30 años de investigación de base e innovación en productos La tecnología de modelado físico líder de la industria es uno de los grandes valores del K’s Lab
El equipo K’s Lab involucrado en continuas investigaciones de base. De izquierda a derecha: Takashi Mori, Kenji Ishizuka, Hayato Ohshita y Toshifumi Kunimoto.
Ya conocimos al K’s Lab, un grupo de investigación único en el mundo en el campo del sonido, en dos artículos precedentes: “Cómo el descubrimiento de una tesis de 1977 llevó a un innovador avance en la división de investigación del K’s Lab de Yamaha hace 30 años” y “Diseños de Rupert Neve de los años 60 y 70 recreados con gran realismo por el equipo de investigación del K’s Lab de Yamaha”. En este artículo, la tercera y última publicación de la serie del K’s Lab, echaremos un vistazo a algunos de los procesadores y amplificadores de guitarra que han sido creados utilizando su tecnología VCM (Virtual Circuitry Modeling).
Más que recreaciones de equipos clásicos, los productos comentados en esta publicación son diseños nuevos a partir de los resultados de las investigaciones del K’s Lab. Hemos entrevistado a los investigadores que desarrollaron el compresor multibanda MBC4 y el ecualizador de cuatro bandas Dynamic EQ4 (incluidos en los sistemas de mezcla digital de la serie RIVAGE PM) y los enormemente populares amplificadores de guitarra compactos de la serie THR, y en este artículo nos hemos centrado en estos productos.
Como hemos mencionado en publicaciones anteriores, el K’s Lab es un grupo de investigación dirigido por el investigador Dr. Toshifumi Kunimoto de Yamaha, y está ubicado en la sede central de Yamaha en Hamamatsu (Japón). El grupo fue la punta de lanza en el novedoso campo de la tecnología de la acústica virtual en sus primeros años, y posteriormente se alió con Rupert Neve, una leyenda del audio, para recrear digitalmente, mediante tecnología de modelado, algunos de sus diseños del pasado más famosos y solicitados. El K’s Lab ha estado involucrado en tareas de investigación y desarrollo en la vanguardia de la tecnología del sonido durante aproximadamente 30 años.
La primera persona con la que hablamos para este artículo fue Mr. Hayato Ohshita, el investigador que estuvo a cargo del desarrollo del MBC4. En la universidad, Mr. Ohshita estuvo implicado en investigaciones dirigidas a desarrollar tecnología que pudiese diferenciar entre los sonidos de instrumentos musicales, transcribir música automáticamente, y otras. Después de incorporarse a Yamaha, fue asignado a la investigación y desarrollo de VOCALOID y entró en el equipo del K’s Lab en 2010. Mr.Ohshita empezó a trabajar en el MBC4 en torno a 2013.
Mr. Ohshita comienza explicando: “El uso de compresión multibanda en mezcladores digitales para producción musical y sonorización en directo no era inusual, pero a muchos usuarios les confundía e incluso se asustaban ante la cantidad de controles que tenían esos dispositivos. Hasta la utilización de un compresor básico puede resultar intimidante. Nosotros queríamos resolver el problema y empezamos a trabajar en el MBC4”.
El diagrama genérico de más abajo muestra cómo funciona la compresión multibanda. La señal de entrada se divide en múltiples bandas de frecuencias que a continuación son enviadas a compresores independientes, y sus respectivas salidas se mezclan para producir la señal de salida final. La compresión multibanda puede ayudar a combinar y unificar múltiples sonidos, lo que la convierte en ideal para realizar masterizaciones que suenen naturales. Pero también es ideal para el procesamiento de sonidos individuales cuando se desea obtener un resultado natural. Por ejemplo, se puede utilizar para lograr un sonido global más equilibrado y uniforme procesando por separado las vocales y las consonantes en una pista vocal, el ataque y la resonancia del cuerpo de una guitarra o bajo, o los componentes de altas y bajas frecuencias de una batería.
La dificultad estriba en la enorme cantidad de controles y/o parámetros que deben ser comprendidos y ajustados, y también en la monitorización del estado operativo en cada momento. Para resolver estos problemas, se perfeccionó la interfaz de usuario y se empleó tecnología VCM para proporcionar un conjunto de parámetros que resultasen fáciles de utilizar.
Mr. Ohshita añade: “Realmente queríamos que la lectura fuese fácil, así que adoptamos un tipo de pantalla gráfica con bandas de frecuencias codificadas con colores. También retocamos y ajustamos el tamaño, el color y el contraste del texto en pantalla y de los controles hasta que estuvimos totalmente satisfechos. Para facilitar los ajustes, añadimos los selectores FLAVOUR (VCA y OPTO) y HARMO que ayudan a los usuarios a conseguir el sonido que buscan”.
Dichos selectores están situados en la esquina inferior derecha de la interfaz. El “sabor” (traducción del término “flavour” inglés) VCA da como resultado una sólida compresión con un control de nivel claro, y es ideal para situaciones que requieren una compresión estrictamente controlada. El ajuste OPTO tiene una respuesta de ataque y liberación más lenta, por lo que no se escucha la intervención del compresor. OPTO es una excelente elección cuando se busca un sonido natural. El selector HARMO también se puede activar para añadir calidez y profundidad, y al mismo tiempo brillo, y así mejorar la forma en la que se mezclan los sonidos.
Ohshita: “Todos estos parámetros están basados en los conocimientos VCM acumulados por el K’s Lab a lo largo de años de investigación. No son emulaciones VCM de ningún equipo específico existente, sino funciones totalmente nuevas creadas con tecnología VCM. Una serie de ingenieros de sonido de directo y de estudio utilizaron el procesador en aplicaciones reales durante el desarrollo.
Al igual que el MBC4, el ecualizador Dynamic EQ4 de cuatro bandas incluido en el sistema RIVAGE PM10 es un procesador nuevo construido con tecnología VCM.
Kenji Ishizuka, el investigador que estuvo a cargo del desarrollo del Dynamic EQ4, explica: “Las mesas de mezclas digitales de la serie CL incluyen el ecualizador Dynamic EQ de dos bandas que es fácil de utilizar y está muy valorado. El único problema es que dos bandas pueden no ser suficiente en algunos casos. El desarrollo del Dynamic EQ4 de cuatro bandas se puso en marcha con el objetivo de proporcionar cuatro bandas pero sin comprometer por ello la calidad de sonido y la operatividad de la versión original de dos bandas”.
Como se muestra en el diagrama siguiente, el ecualizador Dynamic EQ4 distribuye la señal de entrada a dos filtros, y uno de ellos aplica un detector de nivel y una calculadora de ganancia de ecualización que controla la ganancia del otro filtro. La principal ventaja de esta configuración es que permite un control selectivo de bandas de frecuencias muy estrechas. Mr. Ishizuka nos sorprendió demostrándonos una forma poco frecuente de utilizar el ecualizador.
Mr. Ishizuka continúa: “La capacidad de seleccionar bandas de frecuencias específicas hace que sea posible controlar la sibilancia (sonidos “s” y “sh”), un trabajo que normalmente habría que abordar con un de-esser. A diferencia de un de-esser, el efecto del Dynamic EQ4 también se puede utilizar para controlar las consonantes implosivas (sonidos “t”, “k”, “p”, “d”, “g” y “b”). Puede ser muy efectivo en la supresión de elementos excesivamente prominentes de una pista de voz. También es excelente para la organización de frecuencias. Por ejemplo, que las frecuencias del bombo y el bajo se solapen puede hacer que el sonido se enturbie. Dynamic EQ4 se puede utilizar para reducir el nivel del bajo solo cuando se solape con el bombo”.
Parece que el ecualizador Dynamic EQ4 puede funcionar como un tipo de efecto “sidechain” cuando se utiliza para controlar frecuencias solapadas (superpuestas), tal y como ha descrito anteriormente Mr. Ishizuka. En cada banda existen los modos ABOVE (por encima) y BELOW (por debajo), y se pueden utilizar conjuntamente con el control RATIO (relación) para producir un realce de nivel cuando se excede un nivel especificado, una operación tipo puerta en la cual solo se permite el paso de la señal cuando se alcanza un nivel predeterminado y en la que se produce una reducción tipo compresor cuando se excede el nivel establecido.
Mr. Ishizuka: “La respuesta «shelving» seleccionable del efecto Dynamic EQ4 es una característica que ha sido posible conseguir gracias a la tecnología VCM. Cuando se selecciona el modo «shelving», las frecuencias que van más allá del «shelf» o meseta no se atenúan simplemente, sino que se atenúan de un modo muy musical que se ha derivado de nuestra enorme librería de datos de investigación VCM”.
Un rápido apunte sobre los antecedentes de Mr. Ishizuka: en la universidad, él estaba en el Departamento de Sistemas de Control y podía involucrarse en prácticamente cualquier campo de investigación que le interesase, así que comenzó a trabajar en formas de controlar digitalmente los altavoces. Eso y su interés por las guitarras le llevaron a su contratación por Yamaha, donde pudo hacer realidad su sueño de pertenecer al K’s Lab después de haber trabajado en la interfaz de usuario de la serie RIVAGE PM y en otros proyectos.
Si bien mucha de la tecnología VCM que emerge del K’s Lab termina en equipos profesionales, parte de ella también llega a un amplio espectro de usuarios. Los amplificadores de la serie THR son un ejemplo. El investigador Takashi Mori del K’s Lab fue el responsable del desarrollo de la serie THR. Aunque la principal ocupación de Mr. Mori en la universidad era la investigación sobre la simulación de las propiedades de los semiconductores, un tema en principio poco relacionado con el sonido, su primer trabajo importante después de incorporarse a Yamaha fue la serie THR.
Mr. Mori recuerda: “Empecé trabajando en el firmware de los amplificadores THR, pero más tarde me asignaron al K’s Lab, donde comencé a trabajar en el procesamiento de señal. A diferencia de otros productos que incluyen tecnología VCM, no estaba planeado el uso de VCM en los amplificadores THR cuando se inició el proyecto. La idea original era crear un amplificador de guitarra único que sobresaliese entre los innumerables amplificadores que ya existían. Nuestros debates nos llevaron hasta el concepto de un amplificador de guitarra apropiado para un escritorio o una mesa. En la actualidad, muchos guitarristas tocan mientras ven YouTube o mientras utilizan un programa DAW como Cubase, así que un amplificador pequeño que pudiese colocarse sobre un escritorio y a la vez pudiese proporcionar un sonido de auténtico amplificador grande nos pareció una excelente idea”.
Mr. Mori: “Finalmente decidimos que aplicaríamos todo el bagaje tecnológico de Yamaha a los amplificadores THR, y para ello se seleccionó un DSP LSI fabricado íntegramente en las instalaciones de Yamaha. Dicho chip incorpora grandes avances de la tecnología de procesamiento de audio, además de funcionalidad de comunicación USB, algo que resultaba una gran ventaja en términos de coste y conectividad con ordenadores. También adoptamos tecnología de audio HI-FI de la División de Audio de Yamaha para la sección de altavoces del amplificador. Y cuando llegó el momento de crear realmente el sonido del amplificador, elegimos simuladores de amplificador, flanger, chorus y otros efectos basados en tecnología VCM desarrollados por el K’s Lab”.
El desarrollo se llevó a cabo bajo premisas como “Tu sonido estés donde estés” y “Un amplificador con un sonido en serio para fuera del escenario”, y cuando se incorporó la tecnología VCM, los artistas designados para la evaluación empezaron a hacer comentarios de este tipo: “es un amplificador con el que puedo tocar en serio” o “esto es un amplificador en toda regla”. Llegados a ese punto, el equipo de desarrollo sabía que se había conseguido algo más que un simple amplificador de guitarra de sobremesa con formato compacto. Se trataba de un amplificador que los músicos podían utilizar de verdad.
En realidad, los amplificadores de guitarra THR no eran los primeros en incluir tecnología de modelado del K’s Lab. El DG1000, lanzado en 1997, incluía modelado digital de amplificadores de válvulas y, en términos generales, se basaba en un concepto similar, pero los avances de la tecnología de procesamiento de señal posibilitaban llevar ese concepto a un nivel mucho más alto en los amplificadores THR.
Este gráfico muestra el punto en el que un modelo de amplificador de válvulas empieza a distorsionar. La línea azul representa un modelo de amplificador de válvulas precedente y la línea roja es un nuevo modelo THR.
Mr. Mori continúa: “Este gráfico ilustra cuánto ha mejorado el modelado. Muestra el punto en el que un modelo de amplificador de válvulas empieza a distorsionar, y utilizando eso como identificador de cómo cambiará el sonido, la diferencia resulta evidente. La linea azul, que representa un modelo anterior, es esencialmente recta hasta un cierto punto y luego muestra recortes en picos de saturación. Sin embargo, la línea roja, que representa un modelo THR, dibuja una suave curva más allá del punto de polarización o «bias», lo que indica un sonido más uniforme y redondo. La diferencia puede parecer pequeña en el gráfico, pero en sonido es significativa”.
Por supuesto, el modelado no es algo exclusivo de Yamaha o del K’s Lab. Hay muchos fabricantes en todo el mundo que lo utilizan de manera activa. Pero el modelado VCM desarrollado por el K’s Lab se distingue por el hecho de que está basado en mediciones de todas y cada una de las válvulas involucradas y en un modelado detallado a nivel de componentes. Incluso sutilezas como las ligeras variaciones de los componentes individuales que añaden «carácter» a un amplificador forman parte de los modelos del K’s Lab.
Mr. Mori: “Los siete amplificadores de guitarra, los cuatro efectos y el compresor incluido en el THR10 son todo modelos VCM. El efecto de delay no utiliza tecnología VCM, pero una de los efectos de reverb sí. Y no se trata simplemente de un modelado de circuito. También se incluyen seis modelos físicos de pantallas. Sin embargo, los modelos de pantallas no son nuevos. Los modelos básicos que existían en la librería del K’s Lab fueron especialmente reajustados para el amplificador THR”.
Uno de los puntos fuertes de la tecnología VCM es que no se trata de una colección de «presets» simplemente. VCM proporciona unas estructuras que pueden reajustarse fácilmente para conseguir el sonido deseado, y gracias a ello es posible crear un amplificador único y con gran carácter como el THR en un periodo de tiempo relativamente breve.
Mr. Mori: “Cada amplificador tiene diferentes puntos clave que necesitan ser modelados, así como también hay que modelar la forma en que cada mando o control afecta a los cambios en el sonido. Durante el desarrollo contamos con guitarristas profesionales que utilizaron el producto, e hicimos cambios sobre la marcha basándonos en sus opiniones. El hecho de que pudiésemos hacer ajustes que fueron mucho más allá de simples retoques de ecualización cuando el producto estaba básicamente terminado es, sin duda, una de las razones de su éxito”.
Mr. Mori concluye: “Muchos usuarios han comentado que es un amplificador muy serio y que da la sensación de ser analógico aunque en su interior todo es digital. Hoy en día la tecnología digital de muy alto nivel es esencial para la creación de sonido que parezca analógico. El hecho de que puedas conectar un amplificador THR a un ordenador para realizar una edición detallada es también una prestación importante. En ese sentido, los amplificadores THR son ideales para la grabación DTM («Desktop Music», música de sobremesa en español) y esperamos que los usuarios encuentren nuevas formas de utilizarlos que se adapten a su estilo de trabajo individual”.
El compacto THR10 y sus variaciones no son los únicos modelos de la serie THR. También está el THR100, que es más grande, con cabezal y pantalla independientes que muchos guitarristas utilizan de manera preferencial.
Con esta completamos nuestra serie de tres publicaciones en las que hemos presentado el grupo de investigación de Yamaha, el K’s Lab, y algunas de las tecnologías que han nacido de su trabajo de investigación de base. Hemos visto cómo muchos años de investigación de base y su posterior aplicación han dado lugar a muchos productos que ahora están muy valorados en el mundo entero. También hemos visto algunas de las dificultades, junto con una gran dosis de fascinación, que implica el desarrollo de modelos digitales a través de la tecnología VCM.
A menudo se dice que la investigación de base no es uno de los fuertes de Japón. Pero la verdad es que Yamaha lleva más de 30 años liderando la investigación de base más vanguardista en la industria del sonido. La herencia del K’s Lab ahora se está traspasando a investigadores más jóvenes, y no hay duda de que el futuro nos deparará tecnología aún más fascinante e innovaciones que marcarán una época.
