Echo i pogłos
Termin reverb znają chyba wszyscy. Każdy, kto próbował kiedyś nabrać kubłem wody ze studni lub klaskał w górskiej jaskini, skojarzy dość charakterystyczny efekt „wracania” dźwięku do jego źródła i powstające dzięki temu wrażenie przestrzeni. Bardziej formalnie za echo uznaje się głos, który dotrze do słuchacza z opóźnieniem co najmniej 1/10 s po dźwięku docierającym bezpośrednio. Taki czas umożliwia rozpoznanie obu dźwięków. Przy temperaturze około 20°C pod ciśnieniem jednej atmosfery odpowiada to sytuacji, gdy odbijająca przeszkoda jest oddalona o minimum 16,2 m.
Za echo uznaje się głos, który dotrze do słuchacza z opóźnieniem co najmniej 1/10 s po dźwięku docierającym bezpośrednio. Taki czas umożliwia rozpoznanie obu dźwięków. Przy temperaturze około 20°C pod ciśnieniem jednej atmosfery odpowiada to sytuacji, gdy odbijająca przeszkoda jest oddalona o minimum 16,2 m
Powietrze ma również pewną gęstość i w zależności od niej dźwięki będą rozchodzić się w przestrzeni szybciej lub wolniej. Oczywiście to, że dźwięk potrzebuje czasu, aby dotrzeć do naszego ucha nie podlega wątpliwości. Prędkość dźwięku w danym ośrodku zależy od różnych czynników np. od naprężeń i gęstości w przypadku ciał stałych, od temperatury w przypadku gazów i cieczy. Nie inaczej jest oczywiście w przypadku powietrza, które przecież jest mieszaniną gazów.
Średnia prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu wynosi 343 m/s. Im większa jest temperatura powietrza, tym szybciej poruszają się jego cząsteczki i tym większa jest prędkość dźwięku. W zamkniętej przestrzeni, w której dźwięk poddawany jest różnym odbiciom, ma to mniejszy wpływ na czas pogłosu lub powtarzalność echa, bo różnicę pozostaną dla naszego ucha niesłyszalne. Ale rodzaj i ilość powierzchni, od których odbija się dźwięk, to już inna sprawa.
To właściwie podwaliny naturalnego pogłosu i echa, naśladowanego dopiero przez efekty dźwiękowe. Wielkość i kubatura wnętrza generującego naturalny pogłos to wartości kluczowe, oczywiście obok materiału, z którego zbudowane są ściany, ich masy i struktury, a przede wszystkim – częstotliwości wydobywanego dźwięku. Uproszczając sprawę, można powiedzieć – im większe pomieszczenie, tym dłuższy pogłos, im twardszy, cięższy i gładszy budulec, tym lepsze warunki do odbicia dźwięku. I tak możemy to zilustrować znakomitym przykładem – jest nim największa budowla w Europie skonstruowana z cegieł, czyli Bazylika Mariacka w Gdańsku. Ilość powierzchni umieszczonych względem siebie pod różnymi kątami, rodzaj budulca, kolumnowa architektura obiektu, temperatura panująca we wnętrzu i przede wszystkim jego potęga – wszystko wewnątrz to wpływa na czas pogłosu oscylujący wokół 11 sekund!
Ale przecież pogłos nie jest jednoznaczny z echem. Faktycznie, jednak te dwa terminy są do siebie dość zbliżone. Jeżeli czas między docierającymi do słuchacza dźwiękami powstałymi na zasadzie odbicia jest mniejszy niż 1/10 s, to zjawisko to nazywamy pogłosem. Jeśli jest dłuższy – powstaje echo.
W terminologii akustycznej spotykamy się z dwoma kluczowymi terminami. Pierwszy z nich to echo pojedyncze, którego sposób działania zaprezentowałem już wyżej. Ten efekt lub urządzenie ustawione na taki tryb pracy generuje sygnał raz przesunięty w czasie, opóźniony lub ewentualnie nieco przyciszony, który podaje na wyjście układu.
Drugi termin to echo wielokrotne.
Wielokrotne echo powstaje wtedy, gdy sygnał kilka razy się powtarza jednocześnie zmniejszając swoja amplitudę aż do zera. Oznacza to, że sygnał z wyjścia urządzenia efekt przekazuje na wejście z przesunięciem czasowym, opóźnieniem i stłumieniem. Jeśli echo wielokrotne nie posiada tłumienia, wówczas sygnał będzie powtarzany tak długo, dopóki mu nie przerwiemy i powstanie efekt typu loop, czyli pętla dźwiękowa. Echo wielokrotne to niejednokrotnie efekt typu delay, mający za zadanie symulować naturalne warunki odbicia dźwięku. Uwzględnia więc długość trwania odbić, a więc ich ilość i tempo zanikania, oraz prędkość powtarzania zjawiska. Pod względem konstrukcyjnym należy do jednych z najbardziej zaawansowanych efektów.
Taśmowa linia opóźniająca „Banecho”
Nie od razu znani gitarzyści używali znakomitego sprzętu. Nie od zawsze takowy był dostępny i nie zawsze działał tak, jak powinien. Kilkadziesiąt lat temu los kombinatorów muzycznych wszelkiej maści był o tyle prostszy, że eksperymentowanie z dźwiękiem częściej przynosiło rewelacyjne i nowatorskie efekty. Odmiennie niż dzisiaj, kiedy większość dźwiękowych rewelacji jest już znana i trudno znaleźć „tor” prowadzący do niespotykanego brzmienia.
Przykładem eksperymentatora, który ze zwykłych rzeczy robił rzeczy niezwykłe, był Ritchie Blackmore. Jako młody gitarzysta używał bardzo małego głośnika, aby uzyskać brzmienie przesterowane, następnie ciężar fascynacji ingerencją w brzmienie gitary przeniósł na własny szpulowy magnetofon. W ten właśnie sposób powstawały pierwotne maszyny zapętlające, oferujące efekty z grupy delay i echo. Idealnym przykładem działania takiego prehistorycznego już z punktu widzenia rozwoju technologii jest właśnie zwykły szpulowy magnetofon, który w latach 70. wzbogacał wiele domowych półek.
Magnetofon taki to oczywiście urządzenie odtwarzające wcześniej nagrany dźwięk. Znajdują się w nim wejścia i wyjścia, wzmacniacz wyposażony czasami w głośnik, wyjścia słuchawkowe, stabilizatory, odszumiacze, liczniki obrotów, wskaźniki wysterowania, przesterowania, głowice nagrywające, odtwarzające i kasująca. Medium, którym jest taśma magnetyczna, zapisuje w sposób analogowy dźwięk, który przemieszcza się jak po nitce do kłębka od jednej szpuli do drugiej, dokładnie tak jak w do niedawna używanej kasecie magnetofonowej.
Wyobraźmy sobie sytuację, że zamiast radia, gramofonu, mikrofonu drugiego magnetofonu czy innej rzeczy, którą zwykle się podłączało do takiego urządzenia, podłączymy gitarę. Będziemy mogli ją po prostu nagrywać. Przeróbmy nieco naszego szpulowca: taśma z jednej szpuli na drugą przechodzi w kółko ocierając się o głowicę, podczas gdy magnetofon jednocześnie i nagrywa, i odtwarza. Wystarczy tylko wziąć „kąsek” taśmy i nawinąć w kółko dookoła dwóch szpul. Taśmę oczywiście należy skleić, aby mogła w sposób wytrzymały kręcić się dookoła swojej nowej drogi. Okaże się, że wewnątrz urządzenia powstanie opóźnienie czasowe działające podobnie jak echo – wynika to bezpośrednio z konstrukcji takiego magnetofonu.
Jest to uproszczony opis, ale w ten mniej więcej sposób dokonywano prostej analogowej imitacji pogłosu i uzyskiwano przy tym bardzo ciekawy efekt. Było to w czasach dość już odległych, ale i dzisiaj pasjonaci takie efekty budują. Co więcej takie znajdują one swoje cyfrowe odzwierciedlenie już jako pełny moduł zintegrowany w gitarowym procesorze. Szczęśliwie działania takie idą w parze z modą na klasyczne powroty i styl vintage.
Budowa echa taśmowego była jednak bardziej zaawansowana od budowy szpulowego magnetofonu. W zależności od efektu wewnątrz znajdowało się kilka głowic odtwarzających. Rozsunięcie głowic powtarzających tak zwany replay head odpowiadało opóźnieniu miedzy poszczególnymi „powrotami” dźwięku. Ilość tych głowic oznaczała liczba odbić i powtórzeń sygnału. Oryginalne urządzenia tego typu były bardzo popularne, jednakże, taśma często się zrywała. Niestety medium analogowe, jakim jest taśma żelazowa lub chromowa zużywała się, rozciągała, sam materiał magnetyczny szumiał i szybko tracił swoje właściwości. Wcześniej jednak od taśmowych urządzeń powtarzających i zapętlających pojawiły się urządzenia dodające dźwiękowi pogłosu.
Pogłos płytowy
Wśród cyfrowych efektów najczęściej można go znaleźć pod nazwą plate. Obecnie ten rodzaj pogłosu uważa się za jeden z najbardziej szlachetnych. Jego pierwowzór powstał w latach lat 50. ubiegłego stulecia. Jego konstrukcja opierała się na dużej metalowej płycie przymocowanej do stalowej ramy z zamontowanym przetwornikiem, który przenosił dźwięk na płytę.
Pogłos typu plate znakomicie sprawdził się na przestrzeni lat, szczególnie w muzyce pop i po sprowadzeniu go do postaci cyfrowych algorytmów. Z racji swoich gabarytów był to efekt wyłącznie studyjny, jednak do dziś ciepło wspominany przez weteranów realizacji dźwięku. Używany był najczęściej do podbarwiania ścieżek wokalnych i perkusyjnych, dodając im jasnego, lekko metalicznego brzmienia. Pomaga zdefiniować brzmienie ścieżki i osadzić ślad w miksie. W gitarowych zastosowaniach używa się go obecnie, co naturalne, wyłącznie w postaci modelu cyfrowego, który jednak jest w stanie dodać gitarze głębi i charakteru, bez emisji nadmiernego pogłosu. Natomiast najbardziej klasycznym typem pogłosu, znajdującym się w większości gitarowych wzmacniaczy jest pogłos sprężynowy.
Pogłos sprężynowy
Jest to urządzenie bazujące na dwóch wzmacniaczach, pomiędzy którymi znajdują się sprężyny, przyjmujące elektryczne oddziaływanie umieszczonych przy nich cewek. Poruszona sprężyna drga w sposób powtarzalny tak długo, aż drgania zanikną całkowicie na skutek oporu powietrza, tarcia, ograniczonej sprężystości i innych sił rozpraszających, które interesują bardziej fizyków niż muzyków.
Przypomnijmy sobie teraz o transformatorze – jest to odcinek blachy magnetycznie miękkiej, czyli przyciągającej magnesy, oraz cewki, przez którą przepływa prąd, jednak bez magnesowania jej samej. Z jednej strony na blachę „dowijamy” odcinek drutu stanowiącego cewkę, z drugiej robimy to samo. Nasza „blacha” posiada świetne właściwości: przenosi energię elektryczną z jednej cewki do drugiej, przy całkowitym braku przejścia pomiędzy jedną a druga stroną. Tyle powtórki z fizyki.
Teraz połączmy oba urządzenia: sprężynę z transformatorem. Z jednej strony sprężyny zainstalujmy jedną cewkę z drugiej drugą. Dodajmy jeszcze jedną sprężynę do pogłosu. Sprężyna jest jakby rdzeniem transformatora – w sposób mechaniczny będzie drgała w otoczeniu cewek, w zależności od materiału sprężyny i jej napięcia będziemy mieli różne opóźnienia i tłumienie kolejnych drgań.
Sygnał nie maleje jednostajnie, lecz pojawiają się na nim pewnego rodzaju zmiany dynamiki przez dodawanie sygnału oryginalnego w odstępach mniejszych niż 1/10 s. Następnie pojawia się drugi sygnał delaya po opóźnieniu 4-5 razy większym i następuje dalsza transformacja pomiędzy delay’em a reverbem. To ciekawy przykład na wzajemne oddziaływanie efektów przestrzennych.
Imitacje pomieszczeń
Nowoczesny pluginy i algorytmy posiadają możliwość odzwierciedlenia walorów brzmieniowych wybranej przestrzeni akustycznej. Powstają często jako efekt długich badań i eksperymentów, często jako cyfrowe wcielenie pogłosów dużych pomieszczeń i szerokich przestrzeni, jak i niewielkich domowych wnętrz. Technologia modelowania pozwala obecnie także na wybór i łączenie symulowanych struktur powierzchniowych i materiałów, z których wykonane są wirtualne ściany. Wybór kształtu i wielkości pomieszczenia zasila już od dawna standardową częścią programów do edycji dźwięku.
Rozbudowany o dodatkowe, programowe walory akustyczne pogłos całkowicie zmienia barwę gitary w czasie. Zazwyczaj pik dźwięku rozmywa się, a dźwięk wydłuża czasowo o kilka – kilkanaście razy. Można właściwie grać już na innej strunie, innym progu, a poprzedni ton dalej wybrzmiewa w tle. Nazwy takie jak Stadium, Room, Concert, Studio i inne oznaczają właśnie pewne określone typy pogłosów o właściwościach zbliżonych do cech przestrzeni związanych z nazwą. Znaleźć je można w niejednym gitarowym procesorze.
Baza stereo
Efekt taki uzyskuje się przesyłając dźwięk w dwóch kanałach – lewym i prawym, w których przesyłane są sygnały różniące się między sobą, co powoduje nieidentyczne ustawienie mikrofonów podczas nagrania, albo rejestracja wielośladowa i konstruowanie na jej bazie efektu stereo.
Niestety gitara elektryczna jest typowo monofonicznym instrumentem. Istnieją jednak sposoby, aby pojedynczy sygnał gitarowy przeobrazić w stereofoniczną przestrzeń. W ten sposób tworzy się tak zwaną pseudostereofonię, najczęściej dzięki dublowaniu przystawek gitarowych. Niektóre gitary, aby imitować przestrzenność wyposażone są w parowane przystawki, także na każdą przypada osobny układ korekcji i osobne wyjścia, które można wpinać do dwóch wzmacniaczy lub jednego stereofonicznego. Przykładem takich gitar są niektóre modele gitar Rickenbacker. Przydatne mogą być również tak zwane splittery sygnałowe rozdzielające sygnał na dwa niezależne tory.
Ciekawym zagadnieniem z zakresu stereofonii jest pseudostereofonia analogowa. Pierwsze imitatory stereofonii były niczym innym jak dwoma filtrami, które na jeden kanał kierowały sygnał basowy poniżej pewnej częstotliwości, na drugi sygnał sopranowy ponad obraną częstotliwość. Popularne były również kombinacje z efektami typu phaser, którymi w różny sposób korygowano fazę sygnału dla obu kanałów. Powodowało to pewne „zdelokalizowane” wrażenie przestrzeni. Robiono też proste sztuczki z delikatnym opóźnieniem jednego z kanałów o kilka milisekund. Często gitarzyści posługiwali się szybkim przeskakiwaniem dźwięku gitary, pomiędzy dwoma zespołami nagłośnień na scenie, regulując balans.
Gwoli ścisłości warto wspomnieć o wirtualizerach, czyli efektach poszerzających bazę stereo. Efekty tego typu wyłapują różnice między dźwiękiem lewego i prawego kanału, następnie dokonują zmiany fazy, delikatnych opóźnień, i zmian wybrzmienia.
Ping Pong jako efekt stereofoniczny
Efekt gitarowy polegający na kombinacji dwóch delay’ów dla kanału lewego i prawego w systemie stereofonicznym lub monofonicznym z delikatną przeróbka sygnału podczas rozdzielania to tak zwany efekt pingpongowy. Sprzężenie zwrotne nie jest tu jak w klasycznym efekcie echo kierowane do tego samego kanału lub kanałów, ale trafia do kanału przeciwnego, zatem dźwięk odbija się miedzy kanałami jak piłeczka pingpongowa na zielonym stole. Zamiast jednej gitary stereofonicznej lub efektu stereofonicznego do takiego efektu można wpiąć dwie gitary i bardzo ładnie zapętlić dźwięk. Poniżej przedstawiono blokowy schemat działania tego „sportowego” efektu.
Efekty wielokanałowe
Popularnym sprzętem jest system audio kina domowego bazujący na prostych wzmacniaczach i dekoderze wielokanałowym. Jego zadanie to imitacja położenia ośrodka w trójwymiarowej przestrzeni za pomocą kombinacji wielu głośników. Sposoby rejestracji do systemu wielokanałowego wykraczają poza ramy artykułu, ale jest pewien ciekawy aspekt tego wielokanałowego systemu wart odnotowania ze względu na gitarowe zastosowanie.
Istnieją specjalne zaprogramowane układy generujące efekty dookólne, czyli na przykład wirowania dźwięku dookoła słuchacza wraz z odpowiednio zlokalizowanym echem, opóźnianiem i przesuwaniem fazy sygnału. Taki efekt można wypróbować na standardowym kinie domowym z automatycznie zaprogramowanymi przetwornikami sygnału stereo do sygnału 5.1 (5 satelit + 1 subwoofer). Taki ciekawy efekt można sprzęgać najczęściej z cyfrowymi efektami stereofonicznymi, posiadającym wyjścia stereofoniczne lub słuchawkowe, lub też z analogowymi na przykład stereo chorus.
W praktyce oznacza to, ze im więcej wzmacniaczy tym głębsze echo, a więc większą ilość powtórzeń można tym efektem wygenerować. Podobnemu zadaniu była w stanie sprostać gitara Gibson HD 6 X PRO, dzięki której poprzez złącze cyfrowe można zagrać naprawdę wielokanałowy koncert.
Ale co dalej?
Przestrzeń, powtórzenia dźwięków, stereofonia, cyfrowe efekty „pływające”… dodają oczywiście pełni naszym muzycznym fascynacjom. Przestrzeń ma jednak to do siebie, że czasami trudno się w niej odnaleźć, łatwo wpaść w studnię bez dna. Dźwięk wyposażony w długi pogłos z nałożonym dodatkowo delay’em po przekroczeniu pewnej granicy może stać się nieczytelny i pozbawiony dynamiki. Także tutaj, tak jak w życiu warto zachować umiar. Ciekawiej bowiem zabrzmi dźwięk wydobyty na dobrze wyregulowanej gitarze, dobrze ustawionym wzmacniaczu z delikatnym pogłosem, niż na zaniedbanym sprzęcie z pogłosową dźwiękową „Halą Kondratową”. Warto kształcić swój warsztat wykonawczy i wzbogacać bazę sprzętową… wtedy dobrze dobrany pogłos, czy delay może tylko pomóc.
Tekst: Robert Gabor
