30 años de investigación básica e innovación de productos. La tecnología de modelado físico líder en la industria subyace en la fortaleza de K Lab.
El equipo de "K Lab" se dedicó continuamente a la investigación básica. De izquierda a derecha: Takashi Mori, Kenji Ishizuka, Hayato Ohshita y Toshifumi Kunimoto.
Nos reunimos con el único grupo de investigación de sonido, "K Lab", en dos artículos anteriores: el primero «La forma en que el descubrimiento de una tesis de 1977 dio lugar a un gran avance en la división de investigación de Yamaha "K Lab" desde hace 30 años» y el segundo «Rupert Neve diseña desde los años 60 y 70 equipos recreados de manera realista por el equipo de investigación de Yamaha K Lab». En esta, la tercera y última entrega de la serie K Lab, analizaremos algunos de los procesadores y amplificadores de guitarra que se han creado utilizando su tecnología VCM (Virtual Circuitry Modeling).
En lugar de recreaciones de equipos clásicos, los productos discutidos en esta entrega son nuevos diseños basados en los resultados de la investigación de K Lab. Entrevistamos a los investigadores que desarrollaron el compresor multibanda MBC4 y el ecualizador de cuatro bandas Dynamic EQ4 incluidos en el sistema RIVAGE PM y los amplificadores de guitarra compactos de la serie THR extremadamente populares, y nos centraremos en esos productos en este artículo.
Como se mencionó en entregas anteriores, K Lab es un grupo de investigación dirigido por el Dr. Toshifumi Kunimoto, investigador de Yamaha, ubicado en la sede de Yamaha en Hamamatsu, Japón. El grupo encabezó el nuevo campo de la tecnología acústica virtual en sus primeros años, y más tarde se unió a la leyenda del audio Rupert Neve para recrear digitalmente algunos de sus diseños más famosos y buscados del pasado utilizando tecnología de modelado. K Lab se ha dedicado a la investigación y el desarrollo a la vanguardia de la tecnología del sonido por aproximadamente 30 años.
La primera persona con la que hablamos para este artículo fue el Sr. Hayato Ohshita, el investigador que estuvo a cargo del desarrollo de MBC4. En la universidad, el Sr. Ohshita estuvo involucrado en una investigación dirigida al desarrollo de tecnología que podría diferenciar entre los sonidos de los instrumentos musicales, transcribir automáticamente la música y más. Después de unirse a Yamaha, fue asignado a la investigación y desarrollo de VOCALOID, y se convirtió en miembro del equipo de K Lab en 2010. El Sr. Ohshita comenzó a trabajar en el MBC4 alrededor de 2013.
El Sr. Ohshita comenta: «El uso de la compresión multibanda en las consolas digitales para la producción musical y refuerzo sonoro para en vivo no fue inusual, pero muchos usuarios se sintieron confundidos e incluso intimidados por la amplia gama de controles de dichos dispositivos. Incluso el uso de un compresor básico puede ser desalentador. Queríamos resolver el problema y comenzamos a trabajar en el MBC4».
El siguiente diagrama genérico muestra cómo funciona la compresión multibanda. La señal de entrada se divide en múltiples bandas de frecuencia que luego alimentan a compresores independientes, y cuyas salidas se mezclan para producir la señal final. La compresión multibanda puede ayudar a mezclar y unificar múltiples sonidos, por lo que es ideal para la masterización de sonido natural. Pero también es ideal para procesar sonidos individuales cuando se desea un resultado natural. Por ejemplo, se puede utilizar para lograr un sonido general más suave y equilibrado al procesar por separado las vocales y consonantes en una pista de voz, el ataque y la resonancia del cuerpo de una guitarra o bajo, o los componentes de frecuencia baja y alta de una batería.
La dificultad está en la gran cantidad de controles y/o parámetros que deben entenderse y ajustarse, y en el monitoreo del estado actual de la operación. Para resolver estos problemas, se refinó la GUI (interfaz de usuario) y se empleó la tecnología VCM para proporcionar un conjunto de parámetros que fueran fáciles de usar.
El Sr. Ohshita agrega: «Queríamos facilitar la "lectura", por lo que adoptamos una pantalla de tipo gráfico con bandas de frecuencia codificadas con colores. También ajustamos el tamaño, el color y el contraste del texto y los controles en pantalla hasta que quedamos totalmente satisfechos. Para facilitar los ajustes, agregamos los interruptores FLAVOUR (VCA y OPTO) y HARMO que ayudan a los usuarios a obtener el sonido que buscan».
Los interruptores mencionados se encuentran en la esquina inferior derecha de la interfaz. La opción de «FLAVOR» VCA da como resultado una compresión sólida con un claro control de nivel, y es ideal para situaciones que requieren una compresión fuertemente controlada. La configuración OPTO tiene una respuesta de ataque y liberación más lenta, por lo que no se escucha el funcionamiento del compresor. OPTO es una buena opción cuando se desea un sonido natural. El interruptor HARMO también se puede activar para agregar calidez y profundidad, así como brillo, mejorando la forma en que se combinan los sonidos.
El Sr Ohshita: «Todos estos parámetros se basan en los conocimientos técnicos de VCM acumulados por K Lab a lo largo de años de investigación. No son emulaciones VCM de ningún equipo específico existente, sino características completamente nuevas creadas con la tecnología VCM. Un grupo de ingenieros de sonido y grabación en vivo usó el procesador durante el desarrollo, y realizamos ajustes basados en sus comentarios para asegurarnos de que fuera fácil de usar».
Al igual que el MBC4, el ecualizador Dynamic EQ4 de cuatro bandas incluido en el sistema RIVAGE PM10 es un nuevo procesador basado en la tecnología VCM.
Kenji Ishizuka, el investigador a cargo del desarrollo del Dynamic EQ4, explica: «Las consolas digitales de la serie CL incluyen ecualizadores dinámicos de dos bandas que son fáciles de usar y muy respetados. El único problema es que dos bandas no alcanzan en algunos casos. El desarrollo del ecualizador Dynamic EQ4 de cuatro bandas se inició con el objetivo de proporcionar cuatro bandas a la vez y mantener la calidad de sonido y la operatividad de la versión original de los de dos bandas».
Como se muestra en el diagrama a continuación, el ecualizador Dynamic EQ4 distribuye la señal de entrada a dos filtros, uno de los cuales alimenta un detector de nivel y una calculadora de ganancia de EQ que controla la ganancia del filtro restante. El principal beneficio de esta configuración es que permite el control dirigido de bandas de frecuencia muy estrechas. El Sr. Ishizuka nos sorprendió al demostrar una forma inusual de usar el ecualizador.
El Sr. Ishizuka continúa: «La capacidad de apuntar a bandas de frecuencia específicas hace posible controlar el silbido (sonidos "s" y "sh"), un trabajo que normalmente se controlaría con un de-esser. A diferencia de un de-esser, el efecto del ecualizador Dynamic EQ4 también se puede usar para controlar sonidos (“t”, “k”, “p”, “d”, “g” y “b”). Puede ser muy eficaz para suprimir elementos excesivamente prominentes de una pista vocal. También es ideal para organizar frecuencias. Por ejemplo, la superposición de las frecuencias de un bombo y de un bajo puede producir un sonido turbio. El Dynamic EQ4 se puede usar para reducir el nivel del bajo solo cuando se superpone al bombo».
El ecualizador Dynamic EQ4 podría funcionar como un tipo de efecto de "sidechain" (cadena lateral) cuando se usa para controlar las frecuencias superpuestas como lo describe anteriormente el Sr. Ishizuka. Los interruptores de modo ABOVE y BELOW se proporcionan para cada banda, y se pueden usar junto con el control RATIO para producir un aumento de nivel cuando se supera un nivel específico, operación tipo gate en la que se permite que la señal pase solo cuando un ajuste preestablecido alcanza el nivel, así como la reducción de nivel tipo compresor cuando se excede el nivel establecido.
Sr. Ishizuka: «La respuesta seleccionable del efecto Dynamic EQ4 es una característica que ha sido posible gracias a la tecnología VCM. Cuando se selecciona el modo shelving, las frecuencias más allá del shelf no se atenúan así no más, se atenúan de una manera muy musical que se ha derivado de nuestra vasta biblioteca de datos de investigación de VCM».
Una nota rápida sobre los antecedentes del Sr. Ishizuka. En la universidad estaba en el departamento de sistemas de control, y podía participar en casi cualquier campo de investigación que le interesara, por lo que comenzó a trabajar en formas de controlar a los oradores digitalmente. Eso, y su interés en las guitarras, lo llevaron a trabajar en Yamaha, donde recibió la tarea de sus sueños en K Lab después de trabajar en la interfaz de usuario de la serie de sistemas RIVAGE PM y en otros proyectos.
Si bien gran parte de la tecnología VCM que surge del laboratorio de K termina en equipos profesionales, algunos han llegado a un espectro más amplio de usuarios. Los amplificadores de guitarra de la serie THR son un ejemplo. El investigador de K Lab, Takashi Mori, fue responsable del desarrollo de la serie THR. Aunque el Sr. Mori se ocupó principalmente de la investigación sobre la simulación de las propiedades físicas de los semiconductores en la universidad, un tema que no se relaciona fundamentalmente con el sonido, su primera tarea importante después de unirse a Yamaha fue la serie THR.
El señor Mori recuerda: «Comencé a trabajar en el firmware para los amplificadores THR, pero luego fui asignado a K Lab, donde comencé a trabajar en el procesamiento de la señal. A diferencia de otros productos que incluyen tecnología VCM, no había ningún plan para utilizar VCM en los amplificadores THR cuando se inició el proyecto. La idea original era crear un amplificador de guitarra único que destacara entre los innumerables amplificadores que ya existían. Nuestros debates nos llevaron al concepto de un amplificador de guitarra que no estuviera fuera de lugar en un escritorio. En la actualidad, muchos guitarristas tocan mientras miran YouTube o mientras usan un programa DAW como Cubase, por lo que un pequeño amplificador que se puede colocar en una computadora de escritorio y aún así ofrecer un sonido auténtico de gran amplificador resultaba como una buena idea».
Sr. Mori: «Finalmente se decidió que toda la fuerza de la tecnología Yamaha se aplicaría a los amplificadores THR, y se seleccionó para la tarea a un fabricante de DSP LSI original en la empresa por parte de Yamaha . Ese chip incorpora grandes variaciones de la tecnología de procesamiento de audio, además de la funcionalidad de comunicación USB, lo que fue una ventaja tanto en términos de conectividad como en costo. También adoptamos la tecnología de audio de alta fidelidad de la división de audio de Yamaha para la sección de altavoces del amplificador. Y luego, cuando llegó el momento de crear el sonido del amplificador, elegimos simuladores de amplificador, flangers, chorus y otros efectos basados en la tecnología VCM desarrollada por K Lab».
El desarrollo avanzó de acuerdo con frases como «Tu sonido, en cualquier espacio (Your Sound, Anywhere) y «Un amplificador que ofrece un sonido serio fuera del escenario», y cuando se incorporó VCM, los artistas evaluadores comenzaron a hacer comentarios como «este es un amplificador con el que puedo tocar en serio» y «qué bien suena». En ese momento, el equipo de desarrollo sabía que había diseñado más que un amplificador de guitarra de escritorio compacto. Había creado un amplificador que los artistas podían usar en serio.
En realidad, los amplificadores de guitarra THR no fueron los primeros en incluir la tecnología de modelado de K Lab. El DG1000, lanzado en 1997, incluía el modelado digital de amplificadores de válvulas de vacío y generalmente se basaba en un concepto similar, pero los avances en la tecnología de procesamiento de señales permitieron llevar el concepto a un nivel mucho más alto en los amplificadores THR.
Este gráfico muestra el punto en el que un modelo de amplificador de bulbos comienza a distorsionar. La línea azul representa un modelo anterior de amplificador de bulbos, y la línea roja es un nuevo modelo THR.
El Sr. Mori continúa: «Este gráfico ilustra cuánto ha mejorado el modelado. Muestra el punto en el que un modelo de amplificador de bulbos comienza a distorsionar, y al usarlo como una indicación de cómo el sonido cambiará, la diferencia se vuelve clara. La línea azul, que representa un modelo anterior, es esencialmente recta hasta cierto punto y muestra el recorte. La línea roja que representa un modelo THR, por otro lado, se curva suavemente más allá del punto de polarización, lo que indica un sonido más suave y redondo. La diferencia puede parecer leve en el gráfico, pero la diferencia en el sonido es bastante significativa».
Por supuesto, el modelado no se limita a Yamaha o a K Lab. Lo aplican activamente muchos fabricantes en todo el mundo. El modelado VCM desarrollado por K Lab se distingue por el hecho de que se basa en las mediciones de todas y cada una de los bulbos, y en el modelado detallado a nivel de componentes. Incluso las sutilezas, como las ligeras variaciones entre los componentes individuales que forman la «personalidad» de un amplificador, se convierten en parte de los modelos de K Lab.
Sr. Mori: «Los siete amplificadores de guitarra, los cuatro efectos y el compresor incluidos en el THR10 son todos modelos VCM. El delay no usa VCM, pero una de las reverberancias es un modelo VCM. Y no es solo el modelado de circuitos. Se incluyen seis modelos de gabinete físico también. Sin embargo, los modelos de gabinetes no son nuevos. Los modelos básicos que existían en la biblioteca de K Lab se ajustaron especialmente para el amplificador THR».
Una de las virtues de VCM es que no es simplemente una colección de «ajustes preestablecidos». Proporciona marcos que pueden sintonizarse fácilmente para lograr el sonido deseado, y es por eso que es posible crear un amplificador único, rico en caracteres como el THR en un período de tiempo relativamente corto.
Sr. Mori: «Cada amplificador tiene diferentes puntos de apelación que necesitan ser modelados, y la forma en que cada perilla afecta los cambios de sonido también. Durante el desarrollo tuvimos a guitarristas profesionales que utilizaron el producto e hicimos cambios sobre la marcha en función de sus comentarios. El hecho de que pudimos realizar ajustes que fueron mucho más trascendentes que los simples ajustes de ecualización cuando el producto estaba básicamente terminado es, sin duda, uno de los motivos de su éxito».
El Sr. Mori concluye: «Muchos usuarios han comentado que es un amplificador muy parecido a un analógico, pero en su interior es todo digital. Estos días, la tecnología digital de nivel extremadamente alta es esencial para la creación de un sonido similar al analógico. El hecho de poder conectar un amplificador THR a una computadora para una edición detallada también es una característica importante. En ese sentido, los amplificadores THR son ideales para la grabación DTM, y esperamos que los usuarios encuentren nuevas formas de usarlos que se adapten a su estilo de trabajo individual».
El THR10 compacto y sus variaciones no son los únicos modelos de la serie THR. También está el THR100 más grande con cabezal y gabinete separados que es el favorito de muchos guitarristas.
Esto completa nuestra serie de tres partes en la que presentamos el grupo de investigación de K Lab de Yamaha y algunas de las tecnologías que se han desarrollado a partir de su investigación básica. Hemos aprendido que los largos años de investigación básica y aplicada han dado origen a muchos productos que ahora se tienen en alta estima en todo el mundo. También hemos visto algunas de las dificultades, pero también la fascinación de desarrollar modelos digitales a través de la tecnología VCM.
A menudo se dice que la investigación básica no es uno de los puntos fuertes de Japón. En realidad, Yamaha lleva más de 30 años realizando investigaciones básicas líderes en la industria. El legado de K Lab se está transfiriendo a investigadores más jóvenes, y no hay duda de que se aproximarán tecnologías más fascinantes e innovaciones de la época.
