“模拟”,“数字"和吉他效果器板

这篇文章旨在尝试讨论吉他效果器语境中“模拟”和“数字”的意义,尝试说明为什么我认为在吉他信号链中保有“模拟”干声通路非常必要,以及为什么我认为完全由“数字”效果器组成的效果器系统对我来说毫无意义。

太长不看版

要对“模拟”和“数字”这两个概念做精准定义是一件非常困难的事情;在音频设备的语境下,“数字”大多数时候意味着音频被转换为数字化的数据。数字音频的普遍性特征包括通用处理(理论上,一个设备可以进行各种不同的音频处理)以及延迟(“数字”效果器通常需要1到2毫秒来处理你的信号,“模拟”效果器相比之下速度要快很多)。

当“数字”音频设备的最核心理念在于“泛用且万用”,我着实不太能理解有人在自己效果器板上摆上为数众多的“数字”效果器,特别是这些“数字”效果器还不带Midi控制功能且仅仅旨在模仿“模拟”效果器的音色。而它们所模仿的对象,在今天的效果器市场,常常价格不会超过甚至远低于这些“数字”效果器。我个人的效果器板搭建,大体上遵循”以‘模拟’效果器为主,在延迟/混响类效果器上选择以一到两个拥有模拟干声通路的‘数字’效果器“的原则。但我也不反对”以一个主要的平台类‘数字’效果器,如Line6 Helix系列或者Fractal FX系列这样的综合类效果器,辅以几块额外的'模拟'效果器“的效果器系统搭建思路。

就市场策略而言,我并不喜欢Strymon或Source Audio这样的厂商推出相关产品的思路,即推出好几种在硬件上非常相似,不同之处仅限于内载算法的产品。我更喜欢Line6或Boss在推出综合效果器时“打包自家全家桶”的做法,甚至是Eventide的“购买Core版本的H9,然后根据需求购买额外算法“这样的策略。展望未来,我更希望看到”数字“类效果器能够拥有一个标准化的平台类产品,好像不同的DAW都可以加载各个厂商所研发的VST插件一样:一个标准化的效果器系统可以让我随意加载不同厂商如EHX、Source Audio、Boss、Strymon、Line6、Neuanber等出品的各种不同算法。

“模拟”与“数字”……究竟有什么区别?

如前文所述,要对“模拟”和“数字”这两个概念做精准定义是一件非常困难的事情。至今,维基百科上都没有“analog”、“digital”、“模拟”、“数字“的专门条目,但是却有”模拟信号“以及”数字信号“的相关条目。”数字信号“的条目中如此写道:”数字信号是离散时间信号(Discrete-time signal)的数字化表示,通常可由模拟信号(Analog signal)获得。……离散时间信号是模拟信号的采样结果:离散信号的取值只在某些固定的时间点有意义(其他地方没有定义),而不像模拟信号那样在时间轴上具有连续不断的取值。……将一组精确测量的数值用有限字长的数值来表示的过程称为量化(Quantization)。从概念上讲,数字信号是量化的离散时间信号,而离散时间信号则是已经采样的模拟信号。”对“数字信号”的如此定义还算可以,但是,这依旧无法解释“数字”摄影与“模拟”摄影之间的区别。

但似乎存在着这样一种共识:拍摄于老式感光胶片并使用传统暗房工序冲洗处理的摄影作品,黑胶唱片,以及全电子管的吉他箱头,都可以被称为“模拟”;而Mp3文件,在线流媒体,以及Kemper,则会被归类到“数字”。那么,究竟“模拟”和“数字”各自具有什么样的特征呢?

让我们从这下述的例子开始说起:客观世界中存在有一些你想利用相关技术进行复制或重现的事物。例如,某时某地你所观察到的优美景色,你想要保留下来以供来日再次欣赏。你家的猫儿发出了可爱又好笑的叫声,你想要与你的好朋友一起分享。

所谓“模拟”的方法将会是:使用一些会对投射来的光源或是声波产生相应成比例反应的化学或者物理设备。例如,当有更多的光通过镜头投射到底片上的某一点,底片上的那一点就会变得更黑。又例如,将拾取到声源并随之一起振动的膜片连接到刻针上,以此将相应的振动刻到载体之上。载体(即黑胶唱片)之上的沟槽,与原始声源所产生的空气波动是成比例的,即“类比”(Analogous)的。现在,你可以把黑胶唱片连上唱针(相比刻针来说没那么锋利)以及大大的锥形喇叭来回放之前记录下的声音了。这整个过程甚至不需要使用任何电力(老式的黑胶唱机是手摇的)。“模拟”电路的运作也非常类似:以电吉他为例,琴弦振动与磁性拾音器的相互作用会产生与琴弦振动成比例(类比)的电信号。

所谓“数字”的方法将会是:把图像或声音以既定的网格标准进行测量,并把测量结果转换为数字。例如,你可以测量200万个像素点中每个单位像素点接受到光的多寡,以数值0(非常暗)到65535(非常亮)来表示。又例如,你可以以每秒44100次的频率来测量”所使用的麦克风振膜振动位置“,以数值0到32767到65535来表示。

由此,“模拟”是由其信号的成比例以及连续性为特征的。“数字”则是通过特定时间/空间单位切分物理现实进行相应测量,并将测量结果储存为“范围内的单一数值“为特征。

“模拟” Vs. “数字” 各自的优缺点?

以历史发展的角度来看,“模拟”技术出现得更早,因为其建构和实现的方法都更加简单。这也意味着我们所热爱的许多艺术形式—摄影、电影、流行音乐等等,都是在“模拟”的媒介中发展壮大的。经典电影的观感与印象,很多来源于拍摄所使用的胶片本身的规格与限制。早期“模拟”设计的电吉他电子管音箱被推到远超使用限制范围之后所产生的失真音色,从诞生之初直到如今依旧收到吉他手和听众的追捧。可以说,我们所享有的当代文化,有很大一部分是伴随着“模拟”技术的发展与进化而构建起来的。这或许也就是为什么,至少在相当一部分人心目中,“模拟”在某些领域中几乎就是美好的代名词。

下面列出几项,至少在电吉他音频领域,“模拟”技术所具有的独特优势:

  • 在失真时更加“柔和”(基于电子管的电路设计在失真时甚至比基于晶体管的电路设计更加“柔和”)。当“数字”设备达到或超越其测量范围的极限时,信号会被立即且生硬地切除。而当类似情况发生在“模拟”设备上时,结果通常是信号发生逐渐地转变。(大多数“数字”过载/失真效果器模仿的是“模拟”失真效果本身,其本身电路并不会过载)。
  • 速度更快。至少在音频领域速度相比“数字”更快。“模拟”效果器与音箱对传入音频信号的处理几乎是即时的。“数字”效果器和音箱则总会或多或少引入延迟(latency)。
  • 更耐用,且更容易维护与维修。但是这点也要分情况来看,对于老式的“模拟”设备例如上世纪60年代的电子管音箱来说,这一优点显然是存在的;但对于更加现代的”模拟“设备,如使用了集成电路(IC)以及贴片式元件(SMD)的效果器与音箱来说,这一优点就要大打折扣。

“数字”技术当然也有许多优势,主要的有:

  • 一旦录制完成,储存与传输数字数据并不会降低数据的质量或是引入新的噪声(除非你对数据进行有损压缩,例如JPG和MP3)。
  • 由于音频/视频的数位表示(digital representation)可以数据/数字的形式加以利用,这就使得对其进行各式各样的计算/修改成为可能。包括一些在“模拟”电路设计中没有可能实现的操作。(例如复音移调效果,或是模拟真实房间所产生的混响效果等等)。
  • 所有这些修改都可以通过单一设备完成:一台电脑。而在“模拟”的领域中,你需要多种不同的线路设计或是多种设备。在”数字“的领域中,一台电脑就可以完成动态压缩,EQ处理,添加回声效果,录制多轨录音并进行混音等等操作,基于通用的计算技术,需要的只是不同的算法。

“模拟”设备还有一点让人又爱又恨的特性,它们往往更加“鲜活”,拥有独特的“个性”:即使是同一型号的设备,个体之间时常存在一些区别;每次使用时所产生的结果往往都有些许的不同;有些设备甚至对于温度相当敏感(作为germanium Fuzz爱好者,这点我深有体会)……而“数字”设备在使用时则总是能够带来一成不变,可预期的结果,除非你在使用它们时主观地加入一些随机性的因素。

下面我将引用一段Brian Eno的有趣论述:

”对于新媒介,任何让你感到怪异、丑陋、不适和恶心的特点,在日后都会成为其标志性的特点。CD的失真,数码视频的抖动(jitterness“),8比特音乐的糟糕声响—所有这些缺陷从在可以被技术性避免的那一刻起,立刻就会被怀念、珍惜,乃至于被模仿以重现。这就是故障(failure)之声:有太多现代艺术其实就是某些事物,即某些媒介被推到极限正在分崩离析,处于失控状态下发出的声音。失真的吉他音色,就是媒介的响度极大地超过了媒介被设计的承载范围。布鲁斯歌手嘶哑破裂的嗓音,就是情绪化的呼号喷涌而出的声音,过于有力以至于嗓子难以承受。富有颗粒感的电影胶片,褪色了的黑白照片,所有这些艺术形式所带来的情绪激荡,其实都来源于目睹原本被设计为承载记录某些事物的媒介,其冗余被事物本身的力量所压倒乃至超越所带来的激动与兴奋。“

尽管“模拟”音乐技术总是在(某种)故障范围内运作,“数字”音乐技术却鲜少有这样的特点。或者说,“数字”音乐技术其实是在模仿“故障“,让这种特性变得更加可靠且可控,但显然在艺术性上没有那么有趣。如果你想要听一听真正的”数字“故障,Radiohead的Karma Police结尾处的数字延时自激(Self-oascillating)是一个很好的例子。

灰色地带:斗链式延时(Bucket Brigade Delays)

那有没有所谓“半数字”的技术与设备呢?如果我们把”数字“定义为对连续性信号的离散取值,那么答案就是”有“。黑白电影胶片可以作为一个例子:空间与亮度在此是连续的,并没有取值的单位。但时间在此却不是连续,通常以24帧/秒为采样率进行采样。

另外一个例子就是老式的“模拟”延时效果器。相比于毫无疑问是完全“模拟”的磁带延时,这些效果器通过使用斗链式原件来达成延时的效果:吉他信号的模拟采样被储存在一个电容之中,然后以击鼓传花的形式以时钟周期的频率一步步地传过数以千计的电容。所以,BBD延时效果器是有采样率的,而且采样率通常会随着延时时长的变化而改变。这就是为什么在把BBD延时效果器的延时设置得很长的时候,延时效果会产生类似数字信号降低比特率的效果。

但是,电影胶片或是BBD延时的工作原理都不涉及数字化的数据,对于数据的相应计算处理也就无从谈起。所以,相较于把它们称之为”半数字“技术,似乎把它们称之为”离散时间模拟“技术更为准确。

延迟,转换损耗以及“模拟”干声通路

前文已经提到过,使用“数字”音频设备总会引入微小但依旧可测量到的延迟,而使用”模拟“音频设备则没有这个问题。这是因为将输入的”模拟“信号转换为”数字“信号,再经过某种时钟控制的微处理器处理,再将处理后的”数字“信号转换为”模拟“信号输出,这一数模转换及处理的过程显然需要花费一些时间。而电流在模拟电路中流动的速度近乎光速,相比之下要快非常多。

显然,效果器厂商很少会在产品详情页面标识出不同数字效果器的实际延迟,但网上还是有一些相关的测量结果。下面是我在The Gear Page一个相关帖子里找到的数据。

  • Eventide Timefactor:2.3 ms
  • Torpedo CAB:1.7 ms
  • Strymon Deco:0.8 ms
  • Line 6 M5:1.2 ms
  • Line 6 HX Stomp:1.55ms (激活Fx Loop会把延迟时间加倍至3.1ms)

这样的延时其实并不过分。在室温条件下,声音大概需要2.92 ms来通过1米的距离。所以当你站在你挚爱的电子管音箱1米开外的地方进行演奏,这一距离所引入的延时就已经比上述任意一个效果器所引入的延时要高了。一些更老的数字效果器可能会有更高的延时,某些效果器在不同工作模式下的延时也会有所不同(如Eventide H9,在pre/post模式下延时就会加倍)。

单个数字效果器的存在延时看起来不是什么大问题,但当你串联多个数字效果器一起使用的时候,它们各自引入的延迟会叠加在一起。同时,由于每个数字效果器都需要经过各自的ADDA转换,所以将多个数字效果器串联起来使用还有可能会对信号的质量造成影响。但上述这些会造成实际可察觉的变化吗?答案是视情况而定,例如你串联起来的数字效果器的具体型号以及你对此类影响的敏感程度等等。

这就是为什么我认为在数字效果器(特别是延时和混响类效果)中保有模拟干声通路是非常必要且重要的原因:保持原始干声信号的完整与直接通过,仅有受到影响的湿声信号进入ADDA转换以及相应处理环节。在延时和混响类效果器中,湿声信号本身就会或多或少地经过延迟处理来达到相应效果,所以数字效果器本身的延时就不再成为问题。”模拟“与”数字“,两全其美。现在很多数字类效果器都配备有模拟干声通路,包括但不限于:

  • 所有的Strymon延时与混响效果器
  • Boss DD-500与Rv-500
  • Source Audio Ventris
  • Empress Echo System,Reverb和Tape Delay
  • Neunaber Wet
  • GFI system SPECULAR TEMPUS

但也有很多数字类延时、混响和综合效果器没有配备模拟干声通路,包括但不限于:

  • Line6的所有效果器
  • Source Audio Nemesis
  • Empress Superdelay
  • Eventide Timefactor,Space,H9

一款设计精良,质量上乘的现代数字效果器,其本身延迟以及ADDA转换所造成的损耗几乎可以忽略不计,因此没有配备模拟干声通路完全可以接受。但如果你正在使用的数字效果器没有模拟干声通路,且你也可以感知到它对你吉他信号的影响。请不要慌张,你可以通过一些方法为这些效果器添加外置的干声通路。我的做法是把这样的效果器放在Boss Es-8线路选择器的并联环路(parallel loop)里。

为什么完全由“数字”效果器组成的效果器系统对我来说毫无意义

通过前文的论述,我大致表达了,在我看来,数字类音频技术的特征与优势在于其泛用性:只要使用正确且合适的算法,一台设备即可满足所有的需求。这也是为什么当我看到有人在自己的效果器板子上放上多于六块的数字类效果器(特别是这堆数字效果器通常还是同个牌子的,Strymon,我说的就是你)时,我会感到非常奇怪,认为这样的行为毫无道理。

对我来说,能够只购买一台可以装载其出品不同算法的单一Strymon设备显然是更合理的行为。当然,让消费者者购买7台不同的效果器,其中3大4小,硬件方面几乎一样,区别仅限于算法(和颜色)对于厂商来说是可以将利润最大化的明智市场策略。我很欣赏Eventide H9 core版的销售策略,即提供一个基础的效果器硬件平台,消费者可以在以后按需购买自己真正需要的算法(虽然国内常态是直接购买max版,我可以不用但我不能没有)。作为一个吉他手,我当然眼馋Strymon的Timeline,但我知道自己几乎不会去使用其中的一些算法,这也是我一直没有入手Timeline的原因。如果Strymon可以让我自己选择,用他们出品的Bigsky的一些混响算法,DIG中的ping pong算法,或是Deco中的tape模拟算法来替换掉Timeline中一些算法,我会毫不犹豫地立即购买Timeline或是类似的效果器硬件平台。但仅就现在而言,我毫无动力多次花掉两三千人民币购买上述提到的Strymon不同产品。

另外,过多数字类效果器串联所带的数模转换损耗,也时常让我从睡梦中惊醒:为什么吉他效果器一般都不提供数字信号的接口?而大多数Hifi音乐设备在二十多年前就已经标配了数字信号接口?(根据Source Audio的说法,大多数数字音频设备所使用的IC芯片都已经具备了SP/DIF界面)。

所以,我的建议是,如果吉他信号链中数字效果器的比例过大,那就不如数字一条路走到底,即让一台设备处理所有数字信号相关的工作。例如,Line 6的Helix系列,Fractal的AX或FX系列,Boss的GT系列(当然还有Kemper,但Kemper的强项并不在于其所提供的的效果),甚至于国产的Mooer以及Hotone的综合效果器。但与此同时,我又不希望将自己的音色局限在单一厂家的算法全家桶里。对于我来说,组装自己效果器板的乐趣与价值(?),来自于尝试各式各样不同的效果器,并在这个过程中发现并构建属于我自己的独特效果组合。

总结一下,我发自真心想要的是:各大效果器厂商可以联合在一起制定出一个数字效果算法的通用标准,就像各种DAW都支持VST标准作为其效果器插件一样。不同厂商依旧可以推出各自不同的硬件产品,在外观设计,用户界面,运算能力等方面各有不同,但都可以加载并运行符合这一通用标准的效果算法。(虽然在梦里)

在这样的美梦实现之前,我的效果器板依然会以模拟效果器(其中一些具备数字控制)为主,辅以配备有模拟干声信号通路的数字单块(Boss DD-500)。吉他手总体来说是难以取悦的动物,他们时常固执又偏激,但他们也从来不会拒绝探索与拥抱更多的可能性。

omi

我还没有学会写个人说明!

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