Гитарный эффект distortion. Гитарные эффекты: дисторшн, овердрайв, фузз. Почему так названы

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 50x30 мм.

Слово" Искажения "воспринимается большинством людей крайне отрицательно, но как ни странно в музыкальной индустрии "искажения" нашли своё применение, особенно это касается электрогитар. Сейчас уже невозможно представить электрогитару без эффектов основаннных на принципе переусиления. Теперь немного подробнее об этих эффектах: когда сигнал с электрогитары попадает на вход предварительного усилителя в виде педали или на специальный гитарный усилитель мощности, происходит ограничение сигнала по амплитуде в результате сильной перегрузки, и к основному сигналу добавляются новые гармоники "искажения", которые и формируют новое звучание инструмента. Гармоники бывают чётными и нечётными. Чётные гармоники добавляют в сигнал полноту и теплоту звучания, а нечётные наоборот жесткость, зажатость и характерные металлические призвуки на высоких частотах. Так называемые усилители-ограничители ввиде педалей собираются чаще на полупроводниковой основе (транзистор, микросхема) из-за низкой себестоимости этих компонентов, такие приставки часто используют начинающие музыканты. Усилители и различные педали, собранные на лампах, любят использовать опытные и чаще профессиональные гитаристы. Ламповые усилители-ограничители создают и чётные и нечётные гармоники и сильнее окрашивают звук электрогитары на малых степенях ограничения, видимо из-за этого они так популярны до сих пор. Полупроводниковый усилитель-ограничитель создаёт всегда только нечётные гармоники и чаще используется для тяжёлых мызыкальных стилей. Резкий звук для экстремальных направлений в музыке считается вполне приемлемым. Большое значение для звука имеет тип ограничителя и то, на каких элементах он собран. Если мы будем использовать для этого только микросхемы и диоды на ограничение (традиционные схемы), то будет получен обычный звук дешёвой педали. Добиться приличного звучания, используя полупроводниковые приборы (транзистор,микросхема), можно, но только если это нестандартные схематические решения. Пример: дополнительный фильтр низких частот до ограничения, активные фильтры высоких частот после ограничения сигнала, эмитация работы 2-х тактного усилителя мощности в режиме ограничения сигнала, сам ограничитель собирать с использованием светодиодов или совсем обойтись без них, при этом схема значительно усложнится... И то, при этих ухищрениях ламповый эффект типа Distortion будет давать более живой и прозрачный звук, при более простой схемотехнике. Подобными хитростями мы только пытаемся приблизиться к звучанию ламп, а так как в полупроводниковой схеме фильтры высоких частот кроме нежелательных нечётных гармоник подавляют ещё и чётные, то звук по сравнению с лампой получается всё же более плоский и мутный, хотя многое зависит от инженерной мысли. При разработке схемы важно найти золотую середину, ни лампа, ни транзистор сами по себе не дадут желанный звук, без участия тех, кто разрабатывает этот эффект. Частотная коррекция является важным параметром для эффекта типа Distortion, но баланс чётных и нечётных гармоник всё же важнее. По этой причине довольно часто используется смешанная технология "Лампы-Микросхемы". Обычно при таком подходе функцию ограничения выполняет лампа, всё остальное реализовано на микросхемах. Вероятно, производители хотят иметь более дешёвую себестоимость изделия и компонентов, а собирать всё, включая различные фильтры для коррекции звука исключительно на лампах удовольствие достаточно дорогое. Несмотря на обилие на музыкальном рынке устройств типа Distortion, достаточно сложно достичь сразу определённого звука, даже одинаковые модели гитарных усилителей сделанные в разное время отличаются по звуку, хотя по настоящему хороших приборов не так уж много, и только опытный гитарист может быстро сделать для себя выбор. Проблемой для большинства производителей музыкальной электроники является тот факт, что у опытных гитаристов, как правило, уже давно есть своё оборудование, поэтому большинство производителей, к сожалению, делают недорогие приборы, расчитанные на начинающих музыкантов, звук которых далёк от идеала, но и здесь есть редкие и приятные исключения. В классификации по типам такого эффекта как Distortion присутствуют элементы путаницы. Для того чтобы лучше это понять поговорим об этих типах.

Общепринятая классификация эффектов типа Distortion.

Самый древний из "исказителей" это фуз (Fuzz). Его отличия: большое количество низких частот на выходе (из-за отсутсвия фильтра низких частот), довольно мутное и бубнящее звучание, но и этот эффект можно использовать со вкусом. Как раз с него и начинался долгий путь эволюции эффекта переусиления в виде отдельного блока (педали). Первые "Фузы" как правило собирались на 2-3-х германиевых транзисторах, которые в настоящий момент не распространены.

OVERDRIVE отличается мягким ограничением сигнала, звук достаточно прозрачный, на входе есть пассивный фильтр низких частот. Как правило в устройствах типа OVERDRIVE диоды в ограничителе включаются в цепь ООС (отрицательная обратная связь), это приводит к смешиванию условно чистого сигнала и преобразованного, поэтому полностью не подавляет атаку сигнала - схема построенная на этом принципе называется овердрайвом, хотя и здесь есть свои но... Например, некоторые производители называют свои устройства OVERDRIVE, хотя в их схемах диоды стоят на ограничение уже после разделительного конденсатора микросхемы(фирма DOD к примеру). Видимо этот класс устроиств принято делить ещё на тот уровень искажений, которые дают вышеназванные приборы. Следовательно, подобные устройства не дают много искажений, и расчитаны для игры ненавязчивых соло партий, и при игре аккордами из 3-х и более голосов. Ещё подобные устройства часто используют для дополнительной "раскачки" ламповых усилителей, так как схема OVERDRIVE достаточна проста, очень часто там используется 1 или 2 ОУ (операционный услилитель), и при таком простом решении уровень шума самой приставки ниже чем у более сложных устроиств класса "исказителей".

DISTORTION достаточно тяжело клиссифицировать, к этому классу можно отнести все эффекты построенные на принципах переусиления. Хотя чаще под этим названием музыканты видят прибор для получения большого количества искажений. Существует много типов эффектов переусиления с этим названием, и звуком они иногда довольно сильно отличаются друг от друга.

Недавно мы получили сообщение с просьбой рассказать о различиях между педалями буста, овердрайва и дисторшн. Несмотря на то, что они изначально созданы выполнять похожие функции, вокруг них всегда происходила путаница.

Для начала хочу разъяснить одну вещь: и овердрайв, и дисторшн добавляют перегруза в ваш сигнал! Главное различие в том что схемы педалей овердрайва спроектированы для мягкого клиппирования, в то время как схемы педалей дисторшн клиппируют сигнал более жестко. Это значит, что звучание схемы овердрайва получается более мягким, когда более агрессивное клиппирование схемы дисторшн создает более жесткое и “срезанное” звучание.

У педалей буста в основном отсутствуют схемы клиппирования и следовательно они не добавляют перегруза сигналу. Они предназначены чтобы просто увеличивать громкость ваших звукоснимателей (и иногда скрасить сигнал). Однако, педали буста могут перегружать ваш усилитель при высоких настройках гейна, а в свою очередь, некоторые педали овердрайва могут работать как буст при низких настройках гейна и высоких настройках громкости.

Овердрайвы , как правило, звучат хорошо как в чистый канал усилителя, так и в подгруженный, вплоть до кранча, канал. Хорошие овердрайвы создают более сложную структуру перегруза, при этом не меняя основного тона усилителя.

Дисторшн обычно лучше звучит подключенным в чистый канал. По опыту, жестко заклипированный дисторшн, подключенный в кранчевый или хайгейновый канал может звучать страшно (в плохом смысле). Также важно заметить, что некоторые педали дисторшн, с уклоном на агрессивное и яркое звучание, плохо сочетаются с ”яркими” усилителями и с усилителями в режиме “bright”.

Бусты обычно звучат хорошо сами по себе, но вы можете поставить его перед дисторшн и овердрайвом, чтобы добавить “мяса” к уже подгруженному звуку или после дисторшн и овердрайва, чтобы добавить громкости во время соло-партии, подчеркнув ее.

Самые известные модели

Tube Screamer

Проверенный годами, Ibanez Tube Screamer – самая известная из всех педалей овердрайва, вдохновившая бесчисленное количество производителей гитарного усиления. По звуку они серединистые, с мягким и теплым перегрузом. В педалях типа TS урезаны низкие частоты, что хорошо сочетается с большинством усилителей Fender (в усилителях Fender и им подобных урезаны средние частоты, а низкие с верхними выделены)

Klon Centaur

The Klon и различные его варианты – также овердрайвы, которые могут работать почти как буст при низких настройках гейна и повышенной громкости. Также в них задрана середина (но не так сильно, как в Tube Screamer).

Fulltone OCD

Педаль предназначена для получения звука от мягкого перегруза до насыщенного “хруста” 18-ваттного Marshall. OCD – отличный пример универсальной педали, размывающей грань между овердрайвом и дисторшн. Вы можете использовать ее на низком гейне в уже подгруженный канал или выкрутить гейн на полную в чистый канал, заставив педаль выполнять всю “грязную” работу.

Carl Martin Plexitone

Лучше всего работает с нейтральным чистым звуком (верха и низы не выпирают), например с усилителем VOX AC30. По звуку схож с ранними Marshall Super Lead.

Boss DS-1

DS-1 существует уже почти сорок лет. Его жестко-клипированный звук пользуется популярностью у многих профессионалов. Стив Вай использовал эту педаль на протяжении всего творческого пути. Стив устанавливает ручку tone на 9 или 10 часов, чтобы сгладить звучание и подключает педаль в канал кранча. Конечно это идет вопреки тому, что говорилось о подключении жестко-клипированной педали в грязный канал усилителя. Но это также подчеркивает что в подборе звучания правил нет.

Заключение

Еще никогда не было доступно столько педалей, сколько сейчас. Для нас, гитаристов, это прекрасное время, но это также может вызвать сложности в выборе. Надеюсь что смог объяснить различия между овердрайвом и дисторшн. Желаю вам удачи и хорошего звука!

January 29th, 2013

Вот мы и подошли к самому "вкусному" классу эффектов - это эффекты искажения. Появление и развитие эффектов искажения породило множество самостоятельных жанров, собственно, классический рок и все что после, появилось именно благодаря ним.
В сегодняшней статье речь пойдёт о таких эффектах как Distortion, Overdrive, Fuzz, и еще о некоторых любопытных устройствах. Подробности под катом.

Для начала стоит определиться с терминологией, так как в области искажающих эффектов с терминами наблюдается некоторая путаница. Слово distortion в переводе с английского собственно и означает "искажение", и по большому счету все искажающие эффекты можно называть дисторшнами. Однако в музыкальной среде (особенно в среде гитаристов) принято разделять эффекты по характеру искажений, и слово distortion будет означать уже не весь класс эффектов, а лишь одного из представителей этого класса. Давайте с него и начнем:

Дисторшн (Distortion)

Дисторшн - звуковой эффект или устройство, достигаемый искажением сигнала путём его "жёсткого" ограничения по амплитуде. Наиболее часто применяется в роке, метале и панк-роке в сочетании с электрогитарой. Помимо электрогитары эффект применяют и с другими инструментами, например с бас-гитарой. Также этот эффект, как компонент, присутствует в синтезаторах, процессорах эффектов и ПО для обработки звука.

Не будем вдаваться в радиотехнические подробности, лучше просто посмотрим, как видоизменяется сигнал после его обработки дисторшном:

Как видно из графика, происходит так называемый клиппинг сигнала, синусоида обрезается, из-за этого звук приобретает характерную резкость. Важным отличием звука дисторшна от обычного клиппинга является то, что из-за некоторых конструктивных особенностей устройства сигнал обогащается гармониками. Что, естественно, благотворно сказывается на звуке.

Так называемый перегруз можно получить несколькими способами. Рассмотрим эти способы поближе:

Перегруз усилителя

Усилители, в зависимости от их класса, работают не со всеми возможными амплитудами входного сигнала, а лишь с некоторым их диапазоном. И по мере приближения амплитуды входного сигнала к максимально возможной для усилителя, наблюдаются все большие и большие нелинейные искажения сигнала. Кстати, для ламповых и транзисторных усилителей эти нелинейные искажения имеют различных характер. От простого клиппинга перегруз (особенно лампового усилителя) отличается тем, что выходной сигнал имеет сложную зависимость спектральных компонент от амплитуды и спектрального состава входного сигнала в отличие от элементарного ограничителя.

На мой взгляд, перегруз усилителя - это самый трушный перегруз, однако, у него есть свои недостатки. Главным из них является то, что при слабом уровне сигнала большого уровня искажений добиться не удастся.

В качестве решения этой проблемы звук предварительно "прогревают", помещая в тракте перед усилителем так называемый предусилитель. Перегруз в таком случае можно осуществлять по предусилителю, по усилителю, или совмещать оба перегруза.

Аналоговая эмуляция

Структурная схема любого дисторшна включает следующие элементы: первичный усилитель, ограничительный каскад и цепь вторичной обработки сигнала. Первичный усилитель усиливает входной сигнал до 2-5 В. Коэффициент усиления (Gain) обычно регулируется. В зависимости от модели дисторшна, первичный усилитель может включать в себя обрезные фильтры высоких и низких частот, иметь наклон частотной характеристики в сторону басов со спадом высоких, или иметь подъем в районе 500 Гц. Возможно также применение компрессора совместно с первичным усилителем, для плотного дисторшна. Иногда используют несколько последовательно включенных первичных усилителей.

После ограничительного каскада уже искаженный звук поступает в цепь вторичной обработки сигнала. Вторичная обработка - это, главным образом, частотная обработка искаженного сигнала, которую выполняют различные фильтры. Одним из наиболее известных аналоговых эмуляторов перегруза считается устройство SansAmp.

Цифровая эмуляция

Первое поколение гитарных процессоров делало акцент на точное моделирование статических АЧХ симулируемых ламповых усилителей и аналоговых педалей. Звук получался похожим, но без динамики, «напора» и драйва. Объясняется это тем, что в реальных устройствах АХ и АЧХ динамически меняется в зависимости от амплитуды и частотного состава входного сигнала из-за, например, плавания рабочих точек ламп и транзисторов ввиду некоторой асимметрии их характеристик относительно рабочих точек, а также из-за других малоизученных нелинейных параметрических эффектов.

Промежуточное поколение гитарных процессоров использовало для получения качественного дисторшна и перегруза реальные миниатюрные лампы и транзисторно-диодные схемы. Однако понятно было, что это недешевый компромисс и цифра свое возьмет.

Второе поколение гитарных процессоров на основе более мощных процессоров приступило к прямому цифровому моделированию всех нелинейных и других элементов электрических схем, отвечающих за «перегруз». Дисторшн и перегруз гитарных процессоров зазвучал весьма натурально, зачастую лучше дешевых аналоговых комбиков.

Овердрайв (Ovedrive)

Овердрайв - звуковой эффект или устройство, достигаемый искажением сигнала путём его «мягкого» ограничения по амплитуде.
По сути, овердрайв - это тот же дисторшн, только с более мягким характером ограничения. На картинке более наглядно:

Здесь синим показан оригинальный сигнал, красным - дисторшн, желтым - овердрайв.

Овердрайв достигается путём перегрузки ламп в усилителе. При усилении сигнала может использоваться несколько каскадов ламп, это создаёт более "толстое" и более сложное искажение звука.

Поскольку и лампы в пределах определенной области напряжения ведут себя линейно, схемы овердрайвов настроены так, что средние пики сигнала едва доходят до области клиппирования, в результате чего происходит мягкое клиппирование и менее жесткие искажения.

Овердрайв, обычно, имеет четкую щелчкообразную атаку, богатую высшими гармониками, что приводит к "клацающему" и "скребущему" звучанию (crunch). Атаку можно смягчить, срезав высокие частот. Период спада овердрайва также богат высокими гармониками, которые быстро исчезают. Это создаёт своеобразный эффект "подвизгивания". Сустейн ровный, слабо искаженный, высоких гармоник немного. По мере затухания степень искажений плавно убывает (вследствие мягкого порога искажений). Таким образом "хвост" сигнала оказывается практически неискаженным.

Фузз (Fuzz)

Фузз - эффект или устройство, искажающее сигнал до полной потери огибающей сигнала.
Фузз часто реализуется с помощью подачи сигнала слишком высокого уровня на вход транзисторного устройства, которое жёстко ограничивает и потому сильно искажает сигнал. В отличие от других искажающих эффектов, фузз повышает и клиппирует сигнал достаточно сильно, таким образом входящий синусоидальный сигнал на выходе будет иметь почти прямоугольную форму, это соответствует классическому тембру фузза. Он создаёт значительно большие искажения и придаёт синтетическое звучание инструменту, в отличие от стандартных дисторшнов или овердрайвов. Звуки фузза как правило, имеют более низкие средние частоты, в отличие от других видов искажателей.

В простейшем варианте схема состоит из двухтранзисторного усилителя с положительной обратной связью - эта схема называется триггер Шмитта. Триггер Шмитта и есть основа фуза. Особенностью схемы является преобразование входного сигнала в прямоугольный выходной. Из всех нелинейных гитарных эффектов, фузз звучит наиболее резко и выразительно. Основной неприятной особенностью является его одноголосность - невозможно играть аккордами и даже двузвучиями. Для многоголосных приставок используют отдельный звукосниматель и канал обработки сигнала на каждую струну. Шестиканальная схема получается очень дорогой, громоздкой и сложной в настройке.

Фузз очень чувствителен к параметрам входного сигнала: помехи и наводки проявляются в виде треска с таким же уровнем, как и полезный сигнал, а искажения формы приводят к потере основного тона на выходе. Положительной стороной эффекта является отсутствие шума в паузе и нечувствительность к помехам низкого уровня.

Биткрашер (Bitcrusher)

Биткрашер (bitcrusher - битразрушитель) - цифровой эффект, который производит искажение путём снижения разрешения (битности) или пропускной способности (частоты дискретизации) цифровых аудиоданных. В результате, полученные шумы квантования могут привести к "утеплению" или к "огрублению" звука, в зависимости от уровня изменений.
Если сократить число бит используемых для хранения данных, то число возможных значений уменьшится, и таким образом уменьшится разрешение сигнала, что приведёт к его искажению. На рисунке обработанная биткрашером синусоида:

Эти искажения добавляют обертона таким образом, что форма волны становится угловатой. Это может привести к "утеплению" звука, в сравнении с оригинальным, особенно если сигнал округляется (округляются числа) определенным образом. Часто этот эффект специально используется в техно и электронной музыке.

Вэйвшейпер (Waveshaper)
Вэйвшейпер - эффект, формирующий волну. В результате изменения формы сигнала из простых звуков получаются. Эффект является амплитудно-зависимым, в результате чего искажения проявляются по-разному при разных уровнях сигнала.

Вэйвшейперы главным образом используются в электронной музыке, для достижения резких, "режущих" звуков, но также они способны создавать незаметные "утепляющие" искажения. Этот эффект наиболее часто используется для изменения синтезированных звуков, изменяя их формы волн. Вэйвшейпер также может использоваться для получения тяжелых искажений гитары или баса.

При цифровом моделировании аналогового оборудования, такого как ламповые усилители, вэйвшейпер используется для создания статических или нелинейных искажений, приближенных к передаточной характеристике вакуумных ламп или диодных лимитеров.

Ну и напоследок небольшой пример, здесь:
1. Чистый звук
2. Овердрайв
3. Дисторшн
4. Биткрашер

Предыдущие статьи из серии "Как это работает":

Мы уже с Вами поговорили в одном из предыдущих постов, а теперь пришло время познакомиться с эффектом под названием дисторшн . С английского языка это слово переводится, как искажение. По сути своего воздействия этот эффект похож на действие овердрайва.

Теоретические основы эффекта дисторшн

Взглянем на картинку и проанализируем её. Нарисованная пунктиром синусоида — это ни что иное, как звуковая волна.

Действие нашего эффекта заключается в том, что сигнал ограничивается по амплитуде. Он как бы срезает верхние «гребни» сигнала. Получается достаточно угловатый график звуковой волны.

В целом действие дисторшна похоже на овердрайв, но сигнал ограничивается довольно резко. Я бы сказал, что он обрубается или режется.

Для тех, кто хорошо знаком с электроникой, ниже представлена схема эффекта дисторшн Boss DS-1.

Схема примочки дисторшн

Звук с применением эффекта дисторшн характеризуется плотностью и тяжестью звучания, у гитары увеличивается сустейн (продолжительность звучания извлечённых нот), увеличивается количество гармоник. Получается такой жужжащий металлический звук. И чем больше Вы выкручиваете ручку «Gain» на примочке, тем тяжелее и монолитнее получается звук. Пример того, как можно настроить педаль дисторшн, Вы можете посмотреть на изображении ниже и использовать данные настройки на своей примочке.

Настройки педали Distortion

Эффект дисторшн получается путём перегруза усилителя. Чаще всего конструктивно исполняется в виде напольной педали. На таких педалях всегда есть ручка увеличения перегруза (Gain), а также различные вариации ручек настройки звуковых частот, тона и громкости. Эти педали являются, наверное, самыми востребованными у большинства музыкантов.

Применение эффекта дисторшн

Гитарный дисторшн получил широкое распространение в тяжёлой рок музыке. Музыку групп различных экстремальных стилей металла невозможно представить без жёстко звучащих гитар. У каждого гитариста этих групп есть в арсенале педаль Distortion какой-либо известной фирмы, либо они используют , где уже есть встроенный дисторшн. С распространением такого гитарного звучания изменилась и сама манера игры музыкантов, их звукоизвлечение. Развивалась скоростная медиаторная техника, различные варианты глушения и специальные приёмы игры на электрогитаре, которые мы будем изучать в дальнейшем.

Многие производители гитарного оборудования имеют в своей линейки продукции примочки дисторшн для гитары. Из наиболее известных можно выделить: