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Waves 建模技术揭秘:数字世界中的模拟魔法

官方新闻稿 发布于 2021-09-18 ·

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Waves最畅销插件目录中的相当一部分都是通过建模技术来捕捉经典模拟设备声音的。例如众多Abbey Road录音棚中使用的老式设备的声音,以及大受欢迎的SSL系列。

 

Waves最畅销插件目录中的相当一部分都是通过建模技术来捕捉经典模拟设备声音的。例如众多Abbey Road录音棚中使用的老式设备的声音,以及大受欢迎的SSL系列。

然而,对于大多数每天都在使用这些插件的朋友来说,“建模”依然看似是艺术与科学的神秘结合。对于这些插件是如何成为现实的,人们心生好奇是自然的。这篇文章就跟大家分享一下Waves的建模理念和技术,揭开神秘面纱,当然还会涉及到其中“人的因素”——没有它,技术就毫无意义。


回溯最优设备之源

要建模什么设备,是我们必须要做出的首个抉择。听上去貌似很简单?但事实并非如此。Waves坚信协作的力量,因此众多决策都是基于与艺术家、产品经理、我们的技术团队和行业同仁们的多方讨论而出的。最值得一提的是,如果没有Waves插件用户们的反馈和批评,Waves就不会像今天这样成就世界一流软件公司的地位。

正因此,我们的许多产品创意来自于Waves艺术家——我们珍视并信任的制作人和工程师们——他们与我们的产品部门讨论分享自己的宝贵想法。与此同时,我们对建模的探索也有自己的思考,并与艺术家们一起测试这些想法,以获取他们的反馈。

我们所做的一切都是因为广泛合作才成为可能。例如,如果没有Abbey Road工程师和技术人员的专业知识,我们永远不可能将Abbey Road的经典设备带入虚拟世界。他们不仅拥有令人难以置信的设备收藏,而且都维护良好——一切都经过校准且符合使用标准。这使得软件的仿真结果不仅能捕捉到了真实设备的本质,而且还能捕捉到了往日经典录音中的设备声音。


在Abbey Road录音棚建模的原版J37磁带机

事实上,J37磁带机插件听起来完全真实的原因之一就是,它的偏置校准是根据60、70年代的原始文档完成的。偏置对磁带的声音有着巨大影响,了解半个世纪前工程师做出的选择,使我们也能够在插件中做出相同的选择。我们也很幸运,Abbey Road的工程师对设备的反馈和见解大有助益,使得建模过程变得精准。声音质量或许是主观的,但Abbey Road的员工知道设备应该发出什么样的声音,而不仅仅是在示波器上应该显示什么样子。

建模需要我们的合作者的倾力投入,因为建模过程需要数月之久——在极端案例中甚至延续数年——并且需要大量反反复复的工作。比如对PRS Supermodels吉他音箱的模拟,不仅仅是我们拿到音箱放大器,提案出插件模型,将其呈现给Paul Reed Smith先生并让他给插件版本“赐福”而已。Paul真正参与了每一步,监督我们的工作进展,并提供了严格的反馈和批评。

视频:打造PRS SuperModels


甄选待建模的设备单元

建模模拟设备的所有厂商面临的一大挑战是,如何选择要建模的真实设备单元。模拟产品有很多变数。除了设备本身的元件容差外,在整个产品生命周期中,某一年制造的产品与较早或较晚年份生产的相同产品相比,可能使用到了不同的元件。

通常,软件公司会搜寻同一设备单元的不同版本,选择他们碰巧最爱的一个,并对其进行建模。

虽然这能得到很好的结果,但Waves则采取了一种略有不同的方法。

因为我们与合作艺术家的紧密关系,我们可以对他们创造出标志性声音和热门歌曲的真正服役设备进行建模。我们不只是想要一个听起来不错的设备:我们想要的是对Andrew Scheps、Chris Lord-Alge或者Jack Joseph Puig来说听起来最好的单元——他们个人选择入驻他们的工作室,一次又一次选择使用的那个,而且重要的是,他们会持续让它服役,对它校准并进行长期维护。

我们在Jack Joseph Puig工作室建模的Fairchild压缩器和PuigTec均衡器时就是如此,我们为Chris Lord-Alge最喜欢的Urei 1176LN、Teletronix LA-2A和Urei LA-3A压缩器建模时亦是如此。我们的目标,不是对我们能找到的随便什么设备就进行建模,而是对Chris在他的混音中使用的特定单元进行建模。我们想对在日复一日的音乐制作中经受住时间考验的单元进行建模。

不仅如此——如果你是模拟硬件用户,就会知道即便是同一台设备,每天也都会感觉有点不同。个中原因有时完全就像是谜。所以,当我们和Jack Joseph Puig一起为Fairchild建模时,Jack坚持要我们建模且还要对比结果——不仅仅是与他甄选的特定Fairchild单元进行比较,还要与那台设备表现最佳的状态进行比较。


建模的技术苦旅

在选定要建模的设备,并决定此过程中与我们合作的艺术家、工作室和制造商名单之后,我们便开始了对被建模单元的性能进行量化的艰苦旅程。

这太复杂了,所以模拟单元的建模需要那么那么长时间。例如,LA-2A是一款流行的压缩器/限制器,看起来很容易建模吧:它只有两个旋钮、一个微调电位器和一个压缩/限制开关。但是,控件会相互作用:如果你更改了高频微调器,那么高频的压缩量就会发生变化。此外,单元本身使用的电致发光增益控制技术的响应极其复杂:比如,虽然释放时间不可调,但它会随着信号衰减而在动态上有变化。

在建模工作的早期,模拟设备单元被视为“黑匣子”,你试着根据输入内容对输出内容进行建模。建模必须更简化,因为插件必须实时工作,而电脑每秒只能完成那么多的运算。所以,一些较早较老的插件无法在高采样率下工作,或者会增加过多的延迟,又或必在你听到它们之前被渲染过。那个时代的电脑性能根本跟不上。但幸运的是,计算机的性能在呈指数级增长,并且可以执行越来越多的实时运算了。这就允许我们进行更详细的建模,尽管这种精度也会增加模拟设备建模所需的时间。

在Waves的工作中,我们以元件为基础对设备进行建模,这就需要分析设备中的每个元件对声音的影响,以及这种影响如何随着不同的控制设置和操作情况而变化。


为原版Abbey Road REDD.37控制台建模

这种建模的第一步便是拆开我们要建模的硬件,并将其与设计原理图进行比对。这很重要,因为硬件实物和设计图通常不相关——比如,可能有人忘记了更新元件数值,或忘了记录某个部件的替换。此外,这意味着有必要找到与“经典”电路确切匹配的硬件,而不是那些听起来很接近但不完全相同的替换零件。

打开设备单元后,将其与设计图还有其他单元进行比较,并确保我们对硬件内部的信号流有了完整的了解,随后分析过程就可以开始了。这个步骤的目标是编写出数学方程来量化出元件的工作性能。其中一些很简单——比如,调高音量控制,如何使音量更大;或者切换到不同的电容器,如何改变无源滤波器的频率响应。但是,有些时候则要困难得多,因为像改变多个模拟滤波器级联时发生的相移变化之类的东西,本身并不在于一个“元件”。因此,我们需要想出一种方法来将所有这些变化转化为一个组件,然后围绕它构建一个等式。


PRS SuperModels的诞生,
对PRS音箱放大器的元件逐个进行建模

当我们使用MATLAB和Pspice之类的程序软件将整个硬件转换为可解方程后,就可以测量硬件的性能并将其与插件的表现进行比较。对于硬件,这需要进行海量的测量,以反映每个元件(比如晶体管、电子管、变压器、电源等等)如何影响声音,以及其他组件的影响。

举个例子,如果在电子管级联中提供更多增益,变压器可能会有不同的反应;而如果在电子管之前又加了一个强劲的变压器,电子管又可能会有不同反应。一场建模必须考虑到所有这些排列组合方式。当你改变控制时,不仅要能提供模拟声音,而且还得能提供模拟的“感觉”,这些考量是很必要的。在对建模进行大量测量后,我们会再将它们与电路中的相同节点进行比较,以确保匹配。


现实中的测试

在进行广泛的听觉测试之前,建模都是不完整的。所以,最后一步就是分析在进行实时操作时,硬件与插件的异同——这正是对建模的真正测试。当然,这些测试涉及到与我们合作的艺术家、原始设备制造商,或者就Abbey Road案例而言——那些每天都在使用着原版设备的Abbey Road工程师们。

通常,这个测试过程会产生一些有趣的惊喜。

例如,我们建模过Aphex Aural Exciter激励器,它是史上仅有的少数电子管驱动单元之一。精通原版Aphex单元使用的制作人/工程师Val Garay证实说,Waves插件的测试版听起来就像硬件一样——只有一处例外。由于硬件设备内的相位反常,Aphex Exciter是用作插入效果,还是用作Aux/Send总线的一部分,声音会略有不同。因此,我们添加了原始单元中没有的模式,在用作插入效果时允许获得Aux/Send总线的独特声音。

 

这还不是唯一的惊喜。在软件中对设备单元进行建模,可以消除物理硬件的意外瑕疵,比如底噪和嗡鸣。然而,当我们的测试人员评估我们有史以来的第一款模拟建模产品——以SSL为原型的通道条插件时,一些人说测试版听起来“不对”——但也不确定为什么,因为A/B对比没有显示出任何音质上的差异。事实证明,对于某些人来说,底噪和嗡鸣也是声音的一部分。只有当我们添加了这些细微的缺陷之后,进行听觉测试的测试人员才不再能区分出硬件和插件。从那时起,我们就为Waves的模拟建模插件添加模拟本底噪声和嗡鸣(50或60Hz)的选项,包括Jack Joseph Puig Fairchild和Pultec等等。

这些都是设计图上没有显示的特性。示波器和电压表不能理解它们,但耳朵敏感的艺术家却能。我们可以创建一个看似完美的数学模型,但却发现有时一点点的“不完美”才是真正的模拟之声。这就需要声音艺术家们——那些在各自领域处于领先地位的制作人和混音工程师,他们才能听到这些差异。他们的协助帮我们确定了这些虽然微小但最终意义却重大的修改。


建模技术的现在和未来

对录制音乐历史上最重要的设备进行建模——比如SSL通道条或API均衡器和一众经典压缩器——已经并将继续成为Waves的重要使命。

而近几年来,我们更强调要超越单个设备的建模,进而对整个工作流程或链路进行建模,每个都涉及以复杂方式设置在一起的多个硬件单元。这些过程使当代制作人能够接触到仅存在于特定时间和地点且无法由任何单一硬件忠实再现的特定制作技术。

一个显而易见的例子就是Abbey Road Chambers插件,它不仅对Abbey Road棚的2号回声室进行了建模,而且将其与复杂的STEED效果的建模相结合。STEED效果是通过在回声室和控制室之间分离信号来实现的,创建一个来自Abbey Road REDD控制台的反馈回路,通过一个专用的磁带延时,经由RS106和RS127滤波器,到达房间并返回。另一个例子则是Abbey Road Saturator,它结合了来自过载的EMI控台的饱和,以及来自EMI TG12321压扩器的激励器型处理。

视频:重建Abbey Road的2号回声室

在所有这类基于链路的插件中,我们的主要努力方向是创建一个用户界面,将上述多层面的处理过程打包到一个易于操作的软件中,而在现实世界中这可能需要很长时间才能设置完成。

视频:Abbey Road Saturator的诞生

对于Waves来说,建模的未来是明朗的:我们将拥有越来越多的可能性,将能处理越来越复杂的项目。仅仅十年前,像忠实再现Abbey Road录音棚的声音这样的任务都是不可能的——未来的发展则将把我们带到今天似乎难以想象的地方。当然,我们现在正在着手做的事情还要保密,所以还不能确切地告诉你接下来会发生什么。但是我们相信,当你用上Waves的建模新作品时,一定会非常惊喜。

 



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