Harmonizer, pitch shifter

Een met wat mystiek omgeven elektronisch geluidseffect. Er worden wonderlijke werkingen aan toegeschreven, misschien ook omdat de prijs van de originele Eventide harmonizers nogal fors was. Tegenwoordig zijn de prijzen een stuk lager, hoewel een écht goede pitch shifter nog altijd een complex apparaat is dat wel een paar duiten kost. Een poging om de mystiek een beetje te doorbreken volgt hier onder.

Harmonizer ®

Dit is een beschermde merknaam van de firma Eventide, die halverwege de zeventiger jaren als eerste met een dergelijk apparaat kwam. Vandaar dat andere firma's meestal de neutralere en meer beschrijvende naam "pitch shifter" gebruiken. Dat is namelijk wat het apparaat in feite doet: de toonhoogte (pitch) verschuiven, dus verhogen of verlagen. Als het uitgangssignaal weer terug naar de ingang wordt gevoerd (terugkoppeling, "feedback") wordt het reeds in toonhoogte verhoogde of verlaagde geluidssignaal nogmaals bewerkt. Hier kunnen sterk vervreemdende effecten mee bereikt worden: "robotstemmen" ed. Als er een anonieme getuige aan het woord is op TV, wordt het stemgeluid ook meestal met een harmonizer onherkenbaar gemaakt.

Eventide Harmonizer

Hoe werkt een pitch shifter?

Dat is nog niet zo simpel! In elk geval werken alle pitch shifters en harmonizers digitaal. Een binnenkomend geluidssignaal wordt dus omgezet door een A/D converter (Analoog-Digitaal converter) in een gesampled geluid, in een reeks getallen dus. Als deze reeks getallen weer door de zich voor de uitgang bevindende D/A converter in een analoog signaal wordt omgezet, is er netto niets gebeurd.

Omhoog

Om een geluidsfragment hoger te laten klinken, moet het sneller (in kortere tijd dus) worden afgespeeld dan het is gesampled. Dat geeft een probleem: er moet informatie worden bijgemaakt. Dat moet dan ook nog zó gebeuren dat het zo weinig mogelijk hoorbaar is. De truc is dat het gesamplede geluid in meerdere geheugenbuffers parallel wordt opgeslagen en met een hogere snelheid afwisselend uit deze buffergeheugens wordt uitgelezen: time stretching. De stukjes worden zo goed mogelijk aan elkaar geplakt en weer in analoog geluid omgezet. Wat je dan hoort is een hoger geluid dan het origineel.

Omlaag

Als we geluid willen verlagen, doet zich het omgekeerde probleem voor: er is te veel informatie, we lezen immers langzamer uit het buffergeheugen dan het geluid er in wordt geplaatst. Er moeten dus af en toe stukjes geluidsinformatie worden "weggegooid": time shrinking. Vervolgens moeten de overblijvende stukjes weer zo netjes mogelijk aan elkaar worden geplakt. Aan de uitgang hoor je dan een verlaagd geluid.

Verstemming, detune, micro pitch shifting

Als je de pitch shifter op een kleine verstemming instelt (vaak instelbaar in cents, honderdsten van een halve toon) en dit geluid mixt met het origineel, lijkt het of je de stem of het instrument 2x hoort. Een veel gebruikte instelling op een stereo harmonizer: een kleine verstemming (detune) omlaag op het linkerkanaal en een kleine verstemming omhoog op het rechter kanaal (of andersom), het originele signaal in het midden. Zo krijg je een soort chorus-achtig effect, maar dan zonder het "op en neer waggelen" van een chorus, een verslavend effect! Probeer maar eens met een stem, saxofoon, viool of fretless bas! Experimenteer met het effectpercentage en met de hoeveelheid detune.

Intelligente pitch shifter

Met een standaard pitch shifter die op een afstand van +4 is ingesteld (4 halve tonen omhoog = een grote terts) kun je een tweede stem maken bij een zangpartij. Maar die zal regelmatig vreemd klinken, omdat de pitch shifter geen rekening houdt met de normale opbouw van een toonladder, die uit een specifieke afwisseling kleine en grote tertsen bestaat. Een intelligente pitch shifter heeft informatie nodig over welk toonladder je gebruikt en kan dan, na automatische analyse van welke toon je zingt of speelt, bepalen welke toon er gegenereerd moet worden: +4 of +3 in dit voorbeeld. Zie het onderstaande overzicht met een voorbeeld van de D majeurladder:

Input:	Output intelligent:	Interval (in halve tonen):	Output standaard:	Interval (in halve tonen)
D	F#	+4	F#	+4
E	G	+3	*G#	+4
F#	A	+3	*A#	+4
G	B	+4	B	+4
A	C#	+4	C#	+4
B	D	+3	*D#	+4
C#	E	+3	*E#	+4

*Foute (niet harmonische) tonen

Er zijn ook intelligente pitch shifters die meerdere tonen tegelijk kunnen genereren. Zo kun je in je eentje een perfect zuiver koortje zingen! Bij uitgebreide modellen kun je behalve de gangbare ladders ook je eigen ladders definiëren.

TC Helicon voice processor

Intelligente pitch shifter: 1x zonder, dan met verschillende toonladder-instellingen (mineur, majeur en zigeunerladder)

Via MIDI

Er is ook een andere weg mogelijk om de harmonizer duidelijk te maken welke intervallen hij moet genereren: sommige hebben een MIDI-ingang die je kunt gebruiken voor het aansturen van de harmonizing. Als je de akkoorden waar je bij zingt op een MIDI keyboard indrukt en de MIDI uitgang met de harmonizer verbindt, kan de harmonizer aan de hand van je akkoord uitrekenen wat de tonen moeten zijn.

Pedalen

Voor vocalisten en gitaristen zijn er ook pitch shifters in pedaalvorm. Die zet je dan tussen je microfoon en de mixer, of tussen je gitaar en je versterker. Een speciaal geval is de "Whammy pedal" van Digitech, hiermee kun je via een "gaspedaal" de toonhoogte van je gitaar verstemmen, zoals dat bij sommige elektrische gitaren langs mechanische weg ook kunt met de "tremolo arm" (vibrato mechaniek, "whammy bar", vandaar de naam). Er zijn veel verschillende modi mogelijk, van subtiele detune tot en met 2 oktaven naar boven of naar beneden!

Digitech Whammy pedal

Gitaar met Whammy pedaal geluidsvoorbeeld

Met delay

Als het verhoogde of verlaagde geluid vertraagd wordt weergegeven (met delay), klinkt het bewerkte geluid als echo. Als dit geluid weer opnieuw aan de ingang wordt toegevoerd (feedback, terugkoppeling), ontstaat een "arpeggio", een echo die bij elke herhaling hoger of lager wordt.

Neven effecten

Het knippen en plakken van geluidsfragmenten kost rekentijd van de processor in de harmonizer. Een kleine tijdvertraging (latency) is dus onvermijdelijk. Sommige harmonizers hebben meerdere instellingen: een korte rekentijd geeft een mindere geluidskwaliteit, maar een kleinere latency en een langere rekentijd geeft een beter geluid, maar meer vertraging.

Als je een stem hoger maakt, krijg je het bekende "Mickey Mouse stem" effect. Dit wordt veroorzaakt doordat de "formanten" ook verhoogd worden. Formanten zijn resonanties op bepaalde frequenties die de klankkleur bepalen van een stem of instrument. De formanten van een stem worden gevormd door bijvoorbeeld de resonantie van iemands mond- en keelholten. Onder andere hieraan kun je een stem of instrument herkennen. Sommige harmonizers kunnen deze formanten onafhankelijk van het geluid beïnvloeden. Daarmee kun je dus ofwel een Mickey Mouse effect tegengaan (formant correction), of het juist nóg sterker maken. Ook in de laagte: je kunt je een iel stemmetje er voller mee laten klinken. Dit effect wordt soms ook "gender shifting" genoemd (een mannenstem als vrouwenstem laten klinken en omgekeerd).

Pitch correction, Autotune

Een pitch corrector, Antares Autotune, melodyne, time factory, of hoe ze ook verder worden genoemd, is in feite ook een soort harmonizer toepassing. In dit geval bekijkt een processor voortdurend of de binnenkomende toon afwijkt van de ideale toon. Als de afwijking groter is dan een bepaald ingesteld percentage, wordt de toon gecorrigeerd dmv. een harmonizer. Zo wordt het een stuk gemakkelijker om zuiver te zingen! Ook de bij-effecten ervan, zgn. "glitches", die ontstaan als de toon sterk gecorrigeerd moet worden, worden muzikaal gebruikt: de hit "Do you belie-ieve in life after love" van Cher laat dit effect duidelijk horen.

Glitches pitch correction

Vocoder

Hoewel vaak in een adem genoemd met de pitch shifter is een vocoder technisch iets heel anders. Hierbij wordt het originele geluid (vaak de stem) geanalyseerd en vervangen door een door een synthesizer opgewekt geluid en voorzien van dezelfde formanten. Oorspronkelijk is de vocoder ontwikkeld als apparaat om spraak te coderen (Voice Encoder, spraak synthese) in een beperkte hoeveelheid gegevens, voor versturing via kabel of digitale opslag. Oa. de pianist en synthesizervirtuoos Joe Zawinul maakte veelvuldig muzikaal gebruik van de vocoder. Een klassiek geworden voorbeeld is verder te horen in de hit "Mister Blue Sky" (Electric Light Orchestra).

Vocoder geluidssample

Presets

Moderne harmonizers hebben allemaal geheugens waar presets in zijn opgeslagen. Hiermee kun je de meest gangbare (en de meest opzienbarende!) effecten meestal al maken. Ook kun je je eigen creaties opslaan.

Software, plug-ins

Er zijn ook allerlei harmonizers en pitch shifters als plug-in beschikbaar voor gebruik in digitale geluidsopname programma's als Protools ed. De bediening en mogelijkheden zijn identiek aan die van hardware harmonizers. Alleen gaat alles via de computer, muis en beeldscherm.

Popschool Maastricht