30 năm nghiên cứu cơ bản và đổi mới sản phẩm. Công nghệ mô hình hóa vật lý hàng đầu trong ngành làm nền tảng cho sức mạnh của K’s Lab.
Đội ngũ của K’s Lab tham gia vào nghiên cứu cơ bản liên tục. Từ trái sang phải: Takashi Mori, Kenji Ishizuka, Hayato Ohshita và Toshifumi Kunimoto.
Chúng tôi đã gặp nhóm nghiên cứu âm thanh, K’s Lab, trong hai bài viết trước: “Việc phát hiện ra một luận án năm 1977 đã dẫn đến một bước đột phá tại bộ phận nghiên cứu K’s Lab của Yamaha cách đây 30 năm” và “Các thiết kế của Rupert Neve từ thập niên 60 và 70 được tái tạo hiện thực bởi nhóm nghiên cứu K’s Lab từ Yamaha”. Ở đây, trong phần thứ ba và cuối cùng của chuỗi bài viết của K’s Lab, chúng ta sẽ tìm hiểu một số bộ xử lý và bộ khuếch đại guitar đã được tạo bằng công nghệ VCM (Mô hình hóa mạch ảo) của họ.
Thay vì tái tạo các thiết bị cổ điển, các sản phẩm được thảo luận trong phần này là các thiết kế mới dựa trên kết quả nghiên cứu của K’s Lab. Chúng tôi đã phỏng vấn các nhà nghiên cứu đã phát triển bộ nén đa cấp MBC4 và bộ cân bằng bốn băng tần Dynamic EQ4 có trong hệ thống trộn kỹ thuật số dòng RIVAGE PM, và bộ khuếch đại guitar nhỏ gọn dòng THR cực kỳ phổ biến và sẽ tập trung vào các sản phẩm này trong bài viết này.
Như đã đề cập trong các phần trước, K’s Lab là một nhóm nghiên cứu do tiến sĩ nghiên cứu của Yamaha, Tiến sĩ Toshifumi Kunimoto, dẫn dắt và đặt tại trụ sở của Yamaha ở Hamamatsu, Nhật Bản. Nhóm đã đi đầu trong lĩnh vực mới về công nghệ âm thanh ảo trong những năm đầu tiên và sau đó hợp tác với huyền thoại âm thanh Rupert Neve để tái tạo kỹ thuật số một số thiết kế nổi tiếng và được tìm kiếm nhiều nhất của ông từ trước đây bằng công nghệ mô hình hóa. K’s Lab đã tham gia vào nghiên cứu và phát triển đi đầu trong công nghệ âm thanh trong khoảng 30 năm.
Người đầu tiên chúng tôi nói chuyện cho bài viết này là ông Hayato Ohshita, nhà nghiên cứu phụ trách phát triển MBC4. Tại trường đại học, ông Ohshita đã tham gia vào nghiên cứu nhằm phát triển công nghệ có thể phân biệt giữa âm thanh của các nhạc cụ, tự động phiên âm nhạc và nhiều tính năng khác. Sau khi gia nhập Yamaha, ông được giao nhiệm vụ nghiên cứu và phát triển VOCALOID, và trở thành thành viên của nhóm K’s Lab vào năm 2010. Ông Ohshita bắt đầu làm việc với MBC4 vào khoảng năm 2013.
Ông Ohshita bắt đầu: “Việc sử dụng kỹ thuật nén nhiều băng tần trong các bộ trộn kỹ thuật số để sản xuất nhạc và tăng cường âm thanh sống không phải là quá lạ, nhưng nhiều người dùng đã bối rối và thậm chí bị đe dọa bởi hàng loạt các điều khiển mà các thiết bị đó đưa vào. Ngay cả việc sử dụng một bộ nén cơ bản cũng có thể gây nản lòng. Chúng tôi muốn giải quyết vấn đề và bắt đầu làm việc với MBC4.”
Sơ đồ chung dưới đây cho thấy kỹ thuật nén nhiều băng tần hoạt động như thế nào. Tín hiệu đầu vào được chia thành nhiều dải tần số sau đó được đưa đến các bộ nén độc lập, và các đầu ra được trộn với nhau để tạo ra tín hiệu đầu ra cuối cùng. Kỹ thuật nén nhiều băng tần có thể giúp hòa trộn và hợp nhất nhiều âm thanh, trở thành kỹ thuật lý tưởng cho việc làm chủ âm thanh tự nhiên. Nhưng đây cũng là kỹ thuật lý tưởng để xử lý âm thanh riêng lẻ khi muốn có kết quả tự nhiên. Ví dụ, có thể sử dụng kỹ thuật này để tạo ra âm thanh tổng thể mượt mà, cân bằng hơn bằng cách xử lý riêng các nguyên âm và phụ âm trong một giọng hát, sự tác động và cộng hưởng phần thân của guitar hoặc bass, hoặc các thành phần tần số thấp và cao của bộ trống.
Khó khăn nằm ở số lượng không giới hạn các điều khiển và/hoặc tham số mà chúng ta phải hiểu và điều chỉnh, và ở việc giám sát trạng thái hoạt động hiện tại. Để giải quyết các vấn đề này, GUI đã được tinh chỉnh và công nghệ VCM được sử dụng để cung cấp một bộ tham số dễ sử dụng.
Ông Ohshita cho biết thêm: “Chúng tôi thực sự muốn những thứ này trở nên dễ “đọc”, vì vậy chúng tôi đã áp dụng màn hình hiển thị loại biểu đồ với các dải tần số được mã hóa màu. Chúng tôi cũng điều chỉnh kích thước, màu sắc và độ tương phản của chữ và điều khiển trên màn hình cho đến khi chúng tôi hoàn toàn hài lòng. Để giúp điều chỉnh dễ dàng hơn, chúng tôi đã thêm các công tắc FLAVOR (VCA và OPTO) và HARMO giúp người dùng đạt được âm thanh mà họ muốn có”.
Các công tắc này nằm ở góc dưới bên phải của giao diện. VCA “flavor” mang đến khả năng nén cao với điều khiển mức rõ ràng, và lý tưởng cho các tình huống yêu cầu khả năng nén được kiểm soát chặt chẽ. Cài đặt OPTO có phản hồi tác động và giải phóng chậm hơn, do đó bạn không thấy được sự hoạt động của bộ nén. OPTO là một lựa chọn tốt khi muốn có âm thanh tự nhiên. Cũng có thể sử dụng công tắc HARMO để thêm độ ấm và độ sâu cũng như sự lấp lánh, cải thiện cách hòa trộn âm thanh.
Ohshita: “Tất cả các tham số này dựa trên bí quyết VCM được K’s Lab tích lũy qua nhiều năm nghiên cứu. Chúng không phải là mô phỏng VCM của bất kỳ thiết bị cụ thể hiện có nào, mà là các tính năng hoàn toàn mới được tạo ra bằng công nghệ VCM. Một số kỹ sư âm thanh và ghi âm trực tiếp thực sự đã sử dụng bộ xử lý trong quá trình phát triển và chúng tôi đã thực hiện các điều chỉnh dựa trên phản hồi của họ để đảm bảo rằng bộ xử lý này dễ sử dụng.”
Giống như MBC4, bộ cân bằng Dynamic EQ4 bốn băng tần có trong RIVAGE PM10 là bộ xử lý mới được xây dựng trên công nghệ VCM.
Kenji Ishizuka, nhà nghiên cứu phụ trách phát triển Dynamic EQ4, giải thích: “Bàn trộn kỹ thuật số dòng CL bao gồm Dynamic EQ hai băng tần dễ sử dụng và được đánh giá rất cao. Vấn đề duy nhất là hai băng tần không đủ trong một số trường hợp. Việc phát triển Dynamic EQ4 bốn băng tần được bắt đầu với mục tiêu cung cấp bốn băng tần trong khi vẫn giữ được chất lượng âm thanh và khả năng hoạt động của phiên bản hai băng tần ban đầu”.
Như được hiển thị trong sơ đồ bên dưới, bộ cân bằng Dynamic EQ4 phân phối tín hiệu đầu vào cho hai bộ lọc, một trong số đó cung cấp bộ phát hiện mức và bộ tính toán khuếch đại EQ điều khiển mức khuếch đại của bộ lọc còn lại. Lợi ích chính của cấu hình này là cho phép điều khiển hướng mục tiêu của các dải tần số rất hẹp. Ông Ishizuka làm chúng tôi ngạc nhiên khi minh họa một cách sử dụng bộ cân bằng khác thường.
Ông Ishizuka tiếp tục: “Khả năng hướng mục tiêu vào các dải tần số cụ thể giúp có thể kiểm soát âm xuýt (âm thanh “s” và “sh”), một công việc thường được xử lý bằng bộ xử lý khử âm xuýt. Không như bộ xử lý khử âm xuýt, hiệu ứng của Dynamic EQ4 cũng có thể được sử dụng để kiểm soát âm bật (âm thanh “t”, “k”, “p”, “d”, “g” và “b”). Công cụ này có thể rất hiệu quả trong việc triệt tiêu các yếu tố nổi bật quá mức của một bài hát. Đó cũng là một công cụ tuyệt vời để sắp xếp tần số. Ví dụ, tần số trống và guitar bass chồng chéo lên nhau có thể dẫn đến âm thanh lộn xộn. Dynamic EQ4 có thể được sử dụng để giảm mức độ của guitar bass khi âm thanh này chồng lên trống kick”.
Có vẻ như bộ cân bằng Dynamic EQ4 có thể hoạt động như một loại hiệu ứng chuỗi phụ khi được sử dụng để kiểm soát các tần số chồng lên nhau như mô tả ở trên của ông Ishizuka. Các công tắc chế độ TRÊN và DƯỚI được cung cấp cho mỗi băng tần và chúng có thể được sử dụng cùng với điều khiển RATIO để tạo ra sự tăng mức tín hiệu khi mức chỉ định bị vượt quá, hoạt động giống như cổng trong đó tín hiệu chỉ được phép vượt qua khi đạt được mức tín hiệu đã đặt trước, cũng như giảm mức tín hiệu giống như bộ nén khi mức tín hiệu đã đặt bị vượt quá.
Ông Ishizuka: “Phản hồi xếp theo ngăn có thể lựa chọn của hiệu ứng Dynamic EQ4 là một đặc tính có được nhờ công nghệ VCM. Khi chế độ xếp theo ngăn được chọn, các tần số ngoài ngăn xếp không bị suy giảm theo cách đơn giản, chúng bị suy giảm theo một cách rất âm nhạc được lấy từ thư viện dữ liệu nghiên cứu VCM rộng lớn của chúng tôi”.
Một chia sẻ nhanh về ông Ishizuka. Ở trường đại học, ông nghiên cứu tại khoa hệ thống điều khiển và có thể tham gia vào bất kỳ lĩnh vực nghiên cứu nào mà ông quan tâm, vì vậy ông đã bắt đầu nghiên cứu các cách để điều khiển loa theo kỹ thuật số. Điều đó, và sự quan tâm của ông đối với guitar, đã dẫn đến việc làm tại Yamaha, nơi ông nhận được nhiệm vụ mơ ước của mình cho K’s Lab sau khi làm việc về giao diện người dùng RIVAGE PM và các dự án khác.
Trong khi phần lớn công nghệ VCM xuất hiện từ K’s Lab được đưa vào thiết bị chuyên nghiệp, một số đã đạt được phổ người dùng rộng hơn. Bộ khuếch đại guitar dòng THR là một ví dụ. Nhà nghiên cứu của K’s Lab, Takashi Mori, chịu trách nhiệm phát triển dòng THR. Mặc dù ông Mori chủ yếu làm việc với nghiên cứu mô phỏng các tính chất vật lý của chất bán dẫn trong trường đại học, một chủ đề không liên quan đến âm thanh, nhiệm vụ chính đầu tiên của ông sau khi gia nhập Yamaha là dòng THR.
Ông Mori nhớ lại: “Tôi bắt đầu làm việc với firmware cho bộ khuếch đại THR, nhưng sau đó được phân công làm việc tại K’s Lab ở đó tôi bắt đầu làm việc về xử lý tín hiệu. Không giống như các sản phẩm khác sử dụng công nghệ VCM, không có kế hoạch sử dụng VCM trong bộ khuếch đại THR khi dự án bắt đầu. Ý tưởng ban đầu là tạo ra một bộ khuếch đại guitar độc đáo, nổi bật giữa vô số các bộ khuếch đại đã tồn tại. Các cuộc thảo luận của chúng tôi đã dẫn đến khái niệm về một bộ khuếch đại guitar đặt trên bàn làm việc. Ngày nay, nhiều nghệ sĩ guitar chơi trong khi xem YouTube hoặc trong khi sử dụng chương trình DAW như Cubase, do đó, một bộ khuếch đại nhỏ có thể đặt trên bàn làm việc mà vẫn phát ra âm thanh khuếch đại lớn đích thực có vẻ là một ý tưởng tuyệt vời”.
Ông Mori: “Cuối cùng, chúng tôi đã quyết định rằng toàn bộ công nghệ của Yamaha sẽ được áp dụng cho các bộ khuếch đại THR, và một sản phẩm DSP LSI ban đầu do Yamaha sản xuất đã được chọn cho công việc. Con chip đó có các biến thể lớn của công nghệ xử lý âm thanh, cộng với chức năng giao tiếp USB, đó là một lợi thế cả về kết nối máy tính và chi phí. Chúng tôi cũng đã áp dụng công nghệ âm thanh Hi-Fi từ bộ phận âm thanh Yamaha cho phần loa của bộ khuếch đại. Và sau đó, đã đến lúc thực sự tạo ra âm thanh của bộ khuếch đại, chúng tôi đã chọn các trình giả lập bộ khuếch đại, flanger, hợp xướng và các hiệu ứng khác dựa trên công nghệ VCM do K’s Lab phát triển”.
Quá trình phát triển được tiến hành theo các khẩu hiệu như “Âm thanh của bạn, bất cứ đâu” và “Thực sự là một bộ khuyếch đại chuyên dụng cho sâ khấu” và khi VCM được đưa vào, các nghệ sĩ đánh giá bắt đầu đưa ra nhận xét như “đây là bộ khuếch đại mà tôi có thể thật sự hòa mình vào nó” và “đây là điều thực sự”. Vào thời điểm đó, nhóm phát triển biết rằng họ không chỉ có một bộ khuếch đại guitar để bàn nhỏ gọn. Họ đã có một bộ khuếch đại mà người chơi thực sự có thể sử dụng.
Trong thực tế, các bộ khuếch đại guitar THR không phải là sản phẩm đầu tiên sử dụng công nghệ mô hình hóa của K’s Lab. DG1000, được phát hành năm 1997, bao gồm mô hình khuếch đại ống chân không kỹ thuật số và thường dựa trên một khái niệm tương tự, nhưng những tiến bộ trong công nghệ xử lý tín hiệu đã giúp đưa khái niệm này lên mức cao hơn nhiều trong các bộ khuếch đại THR.
Biểu đồ này cho thấy điểm mà tại đó một mô hình khuếch đại ống chân không bắt đầu biến dạng. Đường màu xanh đại diện cho mô hình khuếch đại ống trước đó và đường màu đỏ là mô hình THR mới.
Ông Mori tiếp tục: “Biểu đồ này minh họa kỹ thuật mô hình hóa đã được cải thiện như thế nào. Biểu đồ cho thấy điểm mà tại đó mô hình khuếch đại ống bắt đầu biến dạng và bằng cách sử dụng điểm này như một dấu hiệu cho thấy âm thanh sẽ thay đổi sự khác biệt trở nên rõ ràng như thế nào. Đường màu xanh, đại diện cho một mô hình trước đó, về cơ bản là thẳng đến một điểm nhất định và hiển thị sự hạn chế. Mặt khác, đường màu đỏ đại diện cho mô hình THR, hơi cong qua điểm xê dịch, cho thấy âm thanh tròn hơn, mượt mà hơn. Sự khác biệt có thể xuất hiện nhẹ trên biểu đồ, nhưng sự khác biệt về âm thanh là khá đáng kể”.
Tất nhiên, kỹ thuật mô hình hóa không chỉ giới hạn ở Yamaha hoặc K’s Lab. Kỹ thuật này được nhiều nhà sản xuất trên toàn thế giới tích cực áp dụng. Kỹ thuật mô hình hóa VCM do K’s Lab phát triển tạo được sự khác biệt bởi thực tế là kỹ thuật này dựa trên các phép đo của từng và mọi ống chân không liên quan và tạo mô hình chi tiết ở cấp độ thành phần. Ngay cả những nét tinh tế như sự thay đổi nhỏ giữa các thành phần riêng lẻ góp phần vào “đặc tính” của bộ khuếch đại trở thành một phần của các mô hình của K’s Lab.
Ông Mori: “Bảy bộ khuếch đại guitar, bốn hiệu ứng và bộ nén bên trong THR10 đều là các mô hình VCM. Độ trễ không sử dụng VCM, nhưng một trong những hồi âm là mô hình VCM. Và đây không chỉ là mô hình hóa của mạch. Sáu mô hình hộp vật lý cũng được đưa vào. Mặc dù vậy các mô hình hộp không phải là mới. Các mô hình cơ bản có trong thư viện của K’s Lab được điều chỉnh đặc biệt cho bộ khuếch đại THR”.
Một trong những điểm mạnh của VCM là đây không chỉ đơn giản là một bộ sưu tập “cài đặt sẵn”. Công nghệ này đưa ra các khung cấu trúc có thể dễ dàng điều chỉnh để đạt được âm thanh mong muốn và đó là lý do tại sao có thể tạo ra một bộ khuếch đại độc đáo, giàu tính cách như THR trong một khoảng thời gian tương đối ngắn.
Ông Mori: “Mỗi bộ khuếch đại có các điểm hấp dẫn khác nhau cần được mô hình hóa và cách mỗi knob hiệu ứng ảnh hưởng đến âm thanh. Trong quá trình phát triển, chúng tôi có những nghệ sĩ guitar chuyên nghiệp sử dụng sản phẩm và chúng tôi đã thay đổi nhanh chóng dựa trên phản hồi của họ. Việc chúng tôi có thể thực hiện các điều chỉnh sâu hơn nhiều so với các chỉnh sửa EQ đơn giản khi sản phẩm đã hoàn thành về cơ bản chắc chắn là một trong những lý do cho sự thành công của sản phẩm”.
Ông Mori kết luận: “Nhiều người dùng đã nhận xét rằng đây là một bộ khuếch đại đáng nể, giống như kỹ thuật tương tự, nhưng bên trong toàn là kỹ thuật số. Ngày nay, công nghệ kỹ thuật số cực kỳ cao cấp là điều cần thiết để tạo ra âm thanh dạng tương tự. Việc bạn có thể kết nối bộ khuếch đại THR với máy tính để chỉnh sửa chi tiết cũng là một tính năng quan trọng. Theo nghĩa đó, bộ khuếch đại THR rất lý tưởng cho việc ghi âm DTM và chúng tôi hy vọng người dùng sẽ tìm ra những cách sử dụng mới phù hợp với phong cách làm việc riêng của mình”.
Bộ khuếch đại THR10 nhỏ gọn và các biến thể không phải là các kiểu máy duy nhất trong dòng THR. Ngoài ra còn có THR100 lớn hơn với phần đầu và phần hộp riêng biệt là sở thích của nhiều nghệ sĩ guitar.
Đến đây là kết thúc chuỗi bài viết ba phần của chúng tôi, trong đó chúng tôi đã giới thiệu nhóm nghiên cứu K’s Lab từ Yamaha và một số công nghệ phát triển từ nền tảng nghiên cứu cơ bản của họ. Chúng ta đã hiểu được rằng trong nhiều năm dành cho nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng đã cho ra đời nhiều sản phẩm hiện đang được đánh giá cao trên toàn thế giới. Chúng ta cũng tải qua một số khó khăn, nhưng cũng là niềm đam mê của việc phát triển các mô hình kỹ thuật số thông qua công nghệ VCM.
Người ta thường nói rằng nghiên cứu cơ bản không phải là một trong những thế mạnh của Nhật Bản. Trong thực tế, Yamaha đã thực hiện nghiên cứu cơ bản hàng đầu trong ngành âm thanh trong hơn 30 năm. Di sản của K’s Lab đang được truyền lại cho các nhà nghiên cứu trẻ tuổi, và không còn nghi ngờ gì nữa, họ sẽ đưa ra các công nghệ hấp dẫn hơn và những đổi mới tạo ra trong kỷ nguyên.
