Musical Sound Effects: Analog and Digital Sound Processing

365 Pages·2017·41.04 MB·English

by  Reveillac

Musical Sound Effects
Musical Sound Effects

Analog and Digital Sound Processing

Jean-Michel Réveillac
First published 2018 in Great Britain and the United States by ISTE Ltd and John Wiley & Sons, Inc.
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ISBN 978-1-78630-131-4
Contents
Foreword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi
About this Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
Chapter 1. Notes on the Theory of Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1. Basic concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1. What is sound? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2. Intensity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.3. Sound pitch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.4. Approaching the concept of timbre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2. The ears . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.1. How our ears work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.2. Fletcher–Munson curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.2.3. Auditory spatial awareness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3. The typology of sounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3.1. Sounds and periods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3.2. Simple sounds and complex sounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.4. Spectral analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4.1. The sound spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4.2. Sonogram and spectrogram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.5. Timbre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.5.1. Transient phenomena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.5.2. Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.5.3. Mass of musical objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.5.4. Classification of sounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.6. Sound propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.6.1. Dispersion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
vi Musical Sound Effects
1.6.2. Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.6.3. Diffraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.6.4. Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.6.5. Reverberation (reverb) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.6.6. Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.6.7. Refraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.6.8. The Doppler effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1.6.9. Beats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1.7. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Chapter 2. Audio Playback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.2. Dolby playback standards and specifications . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.2.1. Dolby Surround encoding and decoding . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.2.2. Dolby Stereo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2.3. Dolby Surround . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.4. Dolby Surround Pro-Logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.5. Dolby DIGITAL AC-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.2.6. Dolby Surround EX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.2.7. Dolby Surround Pro-Logic II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.2.8. Dolby Digital Plus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.2.9. Dolby TrueHD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.2.10. Dolby Atmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.3. DTS encodings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.3.1. DTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.3.2. DTS Neo 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.3.3. DTS ES 6.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.3.4. DTS 96/24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.3.5. DTS HD Master Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.3.6. DTS X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.4. Special encodings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.5. SDDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.6. THX certification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.6.1. THX select and ultracertification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.6.2. THX Ultra 2 certification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.7. Multichannel audio recording . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.8. Postproduction and encoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.9. Multichannel music media: DVD-Audio and SACD . . . . . . . . . . . 65
2.9.1. DVD-Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.9.2. Super Audio CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.9.3. Comparison of CDs, SACDs and DVD-Audios . . . . . . . . . . . . 69
2.10. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Contents vii
Chapter 3. Types of Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.1. Physical appearance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.1.1. Racks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.1.2. Pedals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.1.3. Software plugins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.2. Audio processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.3. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Chapter 4. Filtering Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1. Families of filtering effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2. Equalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.2.1. Frequency bands and ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.2.2. Types of equalizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.2.3. Examples of equalizers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.2.4. Tips for equalizing a mix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.3. Wah-wah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.3.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.3.2. Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.3.3. Auto-wah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.3.4. Examples of wah-wah pedals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.4. Crossover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Chapter 5. Modulation Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.1. Flanger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.1.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.1.2. Theory and parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.1.3. Models of flanger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2. Phaser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.2.1. Examples of phasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.3. Chorus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3.1. Examples of chorus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.4. Rotary, univibe or rotovibe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.4.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.4.2. Theoretical principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.4.3. Leslie speakers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.4.4. Examples of rotary or univibe pedals . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.4.5. Leslie speakers and sound recording . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.5. Ring modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.5.1. Theoretical principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.5.2. Examples of ring modulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.6. Final remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
viii Musical Sound Effects
Chapter 6. Frequency Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.1. Vibrato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.1.1. Theoretical principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
6.1.2. Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
6.1.3. Examples of vibrato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.2. Transposers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.2.1. Octaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.2.2. Pitch shifter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.2.3. Harmonizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.2.4. Auto-Tune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6.3. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Chapter 7. Dynamic Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.1. Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
7.1.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
7.1.2. Parameters of compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
7.1.3. Examples of compressors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
7.1.4. Multiband compressors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7.1.5. Guidelines for configuring a compressor . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7.1.6. Parallel compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
7.1.7. Serial compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.1.8. Compression with a sidechain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.1.9. Some basic compression settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
7.1.10. Synchronizing the compressor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
7.1.11. Using a compressor as a limiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
7.2. Expanders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.2.1. Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.2.2. Examples of software expanders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
7.3. Noise gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.3.1. Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.3.2. Examples of noise gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.3.3. Configuring noise gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.4. De-essers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.4.1. Principle of a de-esser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.4.2. Examples of de-essers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
7.4.3. Replacing a de-esser with an equalizer and a compressor . . . . . . 186
7.4.4. Configuring a de-esser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
7.5. Saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
7.5.1. Fuzz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
7.5.2. Overdrive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
7.5.3. Distortion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
7.5.4. Examples of equipment dedicated to creating saturation . . . . . . . 189
Contents ix
7.6. Exciters and enhancers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
7.6.1. Examples of exciters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
7.6.2. Using a sound enhancer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.7. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Chapter 8. Time Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
8.1. Reverb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
8.1.1. Theoretical principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
8.1.2. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
8.1.3. Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
8.1.4. Reverb configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
8.1.5. Recording the IR and deconvolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
8.1.6. Studio mixing and reverb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
8.2. Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
8.2.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
8.2.2. Types of delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
8.2.3. Tips for using delays in the studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
8.3. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Chapter 9. Unclassifiables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
9.1. Combined effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
9.1.1. Fuzzwha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
9.1.2. Octafuzz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
9.1.3. Shimmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
9.2. Tremolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
9.2.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
9.2.2. Examples of tremolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
9.3. Sound restoration tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
9.3.1. Declickers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
9.3.2. Decracklers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
9.3.3. Denoisers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
9.3.4. Declippers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
9.3.5. Debuzzers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
9.3.6. Examples of restoration tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
9.3.7. Final remarks on sound restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
9.4. Loopers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
9.4.1. Looper connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
9.4.2. Examples of looper pedals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
9.5. Time stretching. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
9.6. Resampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
9.7. Spatialization effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
9.8. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
x Musical Sound Effects
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Appendices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Appendix 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Appendix 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
Appendix 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
Appendix 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337