30 年的基礎研究和產品創新。產業領先的實體建模技術讓 K's Lab 的能力更加提升。
K's Lab 團隊持續專注於基礎研究。從左至右：Takashi Mori、Kenji Ishizuka、Hayato Ohshita 和 Toshifumi Kunimoto。
先前的文章中我們得知獨一無二的聲音研究團隊 K's Lab。「1977 年的理論如何在三十年前引領著 Yamaha K’s Lab 研究部門的突破和創新」以及「Yamaha K’s Lab 研究團隊將 Rupert Neve 60 和 70 年代的設計真實再現」本報導中，K’s Lab 的第三期也是最後一期報導，我們將了解使用 VCM（虛擬電路模型）技術打造的處理器和吉他音箱。
本篇報導討論的產品不是一般的娛樂性裝置，而是根據 K's Lab 研究結果所設計的新產品。我們採訪了開發 RIVAGE PM 系列數位混音系統內含的 MBC4 多頻段壓縮器和 Dynamic EQ4 四頻等化器，還有非常受歡迎的 THR 系列輕巧型吉他音箱的研究人員，並將於本文中重點介紹這些產品。
如前幾篇報導所述，K's Lab 是由位於日本濱松 Yamaha 總部的 Yamaha 研究員 Toshifumi Kunimoto 博士所領導的研究團隊。該團隊成立之初將虛擬聲學技術引領到全新領域，後來與音訊界傳奇人物 Rupert Neve 合作，使用建模技術，以數位方式重現之前最知名且最受歡迎的一些設計。K's Lab 引領聲音技術研發長達 30 多年。
本篇報導中首位與我們交談的是負責 MBC4 開發的研究人員 Hayato Ohshita 先生。就讀大學時，Ohshita 先生就涉足可區分樂器音、自動轉錄音樂等研發技術的研究。加入 Yamaha 後，他加入 VOCALOID 研發部門，並自 2010 年起成為 K's Lab 團隊的一員。Ohshita 先生於 2013 年開始著手於 MBC4 的研究。
Ohshita 先生講述道：「使用數位混音器內的多頻段壓縮器，來進行音樂製作和現場聲音強化的案例並不少見，但是許多使用者對此裝置需要進行許多控制感到困惑並甚至裹足不前。即使使用基本的壓縮器也可能讓人生畏。我們想解決這個問題，於是開始進行 MBC4 的研究。」
下圖顯示多頻段壓縮器的運作原理。輸入訊號被分為多個頻寬，輸送至各個獨立的壓縮器，融合後再輸出產生最終的輸出訊號。多頻段壓縮器有助於融合和統一多種音訊，達到自然音訊母帶的理想狀態。但是，當需要展現自然效果時，也是處理單一音訊的理想選擇。例如，分別處理音軌中的元音和輔音、吉他或貝斯的attack和琴身共鳴或鼓組的低頻和高頻元素時，可達到更順暢且更平衡的總體音色。
困難在於必須理解和調整的控制和/或參數數量非常多且必須監控目前的操作狀態。為了解決這些問題，針對 GUI 進行改良，並採用 VCM 技術，提供一組方便使用的參數。
Ohshita 先生補充道：「我們真心希望讓操作變得更「一目了然」，因此我們採用以彩色編碼頻段的方式以圖形顯示。我們還調整螢幕上的文字和控制的大小、顏色和對比度，直到完美為止。為了更方便調整，我們還加入 FLAVOR（VCA 和 OPTO）和 HARMO 開關，有助於使用者展現希望展現的音質。」
提及的開關位於界面的右下角。VCA「調整」可透過清晰的音量調整，達到穩固的壓縮效果，非常適合需嚴格控制壓縮的情況。OPTO 設定的起音和釋出回應速度較慢，因此您聽不到壓縮器運行的聲音。需要展現自然音質時，OPTO 是不錯的選擇。也可以使用 HARMO 開關，以展現暖度和深度以及生動的音質，進而改善音效的融合方式。
Ohshita：「所有這些參數均依據 K's Lab 多年研究累積的 VCM 專業知識。不是任何特定現有裝置的 VCM 模擬，而是使用 VCM 技術打造的全新功能。許多現場聲音和錄製工程師實際上在開發時使用該處理器，我們根據他們的意見進行調整，更確定其可方便使用者使用。」
如同 MBC4 ，RIVAGE PM10內含的能涵蓋四個頻寬的等化器Dynamic EQ4 是奠基於 VCM 技術上打造的新型處理器。
負責 Dynamic EQ4 開發的研究人員 Kenzu Ishizuka 解釋說：「CL 系列數位混音座內建方便使用且備受推崇的雙頻寬動態等化器。唯一的問題是，在某些情況下，兩個頻寬仍不夠用。開發能涵蓋四個頻寬的等化器Dynamic EQ4 最初的目標是提供四個頻寬，同時保留原始兩個頻寬的音質和便捷操作性。」
如下圖所示，能涵蓋四個頻寬的等化器Dynamic EQ4 將輸入訊號分配到兩個濾波器，其中一個輸入偵測器和控制剩餘濾波器增益的 EQ 增益計算器。此配置的主要優勢是，可針對非常窄的頻寬進行控制。Ishizuka 先生展示等化器的不尋常使用方式，讓我們倍感驚豔。
Ishizuka 先生繼續道：「針對特定頻寬的功能，得以讓我們控制唇齒音（「s」和「sh」音），這項操作通常需要利用嘶聲消除器處理。與嘶聲消除器不同，Dynamic EQ4的效果還可用來控制 plosives （「t」、「k」、「p」、「d」、「g」和「b」音）。在抑制聲軌特別突出的部分時，非常實用。對於組織頻率也非常實用。例如，大鼓和低音電吉他的頻率重疊可能讓聲音變得模糊。Dynamic EQ4可在低音電吉他與大鼓音訊重疊時，單獨降低低音電吉他的音量。」
如 Ishizuka 先生所述，使用涵蓋四頻寬的等化器Dynamic EQ4用來控制重疊頻率時，似乎可發揮側鏈效應的作用。每個頻寬均提供 ABOVE 和 BELOW 模式開關，這些開關可搭配 RATIO 控件使用，以在超過特定頻寬時提升層級，與閥門操作類似，僅在達到預設值時才允許訊號通過，另外也與壓縮器的操作類似，在超過設定的頻寬等級時會被降低層級。
Ishizuka 先生說道：「Dynamic EQ4效果中可選擇的坡型響應是應 VCM 技術的誕生而得以成真的特色。從我們龐大的 VCM 研究資料庫得出，選擇坡型模式時，超出坡型的頻率不僅以正常方式衰減，而會以非常具音樂性的方式衰減的特性。」
Ishizuka 先生的背景簡介。大學時，他在控制系統部門進行研究，從事他感興趣的幾乎任何研究領域，因此他開始研究控制喇叭的數位方式。除此之外，還有他也對吉他感興趣，讓他進入 Yamaha，從事有關 RIVAGE PM 系列使用者界面和其他專案的工作後，他獲得夢寐以求的工作，進入 K's Lab。’
目前 K’s Lab 產出的許多 VCM 技術最終都在專業設備中得以應用，其中一些已經得到更廣泛使用者的注意。THR 系列吉他擴大機就是最好的範例。K’s Lab 的研究人員 Takashi Mori 負責 THR 系列的開發。儘管 Mori 先生在大學主要從事本質上與聲音無關的模擬半導體物理特性研究，但他加入 Yamaha 後的第一個主要工作是 THR 系列。
Mori 先生回憶道：「我開始為 THR 擴大機開發韌體，但後來轉調到 K's Lab 後，我開始負責訊號處理工作。與其他內建 VCM 技術的產品不同，在專案初始時並沒有計畫要在THR 擴大機使用 VCM技術。最初的想法是打造別樹一格的吉他擴大機，可以在目前存在的許多擴大機中脫穎而出。我們的討論衍生出吉他擴大機的概念，且也適合放置於桌面上。如今，許多吉他手會一邊觀看 YouTube 或使用諸如 Cubase 類的 DAW 程式時一邊演奏，因此設計出一個可以放在桌面上的小型擴大機，但仍可展現真實的大型擴大機音質，似乎是個不錯的主意。
Mori 先生表示：「最終決定將 Yamaha 技術全部功能套用到 THR 擴大機，並選擇內建由 Yamaha 自行生產原創的DSP LSI。這樣的晶片體現音訊處理技術的巨變，加上 USB 通訊功能，在電腦連接性和成本上都佔有優勢。我們還在擴大機的喇叭部分採用 Yamaha 音訊部門的 Hi-Fi 音訊技術。然後在真正產生擴大機音效時，我們選擇以 K’s Lab 開發的 VCM 技術為基礎的擴大機模擬器、凸緣、合音和其他效果。」
依據「無處不在的聲音」和「展現莊嚴舞台音質的擴大機」等流行語進行開發工作，並在整合 VCM 後，評估樂手發表的評論，例如「這是讓我可以用心演奏的擴大機」和「這個可不是鬧著玩的東西。」那之後開發團隊知道他們擁有的不僅是小巧的桌上型吉他擴大機。而是一台樂手可以確實使用的擴大機。
實際上，THR 吉他擴大機不是第一個內建 K's Lab 建模技術的擴大機。1997 年發布的 DG1000，其中內建數位真空管擴大機建模，且依據類似的概念打造，但是進步的訊號處理技術，在 THR 擴大機上能讓概念實現到更高層面。
該圖顯示真空管擴大機模型開始失真的關鍵點。藍線代表以前的真空管擴大機型號，紅線代表新的 THR 型號。
Mori 先生補充道：「該圖展現出建模方面的進步。顯示真空管擴大機模型開始失真的關鍵點，進而指出聲音如何變化得更清晰。代表早期型號的藍線，實際上直達特定的關鍵點，並且顯示出衰落的跡象。另一方面，代表 THR 型號的紅線逐漸彎曲，並超過偏置點，顯示更平潤圓滑的聲音。圖表上的差異看起來不大，但音效差異非常明顯。」
當然，建模不僅限於 Yamaha 或 K's Lab，已被全球許多製造商積極採用。K's Lab 開發的 VCM 建模的獨特之處在於針對每個相關的真空管測量以及在細達元組件等級般詳細和精密的建模。甚至連細微的變化，如單一元組件間的細微變化，都可添加為擴大機的「特性」，成為 K Lab 模型的一環。
Mori 先生說道：「THR10 內建的七個吉他擴大機、四個效果器和壓縮器均為 VCM 模型。延遲沒有使用 VCM，但是其中一種殘響也是 VCM 模型。而這不僅僅是電路的建模。還包括六個實體音箱模型。音箱模型不是全新的概念。K’s Lab 研究室中存在的基本模型已針對 THR 擴大機進行調整。 」
VCM 的優勢之一是不僅是「預設」的集合。提供可以輕鬆調整並達到所需音質的架構，這是為什麼可以在相對較短的時間內打造獨特且特徵豐富的擴大機（如 THR）的原因。
Mori 先生說：「每個擴大機都有不同的特點，需進行建模，每個旋鈕影響音效變化的方式也是如此。開發過程中，我們讓專業的吉他手使用該產品，並根據他們的意見進行即時改動。產品大致完成後，我們可進行比簡單的等化器調整更深層的調整，這無疑是其大獲成功的原因之一。」
Mori 先生總結道：「許多使用者的意見中提到，這是與類比擴大機非常神似的機種，但其中蘊含的概念已全然數位化。如今，對於打造類似類比音效而言，極高水準的數位技術至關重要。可以將 THR 擴大機連接到電腦，以進行精密的編輯，也是重要功能之一。從這個意義層面上來說，THR 擴大機是 DTM 錄音的理想選擇，我們希望使用者找到適合個人工作風格的全新使用方式。」
小巧的 THR10 及其二代產品不是 THR 系列僅有的型號。還有更龐大的 THR100，配備獨立的琴頭和音箱，是許多吉他手的最愛。
我們在三個系列裡推廣 Yamaha K Lab 研究團隊以及從基礎研究獲得的一些技術已經完成。我們得知長期的基礎研究和應用研究催生許多產品，目前這些產品在全球仍備受關注。我們也在透過 VCM 技術開發數位模型時遇到困難，以及收穫。
人們常說基礎研究不是日本的強項之一。實際上，Yamaha帶領領先產業的基礎研究已經 30 多年。K’s Lab 的傳奇已交棒給年輕的研究人員，毫無疑問的是，我們將推出更棒的技術和劃時代的創新。
