DSPfactory (1). Profesjonalny efekt dźwiękowy dla muzyków

Ogromny postęp technologiczny, który dokonał się w ostatnich latach i nadal trwa spowodował, że nawet najprostsze urządzenia otrzymały „gen inteligencji” w postaci wbudowanego mikroprocesora, a nawet systemu czasu rzeczywistego. Ironią losu jest jednak fakt, iż w najmniejszym stopniu, czego można byłoby oczekiwać widząc słowo „postęp”, nie wpłynęło to na czas życia urządzeń. To znaczy – wpłynęło, znacznie go skracając… Aby jednak pozostać sprawiedliwym należy zauważyć, że nie jest to wpływ li tylko postępu samego w sobie, ale równie ekspansyjnego i wszechobecnego marketingu, który wydaje się być głównym kołem zamachowym tego całego pędu ku nowoczesności. To wszystko powoduje, że coraz częściej spotykam się z tęsknotą za tym, co było kiedyś, za tym, co było lepsze i bardziej dopracowane, przemyślane, za retro! Jednocześnie nie mam bezwzględnej pewności, czy nie jest to po części wpływ naturalnej tęsknoty ludzkiej za czasem, kiedy to byliśmy młodsi i kiedy borykaliśmy się z mniejszą liczbą problemów czy też rzeczywista chęć posiadania rzeczy, które cechuje walor długowieczności. Jednak wiem jedno – wszystkie urządzenia audio/wideo jak również pomiarowe, sprzed 15 czy 20 lat, które to posiadam lub z którymi spotykam się w mojej codziennej praktyce elektronicznej, działają do dzisiaj i są w doskonałym stanie technicznym.

Ponieważ przez sporą część życia byłem w mniejszym lub większym stopniu w jakiś sposób związany z muzyką, zapragnąłem sięgnąć do lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych po to, aby nieco zgłębić tematykę i historię efektów muzycznych używanych w tamtych czasach. A ta historia jest niezmiernie ciekawa i rzuca nowe światło na rozwój elektroniki sam w sobie.

Wkrótce po tym, jak przy użyciu wzmacniaczy lampowych udało się wzmocnić dźwięki instrumentów (dotyczyło to głównie gitarzystów grających z big-bandami w latach 40.), muzycy zapragnęli, by dźwięk ich instrumentów można było poddawać różnym modyfikacjom. Pierwszymi urządzeniami służącymi do tego celu były efekty w rodzaju tremolo i pogłos sprężynowy realizowane na lampach. W tym czasie próbowano również uzyskać pogłos z urządzeń taśmowych, ale ze względu na wymagania sprzętowe, była to głównie domena studiów muzycznych. Dopiero wynalezienie tranzystora, a później układów scalonych spowodowało rozkwit masowej produkcji analogowych efektów muzycznych. Pierwszymi znaczącymi urządzeniami tego typu były efekty fuzz powodujące silne przesterowanie sygnału, co pozwalało uzyskać bardzo „soczysty” dźwięk. Co ciekawe, pionierzy próbowali uzyskać tego typu efekt celowo uszkadzając głośniki, ale na szczęście rozwój elektroniki pozwolił uzyskać go w znacznie łatwiejszy i tańszy sposób. 

Muzykiem, który znacząco przyczynił się do popularyzacji tejże tematyki był bez wątpienia Jimi Hendrix – wybitny gitarzysta używający wszelkiego rodzaju urządzeń modyfikujących dźwięk (chociażby fuzz, wah-wah, phaser, chorus i octaver). Pierwszy, tranzystorowy efekt Maestro Fuzz Tone powstał z kolei na początku lat 60. i został spopularyzowany przez zespół Rolling Stones w przeboju „(I can’t get no) Satisfaction”. W tamtych latach większość zespołów rockowych używała również różnego rodzaju efektów typu distortion. Ciekawe jest, że efekty z tego okresu są, mimo rozwoju technologii, nadal cenione przez muzyków. Dotyczy to również efektu pogłosu uzyskiwanego dzięki sprężynie pogłosowej. Jest on nadal w niemal niezmienionej postaci dostępny w wielu lampowych wzmacniaczach gitarowych nawiązujących do „klasyków”, chociażby firmy Fender.

Równolegle do wspomnianych wydarzeń, brytyjski gitarzysta Hank Marvin grający w zespole The Shadows przyczynił się do popularyzacji innego typu efektów – taśmowych kamer pogłosowych. Były to jeszcze w większości urządzenia lampowe, ale o jakości pozwalającej na używanie ich w warunkach estradowych. Kamery te działały na zasadzie nagrywania dźwięku na taśmę magnetofonową (w formie pętli) i odtwarzania nagranego sygnału z niewielkim opóźnieniem.

Odpowiednio dobrane krótkie odstępy czasu pomiędzy powtórzeniami powodowały powstanie efektu echa. Tego typu kamery pogłosowe zaczęto produkować w latach 60. Były to produkty takich firm, jak: Roland, Vox, Meazzi, Dynacord. Dzięki temu utwory zespołu The Shadows charakteryzowały się brakiem przesterowanego dźwięku, delikatnym pogłosem i dużą melodyjnością. Nie bez powodu muzyka The Shadows ma nadal wielkie grono zwolenników na całym świecie (również i w Polsce) i wielu gitarzystów próbuje naśladować brzmienie gitary Hanka Marvina, który zresztą jeszcze całkiem niedawno koncertował.

W latach 80. rozwój techniki cyfrowej pozwolił na stworzenie efektów, w których sygnał wyjściowy jest uzyskiwany poprzez przetworzenie sygnału analogowego na cyfrowy, następnie jego modyfikację w specjalnym procesorze DSP i ostateczną zamianę przetworzonego sygnału z powrotem na analogowy. Taka metoda tworzenia efektów jest ograniczona jedynie mocą obliczeniową procesora i umiejętnościami twórcy algorytmu przetwarzającego sygnał. Oczywiście, złożoność algorytmu ma również znaczenie, ponieważ taki efekt musi być generowany w czasie rzeczywistym, z minimalnym marginesem akceptowalnego opóźnienia dźwięku.

Odtworzenie brzmienia efektów opartych na celowym opóźnieniu sygnału (zwłaszcza typu: chorus, reverb i echo) jest dość łatwe w realizacji. A skoro tak, to biorąc pod uwagę złożoność tematyki przetwarzania sygnałów (DSP), powstał pomysł zbudowania profesjonalnego efektu muzycznego pozwalającego na symulowanie pracy analogowych kamer pogłosowych oraz realizację innego rodzaju efektów muzycznych. Nie przez przypadek użyłem słowa „profesjonalnego”! Chciałem, aby projekt miał wszystkie walory użytkowe, których oczekuje się od urządzeń profesjonalnych, a przez wzgląd na moją coraz częstszą „słabość” do konstrukcji z minionej epoki, był wykonany perfekcyjnie pod względem układowym, użytkowym i montażowym.

Ponieważ moja wiedza z zakresu układów analogowych i urządzeń estradowych jest, oględnie mówiąc, niewystarczająca, do realizacji projektu zaprosiłem mojego kolegę Marka Kępińskiego, który – jak to się mówi – zjadł zęby na naprawach i aplikacjach estradowego sprzętu muzycznego. Tak oto powstało urządzenie DSPfactory – cyfrowy procesor muzycznych efektów przestrzennych, który postawiony na półce obok urządzeń ze stajni Rolanda czy Yamahy, nie waham się tego powiedzieć, nie będzie wyglądał jak ich „ubogi kuzyn”, zarówno pod względem montażowym, jak i użytkowym! Co więcej, przedstawione tutaj urządzenie pozwala na zapoznanie się z programowaniem efektów tego typu oraz na uzyskanie nowego, atrakcyjnego brzmienia instrumentów bez wgłębiania się w tajemnice algorytmów przetwarzania danych. W związku z tym, może on służyć zarówno muzykom jak i programistom – twórcom nowych, ciekawych algorytmów przetwarzających dźwięk. Co oczywiste, należy dodać, że efekty tworzone w sposób cyfrowy znacznie przewyższają możliwości efektów analogowych i jest tu również miejsce dla eksperymentatorów chcących uzyskać niespotykane dotąd brzmienia.

Jedną z możliwości dostępnych za pomocą DSPfactory jest odtworzenie brzmienia zespołu The Shadows. Stosowne algorytmy przetwarzania sygnału zostały w tym wypadku opracowane przez holenderskiego inżyniera Pieta Verbruggena, który jednocześnie jest muzykiem uwielbiającym brzmienie wspomnianej grupy. Po wnikliwej i długoletniej analizie nagrań zespołu opracował on algorytmy oparte o zasady działania i parametry taśmowych kamer pogłosowych, które były używane w latach 60., przez co udostępnił całej rzeszy muzyków możliwości urządzeń retro w wykonaniu współczesnym. Więcej informacji na ten temat jest dostępne na stronie internetowej pod adresem www.echotapper.nl. Algorytmy opracowane przez Pieta zostały napisane, a następnie skompilowane dla konkretnego procesora sygnałowego DSP, układu amerykańskiej firmy Spin Semi typu FV-1. Z tego powodu, aby nie trzeba było od nowa tworzyć całego oprogramowania, ten procesor uczyniono „sercem” toru przetwarzania sygnału w DSPfactory. Aby przybliżyć nieco tematykę związaną z tym arcyciekawym układem, nie sposób choćby pokrótce nie opisać jego możliwości.