SYNCHRONUS 91 · Tonewheel Factory · by Abel Boquera

Ingeniería y laboratorio

Engineering & lab

En los años 30, la fábrica de relojes de Laurens Hammond acopló un motor eléctrico síncrono de 1200 RPM —clavado a los 60 Hz de la red— a un eje común con 91 ruedas fónicas de acero (heredadas del Telharmonium de Thaddeus Cahill) y al rotor del Scanner de John M. Hanert. SYNCHRONUS 91 toma su nombre de modelar ese motor síncrono y cada circuito de la consola en tiempo real.

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Modelado físico

Arquitectura electromecánica

Construido a partir de las patentes originales (1934–1965), manuales de servicio y mediciones de banco.

01 · Synchronous generator

91 ruedas fónicas y 12 relaciones de engranaje

Motor síncrono a 1200 RPM, 5 familias de filtrado en el generador, curva de referencia de Kon Zissis (KonsData, 100+ órganos medidos), foldback por manual y diafonía entre terminales vecinos.

02 · Paliney #7 & percussion

9 contactos modelados y percusión V7 12AU7A / V6 6C4

9 contactos escalonados modelados por tecla (dinámica JASA 2017) y percusión armónica monofónica con robo del bus de 1' y caída de tiradores de −1,4 dB en modo Normal (medida contra DI de un B-3 real).

03 · US Patent 2,509,923

Scanner Vibrato / Chorus LC

Línea de retardo LC M-derivada de 18 secciones y rotor capacitivo de 16 placas a 412,5 RPM (Werner et al., DAFx-16). Modos V1–V3 y C1–C3 con mezcla resistiva real.

04 · AO-28 & rotary 122 / 22H

Previo AO-28, reverb de consola y Leslie 122 / 22H

Previo AO-28 (6AU6 / 12AX7A / 12BH7A), reverb Type-4 antes del rotor y Leslie 122 / 22H con etapa 6550, crossover LR4 a 800 Hz y balística real de dos polos.

05 · Philly '56 Custom Rig

Modo Philly '56 Custom Console / 22H

Consola estilo Filadelfia con 4 potenciómetros en el bloque izquierdo (Bass, Treble, Perc Vol, Direct DI Blend), pomo Chorus Mix y gabinete 22H de una velocidad.

06 · 91-wheel luthier deck

Calibración rueda a rueda e importación .s91cal / CSV

Ajusta cada uno de los 91 captadores (−12 a +6 dB y H2/H3), importa/exporta medidas reales (.s91cal, .csv en mV o dB) o elige entre 4 calibraciones de banco.

Estudio, casa o directo

Respuesta inmediata al tacto

Tanto para grabar en tu DAW y estudiar en casa con tu clonewheel como si decides llevarlo al directo: el motor procesa muestra a muestra en el dominio del tiempo (getLatencySamples() = 0), sin añadir retardo de bloque propio sobre el buffer de tu interfaz de audio (~1.3 ms a 64 muestras / 48 kHz).

01 · Time-Domain Engine

Sin convolución FFT y carga instantánea

Sin respuestas a impulsos por bloques ni librerías de muestras que cargar. Los únicos retardos internos son los físicos del propio instrumento (el escalonamiento de 0.4–2.8 ms de los 9 contactos Paliney #7, las 18 bobinas LC del Scanner y los 1.15 ms de aire del Leslie).

02 · The growl

Glissandos y asistente Waterfall

Detector de glissandos con palma en tiempo real, por manual, para sentir el rugido orgánico de una consola bajo la mano.

03 · Organic rotary

Rotor vivo o salida directa (Bypass)

Deslizamiento no repetitivo de la correa, inercia real de dos polos en bocina y tambor y mezcla DI alineada en fase, más bypass directo del rotor para usar tu altavoz rotativo o tu pedal externo favorito.

04 · MIDI Maps & MIDI Learn

Perfiles MIDI preconfigurados + MIDI Learn universal

Perfiles MIDI incluidos para Hammond XK/SK, Yamaha YC, Crumar Mojo, Viscount Legend y Legend One, Nord (C2D, Electro, Stage), HX3, Roland VK/VR/V-Combo y Korg CX-3 — si algo no responde bien en tu controlador, avísame desde el Laboratorio. Incluye además MIDI Learn con clic derecho sobre cualquier tirador o interruptor (exportable en XML).

Memoria de Investigación · DrawBarna · Tonewheel Factory

Ingeniería y Laboratorio

Cómo nació SYNCHRONUS 91 combinando investigación académica (Stanford CCRMA, DAFx, Aalto, Kon Zissis), mediciones de banco y el oído de un organista en activo. Haz clic en cada apartado para desplegar la memoria técnica.

1. Bibliografía Científica, Patentes y Mediciones de Banco Implementadas

• Stanford CCRMA — Red LC del Scanner Vibrato (Kurt James Werner, W. R. Dunkel & F. G. Germain, DAFx-16, 2016): "A Computational Model of the Hammond Organ Vibrato/Chorus Using Wave Digital Filters". Escalera LC M-derivada de 18 etapas y 19 nodos (v1..v19) basada en los parámetros de inductancia y capacidad medidos por Werner et al. y en la US Patent 2,509,923 de John M. Hanert, resuelta en espacio de estados Warped-BLT con divisor resistivo de mezcla Chorus y suma electrostática continua mediante B-splines cúbicos C² en las 16 placas del estator.

• Stanford CCRMA & RE/P — Acústica Rotatoria de Campo Cercano (J. O. Smith III, S. Serafin, J. S. Abel & D. P. Berners, DAFx-02, 2002; C. A. Henricksen, Recording Engineer/Producer, abril 1981): Basado en "Doppler Simulation and the Leslie" (DAFx-02) y en las mediciones acústicas y polares de Clifford A. Henricksen ("Unearthing the Mysteries of the Leslie Cabinet", RE/P 1981): cinemática Doppler de campo cercano, 3 reflexiones acústicas sin cruce de fase, compresión de garganta fenólica Jensen V-21 con filtro formántico H0(z), rotor grave de 15" Jensen C15L y resonancia Helmholtz del recinto.

• Universidad de Aalto (J. Pekonen, T. Pihlajamäki & V. Välimäki, DAFx-11, 2011; A. Carson, A. Wright, J. D. Parker & V. Välimäki, DAFx-24, 2024): "Computationally Efficient Hammond Organ Synthesis" (DAFx-11) y "Differentiable Grey-Box Modeling of Quasi-Periodic Audio Effects" (DAFx-24).

• Recopilación Pública de Kon Zissis (KonsData-20171011.xls — Base de datos pública con más de 100 órganos medidos y tablas de Manual Tapering 1965/1966 B-3/C-3): Curva de referencia en mV RMS de las 91 ruedas (incluido el valle de 3.89 mV RMS a 250 Hz documentado por Alan C. Young en las ruedas #25–#36), matriz real de 61×9 hilos resistivos de nicrom (104, 80, 50, 34, 24 Ω), compresión de carga en cada bobina del generador (tonewheel robbing) y tomas primarias de 6..64 espiras en los transformadores de adaptación independientes T1 (Great + Pedals) y T2 (Swell + red secundaria R1 / R2 || C1).

• Ley de Faraday sobre Imán Alnico y 5 Familias del Generador (US Patent 1,956,350 y documentación de servicio): Ruedas de pedal #1–#12, perfiles de reluctancia con anillo de cobre y shunt en #13–#43, ruedas con reactor en serie #44–#48, filtros LC con condensador de 0.255 µF en #49–#54 y sintonía de 0.105 µF / bobinas directas en #55–#91.

2. Diario de Laboratorio: Las 7 Trampas Acústicas e Iteraciones que tuvimos que resolver

1. El barrido formántico "Yo-Yo-Yo" en el Chorus C3 y el Leslie rápido: Las primeras aproximaciones de la línea LC y de las reflexiones del Leslie creaban un efecto phaser cíclico con todos los tiradores fuera (88 8888 888). Lo resolvimos implementando la escalera tridiagonal de 19 nodos con placas B-spline C² y alineando en fase el crossover LR4 de 800 Hz del tambor de 15".

2. Intermodulación cuadrática (x²) y emborronamiento en graves: Al introducir asimetría de Clase A en los transformadores de adaptación T1 / T2, el previo AO-28 y las válvulas 6550, el término no lineal x² generaba tonos diferenciales (f2 − f1) que enturbiaban los acordes cerrados de jazz en la mano izquierda. Hubo que separar la histéresis magnética independiente de cada núcleo (155 Hz) de las etapas impares/pares con bloqueo DC invariante.

3. El callejón sin salida del resonador de marimba en la Percusión (V7 12AU7A / V6 6C4): En una iteración probamos a añadir un resonador de madera a 295/475 Hz para dar cuerpo, y descubrimos que arruinaba la pureza cristalina del ping del B-3. Volvimos al circuito clásico: conmutación en el instante cero por el contacto Paliney #7 hacia el transformador T4 en fase con el bus seco, etapa de ganancia variable V7 12AU7A y triodo V6 6C4 con caída Miller dinámica, robo físico del tirador de 1' y red secundaria real de T2 (R2 = 1 MΩ || C1 = 470 pF sobre la carga de rejilla del AO-28) en modo Normal.

4. Recuperación del cuerpo de pecho (250–600 Hz) y apertura (1.2–6.5 kHz): El encadenamiento de bobinas, transformadores y filtros reales apagaba los tiradores agudos. Recalibramos extremo a extremo la cadena y abrimos la garganta fenólica Jensen V-21 hasta 5.4 kHz.

5. Topología de Reverb de Muelles en Consola (Pre-Leslie): En los órganos históricos existieron dos montajes: los gabinetes con canal estacionario separado (PR-40 / 122RV) y los kits de tanque de muelles Type-4 instalados dentro de la propia consola (entre el previo AO-28 y el conector de 6 pines del Leslie). SYNCHRONUS 91 modela esta configuración en serie dentro de la consola para que la cola de muelles entre en el gabinete rotatorio y gire con el Doppler de bocina y tambor.

6. Margen digital (Headroom) sin compresión oculta: Se calibró el Leslie a ganancia unitaria (−5.4 dB) y se dejaron 6 dB de margen digital a la salida para que el techo de seguridad nunca comprima el Full Organ.

7. Rig Custom Philly '56 (Consola / 22H): Configuración especial inspirada en las consolas modificadas de Filadelfia: 4 potenciómetros plateados en el bloque izquierdo (Bass, Treble, Perc Vol y mezcla DI directa de consola alineada en fase a 1.15 ms), pomo octogonal Chorus Mix de A-100 y gabinete 22H de 1 velocidad con parada libre de ~20 s en el tambor.

3. Honestidad Técnica: ¿Qué usa tablas de banco / álgebra lineal y qué usa modelado paramétrico?

Para mantener un consumo de CPU bajo (~3–5 % en Apple Silicon) y trabajar en tiempo real con 0 muestras de latencia de bloque, distinguimos con total transparencia entre lo que el motor calcula mediante tablas de banco y resolución matricial y lo que aproxima mediante modelos paramétricos:

• Tablas Documentales Públicas y Resolución Matricial en Tiempo Real: Los 91 osciladores en giro libre acoplados a las 12 relaciones de engranajes de latón de Laurens Hammond; los 91 niveles de referencia en mV RMS y la matriz de 61 × 9 resistencias de hilo de nicrom (104..24 Ω) procedentes del manual de servicio B-3/C-3 y la recopilación de Kon Zissis (KonsData-20171011.xls); las tomas primarias exactas de 6, 8, 11, 16, 22, 32, 45 y 64 espiras en los transformadores de adaptación T1 / T2; el orden de las 4 regletas de baquelita de Dan Vigin para la diafonía entre terminales vecinos; y la matriz tridiagonal de 18 secciones LC (500 mH / 0.004 µF) y 19 nodos con divisores resistivos del Scanner Vibrato resuelta muestra a muestra mediante el algoritmo O(N) de Thomas con sobremuestreo 2x e interpolación B-spline cúbica.

• Modelado Paramétrico Eficiente (Sin simulación SPICE ni elementos finitos 3D): Las etapas de válvulas y transformadores (AO-28: 6AU6 / 12AX7A / 12BH7A single-ended, percusión 12AU7A / 6C4, etapa de potencia 6550, transformadores de adaptación independientes T1 y T2 con su red secundaria R1 / R2 || C1, T4) se modelan mediante curvas de saturación asimétrica calibradas y filtros TPT/ZDF dinámicos (Miller roll-off y caída B+) en lugar de solvers SPICE iterativos; el gabinete Leslie 122 utiliza líneas de retardo Doppler variables en el tiempo, balística de dos polos encadenados y filtros formánticos biquad (Smith et al., CCRMA) en lugar de convolución por respuestas a impulsos; y la reverb Type-4 emplea una red dispersiva de filtros all-pass sintonizada a los tres muelles de Alan Young.

Actualización · 12 noviembre 2026 · v2.0.0 (Build 2026.11.12)

Historial de versiones

Rayos X electromecánicos 3D interactivos a 60 FPS (Open-Lid 3D), percusión armónica calibrada contra grabaciones DI de un B-3 real, gabinete rotatorio 122 / 147 / 22H y calibración rueda a rueda.

  • v2.0.0 — Open-Lid 3D interactivo a 60 FPS, transformadores de adaptación T1 / T2 reales, percusión armónica calibrada contra DI real y mecánica Leslie 122 / 22H: 7 vistas electromecánicas 3D en tiempo real al levantar la tapa (interior de consola B-3, generador de 91 ruedas con vista seccionada, matriz de 9 contactos Paliney #7 con resistencias de nicrom reales 104..24 Ω, caja LC del Scanner, previo AO-28, tanque Type-4 y cabina Leslie 122/147/22H, con 0 % de carga en el hilo de audio); transformadores de adaptación independientes T1 (Great + Pedals) y T2 (Swell) con tomas primarias exactas de 6..64 espiras y red secundaria R1 (3,9 MΩ) / R2 (1 MΩ) || C1 (470 pF); calibración completa de la percusión frente a grabaciones DI de un B-3 real (caída Fast 100 ms / Slow 327 ms T20, ley variable-mu 12AU7, recarga RC de 22 ms en C52, salto Normal / Soft de +8,2 dB y contorno de T4 rueda a rueda); y selector de gabinete Leslie 122/147 vs 22H.
  • v1.4.3 — Acción High Trigger en 0.0 ms, legato cremoso y Chorus C3 más profundo: primer tirador activo anclado en 0.0 ms (sin latencia con tiradores agudos a 0, p. ej. 888000000); protección contra pérdida de notas en repeticiones rápidas; apertura progresiva del empujador al soltar; Key Click de media cero con formante de transformador en 340..880 Hz (sin retumbo a 135 Hz); y divisor del Scanner Chorus (C1–C3) reequilibrado.
  • v1.4.2 — Cuerpo en la octava aguda, fase bloqueada por eje y techo limpio en Drive = 0: peso de 16' y 5 1/3' restituido en C5..C6 y en los transformadores de adaptación; ruedas octava de cada sub-eje (2..128 dientes) bloqueadas en fase; crossover Linkwitz-Riley de 800 Hz sin cancelación en el Leslie 122; y techo limpio ampliado en la 12BH7A y las 6550.
  • v1.4.1 — Dinámica real de los 9 contactos (Moro, McPherson & Sandler, JASA 2017): modelo basado en medidas a 1 MHz sobre un Hammond C-3. Rebotes tempranos (< 5 ms) proporcionales a la velocidad, reapertura elástica contra el fieltro en ataques fuertes y secuencia real de cierre/apertura del empujador de baquelita.
  • v1.4.0 — Calibrado tecla a tecla con un B-3 real: armónicos (H2/H3/H5) y niveles medidos rueda a rueda en las 61 teclas a tres posiciones de Swell (error medio: H2 0,0 dB, H3 0,4 dB, nivel 0,01 dB). El 3.er armónico proviene del núcleo del transformador de salida (sube con el pedal y cae ~12 dB/octava) y el pedal cerrado atenúa a −26 dB como en la consola real.
  • v1.3.2 — Reverb calibrada con un kit de muelles de consola real: caída medida por bandas (~4,8 s en medios) con Dwell regulable de 1,1 a 6 s, acoplamiento entre muelles sin pérdidas y mando de consola independiente de la cola del tanque.
  • Etapa AO-28, generador y estabilidad: salida 12BH7A single-ended en clase A con bloqueo DC, curva de Kon Zissis sin doble filtrado, calibración Luthier aislada por rueda y reinicio de audio sin clics en el DAW.