為了獲得磁帶迴聲的全部體驗和複雜性,Strymon團隊不懈地研究並忠實地重新創造了磁帶系統的完整細節。結果就是Strymon dTape技術與El Capistan dTape Echo。Strymon的首席DSP工程師兼聲音設計師Pete Celi將在下面的白皮書中說明研究和聲音設計過程。

 

 

Strymon dTape™技術 磁帶迴聲概述

 

磁帶迴聲機的運作方式與傳統的磁帶錄音機類似,使用電磁頭在磁帶上記錄,播放和擦除音頻。磁帶迴聲機將輸入與回放訊號混合,並增加了將回放訊號發送回記錄頭以重複進行重複記錄(和回放)的功能,從而產生迴聲效果。這些迴聲之間的時間是磁帶速度以及記錄磁頭和播放磁頭之間的距離的函數。

 

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從上述等式可以看出,可以透過改變磁帶速度或通過改變記錄頭和重放頭之間的距離來改變迴聲時間。因此,有兩種類型的磁帶迴聲機–具有固定磁頭的可變磁帶速度(最著名的是Roland Space Echo)和具有可移動磁頭的固定磁帶速度(最著名的是Maestro Echoplex )。可變磁帶速度機器可以具有多個可以選擇的固定磁頭,而可移動磁頭機器可以有兩個或多個離散的磁帶速度。我們將稍微看一下這兩種不同類型的磁帶迴聲機的聲音含義,相似性和差異。

 

音質

 

老式磁帶迴聲機的魅力之一是系統的特徵缺陷影響迴聲的方式。磁帶迴聲機是一種機械系統,涉及機械和運動部件,它們會受到對準問題,摩擦,老化,翹曲等的影響。此外,記錄介質本身(磁帶)易於以各種方式降解和磨損,甚至在(不存在)完美調整的機械系統存在的情況下。

 

機械貢獻

 

磁帶在馬達驅動的絞盤和壓緊輥的作用下從記錄磁頭到播放磁頭,可以有效地“擠壓”並拉動磁帶。磁帶速度的變化可能是由於電動機電壓的波動,壓緊輥的變形,絞盤彎曲,張緊器調整不當,軸承磨損而引起的。由於延遲時間與磁帶速度直接相關,因此磁帶速度的任何不一致都將導致延遲時間不一致。延遲時間的微小變化本身並不會引起注意,但是磁帶速度的變化也會導致播放音高的變化,即使在很小的水平上,也非常明顯。某種程度上的磁帶速度變化的存在極大地有助於歸因於磁帶迴聲機的“三維”質量。

 

磁帶質量

 

磁帶本身的品質和壽命將對迴聲產生明顯影響。帶有表面污染物的舊磁帶會導致磁帶速度發生偏差,因為由於摩擦效應,磁帶可能會短暫地“捕獲”。這種影響發生的頻率高於電動機和壓緊輪偏差的頻率,並且可能導致聲音質量“亂碼”。褶皺的磁帶接頭和磁帶部分也將影響迴聲。

 

對於舊的磁帶或質量較差的磁帶配方,磁帶在高頻下磁化的能力會受到損害,從而導致整體“暗”重複和部分“丟失”,帶寬在短時間內嚴重降低。當使用高水平的反饋來產生許多重複時,效果是漸進的。

 

偏壓

 

磁帶是高度非線性的記錄介質。有一個閾值,低於該閾值將無法記錄信號,從而導致令人討厭的交叉失真。為了克服這個問題,引入了“偏置”訊號。偏置訊號是高(聽不見)的音頻,它被添加到所需的記錄訊號中。如果偏置訊號的幅度足夠大,則即使期望的記錄訊號很小,這也可以將期望的訊號記錄在帶的線性區域中,並且避免了交叉失真區域。播放過程中使用低通濾波器消除偏音。

 

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錄製大訊號時,由於磁帶無法進一步磁化,因此磁帶將飽和並引起軟剪切失真。從這一觀點出發,希望限制被記錄到磁帶上的訊號的大小。但是,這與偏置訊號衝突,該偏置訊號的目的是將大訊號寫入磁帶以避免交叉失真。因此,偏置水平在磁帶記錄質量中起著重要的作用。有些人傾向於故意將偏置設置為高於或低於建議的規格,以實現適合其偏好或特定設備設置的特定聲音。較高的偏置水平會導致迴聲量減小,並且淨空空間會受到限制,因為更多的線性區域會“用完”偏置訊號。這會使回波迅速退化為具有較高反饋設置的飽和諧波。較低的偏置設置(恰好在分頻失真點之上)可產生具有最大淨空的最乾淨的迴聲,適用於需要高保真度的迴聲。

 

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磁帶速度

 

磁帶的速度也會影響迴聲的保真度。重放磁頭讀取包含在狹窄窗口或孔中的磁帶上的磁化信號,並且所得到的重放訊號是包含在孔中的平均磁訊號。對於高頻訊號,波形的正負部分都將包含在孔徑內,並且兩個半部分將開始相互抵消。結果,回放訊號將具有高頻滾降。隨著磁帶速度的降低,這種影響將在較低頻率下開始發生。隨著磁帶速度的降低,迴聲訊號將變暗。

 

磁帶速度在機械和磁帶質量缺陷如何影響記錄和播放聲音方面也起著作用。夾輥變形和絞盤問題導致準週期速度波動,該波動與磁帶速度成正比。磁帶摩擦和張緊器調整不當可能會在較低的磁帶速度下引起更多問題,因為在較低的速度下相對較難克服各種摩擦組件。

 

磁帶迴聲機類型

 

可變速磁帶和可動磁頭機對所討論的某些因素的反應不同。接下來,我們將詳細介紹每種類型。

 

變速磁帶機 Variable-Tape-Speed Machines

 

隨著磁帶速度減慢以增加延遲時間,由於播放磁孔效應,重複次數將變暗。機械系統的低頻波動也將與磁帶速度成比例地減慢,因此哇和顫動的影響可能更多地是“音高扭曲”而不是“尺寸深度”。磁帶本身造成的較高頻率偏差也將減慢,並且在較低的磁帶速度下作為“亂碼”聲音會變得更加明顯。

 

磁帶速度較慢時聲音的這種降低導致包括多個磁頭,從而擴展了延遲時間的整體範圍。放置在靠近寫入磁頭的位置的播放磁頭可為拍打聲,搖滾樂和寬敞的科幻聲音提供短暫的延遲。放置在離寫頭更遠的位置的播放磁頭會提供更長的延遲。可以同時激活有節奏的迴聲的播放磁頭的其他組合。

 

當通過重複出現迴聲來調整延遲時間時,變化的磁帶速度將導致音高偏差與磁帶速度的變化成比例。因此,將磁帶速度提高一倍(將延遲時間縮短一半)將導致重複的迴聲在繼續播放並重新記錄到磁帶上時被調高一個八度。將延遲時間恢復到其原始點將使重複的迴聲返回其原始音調,並且以較高速度記錄的任何迴聲將被調低一個八度。由於磁頭是固定的,因此即使延遲時間在變化,信號也會以與從回放磁頭讀取時相同的速度記錄到磁帶上。接下來,我們將看到這與可動磁頭機器有何不同。

 

可動磁頭機 Moving-Head Machines

 

更改延遲時間後,搖頭機不會出現重複質量變化或哇音和顫振特性變化的情況。這些特性完全由保持恆定的磁帶速度決定。但是,最大延遲時間與整體重複質量之間仍然存在權衡。實際尺寸的實際限制決定了讀寫頭之間的最大距離,因此最大延遲時間取決於為系統選擇的磁帶速度。較長的延遲時間需要較慢的速度,這會導致所有延遲時間的迴聲質量降低。更高的磁帶速度會產生更高質量的迴聲,但會限制最大延遲時間。結果,一些搖頭設計允許選擇多種磁帶速度以擴展多功能性。

 

最著名的可動磁頭機器具有固定的重放磁頭和可動的記錄磁頭。在這種類型的系統中,當更改延遲時間(通過移動記錄頭)並重複播放已經重複的迴聲時,會發生一些有趣的事情。當記錄磁頭移動時,磁帶在記錄磁頭處的相對速度是磁帶速度與記錄磁頭移動速度之間的差。迴聲以相對於固定播放頭不同的速度重新記錄到磁帶上。這會導致音高偽影,該音高偽影取決於記錄磁頭的移動速度,並且與總延遲時間的變化無關。將記錄磁頭移回原始延遲時間將無法恢復原始訊號,即使記錄磁頭以原始移動的完全相反的方式移回。這是因為磁頭之間磁帶的實際長度會隨延遲時間而變化,這與變速磁帶機不同。另外,由於正在移動的是記錄磁頭,因此直到磁帶的那一部分到達播放磁頭之前,我們都不會聽到延遲更改的影響。

 

另一個“功能”是延遲時間更長,並且重複之間有一些死角,您可以在死角回放期間將寫頭移向讀頭(迅速追趕剛剛寫入的重複訊號),從而使後續的寫頭變短重複發生時根本沒有任何明顯的音調效果。

 

Strymon dTape™技術

 

為了完全掌握磁帶迴聲機的使用經驗,必須考慮上面列出的系統的所有屬性。結果就是Strymon dTape Technology。

 

機械系統的表示

 

徹底研究了磁帶迴聲機的機械系統,以準確地捕獲其缺陷的性質。來自電機和機械組件的多級準週期波動會隨著偽隨機波動而發生,偽隨機波動跨越數十年的頻率擾動。這些干擾中的一些干擾同時發生在兩個磁頭,而其他干擾則獨立發生在磁頭。

 

為了允許重新創建任何類型的磁帶機,dTape技術允許對系統中每個磁頭的磁帶速度進行獨立控制,並對磁頭位置進行獨立控制。以這種方式,可以以變化的帶速度來固定磁頭,或者可以以可變的頭位置來固定帶速度。這個強大的“超級系統”還可以實際實施出現的機械缺陷。例如,如果磁帶瞬時綁定,則記錄和播放磁頭可能會經歷不同的瞬時磁帶速度。電機波動會導致兩個磁頭同時受到磁帶速度的干擾。磁帶缺陷將從記錄磁頭傳播到播放磁頭。這些效果在dTape系統中自然發生,它允許用戶從“完全調整”到“需要服務”的控制。

 

另外,dTape系統可獨立控制電動機/機械干擾和磁帶摩擦乾擾。隨著磁帶變得更平滑,其對磁帶速度的影響會減小。通過將膠帶/摩擦組件減小到零,可以實現沒有污染物,接頭或摺痕的膠帶。這種“非常光滑的磁帶”代表了磁鼓式記錄器,該記錄器的運行原理與磁帶系統相同,但使用旋轉的磁化鼓作為其記錄介質。

 

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磁帶速度

 

dTape系統充分考慮了磁帶速度的影響,包括與孔徑相關的帶寬影響以及機械哇和顫動的頻率縮放。在可變的磁帶速度模式下,隨著磁帶速度的修改,重複次數會降低,並且音軌會波動。在可動磁頭模式下,隨著延遲時間的變化,重複質量以及哇和顫動保持恆定。選擇不同的磁帶速度會導致帶寬,哇音和顫動特性隨之變化。

 

偏置電平

 

偏置電平調整是重複特性的重要因素。Strymon dTape忠實地再現了從偏低到偏高的偏度調整。隨著偏差水平的增加,重複的淨空和水平會降低。可以調節偏壓,以使其易於過渡到飽和振盪,而不會增加飽和重複的音量。較低的偏置設定可以很好地與熱輸入訊號配合使用,而較低水平的輸入則可以承受較高的偏置設定。

 

磁帶帶寬

 

除了重放磁頭孔徑效應外,重複的頻率特性還取決於實際的磁帶帶寬,系統濾波和磁頭磁帶對準。較舊的磁帶將具有較低的帶寬和較熱的頂端。磁頭的未對準也會大大降低高頻。低頻特性是由記錄/播放過程的電磁屬性與系統濾波器的組合產生的。總體結果是減少了低頻成分。

 

dTape演算法可對重複訊號的高頻和低頻內容進行獨立調整,從而實現重複特性,從全帶寬到暗和溫暖,再到某些磁鼓錄音機的超高通量。

 

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總結

 

磁帶機的各種複雜性都有助於整體體驗。準確地考慮所有因素後,就可以較好的品質和可靠性重現體驗。Strymon dTape技術可以真實地重新創造出各種類型的磁帶機,包括哇聲和顫動,磁帶摩擦,偏置調整,振盪,飽和度和延遲時間調整偽像。此外,用戶對參數的調整是在傳統磁帶機上無法獲得的體驗。