Digitale Reverb

De basis van een digitale reverb is een reeks van delay’s. Het verschilt van een delay doordat het de frequency inhoud, het volume en de timing van de herhaling laat bepalen door een algoritme.

De algoritmes

Er zijn verschillende ideeën voor algoritmes voor digitale reverb die een zo realistisch mogelijk galm na moeten maken. Een paar van deze algoritmes zijn: 

  • Parallelle kam filters gevolgd door een allpass filter gebaseerde reverbs. Dit zorgt voor een scherp metaalachtig geluid.
  • Verschillende allpass filters in een reeks achter elkaar gebaseerde reverbs. Dit klinkt ook metaalachtig.
  • 2de orde kam en allpass filters klinkt ongeveer hetzelfde als de manier met parallele kam filters.
  • Nested allpas filters waar elke allpass filter de vertraging in een andere allpass filter vervangt.
  • Feedback delay networks, deze reverb algoritmes klinken redelijk realistisch. Het werkt door het te moduleren van delay line waardes en met feedback matrixes die gebruikt worden om kamer resonanties na te maken.
  • Waveguide gebaseerde reverbs, de galm structuur is gebaseerd op de knooppunten van veel verschillende waveguides. Ze klinken ook goed. Er worden gemoduleerde delay lines gebruikt en willekeurige waardes om de resonanties in de kamer te verdelen.
  • Convolutie gebaseerde reverb wordt vaak gemaakt met een impuls response van een kamer of met exponentieel afnemende witte ruis. Klinkt het meest realistisch maar is niet super flexibel voor editing.
  • FIR gebaseerde reverb lijkt erg veel op convolutie galm alleen de vroege reflecties worden gemaakt door het combineren van de andere de technieken en convolutie Reverb.

Hoe werkt galm? Om goed te begrijpen waarom digitale galm werkt zoals het werkt, moeten we eerst het proces verduidelijken waardoor galm in de natuurlijke wereld wordt gecreëerd. Wanneer een geluid optreedt, zendt het geluidsgolven uit die zich in alle richtingen naar buiten voortzetten. Deze geluidsgolven reizen door de ruimte totdat ze een oppervlak bereiken. Wanneer de golf het oppervlak raakt, wordt een bepaalde hoeveelheid kinetische energie van de golven geabsorbeerd en verdwijnt het als thermische energie in het oppervlak. De mate van absorptie hangt af van de samenstelling van het oppervlak. Bepaalde poreuze materialen, zoals kurk, absorberen meer geluidsgolven dan andere materialen. Deze overwegingen worden gemaakt bij het ontwerpen van akoestische behandelingen voor zowel studio's als muzieklocaties. Oppervlakken absorberen echter niet 100% van de energie van geluidsgolven. De resterende energie wordt gereflecteerd vanaf het punt waar de originele geluidsgolf het oppervlak raakt, waardoor nieuwe gereflecteerde geluidsgolven ontstaan. Deze golven verspreiden zich weer in alle richtingen totdat ook zij de oppervlakken bereiken. Dit proces gaat door totdat oppervlakken voldoende sonische energie absorberen om verdere hoorbare reflecties te voorkomen. Over het algemeen beschouwen we deze vervalperiode tot het galmniveau met 60 dB is afgenomen. De tijd die het reverb-signaal nodig heeft om te vervallen (de reverb-decaytijd) wordt daarom de RT60 genoemd (of 'reverb-tijd -60 dB'). Op elk moment in dit proces van geluidsgolven die door een ruimte reflecteren, kan een golf een luisteraar bereiken en waarnemen. Op basis van de reis die een geluidsgolf door de kamer naar de luisteraar maakt, sorteren we deze in een van de drie categorieën: 

  1. Het geluid dat de luisteraar rechtstreeks van de geluidsbron bereikt (zonder eerdere reflecties te ervaren) wordt een direct signaal genoemd. In een muziekproductiecontext is dit een droog signaal zonder nagalm. Bedenk hoe een stem die dicht bij de microfoon is opgenomen klinkt. Vrij droog. Dit komt omdat bijna 100% van het opgenomen signaal een direct signaal is van de geluidsbron: de zanger.
  2. Sommige reflecties kaatsen mogelijk slechts van één oppervlak af voordat ze de luisteraar bereiken. We noemen deze geluidsgolven vroege reflecties. Aangezien deze reflecties de grenzen van de ruimte bereiken en onmiddellijk naar de luisteraar reizen, zijn ze cruciaal in onze interpretatie van kamergrootte en geluidsbronlocatie.
  3. De laatste zijn de late reflecties, die reflecteren op meerdere oppervlakken voordat ze uiteindelijk de luisteraar bereiken. De grootte van de ruimte en de samenstelling van oppervlakken bepalen hoelang deze reflecties zich blijven ontwikkelen.

In de loop van de tijd zorgt de energie die bij dit proces verloren gaat ervoor dat elke reflectie een lagere amplitude heeft dan de binnenkomende golf die van het oppervlak weerkaatst. Omdat hogere frequenties kortere golflengten hebben, zijn ze ook gevoeliger voor absorptie wanneer een geluidsgolf een oppervlak bereikt. Daarom heeft elke reflectie ook minder hoogfrequente inhoud dan het signaal voor de reflectie. Gezien de hoge geluidssnelheid, bewegen al deze reflecties zich snel door de ruimte, waarbij elke reflectie de luisteraar bijna onmiddellijk na de vorige bereikt. Volgens het Haas-effect zien we niet elke weerspiegeling als een afzonderlijke gebeurtenis, maar zien we de reeks reflecties als een weerkaatsende staart die in de loop van de tijd in verval raakt.

Geschiedenis

De digitale reverb werd in 1976 voor het eerst op de markt gebracht. Het bedrijf die deze eerste digitale reverb op de markt bracht was EMT. EMT had eerder ook al de eerste analoge plate reverb op de markt gebracht.

De EMT 250

De EMT 250 was de eerste digitale reverb. De reverb had 4 knoppen: decay time, lage frequentie afname, hoge frequentie afname en pre delay. De reverb was ook gelijk de eerste multi effecten unit. De EMT 250 had namelijk ook chorus, delay, phaser en echo.

Lexicon

Lexicon wordt ook wel de grootvader van digitale reverb genoemd. dit is niet omdat zij de eerste waren, maar wel de eerste waren die het toegankelijk maakte. Lexicon maakte vergeleken met EMT veel goedkopere reverb’s. Lexicon reverb’s waren de meest populaire reverb’s in studio’s voor een hele lange tijd. De lexicon 224 werd in 1978 uitgebracht en kan veel het zelfde als wat de EMT250 kan alleen dan voor de helft van de prijs. De Lexicon 224 bestaat uit 4U rack reverb die bediend werd met een controller. In veel studio’s ligt nog steeds een Lexicon controller op de mixer.

Lexicon’s meest populaire reverb is de Lexicon 480L. Deze kwam in 1986 uit. Dit werd de benchmark voor alle digitale reverb’s. Op het plaatje hiernaast zie je de LARC (Lexicon Alphanumeric Remote Control) op een mixer liggen. Dit is de controller voor de 224XL. De 480L werkte op 18 bit en een 48khz sampling rate. Dit gaf een dynamisch bereik van 98dB. Dit was erg indrukwekkend voor de tijd. De lexicon 480 L staat ook bekend om zijn klank voor de 80s drums. De Random Hall preset vormde namelijk een groot deel van de drum reverb in de jaren 80.

Boss RV-2

In 1987 was er een grote doorbraak met de komst van digitale reverb effectpedalen. De eerste die er mee kwam was Boss met de Boss RV-2. Hiervoor was digitale reverb alleen mogelijk als rack mounted unites zoals de Lexicon 224 bijvoorbeeld. Dankzij de RV-2 kon elke gitarist, bassist, toetsenist en zelfs vocalisten beschikken over digitale reverb in de vorm van een effectpedaal. De RV-2 heeft een erg groot stroom verbruik en werd vroeger ook verkocht met een PSA-poweradapter. De RV-2 beschikt over 6 verschillende modes en heeft een instelbare reverb tijd van 0.2 seconden tot 10 seconden. De productie van de RV-2 was erg kort en eindigde waarschijnlijk in 1988. Er zijn talloze vergelijkbare pedalen uitgebracht in de tussentijd. Boss heeft de serie uitgebreid tot de RV-6

De ‘drogen’ jaren 90

De midden jaren 90 tot in de vroege 2000 was reverb een stuk minder prominent geworden dan daarvoor. Er zijn meerdere redenen hiervoor. 

  • Er kwamen nieuwe genres op die steeds populairder werden. Bijvoorbeeld Hip-Hop en Grunge. Het was in die genres veel gebruikelijker een stuk minder reverb te gebruiken, zeker op de drums. De massale drumsound uit de 80s werd steeds kleiner. Reverb was natuurlijk wel aanwezig, maar werd op een hele anderen manier ingezet. 
  • De smaak van de mens was veranderd. Hoe simpel het ook klinkt het is wel waar. Mensen hadden een beetje genoeg van de brei aan reverb die de 80s (en begin 90s) hadden. Toen de nieuwe muziek met minder reverb uitkwam gingen mensen daarnaar luisteren. 
  • Productioneel waren er ook veranderingen bezig. Zo was iemand als Rick Rubin al veel droger aan het produceren. Als voorbeeld heeft hij Reign in Blood van Slayer geproduceerd en die is al een stuk droger dan bijvoorbeeld Hell Awaits van Slayer. Ook was hij destijds bezig met Beastie Boys en Public Enemy. Zo is er bijvoorbeeld ook goed het verschil te horen tussen Metalica’s Ride the lighting en Master of Puppets.

Digitale Reverb/ Reverb Plugins

Tegenwoordig is het aanbod voor reverb plugins ongekend groot. Bij vrijwel alle DAWs zit er een standaard reverb plugin inbegrepen, zoals de reverb van Ableton of de Fruity Reeverb 2 van Fruityloops. Of denk aan 3rd party plugin reverbs zoals Valhalla Vintageverb, Togu Audio Line TAL-Reverb-II 2C en de Audio Aether reverb om er een paar op te noemen. Bovenstaande digitale reverb-systemen zijn ontworpen om alle bovenstaande gebeurtenissen te repliceren met wiskundige processen. Met name digitale nagalm kan het effect van natuurlijke nagalm, gecreëerd door de natuurkunde, niet perfect nabootsen. Het is bijna onmogelijk om elke inconsistentie in de echte wereld in een berekening te verklaren, maar de ontwikkelaars van digitale nagalmsystemen hebben verschillende manieren gevonden om een ​​overtuigende ruimtebeleving te bieden. Er zijn over het algemeen twee groepen digitale nagalm: algoritmisch en convolutie.

Convolution Reverb

Convolution reverb gebruikt het concept van “convolution” om hyperrealistische reverb te creëren, vaak de duidelijke weerkaatsende signatuur van een bepaalde ruimte of object. De eerste real-time convolutieprocessor was Sony's DRE-S777, geïntroduceerd in 1999. Er zijn meerdere moderne plug-ins die convolutiefuncties bevatten (Trash 2 heeft een Convolve-module), maar plug-ins zoals Audio Ease's Altiverb en Logic Pro X's Space Designer zijn enkele van de meest populaire convolution reverb-plug-ins die tegenwoordig worden gebruikt. Convolution reverb begint met een meting. Het geluidskarakter van een ruimte of een object kan worden vastgelegd door eerst de akoestiek te activeren met een impuls. Dit is vaak een relatief atonaal geluid dat is geselecteerd om alle gebieden van het hoorbare frequentiespectrum te activeren. Geluiden zoals een startpistool, witte ruisontploffing of sinusveeg worden vaak gebruikt voor deze impulsen. Microfoons worden in de ruimte opgesteld en nemen de resulterende audio op, waarbij ze zowel de oorspronkelijke impuls als de galmreactie van de kamer oppikken. Deze audio wordt vervolgens ingevoerd in een convolutieprocessor, die zowel de oorspronkelijke impuls van de opname kan elimineren als de akoestische eigenschappen van de kamer kan meten van de resulterende galm. Met deze analyse produceert de convolutieprocessor een 'impulsrespons', die fungeert als de algemene handtekening die de kamer op elk geluid zou toepassen. Convolution-nagalmeenheden kunnen deze impulsreacties vervolgens gebruiken om een ​​geheel nieuw signaal te beïnvloeden. De wiskunde hierachter is behoorlijk complex, maar voor audioproductie worden de nieuwe frequentiespectra van het signaal en de impulsresponsie in wezen vermenigvuldigd. Dit zorgt ervoor dat de frequenties die tussen de twee worden gedeeld, worden geaccentueerd, terwijl ongelijksoortige frequenties worden verzwakt. Uiteindelijk zorgt dit ervoor dat het galmgeluid harmonisch en timbaal gerelateerd is aan dit nieuwe signaal. Als resultaat produceert een convolutie-nagalm een overtuigend effect van het nieuwe signaal dat wordt afgespeeld in de gemeten ruimte of het object.

Auteurs: