Delay/Echo và Reverb Units

Nguyên tắc cơ bản của thiết bị delay và/hay reverb là lưu trữ bản sao của tín hiệu input trong khoảng thời gian nhất định, sau đó tái tạo tín hiệu (hay phiên bản của nó đã sửa đổi) khi cần. Thực hiện cách này tùy theo mục đích thiết kế thiết bị.

Một thiết bị delay về bản chất sẽ lưu trữ tín hiệu và trả lại bản sao cho output của nó trong một khoảng thời gian, độ dài cụ thể được xác định bởi người vận hành. Từ góc độ thiết kế, có ba cách thực hiện điều này cơ bản, thường gọi là tape delay, analog delay và digital delaylines (viết tắt là DDL). Mô tả về ý tưởng thiết kế tổng quát của mỗi loại có thể thấy dưới đây trong phần này.

Thiết bị delay thường phục vụ cho một trong hai mục đích cơ bản. Một loại hệ thống delay phục vụ nhu cầu nhân bản tín hiệu cho những cụm (cluster) loa cho khán giả ở xa, cho nên output của cụm này được chọn thời điểm đúng lúc những âm thanh đến từ những cụm loa chính ở sân khấu hay bục diễn thuyết (dĩ nhiên tín hiệu này tiếp tế cho amplifier của cụm loa bổ sung). Hiện nay, loại hệ thống này là độc quyền của những thiết kế thiết bị kỹ thuật số, được tiếp thị bởi vài công ty, đặc biệt cho mục đích này. Mục đích phổ biến của hệ thống delay là cung cấp hiệu ứng âm thanh. Loại thiết bị này được sản xuất và tiếp thị trong cả hai mẫu thiết kế, analog lẫn digital. (thiết bị delay bằng băng từ là thiết kế lỗi thời, đã bị thay thế kể từ cuối thập kỷ 1970 bởi thiết bị digital tương tự nhỏ gọn và hiệu quả hơn) với mục đích cho âm thanh pro-sound có dạng thức digital khá chuẩn, và nói chung là đa năng hơn.

Một thiết bị delay có những hiệu ứng cho phép người vận hành điều chỉnh số lần lập lại, hay cụ thể hơn, mức độ phân rã (decay) của nó vượt ra ngoài lập lại đầu tiên. Núm điều khiển này thường được dán nhãn feedback, vì nó kiểm soát lượng tín hiệu delay mà trong thiết bị được đưa trở lại bị delay một lần nữa, do đó xác định số lượng lập lại. Mỗi lập lại kế tiếp đương nhiên cường độ thấp hơn so với lần trước. Tuy nhiên, thiết lập mức kiểm soát này quá cao thường gây ra hiệu ứng, khi nó phát triển, ngày càng biến thành feedback-loop không kiểm soát được, một hiệu ứng đôi khi thú vị, nhưng thường không được ưa chuộng. Nhiều thiết bị digital trang bị một switch giữ lại (hold) hay  (vô cực) cho phép lập lại mãi nghe điên cuồng cho đến khi người vận hành tắt switch. Thôi, không giỡn nữa, tính năng này có thể thỉnh thoảng có ích, cho phép người vận hành chấm dứt hiệu ứng lập lại liên tục khi bạn muốn, bằng cách giảm mức aux-return trên mixer.

Thiết bị digital điển hình trang bị programable delay time preset (có thể lập trình thời gian trễ) có thể gọi ra theo yêu cầu. Hầu hết thiết bị delay digital cũng có bộ dao động bổ sung nhằm cung cấp hiệu ứng flanging.

Một thiết kế đặc biệt hữu ích hình như xứng đáng đề cập đến ở đây. Vài thiết bị hiện nay đã kết hợp thêm tính năng có thêm một foot pedal tiêu chuẩn dùng để xác lập thời gian delay. Đây là thiết bị hiển thị khoảng cách giữa những lần đạp trên pedal, loại trừ sự nhu cầu delay time về số zero mong muốn với những núm điều khiển thủ công trên mặt trước của thiết bị. Cách tiếp cận này có thể rất hữu ích cho người vận hành cài đặt delaytime trong khi bận rộn thay đổi cài đặt khác thường đòi hỏi trong khi chuyển tiếp từ bài nhạc này sang bài khác.

Thiết bị reverb được thiết kế để gởi trả lại tín hiệu input nhiều lần, trong khoảng thời gian rất gần nhau. Ban đầu, đây là dự định nhân bản gần đúng những loại reverb nghe trong môi trường rất phản dội, để thêm vài mức độ phong phú, duy trì độ tinh tế và chiều sâu không gian rõ cho những voice âm nhạc và nhạc cụ. Ngày nay, hầu hết các bạn nên biết, đã có nhiều biến thể “khác thường” và đôi khi hầu như sự thay đổi ngoạn mục của loại có cùng nguyên tắc này, cũng đã có mặt.

Hầu hết thiết bị reverb trước đây được thiết kế cho pro-sound sử dụng một hay nhiều spring (lò xo đàn hồi, co dãn), bây giờ thỉnh thoảng vẫn thấy. Khái quát gọi là spring reverb, phương pháp này sử dụng bộ chuyển đổi ở giai đoạn cả input lẫn output để chuyển đổi tín hiệu điện từ thành dao động cơ học cho lò xo, và sau đó trở lại thành một mức độ điện ở đầu kia của lò xo. Cảm biến ở output cuối thu nhận phản dội ở đầu ra của tín hiệu từ một đầu của loxo đến khác. Đây là loại thiết bị chắc chắn có ưu điểm vì rất rẻ tiền. Nhưng, chưa kể có một số âm thanh nhân tạo có thể nhận biết ngay, những thiết bị này không linh hoạt khi điều chỉnh độ dài của hiệu ứng và đặc điểm khác rất quan trọng trong việc thay đổi đặc tính của âm thanh reverb. (Vài thiết bị reverb-lòxo chất lượng cao, sử dụng phương pháp cơ học để thay đổi độ dài của decay, cung cấp mức độ linh hoạt tương đối hạn chế). Trở ngại khác về loại thiết bị này bao gồm lỗi cơ học về sự rung động và có khả năng xử lý mạnh nhất thời cho nhạc cụ loại gõ rất hạn chế.

Với những dạng digital mô tả ngắn gọn dưới đây, có thể có chất lượng rất cao và nhiều hiệu ứng reverb thực tế. Đồng thời, thiết bị reverb digital cho phép bổ sung nhiều hiệu ứng loại reverb không thể thấy trong bất kỳ môi trường tự nhiên nào. Thí dụ về gate reverb, tiến triển cho một lượng thời gian nhất định, sau đó tắt hết khá bất ngờ, và reverse reverb, làm tăng cường độ, sau đó cũng dừng lại khá bất ngờ.

Những thông số kiểm soát dành cho thiết bị reverb digital có thể thay đổi tùy theo từng thiết kế. Vài chương trình reverb đã cài đặt trước có núm kiểm soát độ dài của reverb decay (phân rã) cho gần như tất cả thiết bị thương mại. Cài đặt trước (preset) có thể tiện dụng vì nó không cần thời gian cài đặt bổ sung trước hay trong một sự kiện. Thông thường, thiết bị reverb digital chất lượng cao sẽ cho phép người vận hành tạo ra và lưu trữ nhiều chương trình cài đặt trước. Thay đổi pre-delay trước khi sự khởi đầu của những âm thanh reverb là một tính năng hữu ích thường được trang bị. Vài thiết bị cho phép kiểm soát mức độ thời gian và cường độ của những tiếng vọng (echo) trước mạnh hơn sau khi có tín hiệu ban đầu. Những thông số có thể điều chỉnh khác bao gồm thay đổi tần số low-pass (highcut) và high-pass (low-cut), và có lẽ thêm cài đặt EQ lập trình được cho âm thanh reverb.

Dưới đây mô tả ngắn gọn về những phương pháp thiết kế đơn giản dùng trong những thiết bị reverb. Thiết bị tape delay sử dụng băng (tape) vòng lập liên tục với hai loại đầu từ, đầu thu (recording head) và một hay nhiều đầu phát (playback head). Đầu từ được đặt cách nhau sao cho việc phát lại xảy ra một khoảng thời gian nhất định sau khi tín hiệu input đã thu vào băng. Để điều chỉnh thời gian delay, vài thiết kế cho phép có thể thay đổi khoảng cách giữa những đầu từ, thiết kế khác cho phép có thể thay đổi tốc độ chạy băng.

Trong thiết kế hiện đại hơn, những phương pháp tiếp cận tín hiệu kỹ thuật analog và digital số chiếm ưu thế, thiết bị delay digital đang được tiêu chuẩn hóa cho pro-sound (thiết kế analog tại bài viết này được bán chủ yếu cho hiệu ứng của nhạc cụ). Cả hai phương đều phá vỡ dạng sóng input thành hàng ngàn mẫu riêng biệt/giây.

Trong thiết bị reverb analog, thường tín hiệu input thực hiện khoảng 25.000 mẫu/giây. Rất nhiều mẫu hay hơn, hình dung trong thiết bị như là các giá trị điện áp riêng, được chuyển từ một trong những kho lưu trữ đến cái khác, một trong những thiết bị được biết đến là thiết bị tập hợp xô nước điện tử (bucket brigade device), hay BBD. Việc thay đổi điều khiển delay time của thiết bị ảnh hưởng đến cách tín hiệu được chuyển nhanh qua BBD này. Những bước nhỏ trong dạng sóng (dạng sóng phần nào giống như bậc thang trên đồ thị) rốt cuộc trở thành tương đương với sóng vuông tần số rất cao, vì vậy phải cân bằng nó bằng cách sử dụng bộ lọc low-pass (high-cut) rất dốc.

Với thiết bị digital delay (DDL), dạng sóng input được phân ra khoảng 30.000 đến 50.000 mẫu/giây. Một bộ analog to digital converter (ADC) chuyển đổi mỗi mẫu sang một giá trị số hóa, để đi vào bộ nhớ hệ thống kỹ thuật sổ trong thiết bị. Giống như một phiên bản của BBD, thiết bị kỹ thuật số liên quan đến hàng ngàn giai đoạn liên tục trong bộ nhớ, những mẫu này được chuyển từ giai đoạn này sang giai đoạn khác, ở một tốc độ xác định bằng thiết lập delay time. Ở giai đoạn cuối cùng, những giá trị mẫu nhập vào công cụ digital to analog converter (DAC) và được chuyển đến giai đoạn output của thiết bị.

Vài diễn viên (như người viết bài này) vẫn thích những âm thanh của delay analog, vì những thiết bị analog có khuynh hướng có phần ấm hơn. Điều này có vẻ chủ yếu vì delay analog thường được thiết kế không đáp ứng được tần số cao, chủ yếu do tỷ lệ lấy mẫu của nó tương đối chậm. Sự ấm áp tương tự có thể, trong thực tế, cũng dễ đạt bằng delay digital có sự cân bằng (EQ) thích hợp để giúp bạn giảm tần số cao của âm thanh delay.

Hiện nay, hệ thống xử lý digital rẻ tiền đi, tín hiệu bị delay của nó thêm tính chính xác, cũng như thông số của DDL tăng tính linh hoạt, đã cho phép delay digital chiếm ưu thế áp đảo và là tiêu chuẩn công nghiệp cho pro-sound.

Thiết bị reverb digital sử dụng công nghệ tương tự như DDL, nhưng có rất nhiều chương trình phức tạp hơn, đọc dạng sóng lưu trữ và gởi lập lại liên tiếp (tiêu biểu của reverberations) đến DAC nhiều lần mỗi giây. Trước khi đến DAC, những phản hồi reverb chọn lọc những thay đổi trong sự phân phối năng lượng (tần số chấp nhận) và cường độ của nó.

Chương trình đặc biệt gọi là thuật toán (algorithms) xác định những mô hình của những thay đổi trên, thu xếp sao cho cung cấp những hiệu ứng reverberation thuyết phục. Trong một chương trình reverb cơ bản, mỗi khoảng lập lại gần nhau hơi thấp cường độ hơn so với trước đó, và hơi bớt tần số cao đi, vì trong phần lớn môi trường tự nhiên, những tần số cao thường phân rã (decay) cách nhanh nhất.