Эффект «дисторшн» для электрогитары. Виды гитарных эффектов

Дисторшн – это эффект, при котором амплитуда сигнала ограничивается с двух сторон (рис. 1), но не только он может создавать этот эффект, овердрайвом также можно добиться искажений, включив усилитель на всю мощность. Искажение – ограничение амплитуды сигнала с двух сторон. Есть два вида ограничения: мягкое – овердрайв (рис. 2) и жесткое – дистошн (рис. 3). При мягком – уровень ограничения обратно пропорционален уровню входного сигнала. Это достигается включением встречно-параллельно диодов в цепь ООС (отрицательной обратной связи) операционного усилителя. При жестком ограничении уровень сигнала ограничивается внутри некоего диапазона. Это осуществляется включением на выход операционного усилителя диодов, включенных встречно-параллельно.

Я приведу схему устройства дистошн, в которой звук наиболее подходящий для “металлических” направлений. Он был испытан с разными типами гитар: “IBANEZ RG505”, “Honer Rock Wood”, “Fender Strutocastef, “Russ tone” и отечественными “Аэлита”, “Форманта” и показал неплохие результаты, но к последним, для создания хорошего эффекта, требовалось применять простой предусилитель. Схема этого устройства показана на рис. 4.

Сигнал с выхода электрогитары поступает через разделительный конденсатор С1 и резистор R1 на инвертирующий вход операционного усилителя. Резистор R5 создает обратную связь между выходом и входом DA1.

Рис. 1. Амплитуда сигнала

Рис. 2. Схема овердрайв

Рис. 3. Схема дистошн

Рис. 4. Схема предусилителя

Рис. 5. Схема предусилителя

К нему подключена цепь R6, С5, R7. С помощью резистора R7 регулируется дистошн. При плохой регулировке или отказе работы устройства, нужно поменять местами элементы R6 и С5. Далее усиленный сигнал ограничивается двумя диодами и поступает на выход.

Для нормальной работы устройства нужно подобрать резисторы R1 и R8, а также диоды по вольт-амперным характеристикам. Если дистошн имеет слабо выраженный эффект, можно воспользоваться предусилителем, изображенным на рис. 5. В устройстве желательно применить малошумящий операционный усилитель. Кроме перечисленных подходят еще К553УД2, К153УД1.. .К153УДЭ и т.д. В предусилителе стоит транзистор типа КТ3102, КТ315 (с любым буквенным индексом). Устройство собрано на печатной плате из одностороннего фольгированного текстолита размером 50×30 мм.

Под термином «дисторшн» имеются в виду любые изменения, которые затрагивают форму звуковой волны, включая простое изменение амплитуды, фактически являющееся одним из видов искажения. К дисторшну в некоторой степени относится даже эквализация, которая представляет собой изменение амплитуды одних частот по отношению к другим.

Но в большинстве случаев термин «дисторшн» употребляется для обозначения явлений, которые происходят при прохождении звукового сигнала через нелинейное устройство наподобие усилителя с ламповой сатурацией или clipping-предусилителя.

Основной целью таких устройств является изменение амплитуды, но в процессе искажения вводятся и новые гармоники, имеющие определенную связь с исходным сигналом.

Разумеется, если вы хотите получить достоверное звучание акустических инструментов, вам не стоит прибегать к использованию дисторшна. Однако его применение в современной поп- и рок-музыке имеет огромный потенциал и сфера его использования весьма обширна.

Гармоническое искажение

Тембр звука зависит от присутствия в нём тех или иных гармоник. Именно по этой причине звук флейты отличается от звука кларнета.

Под гармоническим дисторшном (искажением) понимают введение новых гармоник, связанных в музыкальном плане с уже присутствующими в оригинальном варианте сигнала. Это, несомненно, вызывает определенные изменения в тембре.

Большой музыкальностью отличаются четные гармоники, которые обогащают звук, добавляют ему яркости и полноты. Большинство ламповых устройств генерируют искажения именно с четными гармониками.

Искажения с нечетными гармониками, генерируемые, например, магнитной аналоговой лентой, часто добавляют в звук грубые, резкие, острые призвуки. Тем не менее, продуманное количество таких гармоник способно также обогатить и углубить звучание.

Хоть высокочастотные гармоники, сформированные аналоговым искажением, зачастую добавляют в звук «песок» и нарушают музыкальность, использование LP-фильтра (обрезного фильтра ВЧ), позволит сделать результат более приятным на слух.

Подобная фильтрация может происходить и сама собой, как, например, в случае с электрогитарой. Это объясняется наличием у большинства гитарных динамиков тенденции к крутому завалу в зонах, превышающих 4 кГц. При удалении динамика высокие частоты у гитары приобретут звучание осы в бумажном стакане.

Гитарные динамики отличаются естественным спадом на высоких частотах, что делает искаженный звук более благоприятным для слуха. Если, добавив дисторшн, вы заметили, что яркость игры инструментов чрезмерно усилилась, попытайтесь пропустить сигнал, например через IK Multimedia Amplitube или другой подобный спикер-симулятор.

Если вы хотите дополнить запись органично звучащим дисторшном, выведите сигнал из рекордера (звуковой карты), подключите его в гитарный усилитель и запишите сигнал, снова сняв его микрофоном.

Этот метод называется реампингом и часто применяется для баса и гитары, которые первоначально были записаны напрямую в линию, однако его использование для других инструментов также может дать очень интересные результаты.

Мистер Динамик

И в случае с плагином, и в случае с аппаратным устройством наподобие Line 6 Pod, работа спикер-симулятора может быть почти такой же, как у реального гитарного кабинета или динамика.

Здесь вы, как и при реампинге, можете использовать не только гитару, но и другие инструменты. Такой способ может обладать большей гибкостью, по сравнению с реампингом, так как большее количество плагинов позволяет выбрать кабинет, который наилучшим образом подойдет в вашем конкретном случае.

Качество превыше количества

В процессе записи не переусердствуйте с количеством дисторшна. Его можно добавить и во время сведения, но в уже записанном сигнале убрать его практически невозможно. Если вы не знаете, как поступить – используйте сплиттер или A/B box, которые позволят вам записать и сигнал с искажением, и чистый необработанный вариант одновременно на разные дорожки.

Уменьшение дисторшна

Тут следует упомянуть и о некоторых способах, с помощью которых все же можно уменьшить уровень дисторшна в уже записанном звуке гитары.

Сначала очень внимательно продублируйте партию гитары путем игры того же самого на синтезаторе с соответствующим чистым звуком. Читаемость гитарных нот можно улучшить подмешиванием этой партии с таким уровнем, чтобы не было очевидным ее неестественное происхождение.

Контраст

Старайтесь добиться контраста. Если вы не работаете в стиле дет-метал и ему подобных, то совершенно нелишним будет попытаться уравновесить искаженные звуки с чистыми. При наличии в миксе искаженных гитар, их можно сильнее выделить, сохранив барабаны и бас относительно чистыми.

Эксайтинг

Всем известно, что искаженный звук воспринимается человеческим ухом как не настолько чистый и прозрачный. Тем не менее, применение искажения только к определенной части частотного спектра может дать абсолютно другой результат и сделать искаженный звук «зрительно» более чистым и прозрачным.

По подобной схеме действует устройство Aphex Aural Exciter, которое берет определенную часть входного сигнала, потом пропускает ее через фильтр, искажает в усилителе с нелинейной характеристикой и снова смешивает с исходным сигналом. Результатом этого процесса является синтез новых высокочастотных гармоник, которых, наверное, никогда и не было в оригинале.

Обработанный звук воспринимается нашим ухом с большей яркостью и детальностью. Эквалайзер же не способен добавлять что-то новое, а только усиливает то, что уже присутствует в сигнале.

Обрабатывая микс, следует расчетливо отнестись к использованию эксайтеров, иначе вы можете получить слишком яркое и даже утомляющее звучание. Однако их более агрессивное использование позволит сделать более ярким малый барабан и остальные перкуссионные звуки.

Не используя эксайтер, вы можете добиться похожих результатов путем добавления искаженного сигнала к чистому оригинальному. Сделать это можно, скопировав партию на еще одну дорожку и пропустив ее через дисторшн.

И, наконец, не стоит во всем полагаться на слух! Человеческому уху кажется, что лучшее звучание у более яркой и громкой музыки. Особенно часто слух ошибается, когда уши уже устали от длительного прослушивания.

Поэтому рекомендуется всегда прослушивать обработанные таким способом инструменты и на следующий день, так как это дает возможность понять, действительно ли подобная обработка позитивно влияет на звучание, или она просто добавляет громкости и яркости.

Лампа. Быть или не быть?

Специализированные дисторшн-процессоры часто имеют в наличии лампы, но не стоит ожидать, что в нормальном ламповом микрофоне будет заметно искаженный звук. Разработка традиционных ламповых микрофонов велась в середине прошлого века, тогда еще не существовало альтернатив, и поэтому специалисты сделали все возможное, чтобы лампы вели себя как можно более линейно.

В результате остаточные артефакты дисторшна, которые дают значительную часть характера ламповых устройств, отличаются существенной тонкостью. В наши дни это называется «теплотой» или «бархатом».

У многих современных микрофонов, специально добавляющих много искажения лампового стиля, звучание менее музыкально, если сравнивать их с настоящими, правильно разработанными ламповыми микрофонами.

Правильное применение лампового дисторшна поможет достичь превосходных результатов. Однако не стоит думать, что наличие ламп – это гарантия возникновения дисторшна как такового. Например, ламповые микрофоны разрабатывают таким образом, чтобы сделать как можно менее заметными любые искажения.

Каждый хорош на своём месте

При наличии у вашего аудио-интерфейса достаточного количества входов/выходов пропустите треки через внешнее аналоговое оборудование или через гитарные педали, так как настоящий аналоговый дисторшн имеет более естественное звучание по сравнению с любыми цифровыми эмуляциями.

Проведите сравнение различных устройств и выберите то, чья работа устраивает вас больше всего. Приборы, имеющие входные и/или выходные трансформаторы, способны придать звуку благозвучное искажение, которое является результатом магнитной сатурации в их сердечниках. Однако следует помнить, что для возникновения сатурации или клиппинга необходимо существенно усилить входной сигнал, поэтому потом нужно будет понизить выходной сигнал до терпимого уровня.

Синус на все времена

Если вам по душе работать в программе, нежели играть на инструментах в реальности, вы можете попробовать выбрать что-то простенькое наподобие синусоидальной волны и пропустить её через разные педали дисторшна. С помощью, например педали Boss MT2 можно добавить фактуру и создать интересные звуки, вам останется просто поэкспериментировать и покрутить ручки.

Дисторшн на барабанах

Несмотря на то, что сильное искажение и особенно клиппинг не приветствуется (исключением может быть разве что дисторшн лампового характера на гитарах или плотных синтезаторных басах), такое тяжелое искажение можно применять для обработки коротких и ярких звуков наподобие малого барабана.

Так, например, агрессивное звучание малого барабана в некоторых рок-миксах достигалось с помощью намеренной перегрузки на входных цепях аналогового микшера до возникновения клиппинга.

Конечно, использование таких экстремальных искажений совсем не обязательно. Для того чтобы оживить вялое звучание барабана, можно добавить небольшое количество аналогового искажения.

Искажение магнитной ленты

Использование магнитной ленты прибавляет тонких искажений, особенно заметных при записи на нее сигнала, уровень которого приближается к максимально для неё возможному.

Для создания характерного ленточного звучания некоторые звукорежиссёры даже записывают треки на аналоговый магнитофон, а потом переписывают их снова в цифровой формат. Особенной популярностью пользуется эта методика в мастеринге рок-музыки.

Естественно, мастеринг-инженеры пользуются современными высокотехнологичными магнитофонами, скорость движения ленты в которых очень высока. Однако ничто не мешает вам попробовать добиться похожих результатов, используя простой аналоговый магнитофон, пусть даже кассетный.

Конечно, уже давно существуют и плагины, имитирующие звук магнитной ленты, но применение реальной ленты всё же более эффективно.

Ограничение спектра

Все виды дисторшна негативно сказываются на гармоническом содержании оригинального варианта сигнала. Иными словами, слишком большое количество искажений на каком-либо источнике может усложнить укладку такого сигнала в микс, так как он занимает очень много места в частотном диапазоне.

С помощью HP и LP-фильтров можно искусственно ограничить рамки спектра искаженного звука, что позволит сберечь место для других инструментов.

Искаженные звуки способны захватить весь микс, но применение фильтров позволяет решить эту проблему.

Микширование и фаза

При комбинировании искаженных и чистых вариантов сигнала, включая вариант, когда дисторшн расположен на шине посыла, рекомендуется сделать проверку взаимной фазировки между сигналами. Иначе этот комбинированный звук может быть поврежден эффектом гребенчатой фильтрации.

Для фазировки сигналов можно использовать специальный процессор для переворота фазы на одном треке. Подобные процессоры можно найти в виде плагинов, к которым относятся Betabugs Phasebug, Voxengo PHA979 и Little Labs IBP для платформы Universal Audio.

Также не стоит забывать, что большая часть плагинов-эквалайзеров тоже добавляют фазовые искажения, сдвигая фазу некоторых частотных полос по отношению к другим. То есть после эквализации следует проверить соотношение фаз между сигналами.

Ясность баса

Классическим примером использования дисторшна в процессе миксдауна является усиление плотности высокочастотных гармоник в басу. Применив этот метод, вы улучшите слышимость баса при воспроизведении на колонках небольших размеров.

Преимущества этого метода по сравнению с эквализацией заключаются в добавлении гармоник, которых нет в оригинальном сигнале, и в равномерном затрагивании всех частот в партии баса.

Для реализации этого метода часто используют педаль Tech 21 SansAmp. Устройство часто применяют такие известные продюсеры, как Спайк Стент и Марк Эндерт.

Маскировка и вокальный дисторшн

При сведении тяжелой музыки часто возникает проблема, суть которой заключается в том, что искаженные гитары маскируют важные вокальные частоты, и в результате звучание вокала загрязняется даже при чистейших оригинальных треках.

В такой ситуации может помочь добавление к вокалу легкого дисторшна. Для этой цели многими специалистами применяется перегрузка в компрессорах или установка в шину посыла дисторшна с последующим посылом на него вокального сигнала.

С помощью параллельного искажения можно достичь невероятных результатов для вокала и малого барабана. Установка в шину эффектов плагина Antares Tube и создание на него низкоуровневых посылов придутся вам по душе.

Разделение частот

Используя дисторшна на барабанных лупах, вы сможете добиться более мощного и агрессивного звучания. Но это также может негативно повлиять и на низкочастотную атаку бочки. По этой причине следует поделить частотный диапазон лупа на несколько полос, и, отделив низкие, использовать на них меньшее количество дисторшна.

Это можно сделать и автоматически, применив плагины Cubase Quadrafuzz, Ohm Force Ohmicide или MDA Bandisto, а можно самостоятельно, применив дополнительные HP и LP-фильтры для искажённой копии (или нескольких копий) лупа. Они помогут вам выделить разные спектральные области и обработать их.

Cubase Quadrafuzz и другие многополосные эффекты дисторшна не оказывают негативного воздействия на низкочастотную атаку, но при этом дают возможность добиться необходимого тона.

Дилэй и дисторшн

Для получения ясного и четкого микса можно дифференцировать звучание оригинального и задержанного сигнала. Большое значение в этом деле имеет дисторшн. В связи с этим многие специалисты часто вспоминают о старых аналоговых дилэях, так как с помощью них в задержанный сигнал добавляется искажение, причём острое или густое.

Положение в цепи

Так же, как и все остальные эффекты, дисторшн нужно вставить в правильную точку цепи, особенно по отношению к другим процессорам. Если говорить о гитаре, то в этом случае очень важно расположение педали дисторшна до педали wah-wah или после. Поэкспериментируйте с разными конфигурациями и постарайтесь понять, каким образом происходит их взаимодействие друг с другом.

Цифровые искажения

Говоря о дисторшне, нельзя не упомянуть и цифровые искажения. Естественно, с помощью цифровых систем можно добиться аналогового искажения, но, экспериментируя с цифровыми характеристиками и понижения частоты дискретизации, вы также можете получить отличный результат.

Уменьшая разрядность без дитеринга, вы получите искажения, связанные с погрешностями квантизации. Этот процесс обычно носит название «Bit crushing». Понижая частоту дискретизации, вы можете получить наложение спектров в рамках осязаемого диапазона.

Так как частотные компоненты искажения равняются математической разности между частотой дискретизации и частотой оригинального звука, они способны проявляться ниже фундаментальных частот оригинальных звуков. В аналоговом искажении это явление – редкость. В большинстве случаев происходит возникновение гармонических искажений, кратных частоте оригинала и расположенных выше нее.

Помните и о клиппинга. Он отличается резким звуком, и его нужно избегать. Но для добавления яркости малому барабану вы можете его использовать.

Звучание цифровых искажений также музыкально, как и аналоговых. Однако цифровые обладают благоприятным творческим потенциалом, который можно использовать для создания Lo-Fi-саунда и для имитации звука устаревших цифровых устройств, например, первых сэмплеров.

Некоторые вилы цифровых искажений являют собой неотъемлемую особенность первых сэмплеров и других цифровых устройств. С помощью плагинов Jeroen Breebaart Time Machine и D16 Decimort можно восстановить некоторые из вышеописанных свойств.

_________________________________________

Если у Вас есть электрогитара и огромное желание играть рок музыку, но нет усилителя, то эта статья будет для Вас полезна! В статье я предлагаю конструкцию достаточно мощного гитарного усилителя с эффектом дисторшн.

Сигнал с электрогитары поступает на вход двухкаскадного усилителя, который обладает большим коэффициентом передачи. В качестве транзисторов VT1 и VT2 использованы отечественные транзисторы КТ3102Е.
Глубина искажения и порог наступления эффекта регулируется изменением коэффициента передачи каскада переменным резистором R4.

На рисунке 1 проиллюстрирована работа данного эффекта. Пунктирной линией обозначены границы нормальной (рабочей) области входного аудиосигнала. На верхнем первом графике представлен оригинальный сигнал поступающий на вход. Допустим, что в нем имеется два участка, на которых напряжение сигнала выходит за пределы нормальной области. Второй нижний график показывает то, что на выходе двухкаскадного усилителя наступает двустороннее симметричное ограничение этих участков, т.е. происходит "лимитирование" или "клиппирование".

В начальном положении переменного резистора R4 аудиосигнал практически не будет искажаться, тогда как при его выкрученном положении наступает клиппирование даже среднего значения напряжения входного сигнала с электрогитары. По ощущениям звук становится более жестким.

После того как мы получили эффект «Дисторшн» остается усилить звуковой сигнал. С этой задачей отлично справится усилитель собранный на микросхеме TDA2030 (или TDA2050). Питание на нее подается однополярное. Чтобы не перегружать вход усилителя выходной сигнал берется с коллекторной нагрузки транзистора VT2 с коэффициентом деления 1:27.

Обратите внимание, что питание схемы осуществляется от 2 батареек Крона с напряжением 9 В. Первая батарейка (GB1) питает левую часть схемы, отвечающую за искажение поступающего сигнала, а вторая (GB2) обеспечивает питанием усилитель на микросхеме TDA2030. Если напряжение подавать от блока питания, то возможны сетевые помехи в колонке.


Рис.2. Схема электрическая принципиальная

Ниже представлены фотографии процесса сборки.
В качестве корпуса была использована электромонтажная распред.коробка.

Переменный резистор в моем случае такой (не лучший выбор)

И небольшой лайфхак по изготовлению клеммы для батарейки "крона" из аналогичной старой. Для этого устройства их понадобится 2 шт.

Демонстрацию работы устройства вы можете посмотреть в прикрепленном видео. Выходной звук в моем случае прослушивается на колонку от музыкального центра (параметры колонки 6 Ом, 50 Ватт).

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
DA Аудио усилитель

TDA2030A

1 В блокнот
VT1 VT2 Биполярный транзистор

КТ3102ЕМ

2 В блокнот
C1, C3 Конденсатор 0.22 мкФ 2 В блокнот
C2 10 мкФ 1 В блокнот
C4 Электролитический конденсатор 4.7 мкФ 1 В блокнот
C5 Электролитический конденсатор 22 мкФ 1 В блокнот
C6, C8, C9 Конденсатор 0.1 мкФ 3 В блокнот
C7, C10 Электролитический конденсатор 2200 мкФ 2 В блокнот
R1 Резистор

100 кОм

1 В блокнот
R2, R12 Резистор

2.2 кОм

2 В блокнот
R3 Резистор

15 кОм

1 В блокнот
R4 Переменный резистор 15 кОм 1 В блокнот
R5 Резистор

      Дата публикации: 01 сентября 1997 г.

Традиционно слово “искажение” имеет негативную окраску в кругах аудиофилов. Обычно стремятся иметь усилитель низкой частоты с очень маленькими нелинейными и частотными искажениями. Обычные требования к звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуре - нелинейные искажения меньше 0.01% и линейная (без выбросов и провалов, т.е. без искажений) частотная характеристика.

О т табличных синтезаторов звука обычно также требуется чистое неискажённое звучание. Однако при студийной обработке звука искажения всё же применяются в устройствах типа “Aural Exciter” производства фирмы Aphex. Но пожалуй единственная область музыкальной индустрии, где без искажений звука обойтись невозможно это электрогитара и всё что с ней связано. Поэтому в этой статье основное внимание будет уделено устройствам обработки сигналов электрогитары, использующим различным формам нелинейных и амплитудно-частотных искажений, но и принцип действия устройств подобных “Aural Exciter” также будет освещён. Понятие хорошего гитарного звука (“good guitar tone”) неразрывно связано с “правильными” нелинейными, частотными и другими искажениями, которым подвергается сигнал электрогитары гитары проходя через специальные гитарные предусилители, фуз(fuzz), овердрайв(overdriver), cустэйн (sustain), дистошн(distortion), гранж (grunge) фильтры, усилители мощности низкой частоты и “гитарные” (отнюдь не Hi-Fi) звуковые колонки. Причём, действительно хорошего гитарного звука обычно пытаются добиться используя в той или иной мере все эти компоненты, образующие все вместе как бы “устройство” или “цепочку” обработки (искажения) сигнала электрогитары. Многие фирмы предпринимают попытки реализовать алгоритмы искажений методами цифровой обработки сигналов (DSP) и объединить все искажающие элементы в единое (однокорпусное) устройство - гитарный процессор, добавляя в него также эффекты реверберации, хоруса, гармонайзера и компрессора, в той или иной мере изменяющие (искажающие) параметры входного сигнала. Одно из таких устройств вы можете видеть на Рис.1.

Рис.1. Типичный гитарный процессор.

Первым искажающим элементом через который обычно проходит сигнал электрогитары обычно является гитарный предусилитель (pre-amplifier). Это совсем не Hi-Fi предусилитель. Он не должен быть устройством с очень маленьким уровнем нелинейных искажений и не должен иметь абсолютно гладкую амплитудно-частотную характеристику от 20 Гц до 20 кГц. Обычно сразу после предусилителя используют блок регулировки тембра “bass/mid/treble” (исказитель частотной характеристики) и приходится повозится, подбирая положения ручек регуляторов. Гитаристы, как правило, отдают предпочтение ламповым (или хотя бы имитирующим лампы) гитарным предусилителям. Поэтому давайте для начала разберемся с амплитудно-частотными и нелинейными искажениями, вносимыми в сигнал ламповыми (и имитирующими их) предусилителями. Не будем сейчас концентрироваться на конкретных названиях усилителей дабы не отвлекаться от главной темы - “искажения”, а также потому, что характерные свойства разных ламповых (и имитирующими их) предусилительных устройств не сильно отличаются друг от друга. Однако, я думаю, что читатели легко догадаются о каком усилителе идет речь, посмотрев на Рис.2.

Рис.2. Ламповый усилитель.

Для начала включим ламповый усилитель и гитарный процессор в режим “clean tube” или “чистый ламповый звук” и подадим на вход синусоидальный сигнал (Рис.3.) частотой 440 Гц.

Рис.3. Тестовый синусоидальный сигнал.

На выходе этих устройств мы увидим очень похожие сигналы, примерно такие как показан на Рис.4.

Рис.4. Форма выходного сигнала в режиме “чистый ламповый звук”

Очевидно, что исходный синусоидальный сигнал подвергся значительным нелинейным искажениям. Их уровень составляет примерно 9..10%, что очень далеко от типичных значений (0.01% и менее) для обычных, негитарных усилителей. Характерна также сильная асимметрия выходного сигнала, необходимая для обогащения его спектра чётными гармониками. В случае отсутствия чётных гармоник звук приобретает неестественный синтезаторный, плоский, “бедный”, “примитивный” оттенок. Спектр синусоидального сигнала, искаженного ламповым (или имитирующим его) предусилителем показан на Рис.5.


Рис.5. Спектр синусоидального сигнала, искаженного ламповым (или имитирующим его) предусилителем.

Хорошо видно (Рис.5.), что спектр сигнала после гитарного предусилителя значительно обогащён как чётными так и не чётными гармониками. Амплитуды гармоник достаточно быстро спадают начиная с -18 дБ для второй гармоники и до -72 дБ для 18 гармоники. Амплитудно-частотная характеристика, типичная для гитарных предусилителей, показана на Рис.6.


Рис.6. Амплитудно-частотная характеристика, типичная для гитарных предусилителей в режиме “чистый ламповый звук”.

Таким образом типичные “правильные” или “ламповые” нелинейные искажения на стадии предварительного усиления сигнала должны генерировать как чётные так и нечётные гармоники исходного сигнала с достаточно быстрым спадом их амплитуд в зависимости от номера гармоник. А типичные искажения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) вносимые на стадии предварительного усиления сигнала заключаются в небольшом подъёме усиления (+6 дБ) в диапазоне частот 3..8 кГц и резком спаде АЧХ начиная с 16..18 кГц до -46 дБ в районе 22 кГц.

Фуз (fuzz), сустэйн (sustain), овердрайв (overdriver) и дисторшн (distortion) очень популярные звуковые эффекты, базирующиеся на использовании нелинейных и амплитудно-частотных искажениях. Это довольно схемотехнически несложные устройства, которые может самостоятельно изготовить любой даже начинающий радиолюбитель. Построены все эти устройства примерно на одних принципах. На Рис.7 приведена схема очень популярного в своё время (десять лет назад) овердрайва, скаченная из Интернета.


Рис.7. Типичная схема овердрайва, фуза или дисторшна.

Устройства, использующие подобные электрические принципиальные схемы, под названиями или фуз, или овердрайв, или дисторшн выпускались да и всё ещё выпускаются многими фирмами. Несмотря на простоту принцип работы такого устройства достаточно интересен и поучителен. Рассмотрим его более подробно. Входной сигнал с разъёма IN поступает через конденсатор 0.01 mF на вход операционного усилителя. Этот конденсатор и резистор 1М образуют фильтр высоких частот с частотой среза 100 Гц, обеспечивающих “завал” коэффициент усиления устройства на частотах ниже 100 Гц. Такая фильтрация сигналов характерна и для многих ламповых усилителей. Далее сигнал усиливается операционным усилителем в 2--200 раз. Коэффициент усиления регулируется резистором 500 кОм. Очень интересная и важная деталь, во многом определяющая качество звука этого устройства - конденсатор 0.05 mF, резистор 4К7 и переменный резистор 500К образуют фильтр высоких частот с переменной частотой среза! При коэффициенте усиления 2 фильтр ослабляет частоты сигнала ниже 100 Гц, а при коэффициенте усиления 200 будут ослабляться частоты сигнала ниже 4 кГц, что эквивалентно значительному подъёму АЧХ в районе 4 кГц и выше. Далее усиленный сигнал поступает на ограничитель (нелинейный исказитель), выполненный на двух включенных встречно-параллельно диодах, совмещённый с фильтром низких частот с частотой среза 10 кГц (имитирующим “завал” высших частот в гитарных предусилителях). Как видите даже такое простое устройство производит довольно сложные АЧХ и нелинейные искажения. Типичный спектр гармоник на выходе фуза, дисторшна и овердрайва при подаче на вход синусоидального сигнала приведён на Рис.8. На графике хорошо заметно характерное для транзисторных устройств отсутствие чётных гармоник. На вход был подан синусоидальный сигнал частотой 440 Гц. Следовательно, пик второй гармоники на графике Рис.8 должен находится на частоте 880 Гц. Однако там практически ничего нет. Амплитуда второй гармоники находится на уровне -80 дБ. Чётные гармоники более высокого порядка также имеют очень маленькие амплитуды. Возможно этим и определяется некоторая “тусклость”, “транзисторность” звука стандартных фуз, дисторшн и овердрайв устройств. Медленный спад амплитуд нечётных гармоник видимо и добавляет в звук то, что обычно называют “песком” или высокочастотным треском.


Рис.8. Типичный график спектра гармоник на выходе фуза, дисторшн или овердрайва при подаче на вход синусоидального сигнала.

Таким образом общая логика работы исказителей сигнала типа фуз, дистошн, сустайн и овердрайв заключается в предварительном ослаблении самых низких частот (ниже 100..200 Гц) в спектре входного сигнала, в усилении сигнала в десятки (иногда в сотни) раз с одновременным искажением АЧХ в области средних частот (значительный “подъём” в области 3..6 кГц) и последующим двухсторонним симметричным ограничением сигнала и, наконец, окончательной отфильтровкой (ослаблением) высокочастотной части (выше 3..10 кГц) в спектре сигнала. На рис 9. показана типичная АЧХ устройства типа сустэйна. Аналогичная картина АЧХ наблюдается и для фуз, дисторшн и овердрайв.


Рис.9. Типичная АЧХ искажающих устройств типа фуз, дисторшн, овердрайв и сустайн.

Различия между искажающими устройствами сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Частота среза входного ФВЧ

Ограничитель

Частота среза выходного ФНЧ

фуз

нет

“жёсткий”

4..8 кГц

дисторшн

400 Гц..3 кГц

“средний”

3..6 кГц

овердрайв

100 Гц..800 Гц

“мягкий”

3..6 кГц

сустэйн

100 Гц

“средний”

0,8..1,5 кГц

В устройствах типа фуз часто отсутствует предварительный фильтр, ослабляющий низкие частоты. В них применяется жёсткий ограничитель типа включенных встречно-параллельно диодах в обратную отрицательную связь операционного усилителя. В дисторшне, как правило, используются предварительные фильтры высокой частоты (ФВЧ) подавляющие частоты в полосе от 0 Гц до 0.4 кГц..2 кГц (обычно это “дифференцирующая” RC-цепочка), средний по жёсткости ограничитель на диодах и выходной фильтр низких частот с частотой среза 3..6 кГц, обеспечивающий спад АЧХ на высоких частотах 12..24 дБ и более на октаву (фильтр бетрвота 2..6 порядка). Овердрайв, на мой взгляд, призван имитировать перегрузку лампового усилителя и поэтому имеет незначительное подавление низких частот, “мягкий” ограничитель и плавный спад усиления на высоких частотах. Сустэйн обычно имеет значительный коэффициент усиления, не очень “жёсткий” ограничитель и фильтра нижних часот, ослабляющий частоты выше 800..1500 Гц. Основное отличие исказителей в “фирменных” ламповых гитарных усилителях от большинства транзисторных устройств в том, что спектр сигналов на выходе ламповых усилителей содержит и чётные и нечётные гармоники. Может быть именно поэтому музыканты предпочитают звук ламповых гитарных “примочек”.

Тенденции развития искажающих устройств типа фуз, овердрайв, сустэйн и дисторшн заключаются в применении активных фильтров на операционных усилителях вместо RC (резистор-конденсатор) цепочек, имеющих более крутые скаты своих частотных характеристик и большее подавление нежелательных высокочастотных компонент (т.е., так называемого “песка”). Также большое внимание разработчики уделяют созданию более совершенных устройств ограничения и нелинейного искажения сигнала. Так на одном из серверов Интернет (www.geocities.com/SiliconValley/Pines/7899) недавно появилась интересная схема дисторшн (Рис 10). В отличии от традиционного встречно-параллельного включения двух диодов (Рис.7) в этом современном искажающем устройстве применяется сложная схема на операционном усилителе, дающая более насыщенный и плотный звук. Однако в этой схеме также будут подавляться чётные гармоники из-за её симметричности. По видимому для дальнейшего улучшения звучания исказителей следует проектировать схемы не подавляющие чётные гармоники.


Рис.10. Часть современной схемы дистошн от независимых разработчиков, скаченная из Интернет.


Дисторшн (что по-русски значит искажение) - это, наверно, самый распространенный эффект для электрогитары. Думаю, что не сильно ошибусь, если скажу, многих из вас именно звук дисторшена заставил взять у руки электрогитару. Дж-дж – это то, что дает настоящий роковый саунд.

На сегодняшний день, существуют тысячи различных моделей дисторшенов и овердрайвов от разных производителей. Как же не запутаться во всем этом многообразии форм, цветов и звуков? Именно в этом и должна помочь эта статья.

Большинство эффектов ведут себя предсказуемо, при переходе от эффекта одного производителя на такой же эффект от другого. Ну, например, вы можете взять практически любой цифровой дилей, выставить время задержки на 125 мс, уровень повторений (repeat) и обратной связи (feedback) на 50% и получить примерно одинаковый, ожидаемый звук. Ожидаемых результатов стоит ждать и от эквалайзеров. На самом деле, это неплохо, т.к. позволяет настроить «свой звук» на разном оборудовании.

Но вот с дисторшном все немного иначе. Дисторшн – это черный ящик в мире гитарных эффектов, они все уникальны, загадочны и не связаны стандартами и заранее определенными параметрами. Вы можете не знать, как будет называться ручка Тона (Tone), на конкретном устройстве, какие гармоники подчеркиваются и усиливаются ручкой с подписью Дисторшн (Distortion), или какой эффект дает ручка Уровень (Level) (работает ли она в зависимости от положения других регулировок или просто усиливает сигнал по уровню громкости). Зачастую даже описания и руководства пользователя не могут помочь, т.к. производители предпочитают не раскрывать тайну тог, что находится внутри их магических коробочек.

Таким образом, минус в том, что заранее нельзя сказать как звучит та или иная педаль дисторшена,без того, чтобы послушать ее лично. Тут не поможет чтение обзоров или изучение технических характеристик. Кое-какую помощь может оказать интернет, в лице youTube и иже с ним. Но все же, вам придется вытащить себя в музыкальный магазин и включить гитару в дист.

Плюс же в том, что это даст вам возможность походить по магазинам, пообщаться с народом, и послушать разные примочки.

Почему так названы?

Рис. 1 Ibanez DS7 Distortion и Boss Super Over Drive SD-1. Названия всех ручечк у педалей одинаковые. Звучание педалей отражено в их названиях

Если вы ищете теплый блюзовый овердрайв (overdrive), то сразу же можете исключить педали, в названии которых есть слово «metal». И наоборот, если вы ищете звук а-ля Slipknot, то не стоит ограничивать себя овердрайвами и прочими педалями, имеющими в названии blues и tube. Зачастую, тональные характеристики педали содержатся в ее названии, даже если названия ручек на педалях одинаковы, как на рисунке 1.

Так же, вносит сумятицу то, что некоторые компании называют ручки регулировки совершенно, на первый взгляд странным образом. Т.е. по названию ручки нельзя определить, что же она делает. Вот, например, Yerasov – 5000 V.


Рис. 2 На первый взгляд, совершенно непонятнее крутилки

С первого взгляда совершенно непонятно, что означают все эти ручки. Однако ж, сайт производителя нам сообщает, что VOLTAGE - это усиление, ISOLATION – это тембр, а CURRENT - громкость. Само собой, что экстравагантные названия ручек не гарантируют отличного звучания педали, т.е. такая педаль ничем не лучше, чем с обычными названиями.

Overdrive, Distortion и Fuzz

На самом деле, все эти слова используются, чтобы описать звучание искаженной электрогитары.

Термин Overdrive, что по-русски значит перегруз, обязан своим происхождением ламповой технике. Именно перегруз лампового оконечника на заре электрогитаризма дал нам тот звук, который мы сейчас знаем и любим. Овердрайв – это мягкий, теплый, певучий дисторшн, который приятно слушать. На сегодняшний день, практический все примочки, на которых написано Overdrive пытаются воспроизвести этот классический звук. Яркий представитель классического овердрайва – это Ibanez Tube Screamer (TS-808), его переиздания и клоны.


Рис. 3 Ibanez Tube Screamer

Далее идет Дисторшн. Это очень широкая категория – в нее входит все, что идет за «мягким ламповым драйвом» и до плотного и жесткого звучания а-ля System of a Down. В общем, практически весь метал, хард-кор, альтернатива и прочая маза-фака – это звук гитары с дисторшеном.

Фузз – это почти карикатура на эффект дисторшена, такой несколько гнусавый, много грязнее и многограннее. Фузз в основном используется для игры соло и лидирующих гитарных партий, т.к. при игре аккордами звук бывает слишком песочный и грязный. Фузз сделал знаменитым Джимми Хендрикс (Jimmi Hendrix), который играл на Dunlop Fuzz Face.


Рис. 4 Dunlop Fuzz Face

Вообще, многие называют фуззом практически любой эффект дисторшн, который жестче и грязнее теплой блюзовой пушистости. Думаю, что это немного неправильно, т.к. фузз, он, хоть и дисторшн, но несколько иной.

Ну, вот теперь, когда вы определились с тем, какой звук вам ближе и, что вы собрались играть (джаз, блюз, хард-кор, или жесткий метал), и примерно выбрали по названию кандидатов на прослушивание, настало самое время прослушать выбранные педали. Вы можете найти их у друзей или пройтись по музыкальным магазинам.

Как и во всяком серьезном деле, тут тоже нужен системный подход. Послушав в одном магазине ProCo The Rat с Les Paul, на котором стоят звукосниматели с высоким выходом, через Marshall нельзя ожидать, что эта же педаль будет звучать так же в другом через Stratocaster в усилитель Fender. Естественно, лучшим выходом будет слушать каждую педаль на своем оборудовании, но если это неосуществимо выбирайте наиболее похожий к своему набор оборудования.

Испытания

И вот, когда, наконец, выбор сделан, и нужная примочка лежит у вас под ногами, то первое, что нужно сделать, это подстроить уровень громкости (обычно это Level). Т.е. нужно добиться того, чтобы по громкости гитара с эффектом и без него звучала одинаково. Это нужно для того, чтобы исключить влияние психоакустики на восприятие. Человеческий слух устроен так, что громко звук кажется лучше. Вот этого эффекта мы и хотим избежать.


Рис. 5 Все ручки на 12 часов

Обычно этого можно добиться, если выставить все ручки на педали, как на рисунке 5 – на 12 часов. Послушайте, как ведет себя педаль, при нейтральных положениях ручек. Поиграйте что-нибудь, несколько раз включите/выключите эффект. Затем медленно уменьшайте уровень дисторшна (обычно это Gain) до минимума, а потом до максимума и слушайте, что педаль делает со звуком вашей гитары. Ничего больше, только ручку гейна, чтобы послушать насколько радикально педаль меняет звук. Поиграйте живые примеры: ритмические фигуры, соло, стаккатные пассажи, легато, послушайте сустейн. Теперь пришла пора ручки тона. Покрутите ее, послушайте, как тон работает совместно с гейном.

Вообще же, использование эквалайзера с дисторшеном – это важный элемент в выстраивании вашего звука. Обычно получается так, что чем более искажена гитара, тем больше высоких частот нужно добавлять. Это связано с тем, что чем более искажен сигнал, тем более он компрессирован, а компрессия поджимает высокие частоты. Так что же использовать? Эквалайзер в самой педали, эквалайзер в усилителе или комбике или, вообще, внешний эквалайзер? А если использовать внешний эквалайзер, что где он должен стоять, перед дисторшеном или после? На самом деле, ответы на эти вопросы не даст никто, кроме вас самих, т.к. это вопрос личных предпочтений. Так что, полагайтесь на свои уши, и да прибудет с вами Сила!

Расскажи друзьям!