Chorus, Phaser e Flanger

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1 Chorus, Phaser e Flanger Sound Modifier FX - St Chorus Phaser Flanger Raddoppi di segnale, sovrapposizioni e sfasamenti Senza ripetere quanto già specificato a proposito dei filtri All Pass e dei comportamenti ottenibili mediante sovrapposizioni di fase, ci limiteremo ad elencare le peculiarità più significative dei popolari algoritmi di trattamento audio. Tutti questi trattamenti hanno la stessa comune origine dall impiego di più linee di ritardo; proprio la sovrapposizione tra le diverse copie di segnale sfalsate tra loro permette di ottenere le diverse modalità di trattamento. L illustrazione successiva esemplifica il rapporto tra tempo di ritardo e nomenclatura tradizionale assegnata agli effetti risultanti. Enrico Cosimi 20-1

2 Tralasceremo inoltre tutte le considerazioni relative a congruità e convenienza del sound processing applicato all interno dello strumento come alternativa all outboard indifferenziato. 1. Stereo Chorus La sovrapposizione di segnale diretto e segnale sottoposto a ritardo reso variabile permette di simulare la presenza contemporanea di più sorgenti sonore non perfettamente sincronizzate tra loro. In base al numero delle linee di segnale, all ampiezza della modulazione applicata ai tempi di ritardo, alla polarità dei singoli segnali ed al rapporto tra segnale diretto e processato sarà possibile ottenere trattamenti qualitativamente diversificati. I parametri più banalmente disponibili sono quelli relativi a detune e amount; nel primo caso è possibile governare l apparente deviazione di intonazione tra le diverse voci generate, nel secondo si decide la quantità di effetto sovrapposto al segnale diretto. Per poter controllare comodamente tutti gli aspetti del Chorus, bisognerebbe avere accesso a: rapporto tra segnale diretto e segnale effettato (wet / dry balance) o, in alternativa, poter regolare la quantità di ritorno delle linee di ritardo (chorus amount); tempo di ritardo espresso tra 15 e 30 millisecondi (chorus color), velocità di modulazione, cioè le frequenze dei diversi LFO (modulation rate o, semplicemente, rate), ampiezza della modulazione, cioè la quantità di controllo assegnato al parametro delay time (modulation amount). 2. Phaser Applicazione diretta dei filtri All Pass (vedi sopra) e della loro peculiare gestione del rapporto frequenza/fase, l algoritmo di Phaser permette di variare dinamicamente la rotazione di fase del segnale passante, conferendo al medesimo un inconfondibile caratteristica cangiante. Se sovrapponiamo il segnale filtrato (cioè diversamente ritardato in fase) dalla catena di moduli Allpass (che costituiscono il Phaser) al segnale originalmente presente in ingresso, nello spettro risultante si creeranno dei rinforzi di ampiezza, cioè dei picchi, in corrispondenza delle coerenze di fase e degli annullamenti di ampiezza, cioè degli avvallamenti, in corrispondenza delle cancellazioni di fase. Dal momento che il comportamento del filtro è sensibile alla frequenza del segnale passante, questo fenomeno varierà significativamente in base all intonazione del segnale originale. Se il segnale in ingresso è ricco di armoniche, ciascuna di essa si troverà indipendentemente ruotata in fase rispetto alle altre di frequenza diversa ed all ascolto il segnale finale assumerà il caratteristico comportamento sonoro. Per rendere più ricco ed interessante il comportamento del Phaser, si usa abitualmente collegare in cascata diverse celle di filtraggio Allpass: come osservato in precedenza a proposito dei filtri veri e propri - ciascuna cella aggiunta aggiunge un fianco allo spettro risultante: due celle (cioè due stadi) realizzano un unico notch (cioè un solo avvallamento nello spettro timbrico), quattro stadi forniscono due notches ed un peak centrale, dodici stadi forniscono sei notches e cinque peaks intermedi. In base alla densità ed al numero delle celle All Pass collegate in serie sarà possibile ottenere un trattamento più o meno denso ed energico; ovviamente, la semplice sovrapposizione statica di segnale diretto ed effettato è poco significativa: il massimo riscontro lo si ottiene modulando a bassa frequenza il punto di turnover frequency del circuito Phase. Enrico Cosimi 20-2

3 In base al tempo di ritardo, sarà possibile variare il colore dell effetto ed in base al rapporto tra segnale diretto e segnale ritardato sarà possibile gestire la profondità dell effetto. Si può utilizzare una linea di ritardo impostata su 2,51 millisecondi ma il valore può essere arbitrariamente modificato fino a trovare il giusto colore all effetto e, con un mixer di raccolta, si provvede a modificare il bilanciamento tra segnale diretto e segnale ritardato. Nel caso si preferisca ottenere una timbrica più ricca, è possibile creare un ulteriore percorso di ri-modulazione realizzando una linea di feedback con cui reinviare all ingresso della linea di ritardo una quantità variabile di segnale in uscita alla medesima. I parametri banalmente più immediati, oltre al numero delle celle All Pass cioè dei picchi ed avvallamenti richiesti nello spettro di segnale sono quelli relativi alla velocità di modulazione ciclica ed alla quantità di feedback richiesto. 3. Flanger Originariamente ottenuto sommando analogicamente due copie dello stesso segnale e variando la velocità di una delle due, il trattamento di flanging rende particolarmente evidente i rinforzi e le cancellazioni di fase nel segnale definitivo. Se sottoposto a modulazione ciclica, l effetto è sorprendentemente dinamico; se mantenuto staticamente, è di fatto - assimilabile al comportamento timbrico ottenibile con un normale filtro a pettine. La costruzione standard del flanger prevede la presenza di tre linee di percorso audio: la prima dedicata al trasporto del segnale diretto, la seconda che sottopone lo stesso segnale ad una linea di ritardo modulata in banda sub audio mediante LFO, ed una terza che produce recursivamente il feedback necessario alla rigenerazione, cioè alla quantità di enfatizzazione desiderata sui picchi di segnale. A differenza del Phaser, dove è possibile variare addensamenti o rarefazioni per le turnover frequencies delle diverse celle All Pass instanziate, all interno del Flanger la spaziatura di picchi ed avallamenti è fissa e simmetrica e non può essere differenziata nella sua struttura. Enrico Cosimi 20-3

4 Patch SM025 Cho_Pha_Flng La patch fornisce due sorgenti sonore OSC DUAL e NOISE, selezionabili mediante Switch 2-1 SOURCE SELECTOR e collegate ad un network di Multiplexer MUX e Switche 4-1 SELECT (colorato in rosso). In questo modo, l utente può selezionare uno dei quattro possibili percorsi audio ed automaticamente agganciare ingresso ed uscita per le diverse instanze di trattamento audio. Il primo selettore dello Switch SELECT abilita l ascolto del segnale diretto, quindi privo di trattamenti. Il secondo selettore permette l ascolto dello STEREO CHORUS. Dal momento che il percorso di uscita è dual mono, i due canali left e right prodotti dallo Stereo Chorus sono sommati insieme mediante modulo Mix 2-1. L utente può sperimentare, con le diverse sorgenti sonore, i cambiamenti ottenibili variando i parametri di detune ed amount. Il terzo selettore abilita l ascolto del modulo PHASER, con i parametri di rate e feedback. Il quarto percorso di canale, infine, permette l ascolto del modulo FLANGER, con le possibili variazioni di rate, range e feedback. Come al solito, per innescare l emissione sonora, l utente deve aprire lo Switch AUDIO ON colorato in giallo. Enrico Cosimi 20-4

5 Bit Reduction e Sampling Rate Reduction Sound Modifier FX Digitizer Bit Reduction e Sampling Rate Reduction Se la struttura di sintesi lavora nel dominio digitale, è facile che nonostante più o meno ampie pretese di virtual analog modeling sia offerta all utente la possibilità di intervenire sulla densità dei bit disponibili e sulla frequenza di campionamento. Sample Reduction Senza entrare in dettagli teorici per i quali si rimanda alle pagine propriamente dedicate all Audio Digitale basterà ricordare che, dato il teorema di Nyquist, la massima frequenza riproducibile da un sistema è ottenibile mediante la formula: F = SR/2 Dove F è la massima frequenza ed SR è la sampling rate. Se la Sampling Rate viene abbassata drasticamente, finirà per piombare nella banda audio vera e propria del segnale, creando in modo abbastanza drammatico una formante estranea al segnale originale. La possibilità di modulare la samping rate apre nuovi orizzonti espressivi che sfruttano in maniera creativa i limiti di funzionamento imposti all audio digitale. Di seguito, si fornisce la sequenza grafica relativa alla Sample Reduction applicata ad una sinusoide originale emessa con frequenza pari a 329,63 Hz. Il primo grafico si riferisce ad F = SR = Hz. In questo caso, la massima frequenza riproducibile dal sistema è teoricamente pari a Hz. Il secondo grafico è relativo alla stessa sinusoide emessa con F = SR = 7500 Hz. E già evidente lo sgranamento sulle armoniche più acute. Enrico Cosimi 20-5

6 Nel grafico successivo è visualizzata la stessa sinusoide emessa con F = SR = 2000 Hz. La massima frequenza riproducibile è teoricamente pari a 1000 Hz. E ancora riconoscibile l andamento alternato della sinusoide originale, che risulta perà sensibilmente alterata dalle imprecisioni di dettaglio. L ultimo grafico si riferisce alla stessa sinusoide emessa con F = SR = 1000 Hz. La massima frequenza riproducibile è pari a 500 hz, ma già la Sampling Rate rientra sensibilmente in banda audio, alterando in modo irreparabile il timbro percepito. Chiaramente, l utilizzo creativo della SR reduction presuppone l interesse di lavorare con timbriche rovinate in maniera volontaria secondo l estetica dell imperfezione. Bit Reduction La riduzione del numero di bit disponibili per la descrizione di un evento audio ha conseguenze significative sulla sua qualità timbrica percepita. Anche in questo caso, pur non essendo prevedibile la modulazione del parametro in tempo reale, è possibile sfruttare significativamente le asprezze timbriche e le sensibili variazioni di dinamica ottenibili con basse densità di bit. Enrico Cosimi 20-6

7 Il grafico seguente riproduce una sinusoide emessa con F = 24 bit, in condizioni cioè di massima definizione possibile da parte del sistema utilizzato. Fino a 8 bit, a parte la perdita di dettaglio dinamico, non ci sono variazioni grafiche (cioè timbriche) apprezzabili ad occhio nudo; le cose iniziano a diventare più interessanti selezionando una densità pari a 7 bit. Se scendiamo a 6 bit, le imprecisioni di dettaglio diventano ancora più evidenti. La situazione peggiora con soli 5 bit. Enrico Cosimi 20-7

8 E peggiora ancora con 4 bit. Se si utilizza una densità pari a soli 3 bit, come nell illustrazione seguente, diventa complicato riconoscere il percorso grafico originario. La stessa deviazione dal modello originale è riscontrabile all ascolto. La situazione peggiora irrimediabilmente con soli 2 bit. Si noti come, alla mancanza di dettaglio intermedio, corrisponda un incremento artificioso perché non collegabile al modello originale un incremento nell ampiezza media del segnale, interpretabile come severa distorsione. Enrico Cosimi 20-8

9 Con 1 solo bit di definizione, il segnale è irriconoscibile e la sua ampiezza è tale da obbligare, per la visualizzazione corretta all interno della stessa gabbia grafica alla sua attenuazione di!. Enrico Cosimi 20-9

10 Patch SM028 Bit_Sample La patch offre la possibilità di verificare i risultati ottenibili con le progressive bit reduction e sample rate reduction applicate ad una sinusoide. L utente, dopo aver abilitato l AUDIO ON mediante apposito Mixer 1-1, può velocemente paragonare il segnale originale DIR con quello processato EFX selezionando la sorgente richiesta nel modulo Switch 2-1. Si presti attenzione alle drammatiche implicazioni timbriche proprie della regolazioni estreme e, se possibile, si verifichi costantemente con un oscilloscopio hardware o virtuale il comportamento del segnale passante. Enrico Cosimi 20-10