Como tirar um som analógico com o computador – Tipos de Emulação.

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A busca pelo som perfeito move o universo do áudio. Para a maioria, essa aventura se dá no meio digital, o que tem impulsionado empresas de diferentes portes a desenvolverem softwares que mereçam atenção, nesse mar de lançamentos e novidades. O ramo das emulações cresce a cada ano, impulsionado por condições tecnológicas cada vez mais favoráveis e principalmente, pela esperança dos usuários em alcançar um resultado “analógico” com seus computadores.

O termo “emulação” é bastante amplo e gera bastante dúvidas, do tipo “o que é uma boa emulação, afinal?”, “o que diferencia uma emulação de outra?”, “é mesmo necessário placas externas?”, “emulações mais caras são melhores?”, então senti necessidade de clarear um pouco a coisa.


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O desafio da não-linearidade

De maneira geral, existe uma ideia bastante aceita entre os cientistas da área de que a maioria dos equipamentos pode ser emulada digitalmente. Nice!

Também é unânime que uma boa emulação é aquela que melhor reproduz, não só o resultado sonoro de um equipamento, mas como todas as nuances de seu comportamento. A dificuldade desta missão depende da linearidade do sistema, que poderíamos descrever como o grau de variações promovidas em uma amostra ao longo do tempo.


Acredita-se que, justamente, a não-linearidade dos equipamentos está por trás das suas características clássicas mais almejadas, o tal “som analógico”. Essa condição estabelece outra premissa: quanto mais não-linear for um sistema, mais complexo será a emulação, logo, mais poder de processamento será necessário. “

Tipos básicos de emulações

A primeira coisa a termos em mente é que, quando se fala sobre plugin de emulação, as tecnologias empregadas podem utilizar diferentes métodos ou até mesmo a mistura deles. As marcas não relevam muito os seus segredos, mas de maneira geral, ouve-se falar sobre dois âmbitos básicos principais:

– Modelling (Modelagem)

A técnica de modelagem baseia-se na construção de códigos e algoritmos que irão “imitar” o comportamento de um hardware.

Uma forma de modelagem se dá pela análise do dispositivo como um todo, passando uma série de sinais uniformes e modulantes, medindo-se as diferenças entre input e output, para cada configuração do painel frontal e depois gerando-se os códigos que representem essas alterações.

A outra forma, mais avançada, é analisar o circuito e modelar as alterações trazidas por cada componente eletrônico, recriando a rota do input para o output.
Cada técnica possui suas vantagens e podem também serem usadas em conjunto. A maioria dos plugins e marcas mais conhecidas utilizam modelagem.

Fig 1 – Plugin Virtual Bus Compressor (Slate Digital). Compressores analógicos são sistemas bastante não-lineares e a recriação dessas características é bastante complexa. A empresa abordou não apenas os comportamentos de tempo e curvas de compressão, mas também as não-linearidades de distorções harmônicas, de fase, ruídos, crosstalking dentre outras. Este é um exemplo de emulação que utilizou a técnica de modelagem de componentes dos circuitos incluindo, segundo a marca, transformadores, válvulas, VCAs, amplificadores.

– Convolution (Convolução)

A técnica de convolução baseia-se na leitura da resposta de um sistema (equipamento ou até mesmo ambiente) ao ser estimulado por um impulso. Essa leitura gera um arquivo IR (Impulse Response) que carrega o “dna” daquele sistema. Este arquivo por sua vez, pode ser lido por um software que irá reproduzir em uma amostra, as características do sistema de origem.

De maneira geral, esta técnica é bastante fiel, porém restrita às características de um breve instante, o que restringe sua capacidade de reproduzir comportamentos não lineares.

Essa limitação vem sendo superada por uma evolução da convolução convencional, a chamada convolução dinâmica, que utiliza uma complexa combinação de múltiplos arquivos IR de alta qualidade, entregando um resultado de super fidelidade. Pra facilitar, podemos fazer uma analogia, a convolução simples seria como uma fotografia, enquanto que a dinâmica seria um filme, em termos do poder de representar as características de algo.

A empresa Acustica Audio, referência nessa área, vem criando softwares super modernos e com um ótimo rendimento de processamento (grande dificuldade dessa tecnologia). Na prática, o que percebo é que esses plugins soam mais musicais. O que isso significa? Que você pode abusar um pouco mais dos parâmetros, moldando seus sons e a coisa continuar soando muito bem. Em breve quero fazer um artigo dedicado a este tema.

Aproveito para indicar meu amigo Ederson Prado, que está representando a empresa no Brasil e organizando compras coletivas com ótimas condições. Vale conferir.

A empresa, apesar de atuante desde 2005, quando lançou o conceituado Nebula (que atualmente está na versão 4), recentemente tem criando um grande zumzumzum no meio. Muitos grandes produtores e técnicos se dizem encantados com as novas possibilidades que a marca trás.

Como sugestão, indico um grupo no Facebook, com profissionais do mundo todo que estão estudando e testando os plugins da Acustica. Muita informação interessante.

Fig 2 – Plugin GOLD (Acustica Audio). Último lançamento da marca, um channel strip completo baseado (não oficialmente) em vários modelos de EQ, comp, pré, da marca NEVE. Utiliza um esquema super moderno de convolução dinâmica.

Limitações

Existem uma série de fatores que dificultam a vida dos cientistas dessa área, sendo as mais comuns:

– O consumo de CPU (poder de processamento) viável.

– Demanda de conhecimento e pesquisa.

– Testes de diferentes métodos, detecção dos erros de medições e artefatos.

– Influências dos sinais usados, muitas vezes, o sinal utilizado para as medições não são exatamente o tipo de sinal que o software irá operar e isso também pode criar resultados inesperados.

– Disponibilidade de um equipamento referência. Muitas vezes, não é simples encontrar um equipamento clássico disponível e em bom funcionamento para testes.

– Tamanho da equipe. Normalmente, empresas maiores trabalham com times de engenheiros computacionais ,que cuidam da parte técnica; e auditores (produtores e técnicos), que avaliam a sonoridade/musicalidade dos plugins.

Enfim, são muitas as variáveis que podem influenciar a qualidade de um processo de emulação e todas elas podem ser traduzidas numa limitação de tempo e dinheiro. Muitas vezes não há tempo e recurso suficientes para cobrir e solucionar todas as variações possíveis geradas por um sistema.

Soluções de mercado

Uma vez que processos de emulação podem ser bastante complexos e dispendiosos, muitas marcas trabalham com algumas alternativas mais viáveis, ao invés de emulações extremamente fidedignas (não são todas que possuem esse compromisso). Por exemplo, pode-se emular menos a não-linearidade, criando uma versão mais estática, ou até mesmo, apenas ter o hardware como ponto de partida, para alterações que criem um plugin híbrido entre emulação e outras características.

Futuro

Como dissemos acima, o poder de processamento dos computadores e outras questões técnicas são grandes limitações. O que me faz acreditar que emulações antigas podem ter sido criadas sob condições menos favoráveis do que as atuais.

De qualquer forma, também acredito que ainda estamos caminhando no sentido de reproduzir as características dos equipamentos reais mais fielmente. Não chegamos ao topo. Isso é bom. Logo, emulações recentes tendem a ser mais fieis e poderosas.

Conclusões

Então, para fechar, quero deixar algumas opiniões pessoais a respeito do tema:

– O termo “emulação” em si não garante fidelidade, por mais que essa seja a promessa mais batida. Logo, uma pesquisa imparcial é um fator fundamental para pesarmos a escolha de um plugin.  Nada de preguiça e mitos.

– Todo o tempo, pessoas e processos, gastos na emulação de um equipamento  envolve custos. Desconfie. É importante ficar atento à procedência das marcas, seu histórico e reputação.

– Com o avanço do poder de processamento das CPUs, placas DSP externas parecem não mais ser tão necessárias. DSP significa Digital Signal Processing, é uma área da ciência computacional, não uma tecnologia alienígena que faz seus plugins serem mágicos, como alguns pensam.

– Não existem métodos unânimes. Cada projeto é único e a coisa pode ganhar um caminho totalmente diferente em cada caso, mesmo sendo executada por um mesmo time de cientistas. Me parece que estamos numa grande corrida do ouro.

– Fidelidade nem sempre é colocada acima da sonoridade. Ajustes são feitos para que plugins soem bem, mesmo que não reproduzam exatamente o que faz um hardware.

– Quase sempre, a palavra final é dada por grandes produtores e técnicos, que trabalham exaustivamente com equipamentos clássicos e conhecem bem seus resultados sonoros. A matemática fica em segundo plano

– De qualquer forma, não se limite e confie nos seus ouvidos. Faça música acima de tudo e não alimente mitos. Para mim está pra lá de claro que você pode e deve ter a capacidade de chegar em ótimos resultados com plugins simples. Não deposite esperanças em fatores externos. Aqui, estamos falando de dar um passo a mais na melhoria dos nossos resultados, não os primeiros passos.