Введение Звук рок-музыки, в частности хард-рока и хэви-метала, во многом основан на специально искаженном гитарном звуке, который получается с помощью электронных устройств искажения, ламповых усилителей в «перегруженном» режиме, компьютеров с соответствующим программным обеспечением и цифровых процессоров, все чаще с использованием алгоритмов нейронной сети.
Искаженный звук электрогитар начал набирать популярность примерно в 1960-х годах.
С тех пор считается, что звук перегруженных ламповых усилителей с выходом на мощные специальные гитарные динамики с большими специальными динамиками является стандартом в рок-музыке.
Но ламповые усилители были относительно дороги и неудобны в использовании.
Поэтому были разработаны полупроводниковые устройства искажения.
В то время электрические схемы устройств искажения были сравнительно простыми и звук сигнала с их выхода лишь отдаленно напоминал звук перегруженного лампового усилителя.
Тем не менее, он все еще был чем-то похож на «ламповый звук», и это дало мощный стимул разработчикам аналоговых полупроводниковых схем искажения продолжать свои исследования, усложнять схемы и придумывать новые схемы.
Расцвет аналоговых полупроводниковых искажений пришелся на 1995-2010 годы.
Наибольшей популярностью пользовались электрические схемы, подобные показанным на рисунке ниже.
Примерные прототипы схем диодных искажений В дальнейшем схемы искажений несколько усложнились.
Чтобы смягчить ограничение сигнала и сделать его более похожим на плавное ограничение, количество диодов в лампах усилителя увеличивалось, причем их количество часто было разным для положительных и отрицательных полуволн сигнала.
Примеры прототипов искажений с асимметричным ограничением сигнала Были предприняты не совсем удачные (но и не провальные) попытки эмулировать ламповые искажения с помощью полевых транзисторов, как на схеме ниже.
Примерная электрическая схема (прототип) искажений на полевых транзисторах На описанном выше этапе прогресс в разработке схем электрических искажений для электрогитар существенно замедлился.
К сожалению, инженерам-электронщикам не удалось разработать высокоточные модели ламп и ламповых усилителей на транзисторах, диодах и операционных усилителях.
Вероятно, наиболее заметной вершиной в этом направлении является SansAmp GT2 Tech 21 NYC. Схема этого устройства содержит входной фильтр верхних частот, несколько операционных усилителей, фильтр эквалайзерного типа и выходные каскады.
Основная идея SansAmp — овердрайв без диодов в ОУ и без шунтирующих диодов, но непосредственно внутри ОУ, возможно, на полевых транзисторах внутри ОУ.
В Интернете сложно найти 100% достоверную схему этого устройства.
И самое главное, для этой схемы перегрузка ОУ и выходной сигнал критически зависят от типа используемого ОУ.
Фактически радиолюбители не смогли в полной мере добиться качества звука оригинального SansAmp и впаять полный аналог по звуку.
Вероятно, это произошло из-за отсутствия в свободной продаже именно тех самых старых ОУ с полевыми транзисторами, использованных в оригинальном SansAmp. 
Примерная диаграмма (прототип) на основе искажений SansAmp GT2
Незавершенность аналоговой эпохи и многообещающие идеи цифрового моделирования схем искажений
Цифровое программное моделирование существующих гитарных усилителей и эффектов получило очень продвинутое решение в виде нейросетевых процессоров (DSP).Все значимые и легендарные гитарные усилители, а также гитарные колонки и микрофоны получили хорошие адекватные модели, не уступающие оригиналам при слепом тестовом прослушивании.
Звук искаженных электрогитар, генерируемый DSP, теперь трудно отличить от звука настоящих ламповых усилителей.
Однако вполне вероятно, что цифровые процессоры с программной обработкой сигналов слишком рано отправили на «пенсию» многих разработчиков полупроводниковых устройств искажения, и многие интересные с точки зрения схемотехники проекты остались незавершёнными.
Но креативная инженерия желает двигаться дальше.
Дело в том, что разработать что-то принципиально новое в звуке или существенно улучшить звучание существующих гитарных усилителей с помощью нейросетей кажется проблематичным, так как нейросети нужна обучающая последовательность сигналов, а значит, необходимо создавать эти сигналы с каким-то прототипом.
из неискаженного сигнального звука электрогитары.
Радиолюбители пытаются изобрести подобные прототипы искажений со звуком более интересным, чем у стандартных фирменных ламповых гитарных усилителей.
Спрос есть, потому что, как правило, гитаристы рок-групп хотят оригинального, мощного звука.
В настоящее время имеются хорошие условия для новых разработок в области обработки сигналов электрогитар.
Многие важные и мощные системы цифрового моделирования аналоговых полупроводниковых приборов бесплатны.
Имеются большие архивы со схемами искажений, ламповых гитарных усилителей, обзорами радиолюбителей, паявших эти схемы, и образцами звука различных схем.
Все это, наверное, позволяет нам проанализировать и переосмыслить опыт аналоговой эпохи и на этой основе придумать, быстро смоделировать в цифровом виде и услышать, как будет звучать новый гитарный эффект. Интересная, но малоизвестная, не до конца изученная область — многополосные и многокаскадные искажения.
Аналоговых реализаций очень мало из-за сложности изготовления и настройки.
Существуют «программные» (то есть программные) реализации.
Они, как правило, не являются аналоговыми моделями-прототипами, а представляют собой упрощенные программные реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов (DSP или DSP).
Звучание таких реализаций не очень убедительно.
Они не производят достаточно «жирных» искажений в сигнале электрогитары, и это больше похоже на мягкий «овердрайв».
Но сама идея прекрасна.
Активно исследуется схема искажения с использованием диодов с плавающим смещением, имитирующая сеточный ток перегруженных ламп в выходном каскаде гитарного усилителя.
Его выходной звук напоминает перегруженные ламповые каскады и в некоторых аспектах может даже соперничать с перегруженными ламповыми выходными каскадами гитарных усилителей.
Достойная идея.
Оригинальные идеи принципов работы искажений можно найти на форумах радиолюбителей и «самодельных» электронных устройств.
За 2020.2021 год нам удалось найти более 700 постов.
Часто обсуждение велось на высоком профессиональном уровне с использованием семплов, моделей схем на LTSpice, Microcap, Native Instruments, TINA TI, VST и реальных сигналов с реальных перегруженных каскадов ламповых гитарных усилителей.
Цифровое моделирование схем искажений как творческий процесс
Бесплатная система TINA TI (Texas Instruments) считается хорошей системой моделирования.Главное окно этой программы представляет собой виртуальный артборд. Разработчик собирает схему из виртуальных резисторов (сопротивлений), конденсаторов, трансформаторов, дросселей, диодов, транзисторов, ламп, операционных усилителей, блоков питания, генераторов сигналов и других элементов.
На вход виртуальной схемы можно подать сигнал, записанный в обычном wav-файле, например, сигнал электрогитары, записанный через звуковую карту компьютера.
С выхода виртуальной схемы обработанный сигнал выводится в wav-файл, на виртуальный осциллограф или непосредственно на звуковую карту и может прослушиваться через наушники или колонки.
Ко всем узлам схемы можно подключить несколько виртуальных осциллографов и вольтметров и проектировщик имеет возможность легко настроить схему согласно своим идеям, задавая необходимые напряжения путем изменения номиналов виртуальных резисторов (сопротивлений) и других элементов схемы.
.
Цифровая модель простейшего гитарного дисторшна в TINA TI От разработчика требуется новая идея обработки сигналов, т.е.
творческая идея.
Реализация этой идеи в виде виртуальной схемы и ее тестирование на реальных гитарных сигналах осуществляется путем сборки схемы в TINA TI из готовых виртуальных элементов без низкоуровневого программирования алгоритмов цифровой обработки сигналов.
Успешная виртуальная схема, скорее всего, будет иметь коммерческую ценность, если ее преобразовать в программу DSP, загружаемую в аппаратный цифровой гитарный процессор, модуль VST, или когда она будет изготовлена как настоящий аналоговый инструмент для продвижения через обычные каналы продаж электронного музыкального оборудования.
Теги: #Производство и разработка электроники #Звук #Сделай сам или Сделай сам #Электроника для начинающих #электроника #схемотехника #электрогитара #гитара #запись звука #ламповый звук #басовый усилитель #басовый усилитель #дисторшн #хард-рок #хэви-метал
-
Дайджест Слухов Об Apple.
19 Oct, 24 -
О Новых Моделях, Которые Спасают Нам Жизнь
19 Oct, 24 -
Восстановление Кнопки Перехода В Firefox 3
19 Oct, 24 -
Microsoft: «Прощайте, Лазерные Мыши!»
19 Oct, 24
