませるユニット。
DCA（Digitally Controlled Amplifier）：音量を制御するユニット。

DCOで生成された正弦波は、DCWによって位相が歪められ、様々な倍音を含む波形が生成されます。このDCWの操作により、正弦波から他の波形へと連続的に音色を変化させることができます。また、DCWはVCF（Voltage Controlled Filter）のようなローパスフィルターやレゾナンスの効果を疑似的に再現できるため、フィルター回路を必要としません。

PD音源では、8種類の基本波形と25通りのペア波形を合成でき、合計33種類の波形を選択可能です。また、2つの発音系統（ライン）を搭載しており、ライン間でのリング変調やノイズ変調、デチューンといった効果を加えることができます。

エンベロープは、従来のADSR（Attack, Decay, Sustain, Release）ではなく、マルチステップエンベロープを採用しており、より自由度の高い音作りが可能です。サスティンポイントの位置を可変にしたり、キーオフ後にアタックを加えるなど、柔軟な設定ができます。

位相歪みの原理

PD音源は、正弦波の位相進行速度を変化させることで、様々な波形を作り出します。例えば、ノコギリ波を生成する場合は、正弦波の上昇部分を速く、下降部分をゆっくりと進行させます。DCWの操作によって、この位相の歪みを調整し、正弦波から目的の波形まで連続的に変化させることができます。

レゾナンス波形は、DCWの量に応じた共鳴周波数の正弦波と、特定の波形タイプの包絡線との乗算によって生成されます。

PD音源と他の音源との違い

PD音源は、正弦波の位相を操作して音色を作るという点でFM音源と似ていますが、その設計思想はアナログシンセサイザーに近いです。

FM音源：正弦波同士を位相変調させて音色を作る。
PD音源：正弦波の位相を非線形特性で歪ませて音色を作る。

PD音源は、VCO、VCF、VCAで構成されるアナログシンセサイザーの構成を模倣しており、DCWの挙動はVCFに似ていますが、実際には倍音を増やす制御をしています。

理論的には、PD合成は歪んだ位相と線形位相の差を変調信号として位相変調を行うのと同等の結果が得られますが、一般的なFM音源は正弦波以外の変調信号を直接生成できません。

また、FM合成音はベッセル関数に従って倍音分布が変化しますが、PD合成音はより滑らかなスペクトル包絡とその変化を持ちます。

iPD音源

PD音源の発展型として、iPD音源（インタラクティブPD音源） が開発されました。iPD音源は、モジュール間での位相入力機能が追加され、より複雑な音作りが可能になりました。

iPD音源では、DCOとDCAで構成される8つの発音系統（モジュール）がペアで4組のラインにまとめられており、ライン間で位相制御やリング変調、ミックスなどの処理を行うことができます。モジュールは648通りの接続パターンを持ち、複雑な音作りが可能です。

ただし、iPD音源はPD音源とは異なりDCWを持たないため、後方互換性はありません。iPD音源の位相入力はFM音源の位相変調と混同されることもありますが、キャリア位相成分のない純粋な位相入力であり、技術的にはウェーブシェイパーに類するものです。

PD音源を採用したシンセサイザー

PD音源は、その操作性と価格の安さから多くのユーザーに支持されました。特にカシオのCZシリーズは10万台以上が出荷され、デジタルシンセサイザー市場において重要な位置を占めました。

カシオ製

CZシリーズ：CZ-101, CZ-1000, CZ-3000, CZ-5000など
VZシリーズ：VZ-1, VZ-8Mなど（iPD音源搭載）
PGシリーズ：PG-300, PG-380など（iPD音源搭載、ギターシンセサイザー）

カシオ製以外

Cosmopolitan - 開発元：Moseley Instruments
Graphic VCO - 開発元：Erica Synths

ソフトウェア

CZ App for iPad - カシオ製
BLUE - 開発元：Rob Papen
Cameo - 開発元：UVI
CZ V - 開発元：アートリア
Digits - 開発元：Extent of the Jam
Kassiopeia! - 開発元：Sonic Assault
PD-303 - 開発元：SYNTHEDIT
Phase-4 - 開発元：Bitwig
Phase Distortion Synth - 開発元：Uncut Plugins
Phasewave - 開発元：TubeOhm
PhadiZ - 開発元：AlgoMusic
PhazOsc - 開発元：Fretted Synth Audio
PlastiCZ! - 開発元：reFX
Thor - 開発元：プロペラヘッド・ソフトウェア
VirtualCZ - 開発元：Plugin Boutique
White Crow - 開発元：The Musicrow Group

まとめ

PD音源は、位相歪みを利用した独特な音作りができるデジタルシンセサイザーの音源方式です。アナログシンセサイザーに近い操作性と、FM音源とは異なるサウンドが特徴で、多くのミュージシャンに愛されています。また、その発展型であるiPD音源は、より複雑な音作りを可能にし、デジタルシンセサイザーの可能性を広げました。

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