Efekty przestrzenne. Metody elektroniczne

Współczesne „wszystko mające” cyfrowe procesory efektów udostępniają użytkownikowi możliwość regulacji tego przedziału czasowego. Jednak procesory te zaczęły pojawiać się dopiero w latach 70. ubiegłego stulecia. Jak zatem radzono sobie wcześniej?
Wcześniej efekt pogłosu generowany za pomocą modułów sprężynowych, a później również z wykorzystaniem płyty pogłosowej, uzupełniano często efektem sztucznego echa. Do jego uzyskania wykorzystana została zwykła taśma magnetofonowa oraz układ kilku typowych głowic, stosowanych również w magnetofonach. Pierwsze urządzenia pozwalające na uzyskanie sztucznego echa skonstruowano już na początku lat 50., a więc na długo przed pojawieniem się w użyciu płyty pogłosowej.

Pewne zasługi w rozwoju tej technologii odnotował na swoim kącie Amerykanin, niejaki Lester William Polsfuss – o wiele bardziej dziś znany jako „Les Paul”. Tak, jest to ten sam Les Paul, którego kojarzy się powszechnie z pewnym charakterystycznym modelem gitary elektrycznej marki Gibson.

Otóż pan Les Paul był nie tylko wszechstronnym gitarzystą, swobodnie poruszającym się w wielu gatunkach muzyki. Był również autorem tekstów, a także (a może przede wszystkim) wszechstronnie uzdolnionym konstruktorem o bardzo rozległych zainteresowaniach technicznych, który bez wątpienia wyprzedzał sobie współczesnych o dekady. Wiele opracowanych przez niego technik i rewolucyjnych w owym czasie rozwiązań stosowanych jest z powodzeniem do dziś. W pewnym okresie zasłynął on również z prowadzonych eksperymentów nad wykorzystaniem taśmy magnetycznej oraz poszukiwaniem sposobów wielośladowego nagrywania i odtwarzania muzyki.

ECHO SONIC

Inną postacią zasłużoną w tej dziedzinie, która wydatnie przyczyniła się do rozwoju analogowych urządzeń pogłosowych, był również Amerykanin, inżynier i konstruktor, pan Roy Butts. W 1952 roku Butts zbudował kombo gitarowe o nazwie Echo Sonic (na zdjęciu tytułowym). Byłby to z pewnością typowy (choć jeden z nielicznych) na ówczesnym rynku wzmacniacz gitarowy o mocy 15 W, gdyby nie fakt, że konstruktor wyposażył go w zaprojektowany przez siebie moduł echa, bazujący na zapętlonej taśmie magnetycznej oraz głowicach magnetofonowych. Zasada działania modułu była zresztą podobna do działania magnetofonu. Doprowadzony z gitary sygnał był zapisywany na taśmie i odtwarzany wyznaczoną liczbę razy. Następnie zapis był kasowany lub nadpisywany przez kolejny dostarczony sygnał. Echo Sonic był niespotykanym w owym czasie rozwiązaniem – pomimo że jego prototyp prezentował sporo mankamentów. Jednak dwa lata po skonstruowaniu prototypu udoskonalone egzemplarze tego wzmacniacza zostały zbudowane z przeznaczeniem dla dwóch legend gitary – Scottye’go Moora (z zespołu Elvisa Presley’a) oraz Cheta Attkinsa, którego postać raczej nie wymaga bliżej prezentacji.

 

INNE DELAYE TAŚMOWE

Na takim właśnie (lub zbliżonym) rozwiązaniu, jakie zastosował Roy Butts, bazowało wiele budowanych później analogowych urządzeń tego typu. Za przykład może posłużyć tu Echoplex EP-2, skonstruowany przez Mike Battlesa (zdjęcie poniżej),

 

klasyk o nazwie Echocord produkowany przez niemieckiego Dynacorda (zdjęcie poniżej),

no i oczywiście kolejny wielki klasyk, Roland Space Echo RE-201,

choć to ostatnie urządzenie pochodzi już ze znacznie późniejszego okresu, bo zostało zbudowane w 1973 roku.

Wspólną cechą konstrukcyjną wszystkich wymienionych urządzeń była wspomniana wcześniej taśma magnetofonowa w formie pętli, którą napędzany silnikiem elektrycznym mechanizm prowadził wzdłuż kolejnych elementów urządzenia, wyposażonych w układ głowic magnetofonowych, co pozwalało na kontrolowanie w pewnym zakresie niektórych parametrów uzyskiwanego efektu. Projektowane urządzenia z czasem zaczęły różnić się pewnymi rozwiązaniami, jednak podstawowa zasada generowania efektu pozostawała niezmiennie taka sama, jak w konstrukcji Buttsa. Dostarczany do urządzenia sygnał był zapisywany na taśmie, a następnie wielokrotne odtwarzany w kontrolowanych odstępach czasu, po czym zapis był kasowany lub nadpisywany kolejnym sygnałem.

Jednym z powszechnie stosowanych rozwiązań były zamontowane na stałe głowice odtwarzające oraz ruchoma głowica nagrywająco-kasująca, którą montowano na specjalnym wodziku, pozwalającym na zmianę jej położenia względem głowic odtwarzających. Zmiana odległości pomiędzy głowicą nagrywającą i odtwarzającą pozwalała na kontrolowanie czasu pogłosu. Innym rozwiązaniem w tym zakresie były nieruchome głowice oraz regulowana prędkość przesuwu taśmy.

Z czasem urządzenia różniły się także rodzajem, a konkretnie długością stosowanych pętli taśmy. W jednych była to krótka pętla napięta na rolkach mechanizmu przesuwającego, w innych stosowano długą pętlę, luźno układającą się w specjalnej kasecie.

Swego rodzaju osobliwością wśród urządzeń z tamtego okresu był Ecco-Fonic skonstruowany w 1959 roku. Zastosowano w nim krótką pętlę oraz wirującą głowicę, podobną do tych, jakie w znacznie późniejszym okresie wykorzystywano w magnetowidach (zdjęcie poniżej).

Niestety, delikatną taśmę magnetyczną charakteryzowała bardzo krótka żywotność. Jakość nagrywanego i odtwarzanego dźwięku szybko stawała się zauważalnie coraz gorsza w stosunku do dźwięku źródłowego, a im częściej eksploatowane było urządzenie, tym szybciej postępował proces degradacji jakości uzyskiwanego efektu. Utrzymanie wysokiej jakości przetwarzanego dźwięku wymagało więc częstej wymiany taśmy oraz bardzo częstego czyszczenia głowic.

Z uwagi na tę niedogodność wielu konstruktorów nieustannie szukało nowych, o wiele bardziej funkcjonalnych rozwiązań.

ECHOREC

W wyniku prowadzonych eksperymentów włoski producent o nazwie Binson opracował rozwiązanie, które natychmiast wykorzystane zostało w urządzeniu nazwanym Echorec.

Stosowana powszechnie taśma magnetyczna tu została zastąpiona wirującym bębnem.

Zaprojektowany bęben magnetyczny był pewnym rodzajem dysku pamięci. W rzeczywistości miał on niewiele wspólnego z dyskiem komputerowym – w rozumieniu napędów twardodyskowych – jakie stosowano w późniejszym okresie w komputerach. Jednak jego przewaga nad delikatną taśmą magnetofonową była po prostu kolosalna. Najważniejszą zaletą bębna magnetycznego była jego trwałość oraz zachowanie wysokiej jakości przetwarzanego dźwięku. Intensywnie używane przez wiele lat urządzenia do dziś charakteryzują się doskonałą jakości dźwięku, gdyż bęben nie tracił swoich właściwości tak szybko i w takim stopniu, jak miało to miejsce w przypadku taśmy. Dzięki licznym zaletom Echorec zyskał szybko uznanie wielu znanych artystów. Przez wiele lat używany był przez Hanka Marvina (The Shadows), do korzystania z niego przyznaje się również Jimmy Page (Led Zeppelin), ale przede wszystkim urządzenie to stało się jednym z filarów brzmienia grupy Pink Floyd w początkowym okresie jej działalności. Efekt klasycznego opóźnienia, charakterystycznego dla tego urządzenia, został utrwalony między innymi w takich utworach jak „Shine On You Crazy Diamond” czy „Time” – nie licząc wielu innych specjalnych efektów dźwiękowych w innych utworach, do których uzyskania grupa wykorzystała je podczas sesji nagraniowych.

Analizując różne rozwiązania stosowane w urządzeniach z lat 50. trzeba obiektywnie stwierdzić, że spora część tych urządzeń była bardzo „chimeryczna”. Głównym mankamentem była tu oczywiście taśma magnetyczna, ale nie tylko ona. Eksperci od tego rodzaju „staroci” oceniają, że najbardziej udaną ze wszystkich klasycznych maszyn, jakie powstały w początkowym okresie, był zdecydowanie Echoplex zbudowany przez Mike’a Battle’a, no i oczywiście legendarny dziś Roland Space Echo RE201, choć, jak wspomniałem, został on skonstruowany blisko dwie dekady po nestorze rodziny tych urządzeń, konstrukcji Echo Sonic.

ROLAND RE201

Roland RE201 szybko stał się jednym z najpopularniejszych urządzeń w swoim czasie. Konstruktorzy wyposażyli go w taśmę w postaci długiej pętli, której nadmiar luźno układał się w specjalnej kasecie.

Mechanizm napędu pobierał taśmę i prowadził ją wzdłuż układu głowic, po czym ponownie oddawał do kasety. O ile mnie pamięć nie zawodzi, to RE201 wyposażony był również w sprężynowy moduł pogłosowy, którego wyjście można było łączyć z wyjściem modułu echa, co znacząco rozszerzało zakres możliwości tego urządzenia.

Maszyny umożliwiające generowanie sztucznego echa – bez względu na to, czy ich konstrukcja opierała się na taśmie i głowicach magnetofonowych, czy na innym rozwiązaniu – były wielokrotnie używane jako uzupełnienie modułów sprężynowych oraz płyty pogłosowej. Jednak znacznie częściej były one wykorzystywane samodzielnie – również do kreowania pogłosu, a ściślej mówiąc, pseudo-pogłosu, gdyż nie były one zdolne do uzyskania odpowiedniego „zagęszczenia” powtórzeń, niezbędnych do naśladowania cech prawdziwego pogłosu występującego w naturalnych warunkach. Efekt sztucznego echa generowanego za pomocą wspomnianych urządzeń szybko został zaakceptowany jako efekt sam w sobie, zachowując zresztą popularność do dziś. Dowodem tej popularności jest fakt, że późniejsze cyfrowe procesory zostały wyposażano w lepiej lub gorzej wymodelowane emulacje efektu echa, a także to, że niektóre z urządzeń zaliczanych do klasyki gatunku – jak wspomniany wcześniej Roland RE201 – doczekały się swojej wirtualnej wersji w postaci wtyczki.

EMT 250

Zmierzch urządzeń generujących efekty echa i pogłosu w sposób mechaniczny, takich jak taśmowe maszyny, moduły sprężynowe czy płyty pogłosowe, nadszedł wraz z nastaniem ery cyfrowych procesorów, które pojawiły się w latach 70. Bez wątpienia rewolucyjnym wydarzeniem tego okresu było wprowadzenie na rynek w 1976 roku cyfrowego urządzenia pogłosowego o nazwie EMT 250, z charakterystycznymi dźwigienkami regulatorów do złudzenia przypominało ono stare nastawnie oświetleniowe. Jednak pomimo „mylącego” wyglądu był to wysokiej klasy cyfrowy procesor pogłosowy, wyposażony dodatkowo w zestaw efektów modulacyjnych oraz możliwość sterowania funkcjami za pomocą specjalnie zaprojektowanego elektronicznego systemu. EMT 250 jest do dziś uważany za jeden z najlepiej brzmiących procesorów pogłosowych, jakie kiedykolwiek skonstruowano. Podobnie jak inne kultowe urządzenia, również i on doczekał się emulacji w postaci wtyczki.

PROCESORY CYFROWE

Porównując początkowy okres konstruowania cyfrowych procesorów efektowych należy obiektywnie przyznać, że poza pewnymi wyjątkami jakość niektórych oferowanych przez te urządzenia efektów była niejednokrotnie bardzo „umowna” w odniesieniu do jakości zapewnianej przez współczesne urządzenia. Pogłos oferowany przez bardziej dopracowane urządzenia, dodany nawet w większym zakresie, nie drażnił ucha. Zwiększał poczucie przestrzeni, ale nie wykazywał tendencji do dominacji nad oryginalnym brzmieniem. Pogłos generowany przez niektóre urządzenia gorszej klasy – nawet jeśli samodzielnie brzmiał nienajgorzej – po dodaniu do materiału muzycznego powodował często, że brzmienie stawało się nieprzyjemne dla ucha i sprawiało wrażenie panującego w miksie chaosu. Różne ułomności w działaniu urządzeń, a ściślej mówiąc w jakości generowanego efektu, nie wynikały li tylko ze specyfikacji technicznej samego urządzenia – w rozumieniu sprzętowym – ale przede wszystkim sprowadzały się do tego, jak zaprojektowane zostały algorytmy.

W procesie projektowania algorytmów producenci wykorzystywali różne metody, a ponieważ każdy z nich stosował (i nadal stosuje) własne, to i produkty finalne poszczególnych producentów prezentowały bardzo odmienne charakterystyki. Ograniczeniem były tu z pewnością także ówczesne możliwości techniczne. Wierne odwzorowanie cech prawdziwego pogłosu wymagało całkiem sporej mocy obliczeniowej, której nie oferowały komputery w tamtym okresie.

Dla łatwiejszego wyobrażenia sobie skali technologicznej „przepaści” proponuję cofnąć się do połowy lat 70. ubiegłego wieku i porównać możliwości komputerów dostępnych na rynku konsumenckim. Otóż ówczesne dzieło myśli inżynierskiej, jakim był komputer „Commodore”, wyposażone zostało w 1 KB pamięć, a dla przykładu inny cud techniki komputerowej o nazwie „Atari ST” wyposażony był w 8-megaherecowy zegar. W dzisiejszych komputerach pamięć 8 GB jest niemal powszechnie spotykana w laptopach, a prędkości zegara „pogalopowały” dziś do co najmniej 3 GHz – i to również jest czymś zupełnie oczywistym.

Zmierzam oczywiście do tego, że ponieważ różne procesy technologiczne toczą się zgodnie z przewidywaniami pana Gordona Moore’a, na przestrzeni zaledwie kilku dekad możliwości operacyjne komputerów zwiększyły się o około miliona razy! Tak zwane „Prawo Moore’a” odnosiło się pierwotnie do liczby tranzystorów w jednym układzie scalonym. Dziś przyjmuje się, że liczba ta podwaja się co 18-24 miesiące. Obecnie prawo to jest stosowane do określania praktycznie każdego postępu technologicznego, między innymi do przyrostu mocy obliczeniowych procesorów, pojemności dysków twardych, rozmiarów pamięci RAM, przepustowości łączy itd.

Od razu zaznaczam, że wymienione tu przykładowo nazwy komputerów oraz ich cechy bezpośrednio nie mają nic wspólnego z tym, o czym napisałem wcześniej. Posłużyły one jedynie łatwiejszemu zobrazowaniu skali i tempa rozwoju technologii.

Zmiany, które następowały, umożliwiły z czasem pobranie próbek oraz przeliczenie cech prawdziwego pogłosu, i właśnie wtedy okazało się, że stworzony tą metodą sztuczny pogłos wcale nie jest aż tak ekscytujący, jak tego oczekiwano – co było wyraźnie zauważalne w przypadku aplikacji muzycznych, a zwłaszcza dotyczących muzyki rozrywkowej. Wobec powyższego zdecydowano się na ukierunkowanie procesu projektowania wtyczek na próbkowanie klasycznego sprzętu lub jego elementów.

Cyfrowy – syntetycznie uzyskany – pogłos rzadko kiedy brzmi naturalnie. Często jest on bardzo jasny lub wręcz przejaskrawiony w stosunku do każdego pogłosu, z jakim możemy spotkać się w naturalnym środowisku. Syntetyczny pogłos ma jednak pewną nieocenioną zaletę – otóż perfekcyjnie łączy się w całość z materiałem muzycznym. Wynika to prawdopodobnie z faktu, że wysokiej klasy pogłos syntetyczny jest bardziej identyfikowany jako część brzmienia, niż jako oddzielna, wyraźnie odróżniająca się warstwa – co ma miejsce w przypadku prawdziwego pogłosu, z którym spotykamy się w naturalnym otoczeniu. Przypomina to opisaną wcześniej sytuację z płytą pogłosową, gdzie uzyskiwany za jej pomocą pogłos pozbawiony był cech tworzących iluzję przestrzeni lub rozmiaru pomieszczenia, a mimo to doskonale sprawdzał się w charakterze efektu muzycznego.

Druga połowa lat 70. i lata 80. to prawdziwy „czas urodzaju” cyfrowych procesorów pogłosowych. W tym okresie powstało wiele kultowych urządzeń, z których część wykorzystywana jest do dziś.

URSA MAJOR SPACE STATION SST 282

Jednym z przykładów takiego urządzenia jest Ursa Major Space Station SST 282, skonstruowany w USA przez Chrisa Moore’a. Procesor ten trafił na rynek w 1978 roku. Ursa Major SST 282 pozwalał na uzyskanie echa z możliwością nabicia tempa, ambientu oraz różnych odmian pogłosu. Był on jednym z pierwszych urządzeń należących do generacji cyfrowych procesorów pogłosowych, które miały stanowić realną konkurencję dla wspomnianego wcześniej procesora EMT 250.

KLARK TEKNIK DN70

Innym kultowym procesorem był bez wątpienia DN70. W 1979 roku brytyjski Klark Teknik wprowadził na rynek swój „Digital Time Processor” oznaczony właśnie takim symbolem. Procesor ten był zapowiedzią wejścia w nową technologię, której wyznacznikiem był wówczas 12-bitowy przetwornik A/D. DN70 przeznaczony był do generowania efektu echa, a także do wyrównania czasowego zespołów głośnikowych. Do jego spopularyzowania wydatnie przyczynił się Mark Knopfler (Dire Straits).

AMS RMX16 I QUANTEC ROOM SIMULATOR

W latach 80. brytyjski AMS wprowadził urządzenie o nazwie RMX16, które było jednym z pierwszych urządzeń tego typu, zbudowanych w oparciu o technologię mikroprocesorową. Ten cyfrowy pogłos został utrwalony na setkach (a być może nawet tysiącach) płyt różnych wykonawców. RMX16 spotykany jest do dziś w niemal wszystkich ważniejszych studiach nagraniowych na świecie.

Kolejnym godnym reprezentantem ery cyfrowych procesorów pogłosowych, z powodzeniem wykorzystywanym do dziś, jest niemiecki Quantec Room Simulator z 1982 roku. Procesor ten skonstruowano również na bazie technologii komputerowych, a umożliwiał on generowanie efektów akustycznych symulujących zmienne warunki pomieszczenia.

TC ELECTRONICS TC2290

W 1985 roku duńska firma TC Electronics wprowadziła na rynek cyfrowy procesor oznaczony symbolem TC2290. Pomimo widniejącego na płycie czołowej napisu „Digital Delay” procesor ten był w swoim czasie bardzo zaawansowanym technologicznie urządzeniem wielofunkcyjnym. Umożliwiał zarówno uzyskanie echa (po rozszerzeniu – do 32 s), nabicie tempa, pogłosu, a także wielu efektów modulacyjnych, jak sampling, ducking/expanding, tremolo, chorus, flanger oraz ADT (automatic double tracker). Liczba możliwych do kontrolowania parametrów oraz zakres definiowania i konfiguracji trybów działania tego procesora były w owym czasie imponujące.

KLARK TEKNIK DN780

W 1986 roku ponownie brytyjski Klark Teknik wprowadził na rynek swój kolejny procesor o nazwie „Digital Reverberator”, który oznaczono symbolem DN780. Był to nie tylko cyfrowy procesor pogłosowy, co sugerowała nazwa, ale znacznie bardziej zaawansowany procesor oferujący użytkownikowi niespotykane możliwości w zakresie kreowania efektów realistycznie symulujących środowisko akustyczne. Już w pierwszym roku sprzedaży BBC zakupiła 200 sztuk tego urządzenia, które szybko stało się przyjętym standardem pogłosu dla radiowych i telewizyjnych produkcji. DN780 używany jest do dziś i wciąż cieszy się znakomitą opinią, o czym świadczyć może jego cena na rynku wtórnym, która wciąż utrzymuje swój wysoki poziom.

Zaprezentowane urządzenia to zaledwie subiektywnie wybrane przykłady procesorów skonstruowanych przez różnych producentów. Kolejne przykłady można by mnożyć w nieskończoność, bo rozwój nauki i techniki pozwalał na projektowanie coraz nowszych urządzeń, które – nawet jeśli nie były tańsze od wyprodukowanych wcześniej – z pewnością oferowały coraz szerszy zakres możliwości, czego przykładem może być procesor Sony DRE-S777 z 1995 roku.

Wśród przykładowo wymienionych procesorów celowo nie umieściłem ani jednego urządzenia marki Lexicon. Pierwszą część materiału dotyczącego pogłosu rozpocząłem od kilku zdań na temat tego właśnie producenta i tym samym wątkiem chciałbym również materiał ten zakończyć. Oczywiście nie zamierzam wyliczać tu wszystkich wprowadzanych na przestrzeni dekad urządzeń – nie mówiąc już o tym, by każdemu z nich poświęcić choćby kilka zdań prezentacji. Jest to zbyt obszerny zakres informacji, a poza tym Lexicon jest najlepiej i najszerzej znanym producentem cyfrowych procesorów pogłosowych na świecie, więc zakładam, że nie wymaga on szczególnej prezentacji. Nie zawaham się również stwierdzić, że producent ten zdefiniował standard brzmienia pogłosu w muzyce rozrywkowej, umacniając na przestrzeni dekad własną pozycję lidera w tej dziedzinie.

Co zaś tyczy się „staroci”, którym w tej części poświęciłem obszerny fragment materiału, to od pewnego czasu przeżywają one swój wielki renesans. Po urządzenia konstruowane na początku lat 70. i wcześniej ponownie sięgają chętnie współcześni muzycy. Powodem nagłego powrotu zainteresowania tymi urządzeniami ma być to, że obwody elektroniczne większości z nich budowane były na lampach próżniowych, dzięki którym barwa dźwięku tych urządzeń jest bardziej przyjazna dla ucha od oferowanej przez nowoczesne procesory cyfrowe. Jeśli nawet wytłumaczenie takie nie wszyscy uznają za wiarygodne, to i tak wydaje się ono najbardziej racjonalnym wśród wielu innych, które prezentowane są w tej kwestii.

Marek Witkowski