V našem seriálu jsme se od základního konceptu elektronické syntézy zvuku dostali až k popisu filtru, který řetězec subtraktivní syntézy uzavírá. Bez ohledu na typ syntézy však prakticky v každém syntezátoru (tedy alespoň v každém trochu modernějším) najdeme skupinu parametrů, kterými lze nastavit chování dalšího modulu, který výsledný zvuk ovlivňuje. Tímto modulem je efektový procesor, o kterém bude řeč v tomto i v následujících dílech.
Efektový procesor do řetězce subtraktivní syntézy nepatří, ta je totiž i bez něj úplná. Nepatří ani k žádnému jinému typu syntézy - proč je tedy dobré se o něm v seriálu o zvukovém programování zmínit? Efektový procesor v syntezátorech je určitým ekvivalentem akustického prostředí v reálném světě. V přírodě se ovšem většinou způsobem hry přizpůsobujeme akustickému prostředí, v elektronickém světě to jde i naopak.
Typy přístupu k efektům
K možnostem efektového procesoru se lze v sound designu stavět konzervativně nebo kreativně.
Konzervativní přístup vnímá efektový procesor výhradně jako doplňkový modul, kterým lze již hotový zvuk zasadit do akusticky reálnějšího prostředí (zcela suchý signál bez ozvěn totiž v reálu nikdy neuslyšíme, stejně tak jako elektrickou basu bez komprese nebo kytaru bez zkreslení taky málokdy).
Kreativní přístup naopak používá efektový procesor jako plnohodnotný modul potřebný v procesu tvorby zvuku. Kombinací modulačních a halových efektů lze totiž signál pozměnit velmi zásadně. Například většina presetů softwarového nástroje Absynth firmy Native Instruments bez efektového procesoru prakticky nefunguje.
Pro každý přístup je vhodnější zvolit jiný postup při vytváření zvukového programu - konzervativní přístup je metodičtější a čistější, protože je pro něj výhodnější stavět zvuk "zleva doprava, tedy začít s jediným oscilátorem bez jakékoliv modulace a samozřejmě s vypnutým efektovým procesorem a přibalovat pak postupně další moduly, dokud není zvuk hotov. Naopak kreativní způsob je chaotičtější (nebo řízený intuicí), děláme tak nějak všechno najednou, výsledkem je zvukový program, který prakticky nelze přenést na jiný nástroj a je těžké se v něm vyznat, ovšem zpravidla velmi dobře zní.
Konzervativní přístup je historicky starší, protože u hardwarových nástrojů bývá efektový procesor umísťován až na konec signálové cesty, před fyzické audio výstupy nástroje, je sdílen všemi zvuky nástroje a architektonicky se tedy vlastně nalézá až za vlastním nástrojem, skoro jako by to byla nezávislá krabička ve studiu. Teprve u opravdu novějších nástrojů je efektový procesor integrován do zvukotvorného aparátu tím, že parametry vestavěného efektového procesoru je možné modulovat zdroji syntezátoru (například obálkami nebo nízkofrekvenčním oscilátorem). V každém případě počet efektových procesorů je v hardwarových nástrojích omezen, býval to jediný kousek, ale například u pracovní stanice Fantom X jich máme k ruce pět.
Naopak, u historicky mladších softwarových syntezátorů máme efektových procesorů, co hrdlo ráčí (respektive co CPU "upočítá"), máme tedy k dispozici minimálně po kousku pro každý zvukový program či pro každou instanci nástroje (což bývá vlastně totéž) a efektový procesor je tak prakticky uvnitř zvukotvorného aparátu a zvuk plnohodnotně spoluvytváří. Efekt je prostě ke zvuku v podobné roli, jako je třeba amplitudová obálka - je součástí zvukového programu. Proto lze kreativní přístup k efektovému procesoru uplatnit bez omezení teprve až u softwarových nástrojů.
Parametrizace efektového procesoru
U efektového procesoru je to těžší, protože těch opravdu obecných parametrů nezávislých na konkrétním typu efektu není moc. Jsou to prakticky jen dva:
- algoritmus (typ efektu)
- poměr suchého a efektového signálu
Co se algoritmu týče, rozlišujeme následující typy:
- efekty halové a simulační
- modulační efekty
- dynamické efekty
Do první skupiny náleží všechny efekty, které mají co dočinění se zpožďováním signálu. Právě sem patří simulace akustické reality, tedy nejrůznější typy reverbů, od simulace koupelen přes tunely až po chrámy. Ačkoliv echa (delay) patří též do této kategorie, jsou v některých nástrojích zařazeny do nezávislé skupiny.
Modulační efekty vstupní signál různě pozměňují, typicky frekvenčně závislým posunem fáze.
Dynamické efekty pracují s amplitudou signálu, patří sem kompresory, expandéry či limitéry.
Porůznu můžeme v efektových procesorech nalézt i efekty, které nelze do výše uvedených skupin zařadit, jako například 3D efekty, dále efekty, pomocí kterých můžeme dosáhnout nezávislé změny poměru frekvence a délky signálu (pitch shift, time stretch). Případně i efekty určené pro mastering, jako jsou denoisery, excitery či ekvalizéry.
Halové programy
Do nejznámější kategorie efektů patří efektové programy simulující akustické vlastnosti reálných prostor. V reálné přírodě se nevyskytuje žádný akustický signál bez doprovodu jeho vlastních odrazů. Pro náš sluch je přítomnost těchto odrazů nesmírně důležitou informací, ze které usuzujeme například na povahu prostoru nebo vzdálenost zdroje zvuku.
Zjednodušeně řečeno se u halových algoritmů jedná o zpožďovače signálu, lišících se od jednoduchých ech tím, že zpožděných signálů přichází velmi mnoho v různých časech, s "otisky" materiálů, od kterých se vracejí odražené, že dochází k odrazu odrazů s postupným ztrácením energie až do úplného doznění. Náš sluch nevnímá už jednotlivé odrazy, nýbrž homogenní halový signál, podle jehož vlastností usuzujeme na takové rysy simulovaného prostoru, jako je jeho rozlehlost a povaha materiálu jeho stěn. Od rozeznění signálu do příchodu prvních odrazů uplyne doba, která je úměrná velikosti simulovaného prostoru. První odrazy, zvané též early reflections, se velmi rychle zčetňují (kubicky, s třetí mocninou) a po určitém čase již přicházejí prakticky ze všech stran ve stejné intenzitě, až není možné vyhodnotit nijakou směrovou informaci - hovoříme o difúzním halovém signálu. Jelikož energie, kterou jednotlivé akustické signály ztrácí při průchodu vzduchem, je mnohem menší než při odrazu o materiál stěn, podlahy a stropů, je dozvuk velkých prostor delší než malých prostor, protože u těch dochází k odrazům o stěny v kratších časech. Stejně tak je absorbce členitého prostoru větší a dozvuk kratší než u prázdného prostoru s holými hladkými stěnami, protože v členitém prostoru dochází k mnohem více dílčím reflexím na povrchu objektů.
Parametrizace hallového programu
Parametrizace halového algoritmu by mohla vypadat takto. Typ hallu: zde nastavíme, simulaci jakého konkrétního prostoru chceme mít. Nabídka variuje od prostorů vlastnosti koupelen přes obytné pokoje, komorní sály, různé velikosti koncertních sálů až po kostel a tunel, včetně hallů simulujících chvění kovové desky (plate) a pružinový hall (spring).
Dále nám pak běžné algoritmy nabízejí parametr hall time, což je čas, za který úroveň halového signálu při 1 kHz klesne o 60 dB, někdy se též můžeme setkat s pojmenováním RT60 (RT: reverb time). V podstatě je tento parametr závislý na absorbčním stupni ohraničujících stěn virtuálního prostoru.
U některých přístrojů můžeme najít parametr diffusion. V prostoru se zcela hladkými stěnami bude signál odrážen podle pravidla úhel odrazu se rovná úhlu dopadu. Nalézají-li se však na stěnách prostoru četné prohlubně a vyvýšeniny, budou reflexe směrovat do všech možných směrů. Zvukový dojem bude s přibývající difúzí měkčí, protože "reflexe", kterou slyšíme, je složena z mnoha slabších, časově navzájem navrstvených dílčích reflexů. Hal se tak stává hustším.
Parametr HiDamp simuluje skutečnost, že absorbce je frekvenčně závislá. Například při přenosu zvukového signálu vzduchem mu bude třením odebírána energie, logicky nejdříve jeho energeticky nejslabším složkám, tedy výškám. Tlumení vyšších frekvencí slouží efektovým procesorům k simulaci vlastností materiálu ohraničujících stěn prostoru.
Predelay je parametr, který udává čas mezi originálním signálem a prvními reflexemi. Je jím možné zhruba zadat velikost prostoru a vzdálenost posluchače od zvukového zdroje.
Použití halového programu
Nejlogičtější zřejmě je, použít hall simulaci pro simulace reálných hudebních nástrojů. Například sampl varhan zní jaksi automaticky autenticky, umístíme-li jej do virtuálního prostoru chrámu. Do hry zde vstupuje sluchová zkušenost, kterou suchý zvuk varhan překvapí natolik (představte si velké chrámové varhany v obýváku), že ho není ochotná ztotožnit s nástrojem, ze kterého vychází. Naopak při zvolení správného halového efektu ve správném poměru je náš sluch ochoten prominout případné nedostatky a identifikuje i nepříliš zdařilé simulace.
Dobré halové programy mají schopnost vyzvednout sólový nástroj určitých vlastností; proto se můžeme u mnoha výrobců setkat s algoritmy jako piano hall, voice hall atd., které ve svém názvu nenesou informaci o druhu simulovaného prostoru, ale spíše o povaze signálu, který je konkrétní program schopen výjimečně dobře zpracovat.
Oproti jiným efektům je tedy dozvuk do jisté míry "přirozeným" efektem, jehož přítomnost vnímáme jako normální a příjemnou. Naopak absence prostorovosti je vlastním "efektem", při kterém je zvukový signál většinou mozkem lokalizován do nezvyklé blízkosti.
Parametr poměru efektového signálu k suchému signálu si zaslouží zvláštní pozornost: tento poměr je totiž jeden z parametrů, kterým náš sluch lokalizuje hloubku zdroje zvuku v prostoru. Při troše opatrnosti můžeme tedy tento parametr použít jako "lokalizátor" zvuku v mixu, jako hloubkovou protiváhu horizontálního stereo balance.
Víte, že když se zavřete do místnosti bez dozvuku a budete tam úplně potmě, budete mít potíže s rovnováhou?
Pro kvalitu efektového procesoru není ani tak směrodatné, je-li schopen vygenerovat mnohasekundový hall tunelu, jako spíše kvalita halových efektů s krátkým dozvukem.
STEREOFONNOST efektových procesorů: Ačkoli má mnoho externích efektových procesorů zvláštní vstupy pro levý a pravý stereo kanál, neprobíhá v nich zpravidla žádné vyhodnocování pozice vstupního signálu ve stereofonní scéně - oba signály se jednoduše míchají a stereofonní je až výstup. Jenom hodně dobré procesory se mohou pyšnit označením true-stereo či podobně; tyto přístroje pak výstupní stereofonní efektový signál vypočítávají skutečně s ohledem na stereofonní vstup.
Nekvalitní halový program spolehlivě poznáte poslechovou zkouškou - jeví se jako zrnitý, nesouvislý, inklinuje ke zvláštním, kovovým rezonancím.
