Wat is een delay-effect?

Effecten zijn er genoeg, zowel in hardware als in software. Maar wat kun je ermee, en heb je al die effecten écht nodig? Dit blogartikel is er voor de starters in de wereld van muziektechnologie en mixage. In dit artikel komt het delay-effect aan bod; de achtergronden en de toepassingen.

Delay

Een delay, of echo, is een van de meest makkelijk te begrijpen effecten die je op audio kunt toepassen. In een eerder artikel van deze serie kwam galm (reverb) aan bod, echo werkt eigenlijk op dezelfde manier. Waar een galm echter alle (of in ieder geval veel) reflecties oplevert, daar bestaat een delay in de kern uit maar één reflectie.

Een delay is dan ook niet een effect dat in de natuur voorkomt, althans niet in de vorm zoals dat bij studioapparatuur gebruikelijk is. Natuurlijk, je kunt tussen twee flatgebouwen staan en in je handen klappen. Je zou denken dat je precies een echo terug hoort. Maar wat je eigenlijk hoort is de complexiteit van galm (vele tienduizenden reflecties), met een soort duidelijke geïsoleerde piek in het galmkarakter. Een zuivere delay is het in ieder geval niet.

Hoe worden ze gemaakt?

Voor een zuivere (of redelijk zuivere) delay op audioniveau zijn er drie implementaties; tape, BBD en digitaal. Een galmkamer is, zoals hierboven uitgelegd, geen echte optie. Een MIDI-delay is ook een variant, maar die werkt met MIDI-signalen, niet met audiosignalen. Zo’n MIDI-delay kost simpelweg capaciteit van de MIDI-bron – en die moet er dan wel zijn! Er zijn nadelen, maar ook voordelen, zoals het op een natuurlijke wijze kunnen transponeren van de gespeelde noot. Een MIDI-delay valt echter buiten de scope van dit artikel, in de mainstream worden ze ook niet zo vaak toegepast.

Tape

Het kernidee van een delay is dat de opname van het audiosignaal tijdelijk ergens moet verblijven alvorens het weer wordt uitgelezen. De omvang van die verblijfplaats is in principe de delaytijd – zie verderop “Grootte van de buffer” voor meer verduidelijking. In de begindagen was tape de aangewezen methode, we spreken nu over de jaren 50. Een bandrecorder schreef het binnenkomende audiosignaal op een loopend stuk tape. Dit was tape dat ofwel als loop werd verkocht, ofwel als normale tape waar je met schaar en plakband of lijm zelf een loop van moest maken. Voor het uitlezen van het signaal op de tape had het apparaat één of meer leeskoppen. Omdat de tape-loop ronddraait is er dus steeds een proces van opnemen en even verderop weer uitlezen. De tussenliggende tijd was de lengte van de delay. Het mag duidelijk zijn dat de combinatie van analoge informatie en het magnetisme van het tape niet het meest spatzuivere signaal oplevert, maar dat heeft voor velen juist zo’n charme.

Een variatie op al deze magnetische tape was een draaiende magnetische schijf: de Binson Echorec. Ook bij deze methode was er weer sprake van schrijf- en leeskoppen. In feite was de werking ervan een beetje vergelijkbaar met een harde schijf. De band Pink Floyd behoorde tot de bekendste gebruikers.

Echte tape echo-machines worden nog steeds gemaakt, al is er qua doelgroep natuurlijk wel sprake van een echte niche. Het verklaart meteen de prijs van de Fulltone TTE Tube Tape Echo.

Bucket Brigade Device

Intussen zijn we in de jaren 70 aanbeland, en “Bucket Brigade Device” is het nieuwe toverwoord. Deze BBD is een combinatie van analoge en digitale technologie. Om het maar eens simpel te visualiseren: bij een BBD is er sprake van een flinke rits met emmertjes. In elk emmertje zit een analoog signaal. Een rits met emmertjes achter elkaar vormt dan de buffer waar het opgenomen geluid even in wacht. Intussen zorgt de BBD dat de inhoud van die emmertjes steeds naar de volgende emmertjes wordt verplaatst. Aan het eind, dus als er geen emmertjes meer zijn, wordt het emmertje leeggegooid. De inhoud van dat leeggegooide emmertje vormt het vertraagde signaal.

Klinkt dit bekend? Dit is hoe bijvoorbeeld de Smurfen een brandend paddenstoelenhuisje blussen; ze geven emmertjes met water aan elkaar door, als een ketting. Zo komt dit device ook aan z’n naam; een brigade mensen die emmers bluswater aan elkaar doorgeven. In een BBD is dit alles natuurlijk erg klein, er zijn geen echte emmertjes aanwezig!

Alhoewel het signaal analoog is vormt die brigade met emmertjes in feite een digitale opeenvolging. Al die emmertjes zijn namelijk gewoon geheugenlocaties, net als het RAM-geheugen in een computer. Het verschil is dat de inhoud van die BBD-emmertjes analoog is terwijl ze in een computerchip digitaal zijn. De gevolgen hiervan zijn dat een BBD ook last heeft van de digitale limieten in het tijdsdomein. En dat is een hele mond vol, maar het betekent dat er een limiet is aan de frequentie die in een toon kan zitten. Een toon die boven die grens heen gaat wordt qua toonhoogte gespiegeld en komt dus hoorbaar op een verkeerde manier terug in het audiospectrum. Het binnenkomende signaal gaat daarom eerst door een laagdoorlaatfilter heen, en ook het uitgaande signaal gaat door zo’n filter heen.

BBD wordt vandaag de dag nog steeds toegepast, net als de tape-echo is er sprake van een zeker karakter dat musici wel kan bekoren. Moog gebruikt de techniek onder andere in de MF Flange en MF Chorus, en ook deze pedaaltjes gebruiken BBD-technologie

Digitaal

Een digitale delay is qua techniek doodeenvoudig maar uiterst doeltreffend. Het binnenkomende signaal gaat een geheugenchip in, en daar blijft het even in staan. Bij een BBD beweegt de inhoud van de emmertjes zelf, bij een tape-echo beweegt de tape zelf langs de leeskoppen. Bij een digitale delay blijft juist de data op z’n plek staan en bewegen alleen de virtuele lees- en schrijfkoppen (programmafuncties die het geheugen op een opgegeven positie uitlezen en/of beschrijven). Net als bij de BBD moet het signaal worden gefilterd op frequenties die te hoog zijn.

Delay in een digitaal systeem is in principe zo schoon als het maar kan zijn, en dat blijft het ook na verloop van tijd. Dit betekent ook dat als iemand een zekere extra kleuring wenst (bijvoorbeeld het karakter van tape echo of BBD) dat dit dan zelf nog toegevoegd moet worden.

De terminologie van een delay

input

De input is de plaats waar het audiosignaal binnenkomt, in principe voorzien van een level-controller. Bij een digitale implementatie (digitaal, BBD) wordt hier een laagdoorlaatfilter toegepast om te hoge frequenties te verwijderen.

delay time

Dit is de tijdsduur van de echo. Voor muzikale toepassingen is een paar seconde al heel erg veel. Een seconde of 0.3 is al heel wat gebruikelijker.

feedback

Met feedback bepaal je welk percentage van het uitgangssignaal weer wordt gevoed (en daarmee dus opgeteld) aan de input. Het is een van de belangrijkste parameters, aangezien deze functie echo’s blijft herhalen. Het geheel van echo’s wordt zo een stuk groter, het audiosignaal wordt daardoor ook grootser en ruimtelijker.

mix/balance

Als het proces eenmaal loopt bestaan er twee signalen. Het ene is het binnenkomende droge (onbewerkte) signaal. Het andere signaal is bewerkt, met alle mogelijke feedback. Met de mix/balance-parameter bepaal je de onderlinge balans. In verreweg de meeste gevallen zul je kiezen voor ofwel weinig feedback met luide echo’s, ofwel veel feedback met zachte echo’s. Dit heeft alles te maken met de puinhoop die een luide delay (met flink wat feedback) kan veroorzaken. Het is een secuur werkje om deze balans precies goed te krijgen!

filter

Hoe deze parameter precies wordt genoemd kan verschillen; filter, low-pass filter, low-shelving, LPF.. in feite doen ze allemaal hetzelfde. Tijdens de feedback wordt het audiosignaal door deze filter gestuurd. Het resultaat is dat het signaal enigszins doffer wordt terug gevoed aan de input. Omdat ook dit signaal weer opnieuw door de feedback wordt gestuurd (en dus opnieuw wordt gefilterd) wordt het signaal uiteindelijk alleen maar doffer. Dit proces lijkt dus een beetje op de realiteit waar, door absorptie van de muren, de hoge tonen in de reflecties afnemen.

Een filter zorgt er overduidelijk ook voor dat de delays een klein beetje diffuser worden.

modulatie rate/depth

Deze twee parameters tonen aan hoe weinig verschil er is – technisch – tussen delay en het chorus-effect. Ze zorgen in feite voor een vibrato-effect op het bewerkte/echo-signaal. De rate-parameter (ook wel ‘speed’) regelt de vibratosnelheid terwijl depth de wijdsheid van het vibrato bepaalt. Ook hier weer geldt dat bij feedback deze vibratie in potentie nog veel wijdser kan worden. Een bijkomend voordeel van zo’n vibrato is dat bij feedback de echoposities licht verschuiven. Dit levert een zekere mate van diffusie op. Bij veel delay-apparaten kun je van delay-effect een chorus maken en vice versa, het is een kwestie van de juiste parameterstanden.

Bovenstaande is de meest gangbare verzameling parameters bij delays, zowel tape, BBD als digitaal. Deze combinatie levert een echo op die enigszins reflectiegedrag van de realiteit simuleert. Maar natuurlijk is er met extra functies meer mogelijk dan dit. Hieronder staat een greep uit de functies – die overigens lang niet altijd op ieder delay-apparaat aanwezig zijn. In software is er vaak wel wat meer mogelijk, al was het maar omdat de realisatie van onderstaande zaken niet zo heel complex is.

hoogdoorlaatfilter

Eigenlijk hetzelfde als de eerder genoemde filter, maar dan bedoeld om de lage tonen weg te halen. Ook wel bekend als HighPassFilter of HPF. In een feedback-loop zul je met zo’n filter ook horen dat de herhalende echo’s steeds minder bas krijgen. Dit is gunstig als je veel echo’s wilt op bijvoorbeeld een synthetische baslijn. Doordat de lage frequenties minder uitgesproken in de echo’s zitten levert dit minder ‘rommel’ op. Bassen kunnen nu eenmaal niet veel nabijgelegen afwijkende frequenties hebben. De overgebleven hoge tonen leveren genoeg suggestie op om toch profijt van een delay op de bas te hebben.

multi-tap

In de tijd van de tape-echo’s waren er al modellen met meerdere leeskoppen, meerdere ’taps’ dus. Het resultaat was dat er binnen een cyclus niet één echo ontstond, maar meerdere. De plaats van die taps zorgde voor een zekere ritmiek. Met feedback worden deze taps natuurlijk weer opnieuw getapt en neemt de complexiteit toe.

Tegenwoordig is het (zeker in de software-hoek) gebruikelijker dat er sprake is van meerdere delays, ieder met een eigen delay-time en ieder met een enigszins afwijkende feedback en level. Het voordeel is dat er bij feedback sprake is van een steeds complexer wordende echo-staart.

stereo

Natuurlijk mag zo’n delay-effect best een beetje groots zijn en het stereobeeld vullen. Met het vorige punt (meerdere delaylijnen met een unieke set parameters) is het goed mogelijk om iedere delay een eigen panning-positie te geven. Met twee delaylijnen is het bijvoorbeeld mogelijk om het bekende pingpong-effect te maken (afwisselend links en rechts een echo). Beide krijgen dezelfde delaytijd, alleen is bij een van de kanalen de leespositie afwijkend (namelijk de helft van de delay-tijd).

inverteren

Iets waar wel eens overheen wordt gekeken: het inverteren van het signaal. In het echt gebeurt dit namelijk ook; botst een signaal op een reflecterende muur dan kaatst het geïnverteerd terug. Pas je een inverteerder toe in een feedback-lus, dan komt het signaal dus geïnverteerd terug in het delay effect. Hierna komt dat signaal opnieuw in de feedback-lus terecht en wordt het opnieuw geïnverteerd. En zo verder..

Grootte van de buffer

Nog even het laatste stukje tech-talk voordat de focus wordt verlegd naar toepassingen. De lengte van de echo (de echotijd) is in principe gelijk aan de afmetingen van de buffer. Bij tape draait het om de lengte van de tape, bij BBD gaat het om het aantal emmertjes en digitaal gaat het om het aangewende RAM-geheugen. ‘In principe’, want er is één ding om rekening mee te houden: hoe snel bewegen de tape/BBD-buffers en hoe snel ‘beweegt’ de leeskop in een digitaal systeem?

Het laat zich raden dat als deze snelheid afneemt dat de delay-tijd dan vanzelf langer wordt. Vergelijk het maar met een elpee die wordt afgespeeld op een lager toerental; de snelheid neemt af. Echter neemt dan ook de toonhoogte af. Bij delay-machines betekent dit dat er een maximum zit aan frequenties die worden weergegeven.

Een tape-echo is hier het makkelijkst, de dataopslag is analoog dus als de tape minder snel ronddraait zijn er minder hoge tonen in het vertraagde signaal te bespeuren. Ook bij een BBD en een digitale delay neemt het aantal hoge frequenties af naarmate respectievelijk de brigade langzamer werkt en de virtuele RAM-leeskop langzamer beweegt. Bij een BBD en digitale delay betekent dit simpelweg dat het binnenkomende signaal moet worden gefilterd zodat te hoge frequenties niet worden toegelaten.

Concluderend zal het duidelijk zijn dat naarmate de grootte van de buffer toeneemt dat dan ofwel de delaytijd kan toenemen, ofwel het aantal hoge tonen (of beide, een beetje). Het oude dilemma kwantiteit versus kwaliteit is hier dus ook van toepassing!

Toepassingen

Dat was alvast een flinke lap tekst, maar wanneer zou je eigenlijk een delay gebruiken? Is een reverb niet een veel natuurlijker akoestisch effect? Vooropgesteld: het aantal concrete toepassingen van een delay is beperkt, maar ze zijn wel erg belangrijk en interessant.

alternatief voor reverb

Allereerst is delay een soort alternatief voor galm (reverb). Een natuurlijke galm heeft als eigenschap dat de galmstaart diffuus klinkt, hierdoor gaat er luidheid verloren. Immers – zie ‘inverteren’ – geïnverteerde reflecties verlagen de luidheid van de niet-geïnverteerde reflecties, en vice-versa.

Je zou een galm behoorlijk luid in de mix moeten zetten om een intense klank te verkrijgen, té luid eigenlijk. Natuurlijk kun je bij een galm tegenwoordig ook wel een galmtijd instellen die een seconde of twintig duurt, dan hoor je hem echt wel. Maar in een muzikale context (anders dan voor geluidseffecten) is dit hopeloos onbruikbaar. Een galm is bovendien erg vullend qua klankbeeld; als je een reflectie van iets wilt is de kans groot dat reverb alleen maar gedoe oplevert. De echo die een delay oplevert kan juist redelijk luid in de mix geplaatst worden. Hij is duidelijk (net zo duidelijk als het binnenkomende audiosignaal), maakt het klankbeeld niet echt diffuus en stopt ook het stereobeeld niet vol met reflecties. Als een vocalist in een dik geproduceerde popsong een keer een hoge uithaal maakt zijn er weinig dingen zo effectief en ‘pleasing’ als een delay met feedback op zo’n uithaal!

ritmische compagnon

Dit is een muzikale toepassing die zo intens kan zijn dat je er op compositieniveau al rekening mee zou moeten houden. Stel dat je een arpeggiator van een synthesizer laat spelen met een dichtheid van achtste noten, synthetische bassen bijvoorbeeld. Je kunt de gaten tussen de noten opvullen met echo’s van diezelfde noten. Dit doe je door de delaytijd in te stellen op drie zestiende noten (anderhalve achtste noot). Met name in genres als synthpop en EDM zijn dit soort effecten zeer goed bruikbaar.

stereoverbreding

En zo lees je net dat een delay wat minder het stereobeeld vult dan reverb. Maar natuurlijk kán het wel, voorzichtigheid is echter geboden. Stel dat je een vocalist of een gitaar in mono opneemt, dan krijg je dus een mono-opname die totaal geen ruimtelijkheid in zich heeft. Met twee delays kun je het klankplaatje bijwerken. De ene delay plaats je uiterst links, de andere uiterst rechts, je geeft ze beide een zeer korte delaytijd maar wel afwijkend van elkaar. Heel misschien een klein beetje feedback, maar zeker niet te veel. Je simuleert nu het idee van vroege reflecties in een akoestische ruimte, het vult het hele stereobeeld.

Klinkt goed, toch? In principe wel, maar er is één catch: je bent niet 100% mono-compatible als dit effect té prominent aanwezig is. Alles met mate dus, en onthoud dat niemand ooit heeft beweerd dat mixage makkelijk is! De meest ideale oplossing is overigens gewoon een nette stereo-opname met twee microfoons (een matched pair bijvoorbeeld).

Producten

Een basale digitale delay is verrassend eenvoudig te maken. Wie een delay zou programmeren in een moderne programmeertaal heeft aan een enkel scherm met instructies wel genoeg. Hét ultieme voordeel hiervan is dat de technologie erg voordelig is, er hoeft immers niet een hele grote chip in. Het zorgt ervoor dat producten zoals de Behringer VD400 erg betaalbaar zijn. Met grotere geheugens en meer processorkracht kunnen complexere delay-effecten gemaakt worden, bijvoorbeeld in stereo (twee delay-systemen). Ook kunnen met grotere geheugens hogere frequenties benut worden. Ook het plaatsen van een of meer filters in het signaalpad voegt waarde toe aan het geheel.

Dat niet alle delay-effecten op de markt zo voordelig zijn als de Behringer VD400 moet dus vooral worden gezocht in de aanwezige mogelijkheden. De Strymon TimeLine delay bijvoorbeeld is een product met simpelweg veel meer mogelijkheden. Ook de oplage maakt natuurlijk uit; in het voordeliger segment van de makt kan een Behringer veel meer VD400’s wegzetten dan een Strymon kan in het hogere segment. Productieaantallen hebben nu eenmaal een direct effect op de prijs. De kwaliteit van de componenten telt eveneens mee. Gebruikt een fabrikant een digitale filter of een analoge filter om de hoge frequenties te filteren? Hoe goed zijn de convertors? Het aantal afwegingen van de fabrikant loopt dus enorm uiteen, en dat verklaart ook de enorme wildgroei aan delay/reverb-effecten. Meer dan bij veel andere productgroepen geldt hier echt dat er voor iedere budget een passende delay is.

Zie ook

» Digitaal mixen combineren met hardware-effecten – Dat werkt zo

Maarten | Bax Music

Maarten, sinds 2012 fulltime copywriter bij Bax Music, is journalist, muziektechnoloog en componist met credits in tv, film, games en theater. Hij geeft graag tekst en uitleg over alles wat muzikaal gebruikt kan worden.