聊一聊合唱Chorus

如果你是一位硬核的吉他手,想必你一定拥有一堆单块效果器,可能还有钟爱的xx款箱头,xx年的古董失真。合成器玩家也需要丰富的效果器,都会希望用它们塑造全新的声音,但有一种效果器却在合成器与电吉他间收获了截然不同的待遇,它就是今天的主角——合唱(chorus)。

Junochorus

合唱本身的原理很简单,本质上是一个0反馈的延迟效果器,由一个LFO调制其延迟时间(一般在几毫秒到十几毫秒之间),将调制后的信号与原信号混合,你就得到了一个合唱效果器。现在的合唱多为立体声合唱,会有2条延迟效果链,分别在左声道和右声道,营造出宽广的声场。

一般我们都会认为合唱效果器可以增厚音色,添加动感和空间感,但是,在成为今天所见的,装在一个小盒子里的效果器之前,合唱走过了相当长的路程,这也是人类尝试增厚音色的历史,本篇文章我们将了解合唱被发明的历史,并构建一个自己的合唱效果器。

解协Detune

很早以前人们就发现,同时演奏多个相同乐器可以获得丰满的声音效果,这是因为不同乐器的音色,音高都有细微的不同,叠加在一起时并不是1+1=2的效果,而是由细微的不同产生了各种动态变化。这一原理也应用到了合成器里,常见的模拟合成器都有2个或更多的振荡器,经典玩法就是使用2个锯齿波,将他们的音高互相偏移一点,然后Duang~,你就得到了最经典的“合成器音色”。这想必是各位熟悉的部分,这样的思想实际上在机械管风琴上就出现了,管风琴的每个音符实际上对应多个音管,每个管子的音高也有所不同,这就是最早的增厚音色的方法,也就是用机械的方法产生Detune,而之后的各种变化也都是基于Detune这一理念

Pipe-Organ

旋转音箱Rotatory Speakers

到了电子技术飞速发展的时代,哈蒙德风琴被发明了,这也是最早的电子键盘乐器之一,尽管它们十分畅销,却有一个明显的问题——它们听起来不像真实的风琴。然而这一切都将改变,1940年,一位名叫Leslie的天才发明了世界上首个旋转音箱,并以自己的名字命名。尽管“旋转音箱”听起来像是某种玩具,其背后可是机械和电子科学的完美结合。

leslie speaker Leslie-speaker

叫做旋转音箱的原因是,箱体内真的有旋转的声音单元,高音部分2个,低音部分1个,高音部分是2个喇叭相背放置,低音部分则只有一个喇叭,它们都安装在底盘上,以不同速度旋转,产生类似合唱与颤音(tremolo)的效果。

可能这里你还没有意识到这项发明的天才所在,我们来捋一捋。

由于多普勒效应,汽车驶向我们时,其鸣笛的音高会变高(如果你想亲自实验,记着躲开汽车),反之亦然,而旋转的喇叭恰好就是这一效应的体现,当喇叭向前转动时音高会变高,而与之相背的另一个喇叭音高会变低,也就是说,我们实现了将一个声音变成2份,并且让它们的声音高低循环变化的效果。换句话说,Detune的效果。这样的设计还有一个好处,随着喇叭位置的改变,音量也会出现动态变化(下方的低音单元就是纯粹为了颤音效果),这样就实现了非常丰富的音色变化,想了解具体效果,请看如下视频

音高调制Pitch Modulation

二战时期,有一项技术在德国被发明,这就是磁带,可以说,可编辑的磁带开启了全新的音乐纪元。前面我们提到了用机械方法产生Detune,然而这只适用于乐器的发声或扩音部分,可不可以将录制下来的声音做出detune的效果呢?有一个显而易见的方法是,将同一份声音复制到两段磁带上,再将磁带的播放速度改变,这样音高就会产生微小的差异。然而由于速度差异,这种方法会导致音频出现时间上的差距,也就意味着两段音频对不齐。直到……

ken-townsend

1966年,Abbey Road Studio的Ken Townsend发明了Artificial Double Tracking(ADT)技术,即同时录制两个轨道,一个轨道的时间略有延后,然后规律性地增大减小这个磁带的播放速度,如此便实现了音高的偏移,产生了同期合唱的效果,并且由于既有快放也有慢放,综合下来磁带不会出现时间偏差。

当时他正在为Beatles录音,方法是让保罗听自己前一次的录音,并跟着唱,得到2次录音,这样做十分繁琐并且也很浪费磁带机的轨道。Townsend在回家路上想出了解决办法,并在第二天早上试验成功,这项技术的发明就是这么简单。

ADT相当好用,并且只需要一台磁带机就能实现,现在有很多Detune插件就是一模一样的原理。

想了解更多关于ADT的故事,可以看一看waves网站上的这篇文章

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Abbey Road Studio用于调制磁带速度的工具TG-150m

时间调制Time Constant Modulation

实际上,当时效果器界最头疼的问题就是如何优雅地实现延迟效果,因为当时还不存在数字信号处理,想要对音频信号进行延迟,就得想办法将其保存下来。在BBD发明之前,唯一的选择是以罗兰RE-201为代表的磁带延迟效果器,将声音录在一段首尾相接的磁带上,来达到延迟的效果。这种方法不仅十分笨重,机器的可靠性也是个问题,所以并没能走到乐手的手中。

直到BBD的发明改变了这一切,Bucket Brigade原意指的是救火时的传水方法:每个人手持一个桶,从前一位手里接水并传给下一位。这和BBD的原理十分相似,只不过BBD用的是存储电子的桶——电容。![A-188-BBD](/images/A-188 BBD.jpeg)

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这是著名BBD芯片MN3000系列的原理图,芯片连接到外部音频输入,不断地将输入电压存储到第一个电容中,并将每个电容的电压传递给下一个。芯片需要由一个外部时钟驱动,也就是说,虽然芯片内传递的是模拟量,但是在时间上却是不连续的,也就意味着,频宽会受到香农采样定理的限制。一个BBD芯片内通常有成百上千个电容,依次传递电压的过程会产生了延迟,最长延迟时间一般为十几毫秒。

这里的原理是,我们可以通过改变读出信号的速率来调制延迟时长,也就改变了音高本身,基于这一特点,基于BBD的合唱(当然,还有Delay)诞生了,也就是说,用一个LFO来调制BBD的延迟时间,这也就是现代合唱效果器的诞生。

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最简化的合唱效果器原理

制作你自己的合唱

说了这么多,合唱这个概念应该不再陌生了,那么,既然合唱就是延迟,可不可以自己用延迟搭建一个合唱呢?当然可以!下面我们就在强大的Ableton Live里制作一个合唱吧。

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首先我们需要一个Delay,将时间设置在5-20ms内可以获得良好的效果。

这个时候还不会有什么效果,弹奏一个声音也只能听到它和自己叠加的效果,

那么,下面让它动起来!

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下面插入一个LFO,调制目标是延迟时间,这里左右时间是联动的所以只需要调制一边。上方12%-37%是取值范围,下面通过Depth来控制调制量,这个时候,你就应该能听到合唱的效果了。

不过目前还是单声道的合唱,我们想要的是立体声合唱,这不难,只要再插入一个轨道,分别pan至左右即可,为了提升效果,可以将第二个LFO的相位设置为50%(如上图)。

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为了方便使用,可以将参数映射到宏,干湿比一般为50%,这里的LFO Jitter是为了让音色多一些随机性。

那么,我们的合唱到这里就完成了,如果你想直接拿来用,可以点击这里下载我的预设。