80年代的機櫃式數位Delay開創了音頻效果器的新時代。它們所生產最清晰的Delay，創造了自己的特殊性與有趣的聲音特點。我們徹底的研究數位Delay技術，找到這些Delay擁有獨特的個性。
研究和開發的結果就是DIG雙數位Delay的聲音。DIG發掘出數位Delay的真正的靈魂，並且有兩個同步的Delay，展現從20世紀80年代早期至今的機櫃式Delay以來令人難以置信的表現潛力。本文將深入數位Delay的三個階段：80年代初適應式delta 調變模式，80年代中期12位元脈衝編碼調變模式，與現代高解晰率24/96模式。
Pete Celi，Strymon合夥創始人和音訊設計師將說明數位延遲的演進與他的研究設計過程。
概觀
在20世紀70年代末，積體電路技術已經達到可以製造出了相當廉價，大容量的數位儲存晶片。讓數位Delay效果可創造出沒有降階，加工，或音染原始訊號的可能性，這些都被認為是以前磁帶和類比技術的缺點。那麼，是什麼讓數位Delay的聲音與眾不同？是什麼讓數位Delay的特色獨一無二？難道他們的聲音不都應該一樣嗎？
早期的Delay訊號有個人特色的關鍵，因為他們不是利用這些儲存晶片創建的，而是將訊號從類比轉換為數位或數位轉為類比的方式。不同的方法需要不同的支援電路來提高音頻性能，這也是賦予數位Delay特色重要因素。讓我們來看看一些的最早期機櫃安裝式數位Delay使用的不同技術。
適應式Delta調變
適應式Delta調變（ADM）是Delta調變的延伸，起源於電信變換技術的擴展。 Delta調變在類比訊號每一抽樣點上，用固定斜率把類比訊號轉換成1位元的數位訊號。如果輸入訊號大於斜率，為“1”，輸入訊號小於斜率，為“0”。
這個功能進行語音通訊的帶寬傳輸是不錯的，但缺少全範圍音頻動態的傳真度。高頻率和/或更大的瞬態輸入訊號導致 '斜率過載'，輸出訊號的上升或下降速度不夠快，低音量或低頻率訊號，存在過度的噪音，產生高失真產物。注意上圖輸入訊號後半部細節如何被完全丟失，並且瞬態峰值表現很差。
ADM“適應性”的部分採用 the Delta 調變* 概念並基於輸入訊號位元加權，這樣可以更好地跟踪瞬變的突波和 granular noise**噪聲的降低。上圖顯示的是一個簡單的適應過程，使用一個較小的位階尺寸，如果檢測到的斜率過載，就分配一個較大的位階尺寸，由三個連續的1或0的數字訊號驗證。實際上，適應性演算法比這更加複雜，以便允許瞬態突波性能和殘餘噪音水平的進一步改進。
*the Delta Modulation
是一個A/D, D/A 訊號轉換技術, 用於傳輸人聲的訊息, 但是聲音的品質不是最重要的,位元深度為一位元.
** granular noise
因Delta Modulation而引起的數位誤差
另一個重要的方面是時鐘速度或採樣率，通常在250kHz或更高。相對於上圖所示的訊號，樣週期會小得多，大大提高了精確度。該轉換技術吸引人之處是它可以很便宜，無需單片IC轉換晶片。面臨的挑戰是找到暫態高頻率突波，和低音量噪音性能之間的適當平衡。
12位元PCM
單片DAC（數位類比轉換器）打包成一個單一的IC晶片，又有價格的優勢，音頻規格可以提供良好的訊號動態和頻率，由轉換器取樣率和位元深度決定的。取樣速率盡可能設定到最低的頻率，典型為32KHz，所儲存晶片中擠出最大的延遲時間，而12位元深度提供了相對較高的音頻性能。
Figure 3. Pulse Code 脈衝調便
其訊號振幅範圍被分割（量化）成多個基於位元深度的步驟。以上顯示出了一個4位元系統，該系統將產生16階的數據。位元深度決定了轉換過程，被稱為量化噪音。可以表現最大的音頻頻率為Fs/ 2，或取樣頻率的二分之一。這種解決方案是有吸引力的，因為轉換的音頻性能必須依賴調諧或運算法開發。
支援電路
本設計選擇從這些技術擠出更多的音頻性能，是延遲的整體聲音和感覺的重要組成部分。
ADM
ADM轉換系統支援電路的設計，以限制瞬態尖峰以及減少與低電平訊號的殘餘噪聲。數位轉換之前使用限制器會馴服輸入尖峰訊號，並降低斜率過載情況的發生。為了打擊殘餘granular noise*噪聲，數位轉換之前使用預加重 EQ提高高音頻率，轉換以後, 相反的去降低高音頻率端，恢復平坦的訊號響應, 和減少由轉換流程引入的粒狀的hash噪聲。詳如下圖所示：
音色轉換結果
同時保持低音量訊號高品質的重複repeats行為，ADM運算法在更高音量的高頻率輸入， 以降低高傳真的型式來顯示其特性。這個架構產生的延遲，增強了打擊樂瞬間衝擊的本性, 經由限制電路巧妙的讓它變胖，並由ADM處理給予進一步的音染。動態輸入深度的感覺，是節奏延遲聲音的最佳選擇。
在DIG，ADM轉換的產物, 在A / D→延遲→D / A, 限制，預加重和去加重，都是在32位元/96kHz浮點運算的過程中創建和保存， 均使用內部1位元，500KHz的處理過程。
12位元PCM
為了最大限度地提高PCM系統的性能，輸入訊號必須燼可能地大，使得殘留量化噪聲相對比較小。這要使用擴展系統，其中，轉換處理之前，訊號的動態範圍會因放大微小訊號而被壓縮。當轉換延遲數位信號回類比訊號，擴展器減小低電平迅號返回到其原來的水平，同時也降低了在這個過程中伴隨的底噪音量。為進一步改進，一個預加重/去加重電路，也被採用如下圖所示：
音色轉換結果
轉換過程和支援電路結合起來，創造的數位Delay，有明確的溫暖和空間感。高重複Delay逐漸轉成柔軟的環境聲音。
DIG，PCM轉換的產物，內部 A/D → 延遲 → D/A的處理過程以12位元，32kHz轉換率保留。預先加重，壓縮，擴展和去加重消除都採用32位元，96kHz浮點運算執行。
21世紀
第一台數位Delay發表後的幾十年裡，積體電路的可擴展性和精準度取得許多進展，新的技術極大地提高了A / D / A轉換過程的精確度。24位元轉換器是負擔得起的，他的音頻規格比那些較早的產品好了100倍。這允許數位Delay的產生不再需要額外的支援電路，去提高質量或克服固有的轉換缺點。這是訊號再現最好的改進，並允許一個平台重新創建這些早期技術和電路特性的屬性。
DIG的24/96運算法使用高解晰度轉換，來創建一個數位Delay訊號，忠實的再現輸入訊號，同時加入了微妙的動態電路，允許Delay的訊號坐在乾訊號下。所有的內部處理採用32位元96kHz浮點運算。
雙Delay架構
DIG有兩個真正的立體聲Delay，可以產生許多有創造性，有節奏和環境Delay的效果。Delay2內定為Delay1的同步細分，如果需要可以設為 “Free” 自由行動。它們可以用三種不同的方式組合，以進一步提高各種可能性。
串聯
在串聯配置，延遲2（節奏子Delay）跟著Delay1以如下圖方式進行：
這相當於把兩個單Delay踏板一前一後的接在效果器踏板。單聲道輸入會分送給左，右聲道。
並聯
在並聯配置中，Delay不會相互影響，但它們的輸出訊號是肩並肩的模式，如下圖所示：
立體聲模式，Delay1輸出到左聲道，Delay2輸出到右聲道。當右聲道輸出不用，濕訊號會總和為單聲道，將使得兩個並聯Delay從左聲道輸出聽到。
乒乓
在乒乓模式下，Delay訊號是一系列的“乒乓”配置。當使用單聲道輸出訊號，該配置和串聯一樣。立體聲輸出時，每個Delay就變成一個乒乓Delay，當兩個Mix混合旋鈕都打開了，它們會相互作用。
結論
DIG 的雙Delay架構，靈活的路由選擇，和經典的數位Delay聲部導引DIG讓廣大音色的可能性。
