Gli IR (Impulse Response) e la chitarra

Spesso sui gruppi specialistici dedicati al digitale per chitarra (compreso il nostro Guitar Amp Modelers & Co.) una domanda frequentissima è: cosa sono le IR? Tentiamo di rispondere alla questione in modo comprensibile…

Cos’hanno in comune la cattedrale di Nôtre-Dame, il corpo di una Taylor acustica, il bagno di casa vostra, la vostra bocca e il vostro cabinet Marshall 4x12"?

Semplice: sono tutti corpi risonanti.

Cosa vuol dire?

Vuol dire che se vengono “investiti” dall’onda generata da una sorgente sonora, la loro forma e il loro materiale innescano un gioco di riflessioni e assorbimenti che cambia in maniera spesso radicale la percezione del suono, dandogli spazialità, modificandone le frequenze, creando degli echi e magari una coda di riverbero e così via.

È il motivo per cui uno stesso suono è percepito in maniera molto differente a seconda del “contenitore” in cui viene riprodotto.

Esempio 1:

La nostra bocca è un esempio illuminante: quando noi pronunciamo vocali diverse, lo facciamo modificando la forma e quindi la risonanza della cavità orale: una “AAA” e una “EEE” sono lo stesso suono di base, dove certe frequenze sono accentuate o ridotte nonostante il suono “base” sia lo stesso.

Esempio 2:

Provate a battere le mani all’aperto, poi in una stanza con molti mobili, poi in una stanza con pareti più nude (es. nel vostro bagno), poi in una chiesa e dentro un mobile. Ogni volta la “sorgente” è simile, ma il risultato è molto diverso perché ogni corpo risonante ha la sua “acustica”! Anche quanto sia regolare o irregolare la superficie determina come il suono si propaga, tipo “eco” o tipo “riverbero”.

Cosa sono gli IR

Sarebbe bello se fosse possibile “impadronirsi” per magia delle caratteristiche di un corpo risonante in modo da ricrearlo virtualmente, vero?

Bene, è esattamente quello che accade con gli IR e la convoluzione. Un impulse response è in grado di catturare queste caratteristiche risonanti e diffondenti e “riapplicarle” pari pari a qualsiasi suono, “effettandolo” di conseguenza.

In pratica è possibile sparare un impulso (ovvero un brevissimo suono carico di tutte le frequenze udibili, da 20Hz a 20000Hz, come uno sparo o due assi di legno che urtano tra loro) nel corpo che vogliamo “clonare” e registrare con un microfono come esso risponde allo stimolo sonoro.

Un’altra tecnica usa i sine sweep, ovvero delle sinusoidi variabili nella loro frequenza, ma lo scopo ultimo è lo stesso: catturare l’essenza di come il suono si propaga in quel corpo.

Alla fine si ottiene un normale file sonoro (in genere un classico .WAV), che è la famosa risposta all’impulso (impulse response = IR, appunto!) … che in realtà rappresenta anche una fedelissima “fotografia” di come reagiscce quel corpo risonante, sia nel tempo che lungo l’arco delle frequenze.

Con una tecnica matematica chiamata convoluzione, è possibile poi applicare tale “fotografia” a qualsiasi suono ci piaccia, di fatto come se stessimo riproducendo tale suono in quello stesso ambiente risonante!

Quando catturiamo un IR tuttavia, il gioco di frequenze è anche influenzato dal tipo di microfono che usiamo, dato che le sue caratteristiche, persino costruttive (come la forma della capsula, la sua direzionalità, …) hanno un effetto sulle frequenze.

Idem per quanto riguarda la sua posizione in termini di angolazione, distanza e così via. Quindi di fatto è più corretto dire che un IR cattura la combinazione “risonanza del corpo + sua microfonazione”.

Cosa si può fare con gli IR

Okay, ma dunque come possiamo usare gli impulse response e che ci “azzeccano” con la chitarra?

Torniamo a monte: vi ricordate gli esempi di “corpo risonante” fatti all’inizio? Bene, possono suggerire indicazioni interessanti su come gli IR vengono usati attualmente in ambito chitarristico:

Riverberi a convoluzione

Esistono dei riverberi a convoluzione basati su IR in grado di riprodurre perfettamente l’acustica di ambienti realmente esistenti. È possibile catturare precisamente la riverberazione di un ambiente in una particolare posizione di ascolto con una fedeltà incredibile.

Di contro, non possiamo variare le caratteristiche di questo riverbero come potremmo fare con un qualsiasi effetto “reverb” (come spiegato dopo).

Simulare corpi acustici

Esistono dei “simulatori di chitarra acustica” che riproducono le risonanze tipiche di un body per acustica: puoi trovare in giro IR di una Taylor, una Martin, …

Un’applicazione interessante ad esempio è sulle chitarre acustiche o classiche elettrificate: generalmente, a meno di sistemi molto costosi, queste chitarre montano un microfono piezoelettrico la cui resa però è spesso troppo “chirurgica” e “artificiale” rispetto al suono che sentiamo con le orecchie.

Facendo passare il segnale del piezo attraverso un IR di un body acustico, però, gli conferiamo delle caratteristiche che lo rendono enormemente più naturale e realistico.

Cabinet per chitarra

È possibile emulare diversi cabinet per chitarra. Generalmente tutti i modeler digitali per chitarra utilizzano IR o loro varianti per simulare le diverse casse applicabili alle simulazioni di amplificatore.

E in realtà il principio è esattamente lo stesso: potremmo dire tranquillamente che il vostro cabinet è anche esso a tutti gli effetti “una mini-stanzetta di cui vogliamo catturare il riverbero e la risposta in frequenza”! (In realtà entrano in gioco anche cono, microfono, riflessioni nella stanza etc., ma spero che l’idea di base sia chiara).

Vantaggi e svantaggi degli IR

Cerchiamo di riassumere dunque i pro e i contro dell’uso degli IR.

Vantaggi

• una riproduzione assolutamente fedele degli ambienti (posso avere “lo stesso riverbero che avrei nella cattedrale di Xyz ripreso in stereo vicino all’altare a 50cm dal pavimento”)
• per lo stesso motivo, una riproduzione fedele del suono dei cabinet (più propriamente, l’IR riproduce la catena cabinet+microfonazione e ne riproduce solo le componenti lineari, ma è sufficiente per avere ottimi risultati)

Svantaggi

Uno dei principali svantaggi degli IR anni fa era che la convoluzione richiedeva una potenza di calcolo notevole, ma è un problema ormai del tutto sparito da tempo.

(E comunque è sempre più pratico un IR che non “calcolare simulando da zero” il comportamento di un cabinet che risente di migliaia di fattori di natura diversissima…)

Lo svantaggio invece più ovvio e non eliminabile è che gli IR sono delle fotografie “fisse”. In altre parole, una volta catturato un IR, dentro di esso viene “cristallizzata” tutta la catena che ci ha portato al suo ottenimento, tra cui:

• l’ambiente da riprodurre
• il tipo di risonanza e la durata della coda
• le frequenze assorbite
• il punto della ripresa (ovvero dove poniamo l’«orecchio» elettronico, ovvero il microfono, che cattura l’IR)
• persino le caratteristiche del microfono (che ha anche esso una sua “particolare” risonanza) e del cono per le casse

Quindi scordiamoci il comportamento dei “classici” effetti dove con una manopola è possibile dosare a nostro piacimento e in modo continuo i parametri.

Se scarichiamo l’IR di una “Cassa Marshall 1960 con coni Celestion 4x12'’ Vintage 30, ripresa da uno Shure SM57 a 3” dal bordo del cono col microfono in asse”, avremo una fedele riproduzione di quei coni, di quel cabinet, e di quella microfonazione (compresi i riflessi della stanza se la ripresa non è troppo closed).

Se però voglio cambiare il tipo microfono, o la sua distanza di ripresa dalla cassa, o la sua inclinazione, o il punto del cono in cui punta, o il cabinet, eccetera, non ho altre scelte che trovare un altro IR che soddisfi le mie esigenze.

Ecco perché gli Impulse Response vengono venduti dalle maggiori case produttrici (RedWirez, OwnHammer…) in bundle che spesso racchiudono centinaia se non migliaia di file .WAV.

Se volessi vendere le simulazioni di 10 cabinet con 5 microfoni in 10 posizioni differenti, abbiamo già la bellezza di 10*5*10 = 500 file differenti. Aggiungiamo che spesso vengono proposti in tre frequenze di campionamento (41KHz, 48Khz, 96Khz) e in due o più formati (.WAV e formati proprietari) raggiungiamo spesso le migliaia di file. Si compensa così con singoli file che coprono tutte le possibili combinazioni la totale impossibilità di “variare i parametri” degli IR.

In fase o fuori fase

Spesso è possibile combinare tra di loro IR per simulare l’uso di diversi cabinet o diversi microfoni sullo stesso cabinet.

C’è però da fare molta attenzione, perché se i due o più IR non sono in fase, potreste trovarvi con cancellazioni deleterie per il vostro suono, specialmente sullo spettro più basso delle frequenze.

Fortunatamente le IR di uno stesso produttore sono già “armonizzate tra loro”. Se scaricate un bundle di una casa produttrice, quasi sicuramente i tecnici si saranno assicurati che le IR siano tutte in fase in modo da poterle combinare senza preoccupazioni. Se però usate IR di produttori diversi (o le vostre), allora occhio …

“Ma alcuni software mi consentono di “regolare” questi parametri in modo continuo …”

“Quando uso il mio VST preferito o accendo la mia Helix posso spostare i microfoni, le distanze …”

In realtà il più delle volte è un’illusione. C’è semplicemente un software che “dietro le quinte” sceglie l’IR giusta tra migliaia disponibili in tutte le combinazioni, dando la percezione che tu possa modificare queste caratteristiche in modo continuo.