Tape Echo

Delay et reverb · Circuit · Pas noté

Des répétitions enregistrées, saturées et relues plus sombres à chaque passage, sur une bande qui ondule. Age règle le pleurage et le scintillement ; tourner Time fait glisser les répétitions en hauteur.

Un écho qui se comporte comme une boucle de bande : chaque répétition est enregistrée, poussée un peu dans la saturation, relue plus sombre et enregistrée à nouveau, sur une bande qui ne tourne jamais tout à fait régulièrement. Les répétitions reviennent plus épaisses, plus douces sur les bords, avec une hauteur qui ondule doucement, et les graves ne s’empilent pas en bouillie. Sous une mélodie lente ou une montée de volume, il fait d’une seule note un paysage ; avec Repeat haut, il sonne encore et encore sans s’emballer ; et tourner Time pendant qu’il joue fait glisser toute la traîne d’échos vers le haut ou vers le bas, comme le bouton de vitesse d’une vieille machine.

Son histoire

Il n’y a pas une machine derrière : c’est l’écho à bande comme famille. Les musiciens ont d’abord fait des échos avec des magnétophones à bandes, le son enregistré par une tête et entendu un instant plus tard par la suivante. En 1954, Sam Phillips fabrique son slapback chez Sun Records avec deux magnétophones Ampex 350, et à partir de juillet de cette année-là tous les disques d’Elvis Presley chez Sun le portent. Ray Butts avait déjà mis un écho à bande dans un ampli, l’EchoSonic (1952), que jouaient Chet Atkins et Scotty Moore.

Puis l’écho quitte le studio dans une boîte. À Londres, Charlie Watkins et l’ingénieur Bill Purkis fabriquent le Copicat, un écho à bande à lampes avec trois têtes de lecture ; Johnny Kidd achète le tout premier, et on l’entend sur « Shakin’ All Over ». En 1959 paraît l’Echoplex de Mike Battle : le temps se règle en déplaçant la tête d’enregistrement le long de la bande plutôt qu’en changeant la vitesse de la bande, et la bande est dans une cartouche qui la protège. Sa version à transistors, l’EP-3, sort en 1970 et est fabriquée jusqu’en 1991. Jimmy Page, Brian May, Eddie Van Halen et Neil Young sont parmi ceux qui l’ont joué, et John Martyn en a été un pionnier, dès « Would You Believe Me » et « The Ocean » (Stormbringer!, 1970).

En 1974, Roland sort le Space Echo RE-201 : une tête d’enregistrement, trois têtes de lecture, une réverbération à ressort, et une boucle de bande qui tourne librement dans une chambre, ce qui use moins la bande et réduit son souffle, son pleurage et son scintillement. Bob Marley en tire des échos profonds et lancinants, Lee « Scratch » Perry s’en sert beaucoup dans les années 1970, et Radiohead et Portishead jouent de ses réglages de vitesse de bande pour des effets de hauteur. Paul White a dit en une phrase ce que la bande ajoute : sa compression et sa distorsion donnent l’impression que les échos s’éloignent, au lieu de seulement baisser. Et pour les échos les plus longs de tous, Robert Fripp a joué sa guitare à travers deux magnétophones Revox et a appelé cela Frippertronics.

La variante que tu joues

Le Tape Echo est écrit pour Robine Studio : l’architecture que partagent les échos à bande, pas la copie de l’un d’eux. La place de la bande est prise par une ligne à retard idéale, et ce qui fait qu’un écho à bande est ce qu’il est se trouve autour de la ligne, donc c’est du circuit ici :

• le côté enregistrement : ce qui va sur la bande passe par un passe-haut à 72 Hz, pour que les graves ne s’empilent pas dans les répétitions, et un passe-bas à 7 kHz, puis par une paire de diodes qui le sature, comme le fait la bande. Chaque répétition revient un peu plus compressée ;
• le côté lecture : ce qui sort de la bande passe encore par un passe-bas, à 4,5 kHz, si bien que chaque répétition est plus sombre que la précédente ;
• le défilement : deux oscillateurs, un pleurage lent (0,45 Hz) et un scintillement plus rapide (6,2 Hz, un huitième de l’amplitude du pleurage), font varier le temps de la ligne, ce qui fait onduler la hauteur des répétitions comme le fait un mécanisme usé ;
• Time, de 60 ms à 1,2 s, géométrique le long du bouton (147 ms à 0,3, 231 ms à 0,45). Tourné pendant que les répétitions sonnent, il glisse au lieu de sauter, et les fait glisser en hauteur ;
• Repeat renvoie les répétitions sur la bande, jusqu’à un gain de boucle de 1,1 : à fond, elles gardent leur niveau et se posent sur la saturation, vers 1,6 V, au lieu de grossir ;
• Age règle la quantité de pleurage et de scintillement, de rien à une hauteur qui varie d’environ 3 % de part et d’autre. L’ondulation fait varier le temps d’une part de lui-même, si bien que le même Age tord davantage les longues répétitions que les courtes, et qu’avec Time à un bout de sa course, la moitié de chaque ondulation bute sur le bout de la plage ;
• Mix va de la guitare sèche seule (0) aux répétitions seules (1).

Ce qu’il n’est pas :

• une machine en particulier : ni Echoplex, ni Space Echo, seulement ce qu’elles ont en commun ;
• une bande complète : son souffle et ses pertes de niveau, la bosse de tête (le renfort de graves que donne une tête de lecture), la tête d’effacement et l’écart entre plusieurs têtes ne sont pas modélisés ; il n’y a qu’une tête de lecture ;
• un circuit de défilement : pleurage et scintillement sont deux sources sinusoïdales, pas un moteur, et les buffers et l’étage de sommation sont idéaux ;
• stéréo : il est mono.

Pour commencer

• Slapback : Time vers 0,15 (environ 95 ms), Repeat à 0, Age à 0,2, Mix à 0,4. Un seul écho épais, juste derrière la note.
• Une traîne ambient : Time vers 0,7 (environ 490 ms), Repeat vers 0,8, Age vers 0,3, Mix à 0,5, et joue lentement. Les répétitions se brouillent et ondulent longtemps après la note.
• Tordre la bande : Repeat à 0,9 ou plus, joue une phrase, puis tourne Time. Toute la traîne glisse en hauteur pendant que le temps glisse.

Le circuit

Une ligne par composant : son nom, les nœuds où il est branché, sa valeur (1e4 vaut 10 kΩ, 2.2e-7 vaut 220 nF, 60m vaut 60 ms). Une ligne E est un amplificateur idéal (sa sortie, son entrée, son gain) : Esum, avec un gain d’un million, est un ampli op, et les autres sont des buffers. Une ligne P est un potentiomètre (ses deux extrémités puis le curseur). Une ligne D est une diode, son .model à la fin. Trois lignes ne sont pas des composants qu’on pourrait acheter :

• ATime est la boucle de bande, une ligne à retard idéale : ce qu’elle reçoit entre sat et 0 ressort plus tard entre line et 0. Son temps est réglé par le bouton Time entre min et max, de façon géométrique, et sweep=mod laisse la tension du nœud mod le déplacer encore : un volt le ferait passer d’un bout de sa plage à l’autre, si bien que quelques millivolts font quelques pour cent ;
• VWow et VFlutter sont les oscillateurs, des sinusoïdes (SIN(0 1 0.45) : centrée sur 0 V, de 1 V d’amplitude, à 0,45 Hz). Rwow, Rflutter et PAge les additionnent et les divisent jusqu’à quelques millivolts avant qu’elles atteignent mod.

Robine tape echo
* Written for robine-spice. Not a model of a particular machine: the architecture
* tape echoes share, with an ideal delay line where the loop of tape would be.
* What makes a tape echo what it is, and what ambient playing leans on, is around
* the line, and that is circuit here:
*   - what is recorded is high-passed (72 Hz, so low notes do not pile up in the
*     repeats) and low-passed (7 kHz), then pushed through a diode pair that
*     saturates it, as tape does: every repeat comes back a little more
*     compressed, and repeats pushed past unity settle on the limiter and hold
*     instead of growing;
*   - what is played back is low-passed again (4.5 kHz), so every repeat is darker
*     than the one before;
*   - the tape does not run at a steady speed. Two oscillators, a slow wow
*     (0.45 Hz) and a faster flutter (6.2 Hz, an eighth of the amplitude), move the
*     delay time through the line's sweep input, which bends the pitch of the
*     repeats the way a worn transport does. They are sources, not circuits.
* Controls: Time (60 ms to 1.2 s, geometric along the knob, gliding when turned,
* which bends the repeats as turning the speed knob of a tape echo does), Repeat
* (up to a loop gain of 1.1, where the repeats hold their level and build up to
* the limiter, about 1.6 V), Age (how much wow and flutter, from none to a
* pitch that moves about 3 percent either way), Mix (0 dry, 1 wet).
* Not modelled: the tape's noise and dropouts, the head bump, the erase head,
* the difference between the heads' positions.
* Buffers and the summing stage are ideal and run around 0 V.
Vin in 0 DC 0
Rin in 0 1e6
Ebuffer dry 0 in 0 1

* Inverting sum of the dry signal and the feedback.
Rdry dry sumin 1e4
Rfeedback feedback sumin 1e4
Rsum sum sumin 1e4
Esum sum 0 0 sumin 1e6

* Record side. High-pass, 72 Hz.
Chp sum hpn 2.2e-7
Rhp hpn 0 1e4
Ehp hp 0 hpn 0 1
* Low-pass (Sallen-Key, Butterworth, 7 kHz).
R1 hp f1 1e4
R2 f1 f2 1e4
C1 f1 pre 3.3e-9
C2 f2 0 1.5e-9
Epre pre 0 f2 0 1
* Tape saturation: a quarter of the signal across a diode pair, then four times
* back, inverted to undo the inversion of the summing stage.
Epad pad 0 pre 0 0.25
Rlimit pad limited 4.7e3
D1 limited 0 d1n914
D2 0 limited d1n914
Esat sat 0 limited 0 -4

* The loop of tape. The sweep node moves the time by a factor of 20^v for v
* volts (20 being the ratio of the range): a few millivolts are a few percent.
ATime line 0 sat 0 min=60m max=1.2 pos=0.45 sweep=mod

* Play side. Low-pass (Sallen-Key, Butterworth, 4.5 kHz).
R3 line g1 1e4
R4 g1 g2 1e4
C3 g1 post 5.1e-9
C4 g2 0 2.4e-9
Epost post 0 g2 0 1

PRepeat post repeat 0 1e5 taper=lin pos=0.4
Efeedback feedback 0 repeat 0 1.1

* Wow and flutter. Their sum is divided down to a few millivolts, and Age sets
* how much of it reaches the sweep.
VWow wow 0 SIN(0 1 0.45)
VFlutter flutter 0 SIN(0 0.12 6.2)
Rwow wow top 2e5
Rflutter flutter top 2e5
PAge top mod 0 1e3 taper=lin pos=0.3

PMix post out dry 5e4 taper=lin pos=0.4
Rload out 0 1e6
.model d1n914 D(IS=2.52n N=1.752)
.input Vin
.output out

Mesurée face à

Aucun vrai écho à bande : il n’y a pas de machine qu’il prétend être, et une capture (NAM) ne peut pas tenir un écho, encore moins un écho qui ondule. ngspice, le simulateur de référence, ne peut pas le vérifier non plus : SPICE n’a pas de ligne à retard dont le temps bouge, si bien que le circuit qu’on lui donnerait serait un autre.

Ce qu’il y a, ce sont des mesures de la simulation elle-même, faites sur des signaux de test de cordes pincées quand il a été écrit. Elles disent qu’il fait ce que son dessin prévoit ; elles ne prouvent rien sur aucune machine :

Sa note

Pas de médaille. La note dit qu’il tourne proprement (il se construit, sa sortie reste finie, le solveur converge à chaque échantillon) mais n’a jamais été comparé à ngspice ni à un vrai appareil (0 réglage comparé, 0 proche). Ce n’est pas un verdict sur son son : rien ne l’a prouvé ni démenti.

Sources : Delay (audio effect) (Wikipédia), Echoplex (Wikipédia), Watkins Copicat (Wikipédia), Roland RE-201 (Wikipédia).