Por que o hardware ainda soa melhor que os plugins?

Bem, nem todos eles o tempo todo, mas em muitos  casos o analógico ainda reina supremo sobre os plugins. O engraçado é que não são mágicas ou sentimentos, são fatos e ciências que inclinam o pêndulo a  favor do analógico.

Note, não estou dizendo que você não pode fazer um hit TOP ONE no “IN THE BOX” , muitos deles foram e serão feitos dessa maneira e isso é ótimo! Mas se você procura o melhor, mais profundo, aberto e agradável som possível, o analógico ainda é o caminho a percorrer.

Como o diabo está nos detalhes e infelizmente esses detalhes residem nos cantos mais obscuros da matemática do processamento de sinais digitais e na modelagem de circuitos elétricos, alguns parágrafos podem ficar seriamente nerds. Mas por favor, não surte ainda – prometo que tentarei o meu melhor para fornecer explicações que até minha mãe entenderia, pelo menos em princípio, então vamos lá!

Precisão

Todos os sistemas têm limites. Mas acontece que os circuitos analógicos nem sempre são limitados a 22kHz ou 48kHz (como funciona digitalmente a uma taxa de amostragem de 44.1kHz ou 96kHz), e mesmo que a largura de banda combinada de entrada e saída seja de apenas 20kHz, as ramificações individuais de alguns circuito pode ter larguras de banda na faixa de megahertz ou até mais!

Mas por que isso seria importante?  Só ouvimos 20kHz, isso se tivermos muita sorte e ainda se formos jovens…

É importante porque durante o processamento propriamente dito, especialmente quando qualquer tipo de constante de tempo rápido está envolvida no processamento dinâmico (estou olhando para você 1176 …), os produtos secundários da síntese dos sinais de controle ou mesmo o próprio sinal de controle podem tem uma largura de banda muito maior que 20Hz-20kHz. Se comparado aos algoritmos básicos de processamento digital, isso permite que os circuitos analógicos reajam a “picos entre amostras” e produzam sinais de controle a partir de conteúdo de frequência que excede em muito o alcance auditivo humano ou o limite de frequência Nyquist de um sistema digital.

Para ser honesto, isso não é útil em todas as ocasiões – um circuito com maior largura de banda pode, se não for projetado com muito cuidado, ser mais propenso a oscilações em frequências muito acima do nosso alcance auditivo. Esse fenômeno pode causar redução de espaço, distorção e intermodulação estranhas e nenhum deles parece exatamente agradável.

Mas, por outro lado, se o circuito for projetado corretamente, o processamento de pico verdadeiro “embutido” não será motivo de desprezo e poderá economizar alguns dB de espaço livre ao entrar no conversor AD!

Não linearidades

O equipamento analógico também não precisa, de alguma forma, costurar diferentes curvas matemáticas para simular saturação, distorção e outras não-linearidades – o que dificulta o processamento de som digital.

Em vez disso, o equipamento analógico pode perseguir exatamente o mesmo efeito com precisão muito superior e o faz perfeitamente – especialmente as imperfeições! Não são necessários truques como superamostragem, sem sobrecarga da CPU e ainda funciona após a atualização do sistema operacional ou plugins.

Over-sampling

Oversampling * é, em princípio, um processo de adivinhar quais seriam as amostras de áudio ausentes entre as realmente gravadas se o áudio fosse gravado em uma taxa de amostragem mais alta.

* Os termos corretos para esse processo, quando feitos digitalmente / ITB, seriam upsampling, processamento e downsampling, mas como o efeito do aumento da largura de banda é o mesmo que seria se o sinal fosse sobre-amostrado originalmente quando convertido para digital, a maioria dos fabricantes de plug-ins use esse termo para descrever o processo.

Esse processo deve incluir alguns filtros cuidadosamente projetados nos plugins para evitar a produção de conteúdo de frequência que não estava presente no áudio original e, consequentemente, induzir algum comportamento estranho e artefatos sonoros.

” Muitos processadores de dinâmica digital com bom som têm a capacidade de superamostragem incorporada para fornecer uma resposta de redução de ganho natural mais precisa. ”

Mas mesmo a amostragem excessiva só o levará a uma precisão perfeita se comparado a um circuito analógico bem projetado. Isso é especialmente significativo em todo o processamento dependente do tempo. Portanto, a diferença é muito mais aparente nos processadores dinâmicos, onde a precisão das curvas de tempo de ataque e liberação influencia decididamente o caráter sônico da compressão, limitação, expansão ou bloqueio. Os plug-ins precisam ao menos exagerar a amostra dos circuitos de áudio e de tempo para tentar convencer.

Largura de banda

Eu mencionei esse assunto brevemente na primeira seção, mas vamos dar uma olhada mais de perto.

Sempre que algo não linear acontece com o sinal, ele gera conteúdo de frequência adicional. A energia não pode desaparecer no ar e, se você diminuir um pico, tudo acima do corte deve ir a algum lugar e esse lugar é com frequências mais altas.

No mundo analógico, essas frequências mais altas desaparecem no circuito, aquecem todos os tipos de resistências ou chegam até o conversor A / D e morrem pacificamente no filtro anti-aliasing .

“É assim que os filtros de antialiasing ou dizimação nos conversores de analógico para digital geralmente se parecem.”

Com os plugins, as coisas ficam complicadas. Sendo sempre tão fiel ao teorema da amostragem, um algoritmo digital precisa gerenciar essa redistribuição de energia com um conjunto muito mais limitado de frequências disponíveis.

Quais são as opções?

Então, ao invés de escolher a primeira e agradável segunda e terceira harmônicas agradáveis, ​​quando a saturação ocorre em um componente de 14kHz de um som “S” na taxa de amostragem de 48kHz, ele precisa recorrer a medidas mais drásticas. As frequências de 28kHz e 42kHz simplesmente “não existem” na taxa de amostragem de 48kHz por excederem o limite de frequência de Nyquist devido à maneira como a física funciona.

Se não forem tomados os devidos cuidados, esses harmônicos mais altos aparecerão falsamente em 20kHz e 6kHz. Esse fenômeno é chamado de alias e é ruim. Não apenas na teoria, mas você pode ouvir uma qualidade metálica ou plástica estranha no processamento. Uma boa solução para resolver esses problemas nos plug-ins não é trivial e sempre exige compensações no design do filtro e no uso da CPU.

Sem filtros de superamostragem e anti-aliasing adequadamente implementados, as coisas podem ficar muito feias no extremo de alta frequência do espectro quando se trata de qualquer tipo de saturação ou distorção. O White Sea Studio fez um ótimo vídeo prático sobre isso:

Modelagem analógica

Quer fazer uma modelagem analógica fiel? Prepare-se para problemas. Não vai ser fácil.

Primeiro, uma visão geral básica do pântano tecnológico a seguir, em termos simples.

Modelar um circuito analógico significa que temos que descobrir como os circuitos se comportam em relação ao nível do sinal de entrada e ao conteúdo de frequência variáveis, para que possamos saber o que sairá na outra extremidade para qualquer entrada. Não basta tentar a emulação com um sinal de teste e dizer “sim, isso funcionará tão bem e em todos os tipos de sons”. Você precisa fazê-lo funcionar com muitos sons e isso se torna um ato de equilíbrio ao codificar plug-ins.

Para fazer isso corretamente, precisamos conhecer os componentes elétricos desse circuito ( resistores, capacitores, transistores, tubos, indutores etc. ) e quanto mais precisos queremos que o modelo seja, melhor precisamos descrever esses elementos. Certamente, um resistor é apenas um fio que não gosta de muitos elétrons que o atravessam, mas faz o mesmo para todos os tipos de sinais de áudio? E se ele mora perto de um indutor volumoso ou de um tubo superaquecido?

Plugins

Toda vez que fazemos uma descrição melhor e mais completa de cada elemento para obter maior precisão, a matemática fica mais complexa e complicada. Logo se torna tão complexo que é quase impossível navegar ou muito difícil de calcular em tempo real. Acredito que muitos de nós preferiríamos ter o negócio real, analógico mesmo .

Mais em profundidade: de onde vem o problema?

Um exemplo são os circuitos de cadeia lateral de processadores dinâmicos, como compressão de áudio plug ins ou plugins limiters. Eles usam diodos (entre muitos outros elementos) para gerar a tensão de controle a partir de um sinal de áudio. Um diodo é uma “válvula unidirecional” para corrente elétrica e toda vez que a válvula é aberta ou fechada, isso é feito muito rapidamente e, consequentemente, produz uma pequena explosão de ruído de alta frequência, semelhante a um “clique” que poderá está presente em seu áudio se você não tomar cuidado.

Isso não é problema para um circuito analógico com uma largura de banda naturalmente limitada que simplesmente filtra esse ruído, mas em plugins digitais, você precisa cuidar bem de fenômenos como esse para não causar mais problemas do que vale a pena (como alias da parte anterior) .

E depois há a não linearidade em cada terceiro componente. Diferente para cada transistor, tubo, transformador e muitos outros elementos. Novamente, o analógico não dá a mínima para as equações matemáticas. Ele faz as coisas com transições suaves e curvas complexas ou cortes estranhos, com latência zero.

” Essa é uma curva de transferência de um tubo de elétrons 6V6, encontrado no compressor Sta-Level, por exemplo. Como você pode ver, não é exatamente uma linha reta, nem segue uma função quadrática básica ”

As não linearidades no processamento digital geralmente são feitas com funções de transferência polinomial mais ou menos complexas – curvas que informam qual nível uma amostra de saída deve estar para qualquer amostra de entrada . Às vezes, alguns diferentes precisam ser agrupados para saturar diferentemente para níveis diferentes ou polaridades diferentes, se for uma saturação assimétrica. Essas equações e suas curvas são geralmente aproximações do que um único transistor, tubo, transformador ou um circuito elétrico inteiro pode fazer, mas é exatamente isso que são – aproximações .

Complexidade

Quanto mais precisas você deseja que essas aproximações sejam, maiores e maiores serão as equações , o que significa matemática mais complexa, tempos de computação mais longos e mais espaço para erros. Portanto, na maioria dos casos, há um compromisso entre precisão, uso da CPU e sanidade do engenheiro DSP. O excesso de plug ins pendurados em sua DAW poderá comprometer a qualidade sonora final da sua mixagem pelo simples fato de forçar o mortor de sua máquina durante o processo de aplicação deles.

É por isso…

Então, como você pode ver, as ferramentas de áudio digital têm mais problemas quando se trata de imperfeições . Mas, por sorte, nós meio que os amamos porque descobrimos que as gravações soam mais completas, suaves e mais eufônicas – subjetivamente melhores em muitos aspectos.

Nossos ouvidos e cérebros também aprenderam a gostar da impressão sonora específica dos dispositivos analógicos usados ​​em nossas músicas favoritas. Isso ocorre porque amamos as músicas e os sons escolhidos pelos engenheiros e produtores fazem parte da estética combinada. Quando você está fazendo uma faixa, esses sons são a referência que você deseja alcançar.

Com isso em mente, não é por acaso que muitos engenheiros de áudio que executam configurações híbridas convergiram para um fluxo de trabalho que segue algo como “digital para cirurgia e correção, analógico para punch e cor “. É tirar o melhor dos dois mundos e usar tecnologias diferentes para as tarefas com melhor desempenho!

Espero que essa matéria lhe ajude a compreender melhor esses dois mundos.

*Por Ziga Rezar

Fonte: Blog Mix Analog 

Tradução e revisão feita por: Marlon Porto (técnico de mixagens e masterizações da Promaster Studios).

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