Grabación

Tecnología en retardos: de A a D pasando por BBD (1/2)

Muchos efectos se basan en combinar una señal y versiones ‘retrasadas’ de ella misma. En http://www.hispasonic.com/tutoriales/efectos-retardo/38370 revisamos los retardos fijos (filtro peine y eco), y en http://www.hispasonic.com/tutoriales/efectos-flanger-chorus/38409 los retardos variables (chorus, flanger, vibrato).

Los retardos ofrecen una buena ocasión de revisar cómo las diferentes tecnologías impactan en los resultados que pueden obtenerse, así que si os sumáis al reto de volar en el tiempo y hacer un poco de historia sobre los retardos, tendremos ocasión de visitar la era analógica, la digital y ese curioso intermedio que fueron los BBDs.

Y si no te interesa la historia, plantéate si sabes realmente escuchar/probar un delay para no llamarte a engaño cuando compras (o cuando lo escoges dentro de esa larguísima lista de efectos en plug-in que inundan tu DAW). ¿Tienes un equipo de retardo que parece tener más brillo con tiempos cortos que con tiempos largos? ¿Tienes un delay al que no le gusta que le barran el tiempo de retardo (y se empeña en mantener una sucia escalera)? Para entender porqué pasan estas y otras cosas conviene conocer algo de la tecnología subyacente.

Y, desde luego, si tú mismo desarrollas (al nivel que sea: programación dsp, hardware, programación de alto nivel en entornos tipo CSound, Max, Reaktor y semejantes) más te vale conocer de antemano los problemas (muchos y variados) que puedes encontrar creando un efecto basado en retardo.

 

Esta vez vamos a las ‘tripas’ internas de estos efectos (vamos a hablar de las tecnologías subyacentes). Aun así, los que tengáis un perfil menos técnico encontraréis alguna información útil. Sencillamente no pretendáis entenderlo todo y quedaros con lo que os interese. Y a los que sí tenéis ese perfil o estáis estudiando para alcanzarlo: dejadme saber si queréis más artículos (sólo de vez en cuando) de este tipo o no.

 

 

El retardo como memoria

En esencia (yendo al límite) cualquier filtro no hace sino combinar el valor actual y la ‘historia reciente’ de la señal para poder destacar/rebajar algunas de sus componentes a partir de esa ‘visión ampliada’ (no instantánea, sino ‘con memoria’) de la señal.

También en tecnología analógica, cualquier filtro es un sistema ‘con memoria’, si bien, en el caso analógico, no el tipo de memoria que estamos acostumbrados a observar en sistemas digitales. En esencia, los condensadores y bobinas en la circuitería analógica, junto con el resto de los elementos que la conforman, son capaces de ‘retener’ un recuerdo de la señal que circula a su través. Ese ‘recuerdo’ de la señal es el que permite al filtro saber distinguir si lo que lo está atravesando es una señal de variación lenta (baja frecuencia) o rápida (alta) y actuar en consecuencia. Desde luego, si tuviera que actuar ‘instantáneamente’ (sin memoria) sería imposible que pudiera discernir unas de otras.

Uno de los casos más simples de memoria (en cuanto a su función, no en cuanto a su construcción) que podemos abordar es precisamente el del retardo. Un retardo simple, un circuito que entregue a su salida una versión retardada de la señal que llega a su entrada. El retardo nos permitirá presentar con facilidad algunas cuestiones ‘tecnológicas’ sobre las distintas variantes de implementación, desde lo analógico a lo digital.

En un filtro (por ejemplo un ecualizador) suele bastar un recuerdo muy ‘corto’ o bien un recuerdo ‘global’ (no detallado de la señal) porque lo que buscamos es un realce no excesivamente selectivo de unas frecuencias frente a otras. Sin embargo un retardo (simple como resulta de describir) se enfrenta a un problema difícil de resolver, de diseñar: manejar un recuerdo muy detallado (muy fiel, no ‘global’) y además conservarlo durante largo tiempo. Simple como parece, un retardo enfrenta un reto importante: el de ‘aprenderse y retener’ un trozo de la señal para poderlo escupir hacia la salida más tarde. Y lógicamente hacerlo con una calidad / fidelidad suficiente.

El retardo analógico

Es curioso, pero el interés por conseguir líneas de retardo vino precisamente por el deseo de suprimir ecos (el contrario al que nosotros perseguimos normalmente sobre nuestras señales musicales). En muchos sistemas de transmisión antiguos (telefonía y televisión analógicas sin ir más lejos) aparecía de forma natural eco acompañando a la señal original (por rebotes en extremos de las líneas de transmisión, entre otras posibles causas). Poder obtener localmente un eco que se pudiera ‘restar’ para anular el que provocaba la línea era el objetivo. Pese a que en ese caso los tiempos de eco son reducidos construir un retardo 100% ‘analógico’ es difícil.

Si buscáis en Internet ‘líneas de retardo analógicas para audio’ (o ‘analog delay lines’), podréis leer algo al respecto. Vaya por delante que las técnicas que describiremos muy brevemente en este apartado sólo consiguen retardos muy reducidos (olvidaos de usarlo para el clásico eco ‘a tempo’).

Acudir a una implementación analógica para un retardo a día de hoy no suele tener sentido (salvo en aplicaciones muy especiales, no en banda audio, sino en bandas muy superiores). Para banda audio cualquiera de las soluciones analógicas puede emularse (o superarse, en términos de calidad, pureza, duración del retardo, replicabilidad y configurabilidad) en una realización digital.

Mucho antes de la irrupción de un mundo digital, ya existían soluciones para obtener pequeños retardos (realmente pequeños, enseguida entenderéis porqué). Algunas de las técnicas empleadas (todas ellas parecen hoy muy peculiares, pero algunas aún siguen teniendo vigencia para bandas extremas de radiocomunicación y semejantes, en las que esos retardos pequeños son sin embargo significativos en comparación con la duración de un ciclo de la señal) son:

Empiezo con una que yo viví, fuera del audio. A veces se acude al recurso de disponer un cable en paralelo suficientemente largo como para conseguir el retardo deseado. No os riáis: en un emulador de canal de comunicaciones de un proyecto internacional usamos esta estrategia nada menos que para simular la transmisión troposférica en banda de microondas. Con un cable muy largo (enrollado, claro) simulábamos la ida y vuelta de las microondas por la atmósfera. Lógicamente para cambiar el tiempo de retardo teníamos que cambiar el cable. Verlo para creerlo, pero así fue.

Viene al caso porque en banda audio el cable físico puede simularse en una versión estrictamente electrónica: se pueden configurar redes LC (es decir usar bobinas y condensadores) emulando una línea de transmisión. Se trata de aprovechar las características de ‘memoria’ en bobina y condensadores para construir sistemas de retardo. Su diseño es complejo, obliga a valores (y tamaños) de condensador y bobina grandes para conseguir tiempos que no sean mínimos, etc. Adecuado para aplicaciones como las que mencionábamos de anulación de eco en telefonía (y otras muchas) pero siempre muy limitadas en el tiempo de retardo. Válidas también para generar simulación de las primeras reflexiones, pero no para ecos o retardos de larga duración.

Otros sistemas en general no eran estrictamente electrónicos, en el sentido más clásico. Por ejemplo, se usaba la transmisión por medios que no fueran el aire y que se supiera tienen una velocidad comparativamente lenta de propagación de la señal. Un caso típico era el uso de una columna de mercurio. También (y sin obligar al uso del siempre poco recomendable mercurio) se empleaban las líneas de retardo piezo eléctricas (especialmente en radiofrecuencia o vídeo). Usaban una lámina a la que iba adherido un piezo ‘emisor’ y en otro extremo un piezo ‘receptor’. En definitiva, jugando con materiales de transmisión acústica ‘lenta’ se conseguían pequeños retardos (y generosas dosis de ruido acompañándolo, por no hablar de la respuesta en frecuencia)

La cinta magnetofónica al rescate

Volviendo al terreno musical, pensad en estilos musicales que usan (hasta el punto de ser dependientes de ellos) retardos largos. Y pensad cuándo surgieron esos estilos. Desde las secuencias de la electrónica ‘cósmico-planeadora’ alemana de los 70 a los fondos de The Edge en U2. Es evidente que determinadas formas de música sólo han podido hacerse efectivas cuando han existido tecnologías que las soporten. Más que una preferencia ‘premeditada’ el uso del ‘slap delay’ en los 50s y 60s era lo único que se podía conseguir, lo único viable.

Como en tantas otras cosas, ante esos límites tecnológicos de los sistemas decritos en el apartado anterior, fue la cinta magnetofónica la que posibilitó ir algo más allá. Sistemas como el Ecoplex (tan temprano como la década de 1950) o el Roland Space-Echo (ya en la de 1970) son a menudo citados como ejemplos ‘clásicos’ de este tipo de solución. En el fondo no hacían sino trasladar a producto comercial las ideas desarrolladas por los compositores de la época del nacimiento de la música electroacústica a mitad del siglo XX (con los clásicos experimentos con cinta de Pierre Schaffer o el primer Stockhausen, en algunos de los cuales ya aplicaron la idea de distanciar la cabeza de grabación y la de reproducción para obtener sonido retardado).

La cinta magnetofónica, con una cabeza de grabación y reproducción distantes entre sí, ofrece la posibilidad de obtener un retardo que depende de la distancia entre ambas cabezas y de la velocidad a la que se mueve la cinta. El ecoplex, por ejemplo, tenía montadas las cabezas en una pieza móvil que permitía variar la distancia entre la grabadora y la reproductora, , y por tanto permitía ajustar el tiempo de retardo. Sin embargo en el caso del space-echo y otros se usaba un bucle de cinta con cabezas fijas de grabación y reproducción, y era la velocidad de arrastre de la cinta lo que se regulaba (con el consiguiente efecto sobre la respuesta en frecuencia en función del retardo –y también con un gran esfuerzo mecánico del motor de arrastre, obligado a variar su velocidad en lugar de mantenerse en su régimen óptimo-).

     

No deja de ser curioso (yo diría que hasta ‘doloroso’ por mínima que sea nuestra capacidad de empatía con la pobre cinta) ver el tortuoso recorrido que seguía el bucle de cinta: para poder ser más larga (mayor duración del eco) no era un bucle en elipse, sino terriblemente tortuoso:

Diversos dispositivos de eco basados en cinta de entonces añadían ya cosas que hoy damos por naturales como la posibilidad de realimentación, el filtrado en el bucle de realimentación, etc. En realidad las grandes claves del uso de los retardos fueron concebidas y llevadas a la práctica ya con los sistemas de cinta. Por ejemplo, además del ‘space echo’ Roland tenía otra unidad para ‘space chorus’ (haciendo variable la velocidad de arrastre de la cinta).

Por supuesto, además de la grabación en cinta aparecieron sistemas de retardo/eco basados en grabación sobre un soporte magnético rígido (sustituyendo la cinta por un disco magnético, que ofrecía una mayor vida útil).

 

Y por acabar este apartado con algo curioso: siempre se dice que entre los clientes de los primeros y carísimos sistemas de gran retardo para audio y televisión se encontraban los estados con regímenes dictatoriales. Con ellos en vez de hacer difusión en estricto directo de (pongamos por caso) un partido deportivo, se podía realizar con un pequeño retraso que permitiera a algún sesudo censor conmutar la señal (aunque fuera poniendo anuncios o un cartel de ‘enseguida volvemos’) en el nada deseado caso de que los espectadores empezaran a manifestar su ‘más sincera opinión’ sobre el régimen.

El retardo ‘discretamente’ analógico (BBDs)

El concepto de efectos basados en retardo que manejamos nosotros para usos musicales (filtros peine, ecos, flanger, chorus, vibrato…) no hubiera podido ser tan variado basándonos sólo en soluciones como las mencionadas hasta ahora (con excepción quizá de los sistemas basados en cinta o disco magnetofónico, pero cuyas limitaciones en cuanto a calidad y longevidad son también evidentes).

Una pieza clave (antes de la llegada de los sistemas digitales) para poder contar con retardos que alcanzaran las décimas de segundos o incluso los segundos fue el ‘BBD’ (bucket brigade device), no muy diferente al ‘CCD’ (charge coupled device, tan popular en faxes y scáneres o en cámaras de fotos y vídeo de hoy). Frente a las condiciones y limitaciones del soporte magnético (no el menor el tamaño), los BBD permitieron llevar a forma de pedales los retardos, ecos, chorus, flanger, y demás, así como liberarse de los varios problemas de desgaste de una tecnología tan llena de ‘mecánica’ como la magnetofónica.

El invento de los BBD (casi a punto de entrar en la década de 1970) es posterior al invento de los sistemas de conversión analógico digital y digital analógica, y de los primeros pasos de la tecnología digital. Para esas fechas ya la digitalización de las conversaciones telefónicas era convencional (la llamada telefonía PCM) y los retardos digitales también. Pero esos desarrollos no alcanzaban a ‘las masas’ y menos aún a ese subgrupo de las masas que se llama ‘músicos’. Vamos, que era todavía una tecnología (la digital) inasequible para nuestro mercado.

En cierta forma los BBD son una solución ‘semidigital’ o ‘analógica pero menos’. De acuerdo: no es correcto, lo que debería decir es que son una solución analógica en tiempo discreto, pero entonces muchos no me entenderíais. Vamos a dejarlo pues en que son una solución ‘discretamente analógica’, que sirve tanto para definir un poco (cara a los más rigurosos teóricos entre vosotros) lo que hacen (discretizar el tiempo, es decir capturar y usar sólo una ristra de valores instantáneos de tensión –pero sin codificar esta en bits-) como para señalar (cara al resto y sin tanto rigor) que no estamos ‘plenamente’ en algo de lo que solemos concebir por ‘analógico’, sino en algo que casi estoy tentado de decir que es analógico ‘por los pelos’.

Estos dispositivos son en realidad un paso intermedio entre la tecnología analógica más ‘clásica’ (basada en el tratamiento de señales continuas) y la tecnología digital (en la que procesamos muestras, una ristra de valores instantáneos de la señal, que resultan de una doble discretización de la señal: el tiempo ha sido discretizado y también el valor, que será uno de los disponibles en la codificación a 16 bit o 24, pero en todo caso escogido sobre un conjunto discreto -no continuo- de valores).

El propio nombre Bucket Brigade Device (o dispositivos de ‘brigada de bomberos’) da una idea buena de lo que hacen. Al igual que cuando en un incendio hay que pasar por una cadena humana cubos de agua, un BBD toma valores de la señal que hay en su entrada en ciertos instantes y los hace circular por una cadena de condensadores. Cada valor se desplaza (a intervalos definidos por una determinada velocidad –un ‘reloj’-) de un condensador al siguiente.

Un BBD es por tanto un sistema de ‘muestreo analógico’. Captura y retiene valores de la señal de entrada a intervalos regulares. Pero la forma de retener estos valores es todavía analógica (un condensador, que puede ‘retener’ el valor de la tensión). No hay paso a una representación ‘codificada’ en 16 o 24 bits: la representación y el valor sigue siendo la propia tensión eléctrica. La tensión (el voltaje) de la entrada se replica en un primer condensador en un determinado instante. Y ese valor capturado se desplazará al siguiente condensador de la cadena cuando llegue el momento de la siguiente captura. Los valores capturados de la entrada van ‘empujándose’ por la cadena y circulando por ella.

 

Un esquema conceptual sería este:

La señal presente a la entrada se usa para cargar el primer condensador cuando lo marca el pulso correspondiente (que cierra el primer interruptor). En el instante indicado por el siguiente pulso, ese valor pasa al siguiente condensador. Se usan dos relojes decalados entre sí para evitar que todos los ‘interruptores’ se cierren a la vez (con lo que todos los condensadores adquirirían el mismo valor. Si lo pensáis un poco entenderéis cómo funciona. El amplificador de ganancia unidad (en la figura el triángulo con un ‘1’ dentro) se usa para aislar convenientemente cada etapa de la siguiente. Y ¡ya está! BBD al canto.

 

La gracia de este concepto es que puede llevarse a la práctica con muy pocos elementos y es fácil de implementar en un circuito integrado analógico. Para los que sabéis algo de electrónica, aquí tenéis un diseño típico de elemento básico de un BBD. Basta usar transistores de tipo MOS para crear tanto los interruptores como los amplificadores. Por tanto una batería de condensadores y MOS es todo lo que se necesita integrar. Y como la estructura está replicada, obtener un BBD con más o menos etapas el sólo cuestión de gastar más o menos silicio, pero el diseño es fácil en cuanto a microelectrónica.

 

Los BBD claves de toda una generación de efectos

Como ejemplo de que la cosa funciona podéis revisar las tripas de casi cualquier delay, reverb, eco, chorus, o flanger de los 70s y 80s (e incluso bastante más allá).

Por ejemplo el archiconocido Chorus Boss CE-2 usaba un BBD de 1024 etapas (tenéis su esquema en: http://www.hobby-hour.com/electronics/s/boss-ce2-chorus-schematic.php, si os gustan más los flangers podéis ver este otro (el BF-2): http://www.hobby-hour.com/electronics/s/boss-bf2-flanger.php).

Si queréis estudiar las hojas de características de algunos BBD muy usados podéis consultar en Internet sobre la familia MN30xx, algunos de cuyos miembros son el MN3004 (con 512 etapas), el MN3005 (para retardos largos con 4096 etapas), el MN3006 (que era una versión ‘barata’ con sólo 128 etapas). El MN3007 (1024 etapas) está en muchísimos efectos. Si vuestro gusto se decanta por hacer delays multitap, chorus multivoz y reverbs os interesará más algo como el MN3011 (con 6 salidas correspondientes a otros tantos puntos intermedios dentro de la red de 3328 etapas con la que cuenta). Otras referencias clásicas incluyen la serie de los SAD512, SAD1024, etc.

Veréis estos (y quizá algún otro circuito contemporáneo a ellos) no sólo si abrís multitud de pedales de los 70s y 80s, sino sintes analógicos de aquellos años dotados de chorus. Por ejemplo, el chorus tan aclamado en los sintes Roland Juno provenía de elementos de la familia MN30xx (incluido el MN3101 que era un circuito para generar las dos señales de reloj decaladas necesarias). Aquí tenéis un trozo de la parte del chorus en un Juno-106 (con el MN3009 y el MN3101)

Encontrar a día de hoy estos circuitos BBD puede ser difícil. Si queréis dedicaros al ‘revival’ hardware y construir vuestro propio ‘vintage delay/echo’ seguramente encontraréis precios prohibitivos para las pocas unidades que alguien pueda aún mantener en stock y venda como recambios para reparaciones. Hay también a la venta ‘clones’ de los originales producidos más recientemente, por ejemplo http://uk-electronic.de/onlineshop/product_info.php?cPath=44_45_283&products_id=998&osCsid=e9023ccfe98ddd69d274cf175b75e2b8.

Sin embargo la mayor parte de los chips recientes para estas funciones de reverb/eco/chorus/flanger son enteramente digitales (e incluso incorporan en el propio chip el A/D y el D/A, el reloj de muestreo, más elementos para facilitar el diseño de los filtros, etc –son casi una solución ‘todo en uno’-.). Mirad por ejemplo el PT2399: http://sound.westhost.com/pt2399.pdf . Fácilmente sonarán mejor (en términos de ‘calidad objetiva’) que las realizaciones BBD, pero el rastro ‘vintage’ no estará ahí.

¿Alising analógico? Yes we can

Como sistema ‘de tiempo discreto’ cualquier sistema BBD tendrá muchos de los límites y características que normalmente asociamos a un sistema digital, y en particular está sometido al teorema de Nyquist: es incapaz de representar/tratar señales que tengan componentes en frecuencia que varíen a una velocidad mitad que la frecuencia de muestreo o superior.

Como resultado serán necesarios (como en todo sistema discreto) filtros antialias en la captura, o sea antes de la entrada al BBD, y filtros de reconstrucción en su salida. Y si no lo hacemos (o no lo hacemos todo lo correctamente que se debe) aparecerá ‘aliasing’.

De la misma forma que el ‘aliasing’ y la severa limitación del ancho de banda en la primera generación del sintetizador DX7 forma parte de su color propio (no suena igual un DX7II), algo de aliasing suele estar presente en los BBDs, o bien existirá una fortísima limitación de ancho de banda (o incluso ambos a la vez, acompañados de otros cuantos ‘desperfectos’ varios). Todo ello contribuye a la ‘magia’ de los sistemas basados en BBD.

Otros problemas de los BBDs

Los BBD parecerían un ‘hibrido’ a medio camino entre lo ‘analógico 100%’ y lo ‘digital’, pero como no deja de ser tecnología analógica, sufre los problemas propios de ese tipo de electrónica. ¿Qué le pasa al cubo de agua en la cadena ante el fuego? Que en cada paso siempre algo cae. De forma equivalente un BBD introduce ruido en cada etapa (especialmente grave cuanto más largo sea). Es inevitable. Los elementos analógicos siempre conllevan ruido. Sólo es un ejemplo de los muchos problemas que afectan a un BBD (y que se acrecientan para tiempos largos de eco y aún más con realimentación).

Un excelente artículo (en inglés) para los que queráis profundizar en los BBD, y entender sus características para las aplicaciones audio y cómo emularlos es este (del congreso DAFX 2010): http://dafx10.iem.at/proceedings/papers/RaffelSmith_DAFx10_P42.pdf

Cualquier análisis (como ese) en profundidad sobre los BBD, muestra deficiencias de calidad (si nuestro objetivo fuera la estricta ‘fidelidad’ a la señal original). Pero esas deficiencias se han convertido en un rastro sonoro característico. Una ‘personalidad’ que una implementación digital simple pierde (consigue ‘elevar’ la calidad objetiva pero eliminando con ello la ‘impronta’ de los BBD).

Ya hemos mencionado la necesidad filtrado antialias y de reconstrucción (pese a ser un sistema analógico, es de tiempo discreto: un analógico muestreado). Pero si además tenemos en cuenta que en estos dispositivos la ‘longitud’ del BBD está predefinida (no podéis extraer la señal de las etapas intermedias, sólo del ‘final’), la manera de conseguir diferentes tiempos de retardo (o retardos variables, tal como se necesitan para chorus y flanger) pasa por variar la velocidad de la señal ‘reloj’ (equivaldría a variar la velocidad de la cinta en el space-echo). Al hacerlo también estamos variando la velocidad de muestreo y por tanto la anchura de banda útil antes de caer en situación de aliasing. Los filtros en A/D y D/A tendrán que modificar su corte, y tendremos un sonido más opaco y filtrado con ajustes de retardo largo que con ajustes de retardo corto (o bien tendremos que asumir mayores cotas de aliasing para retardos largos).

No hay que olvidar que si el BBD tiene muchas etapas se irá acumulando su ruido (más aún cuando usemos realimentación).

Además, para adaptarse mejor al margen dinámico de estos circuitos, muchos sistemas basados en BBD usaban compresión a la entrada y expansión a la salida (de forma parecida a como trabajaban los sistemas Dolby para reducción de ruido en cinta cassette –http://www.hispasonic.com/reportajes/pequenas-historias-sonido-iii-dolby/38398-). La combinación de estos elementos no lineales de compresión/expansión con el filtrado necesario en sistemas muestreados da lugar a que exista siempre un resto considerable de no linealidad, es decir, de distorsión. Es así no sólo porque el compresor y el expansor nunca vayan a ser perfectos inversos, sino principalmente porque, en la disposición más habitual de estos bloques, no trabajan sobre la misma señal (el compresor ve la señal original y el expansor ve la señal filtrada).

En términos realistas, para un resultado ‘vintage’ que recuerde a los BBDs, es posiblemente mejor opción dedicarse a recrearlos en digital (ya sea hardware o software). Recuperar esas ‘aberraciones’ en digital es factible, pero a costa de complicar el software (innecesariamente en términos de calidad, sólo para conseguir ‘reintroducir’ las deficiencias de una tecnología anterior plagada de problemas, pero que conlleva el sonido de una época).

Un ‘plug-in‘ que emule las unidades clásicas debe hacerse contando con todo el conocimiento del desarrollo de soluciones digitales, pero también cono todo el conocimiento que permite analizar las ‘antiguas’ soluciones analógicas.

Esto es la clave (para mi gusto) del debate analógico/digital. Más que si es mejor lo analógico o lo digital, se trata de cómo empeoramos la natural bondad de lo digital para restablecer la personalidad (esas deliciosas aberraciones) a las que nos hemos acostumbrado en ‘la era analógica’. Un camino (que ilustra este ejemplo de los BBD) nada fácil de recorrer (y que salvando las distancias, me recuerda al reto que enfrentan esos luthiers que se dedican a reconstruir los instrumentos presentes en la piedra del  pórtico de la gloria de Santiago de Compostela o cualquier otra gran referencia antigua).

El tan amado chorus de los juno que mostrábamos antes no es fácil de obtener a partir de las realizaciones digitales de chorus en muchísimos sintes más recientes (ni siquiera en supuestos junos virtuales), no porque haya una ‘inhabilidad’ esencial a lo digital, sino sencillamente porque era ‘inhábil’ la persona que diseñó esa emulacióese algoritmo. Igual que un sintetizador de modelado analógico no es trivial (si queremos que retenga la ‘esencia’ analógica) el chorus ‘analógico’ (casi siempre basado en BBDs) no puede recrearse sin un cierto ‘modelado’ que descienda a la intimidad y detalle de la circuitería que trata de recrear.

El próximo día

En la continuación y cierre de este tutorial daremos el salto a lo digital. Presentaremos sucesivas versiones de un retardo digital (cada una con sus propias características). Y sobre todo tendremos ocasión de reflexionar sobre las prestaciones de unas y otras soluciones. Así podremos enfrentar el debate analógico / digital (que muchas veces se trata en términos de grabación  o de síntesis), desde la perspectiva de este efecto aparentemente tan trivial que llamamos retardo.

Pablo Fernández-Cid
EL AUTOR

Pablo no puede callar cuando se habla de tecnologías audio/música. Doctor en teleco. Ha creado diversos dispositivos hard y soft y realizado programaciones para músicos y audiovisuales. Toca ocasionalmente en grupo por Madrid (teclados, claro).

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Comentarios
  • 1
  • 2
  • #1 por JLC el 30/08/2013
    muchísimas gracias
  • #2 por Ethenmar el 30/08/2013
    Muchos términos me han resultado desconocidos, pero es muy interesante el tema (sobretodo la parte histórica).

    Esperando la digitalización me hallo.
    1
  • #3 por sobrelamarcharecords el 30/08/2013
    Qué delicia de artículos. Hace ya bastantes años que enredaba con algunos de estos dispositivos de retardo, analógicos y digitales y leer estas descripciones técnicas me retrotrae a tiempos que desgraciadamente ya no volverán. Mi primera rever fue construida con dos altavoces pequeños de radiotransistor separados por un tubo de cartón a los que les quité la membrana y los uní por los extremos de la bobina con un muelle relativamente suave que encontré. Y funcionó. También mucho después me construí un eco digital digitalizando la señal por signo (sigma-delta) y haciendo pasar todo el tren de impulsos por varias memorias de las dinámicas de las de antes que tenían Din y Dout separados por lo que fácilmente se emulaba el funcionamiento del sistema BBD aunque, como bien apuntas, sin las deliciosas imperfecciones de los BBD's. Ay! Qué tiempos...
  • #4 por pablofcid el 30/08/2013
    #3

    Lo que no habremos hecho (y lo que nos queda por hacer). Para los que no lo conozcan: la reverb de muelles casera usa un altavoz como transmisor, el otro como captador (ya sabéis que cualquier altavoz también funciona como micrófono) y adiós a las membranas para 'silenciarlos'. Entre medias, unido a ambos un muelle ligero que 'vibra' (y como cualquier muelle 'reverbera'). La transmisión de la vibración es directa (sin pasar por el aire).

    Respecto al eco: ¿Te refieres a que usaste conversores A/D y D/A sigma-delta y en medio la memoria / pila de biestables, o (como me temo si lo hiciste hace un porrón de años) sencillamente tomabas la señal y te quedabas con su signo sin mayores precauciones?

    Si fuera lo segundo ¡eso es cuantizar! Muestreo 'a pelo' a un bit (y supongo que no con una velocidad de muestreo brutal) y de sigma-delta nada (si no había una etapoa 'diferencial'). Ríete de la distorsión de los BBD (los BBD serían HiFi de luxe en comparación).
  • #5 por pablofcid el 30/08/2013
    Por cierto, más allá del posible interés histórico-melancólico, teniendo en cuenta que muchos de estos efectos vuelven en formato plug-in (hay ejemplos en la segunda parte) no está de más recordar sus pros/contras (especialmente para las nuevas generaciones).
    Y desde luego, todavía a día de hoy hay mucho retardo a la venta de esos años.
    Además (en la segunda parte lo vemos), no todas las implementaciones digitales de retardo ofrecen para nada lo mismo, y en especial, los 'delays' en la mayoría de los sintes no pueden usarse para unas cuantas cosas que parecerían (al menos para mi gusto) básicas. Para entender bien esas diferentes implementaciones digitales, me parece bueno conocer estas otras 'anteriores'.
  • #6 por sobrelamarcharecords el 30/08/2013
    Je je, es lo primero, con una fs mayor de 200khz para no tener complicaciones con el aliasing. Comparamos la señal en un momento dado con la salida reconstruída del impulso anterior por integración con una red rc (¿memoria analógica?) y la salida del comparador se encaminaba a la red de condensadores mos (memoria digital) para ser retardada a golpe de reloj y contador de direcciones, claro.
  • #7 por pablofcid el 30/08/2013
    O sea que el sigma-delta te lo construiste desde cero. :plasplas:
  • #8 por BlahBlah el 30/08/2013
    Lo divertido de la reverb de muelles es darle un golpe o tirar de ella.

    Así hacían, entre otras cosas, los ruidos de "truenos" y "explosiones" los grupos de rock progresivo en los 70s.
  • #9 por markui4 el 30/08/2013
    Me encantan los retardos que hacen una escalera sucia, con pasos discretos y glitching, al cambiar el tiempo de retardo, pero son difíciles de encontrar. De hecho SI ALGUIEN SABE de alguna unidad que haga esto me encantaría saberlo.

    Por otra parte, a un equipo de calidad actual le pido que haga todo menos eso, por lo menos que reaccione como un delay basado en BBDs al cambiar el tempo sobre la marcha. Otra cosa es que tenga un modo/algoritmo especial dedicado a ese tipo de efectos lo-fi.
    Es curioso cómo parece no haber dos efectos de delay/retardo iguales, siempre tienen alguna particularidad.
  • #10 por pablofcid el 30/08/2013
    #9

    En la segunda parte lo abordo y doy algunas pistas. De todas formas te adelanto: es más fácil de encontrar de lo que piensas.

    Casi cualquier módulo/sinte e incluso multiefecto digital en el que uses un 'delay' o 'long delay' tiene el problema de que el tiempo de retardo se ajusta 'a saltos' pero sólo se nota en tiempos cortos (en los flanger y chorus lógicamente lo corrigen, pero en el caso de delays puros no suelen preocuparse de tanta finura). Por ejemplo con el SonicCell (y por tanto con muchísimos otros cacharros de Roland, pasaría igual con las demás marcas) que usé para los artículos sobre SysEx MIDI preparé este vídeo (en él oirás los saltos con tiempos cortos, está procesando sonido interno, pero el SonicCell igualmente puede ponerse a procesar lo que le llega por el audio in):

    http://www.youtube.com/embed/gvTvt2THYsc?


    La otra opción que tienes (si es que todos tus ´delays' son gama alta y no hay forma de que te hagan escalera) es que lo automatices. Programa un controlador para modificar el tiempo de delay (o incluso escribe los mensaje 'a pelo' en un secuenciador). Si usas un controlador, puedes usar luego las opciones de edición -filtrado, cuantización,...- para hacer que en lugar de continuo vaya 'a saltos'.


    Si tu equipo no deja rutar mensajes convencionales de controlador hacia ese parámetro de los efectos, casi siempre podrás vía SysEx o NRPNs (puedes ver los artículos que escribí sobre esos dos temas)
    http://hispasonic.com/pablofcid/articulos
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    #11 por --430038-- el 30/08/2013
    un monton de info desconocida y conocida muy bien explicada.
    mola eso de la reverb casera con altavoces, me quedo con la idea para hacer el experimento a ver si me sale.
    muchas gracias por compartir este interesante material, a mi personalmente me ayudan mucho este tipo de articulos.
  • #12 por Dr_No el 30/08/2013
    muy interesante el artículo, ahora lo que me pica la curiosidad: cuál es la forma en que modelan desde lo digital el comportamiento de esas bobinas, condensadores, resistencias y AO para emular los trastos analógicos?.
  • #13 por dexSkore el 30/08/2013
    Tus articulos estan en la lista de lo que todos deberian saber. Sigue asi man
  • #14 por dGb el 30/08/2013
    ¿Pablo eres ingeniero?
  • #15 por dajrt el 30/08/2013
    Muchas Gracias!!!!!!
  • #16 por pablofcid el 30/08/2013
    #12
    Hay dos mecanismos, básicamente.
    Uno es analizar el circuito electrónico y obtener unas ecuaciones que definan la relación entrada/salida. Como si fuera un ejercicio de un examen de electrónica o una simulación tipo Spice pero llevada a obtener esa ecuación, para luego implementarla en software. Exigiría tener en cuenta no sólo los modelos 'macro' sino algunos detalles íntimos (cosas tipo no linealidades, ruido, etc en cada unomde los componentes...).
    Otra (que es la más habitual) es menos detallada, pero el resultado si se hace y piensa bien no tiene porqué ser mucho peor. Sería modelar 'comportamientos'. Por ejemplo el artículo que os recomendé extraído del DAFX10 os da una idea. Modelan el ruido global/agregado, modelan los compresores/expansores, el efecto del filtrado,... Y se define una aproximación ad hoc al equipo. Es más simple y más eficiente computacionalmente.
  • #17 por pablofcid el 30/08/2013
    #14
    Sí, en 'quienes somos' de hispasonic puedes verme la cara y una breve reseña.
  • #18 por pablofcid el 30/08/2013
    #13 y #14
    En la continuación a esta primera parte habrá una parte del contenido 'sólo para ingenieros'
  • #19 por markui4 el 30/08/2013
    #10 , muy bien pensado, veo mucho potencial. Lo probaré cuando tenga un secuenciador MIDI.

    Suelo usar un eventide TimeFactor y un Space. El Space puede hacer glitching al variar el tempo al vuelo pero no escaleras (ni efecto "pitch shift") exactamente. El TimeFactor hace cambios suaves y en ciertos algoritmos hace también "Pitch shift" como en Tape, Vintage o Modulation delay.
    En el pasado he tenido Deluxe Memory Man, Space Echo 501, Korg A2, TC Fireworx (que lamentablemente no admitía modulación del delay aunque podías insertar un vibrato o chorus o "detuner"/pitchshifter en un feedback loop), Carl Martin Echotone, Boss DD3... y algunos más. Eso si, pude jugar con el EchoBoy de SoundToys y es magnífico, pero estoy sin ordenador y en cualquier caso para guitarras me gusta más tener unidades dedicadas y en general un potenciómetro por función, de ahí los eventides.
    De hecho tengo guardados 3 chips Panasonic MN 3005 para encargar algún día un buen delay analógico multitap.

    El caso es que hace poco me hice con una app llamada DXi para mi iPod (estoy sin ordenador) que es un sinte FM de cuatro operadores muy interesante para los 3 ó 4€ que cuesta y tiene un DELAY que hace un PITCHSHIFTING CUANTIZADO cuando varias con rapidez el tempo que da gusto oirlo; me recuerda a un "Eventide H910 involuntario", jaja.
    Un gustazo de verdad, precisamente por sus limitaciones.
    Me encantan tus publicaciones.
    Gracias.
  • #20 por markui4 el 30/08/2013
    #10 , muy bien pensado, veo mucho potencial. Lo probaré cuando tenga un secuenciador MIDI.

    Suelo usar un eventide TimeFactor y un Space. El Space puede hacer glitching al variar el tempo al vuelo pero no escaleras (ni efecto "pitch shift") exactamente. El TimeFactor hace cambios suaves y en ciertos algoritmos hace también "Pitch shift" como en Tape, Vintage o Modulation delay.
    En el pasado he tenido Deluxe Memory Man, Space Echo 501, Korg A2, TC Fireworx (que lamentablemente no admitía modulación del delay aunque podías insertar un vibrato o chorus o "detuner"/pitchshifter en un feedback loop), Carl Martin Echotone, Boss DD3... y algunos más. Eso si, pude jugar con el EchoBoy de SoundToys y es magnífico, pero estoy sin ordenador y en cualquier caso para guitarras me gusta más tener unidades dedicadas y en general un potenciómetro por función, de ahí los eventides.
    De hecho tengo guardados 3 chips Panasonic MN 3005 para encargar algún día un buen delay analógico multitap.

    El caso es que hace poco me hice con una app llamada DXi para mi iPod (estoy sin ordenador) que es un sinte FM de cuatro operadores muy interesante para los 3 ó 4€ que cuesta y tiene un DELAY que hace un PITCHSHIFTING CUANTIZADO cuando varias con rapidez el tempo que da gusto oirlo; me recuerda a un "Eventide H910 involuntario", jaja.
    Un gustazo de verdad, precisamente por sus limitaciones.
    Me encantan tus publicaciones.
    Gracias.
  • #21 por Mister Carrington el 31/08/2013
    Clarito como el agua de la mañana... :punk:

    Buen artículo. En tu línea.

    Aún poseo el mencionado pedal BOSS CE-2 y nunca se me ha pasado por la cabeza separarme de él. Lo uso tanto para las guitarras como para los teclados.

    Y de lo más reciente que ha pasado por Hispasonic con BBD creo que es el "Élkorus" que nos anunciaba SOYUZ allá por el mes de marzo... http://www.hispasonic.com/noticias/tercera-version-chorus-analogico-elkorus/37932

    *(Gracias por citar mi artículo sobre Dolby)
  • #22 por Dr_No el 31/08/2013
    Hombre, respecto al modelado mediante ecuaciones el problema mayor que veo es el comportamiento no lineal de muchos componentes, puede dar muchos problemas y si restringes los resultados a unos margenes, no vas a obtener resultados muy fieles que digamos...al final el problema del modelado es lo complicado que puede ser reproducir el comportamiento del modelo en todos los casos posibles. me gustaría que tocaras en algún momento este tema. Salu2. buen trabajo:-)
  • #23 por pablofcid el 01/09/2013
    #22
    Precísamente por ser realmente complicado generalmente se realiza un modelado del comportamiento global y no un modelo del circuito físico original. Me apunto lo del interés en algún artículo al respecto. Pero es meterse en ecuaciones complicadas, ya veré si se me ocurre algo accesible que lo ilustre un poco.
  • #24 por m0n0l0c0 el 01/09/2013
    Magnífico artículo!
  • #25 por Napalm Candy el 01/09/2013
    Esta información vale millones es una masterclass, gracias por compartir tus conocimientos.

    Desde el artículo anterior donde explicabas como funciona el chorus pregunté como simular el chorus de un roland juno, pero ya has dejado claro en este artículo que no es nada sencillo

    Aún así si crees que es posible y se puede intentar, seguro que muchos te lo agradeceremos jeje ;)
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