Гитарные эффекты

  вибрато. Изменение амплитуды происходит                              реализующего амплитудное вибрато.

            по синусоидальному закону. 

     На  слух же амплитудное вибрато воспринимается так, как если бы при игре на гитаре ручку громкости достаточно быстро вращали из одного положения в другое. В результате тембр сигнала значительно обогащается, становится нежнее и певучее.

     Наиболее  известное музыкальное произведение, где используется амплитудное вибрато, - это композиция «Money» группы Pink Floyd (альбом «Dark Side Of The Moon»).

Реализовать амплитудное  вибрато несложно. Данный прибор является электронным регулятором громкости, управление которым берет на себя генератор инфранизких частот, вырабатывающий колебания определенной частоты и формы (рис. 6.2). В зависимости от формы колебаний (а они могут быть различными - синусоидальными, треугольными, прямоугольными и т.п.) звучание инструмента будет сильно отличаться. 

Рис.6.3.Гитарная педаль Dunlop TS-1 Tremolo.           Рис.7.1. Гитарная педаль Boss GE-7 Equalizer.

7. ЭКВАЛАЙЗЕР 

     Не  секрет, что наибольшее распространение в области обработки сигнала получили устройства, позволяющие изменять его тембр. Это объясняется тем, что практически любой музыкальный инструмент имеет неравномерную частотную характеристику, требующую коррекции в той или иной степени. К примеру, гитары, особенно акустические, могут иметь ярко выраженные пики и провалы громкости на некоторых нотах. Для выравнивания спектральной картины и требуются частотные корректоры.

     Наиболее  распространенным частотным корректором  является эквалайзер (Equalizer, EQ). В большинстве случаев он представляет собой многополосный регулятор тембра, позволяющий осуществлять одновременную и взаимонезависимую регулировку усиления или ослабления сигнала сразу на нескольких частотах. Между тем, обычный регулятор тембра высоких и низких частот также можно назвать эквалайзером, правда, очень простым.

     Эквалайзеры делятся на два больших класса - графические эквалайзеры и параметрические эквалайзеры. Первые из них являются многополосными регуляторами тембра с фиксированными полосами частот коррекции. В качестве регуляторов в графических эквалайзерах применяют движковые потенциометры, поэтому, сформировав требуемую амплитудно-частотную характеристику, ее вид можно наглядно наблюдать по положению ручек регуляторов (рис.7.2.).

       Рис. 7.2. Диаграмма работы                                    Рис. 7.3. Диаграмма работы

         графического эквалайзера.                                    параметрического эквалайзера. 

     Именно  из-за этого такие эквалайзеры и получили название графические. Центральные частоты обычно стандартизованы и, будучи расположены друг от друга на некоторый постоянный интервал (октаву, пол-октавы, треть октавы), перекрывают весь звуковой диапазон. В таких эквалайзерах имеется возможность регулировать только величину подъема и спада АЧХ, как правило, в пределах 15-20 дБ. Профессиональные студийные эквалайзеры чаще всего выполняют 31-полосными, которые иначе называются треть-октавными (рис.7.4). В большинстве случаев это полностью покрывает потребности в коррекции АЧХ. Тем не менее, существуют цифровые и программные эквалайзеры, имеющие несколько тысяч полос. Гитарные графические эквалайзеры, выполненные в виде напольных педалей (рис.7.1), традиционно являются семиполосными. Характерные центральные частоты у таких устройств - 100 Гц, 200 Гц, 400 Гц, 800 Гц, 1,6 кГц, 3,2 кГц, 6,4 кГц.  Параметрический эквалайзер (рис.7.5) предоставляет более широкие возможности по регулированию и коррекции тембра. Он позволяет не только регулировать величину подъема и спада АЧХ на определенных полосах частот, но и изменять центральную частоту и ширину полосы (или обратную ей величину - добротность Q). Таким образом, для каждой частотной полосы возможно полное изменение всех параметров (рис. 7.3), чем и объясняется название параметрического эквалайзера. Именно такой эквалайзер встраивают в каждый канал более или менее серьезного микшерного пульта. Иногда встречается упрощенный вариант параметрического эквалайзера, у которого отсутствует возможность регулировки ширины полосы. Такие эквалайзеры называются полупараметрическими или квазипараметрическими.

     Говоря  о том, что все эквалайзеры  делятся на два больших класса, мы не упомянули о третьей группе. Она не столь распространенная, как  уже описанные устройства, но, тем  не менее, иногда используется. Это так называемые параграфические эквалайзеры, которые являются неким гибридом графического и параметрического эквалайзеров. По своей сути такие устройства представляют собой многополосные параметрические эквалайзеры, где регулятор подъема/спада АЧХ выполнен в виде движкового потенциометра. За счет своих возможностей они позволяют получать практически любую желаемую АЧХ. В качестве гитарных педалей подобные эквалайзеры не применяются ввиду их сложности и, соответственно, большой стоимости.

     Какой же эквалайзер лучше применять в гитарной практике? Если требуется скорректировать общий гитарный саунд, то, несомненно, лучший выбор - это графический эквалайзер с его большим количеством регулируемых полос во всем частотном диапазоне гитары. Параметрический же эквалайзер годится для более тонкой работы - изменить какую-то конкретную полосу частот, например, ослабить уровень фона или выделить на фоне аккомпанирующего состава солирующую гитару.

     Большая часть частотокорректирующих устройств выполняется на аналоговой элементной базе. Существуют, конечно, и цифровые эквалайзеры, но большого распространения они пока не получили, несмотря на большие возможности.

     Немаловажное  значение имеют технические параметры  эквалайзеров. Устройства должны обладать не только широким частотным диапазоном, перекрывающим весь слышимый спектр, но иметь ровную частотную характеристику при нулевом положении регуляторов и низкий уровень шума. Что касается фазовых характеристик эквалайзеров, то они могут кардинально влиять на звучание. Фазовые сдвиги обуславливают небольшие временные задержки, возникающие между гармониками сигнала на различных частотах. Из-за этого эквалайзеры от разных производителей могут звучать совершенно по-разному.

                   Рис. 7.4. 31-полосный графический эквалайзер Yamaha Q2021B. 

             Рис. 7.5. Пятиполосный параметрический эквалайзер Alesis PEQ 450.

8. ОВЕРДРАЙВ И ДИСТОРШН 

     Не  будет преувеличением сказать, что  самым распространенным эффектом для электрогитары, особенно в рок-музыке, является эффект «перегрузки». Несмотря на большое количество различных торговых названий – fuzz, tube screamer, heavy-metal и т.п. (тут каждый производитель дает волю фантазии – рис.8.1.-8.3.), все эти устройства выполняют одну и ту же функцию - искажение сигнала путем его ограничения по амплитуде. Тем не менее, всю группу «искажалок» можно условно поделить на две большие подгруппы - овердрайв (overdrive) и дисторшн (distortion).

  Рис. 8.1. Гитарная педаль           Рис. 8.2. Гитарная педаль       Рис. 8.3. Гитарная педаль

       SMB Black Death.                    Digitech Death Metal.               Boss Metal Zone MT-2.                

     Сегодня, по-видимому, все гитаристы постоянно  или эпизодически используют данные эффекты. Это позволяет получить продолжительное и мощное звучание. Кроме того, использование овердрайва или дисторшна позволяет замаскировать невысокую технику игры музыканта, выровнять динамику и исполнять быстрые пассажи, которые на чистом звуке слушались бы довольно неряшливо.

     Ограничение сигнала по амплитуде может реализовываться  как аналоговыми, так и цифровыми методами. Последний вариант иногда применяется в цифровых процессорах эффектов и большого распространения не получил из-за немузыкального, синтезированного характера звучания.

     Аналоговое  ограничение может быть выполнено  по ламповой или транзисторной схемотехнике. В случае использования в усилительном каскаде радиолампы ограничение достигается путем перегрузки входного каскада, то есть простым увеличением уровня входного сигнала до наступления искажений. В транзисторных схемах подобный метод также используется, но гораздо чаще ограничение сигнала достигается включением встречно-параллельных диодов на выходе каскада усиления или в его цепи обратной связи. Подобные схемы интегрируются практически во все гитарные комбоусилители, но не менее широко используются и напольные педали, реализующие эффект перегрузки.

За счет того, что сигнал приобретает прямоугольную  форму, в его спектре появляется большое количество гармоник. Это придает звучанию характерный жужжащий оттенок. Следует отметить, что при включенном эффекте нежелательно играть аккордами; звук становится очень грязным именно из-за диссонанса многочисленных гармонических составляющих. Это общий недостаток всех подобных устройств. Но вместе с тем, звучание устройств, собранных по ламповой и транзисторной схемотехнике, значительно отличается друг от друга. Причина этого кроется именно в гармониках, и звучание эффекта во многом определяется их качественным и количественным соотношением между собой. Расскажем об этом более подробно.

     Каждая  гармоника представляет собой синусоидальное колебание с частотой, кратной  частоте основного тона. Таких  гармоник, согласно теореме Фурье, содержится бесконечное множество, но на практике их число можно ограничить 10-15, так как именно они вносят наибольший вклад в формирование спектра сигнала. Гармоники более высоких порядков находятся уже вне звукового диапазона и имеют малую амплитуду колебаний, поэтому ими вполне можно пренебречь. При этом гармоники подразделяются на четные и нечетные, в соответствии с кратностью их частоты по отношению к основной. К примеру, вторая гармоника имеет частоту, равную удвоенной частоте основного тона. На музыкальном языке это означает, что она является той же самой нотой, звучащей на октаву выше. Четвертая гармоника (с частотой, вчетверо превышающей частоту основного тона) будет звучать на октаву выше второй гармоники. Таким образом, все четные гармоники консонируют друг с другом и с основным тоном, благозвучно звучат и придают тембру инструмента объем и глубину.

     Другое  влияние на сигнал оказывают нечетные гармоники. Частота третьей гармоники  выше частоты основного тона в  три раза. Так как частоты соседних нот отличаются на величину [корень 12-ой степени из 2] = 1,0595, легко подсчитать, что эта гармоника будет соответствовать ноте, лежащей от основного тона на расстоянии квинты через октаву. Эту гармонику в принципе можно назвать консонирующей, но не всегда, потому что при игре нескольких нот одновременно она может диссонировать с другим основным тоном и его гармониками. Нечетные гармоники более высоких порядков менее музыкальны и создают хорошо слышимую в звучании «грязь».

     В режиме ограничения входного сигнала  транзисторные и ламповые усилительные каскады ведут себя несколько по-разному. Биполярные транзисторы при перегрузке имеют свойство резко входить в состояние глубокого насыщения и столь же резко выходить из него. Из-за этого гармонические искажения транзисторных усилителей весьма велики и могут простираться вплоть до 15-й гармоники. При этом спектр сигнала богат именно нечетными гармониками, что и придает сигналу пресловутое «транзисторное» звучание.

     У радиолампы при перегрузке переход  в режим насыщения и обратно  осуществляется плавно, благодаря чему в спектре сигнала содержится небольшое количество гармоник. Среди них доминируют как четные гармоники (вторая и четвертая), так и нечетная третья, в результате чего гитарный сигнал приобретает определенный колорит. Именно режим перегрузки лампы и дает то мягкое и теплое звучание, известное среди музыкантов как «ламповое». Очень часто ламповое звучание имитируется в транзисторных устройствах при помощи специальных фильтров.

     Теперь  необходимо отметить разницу между  овердрайвом и дисторшном. Овердрайв дает более певучее, чуть хрипловатое звучание электрогитары из-за мягкого ограничения сигнала (рис.8.4).

 Рис. 8.4. Диаграмма работы эффекта  овердрайв.            Рис. 8.5. Диаграмма работы  эффекта дисторшн.                                                

В этом случае выходной сигнал начинает искажаться пропорционально уровню входного сигнала. Это позволяет весьма красиво разнообразить игру, так как при различной силе удара по струнам у гитары будет меняться звучание, подчеркиваться динамика.

      Дисторшн используется в основном для получения агрессивного, напористого звучания с жестким ограничением сигнала (рис.8.5), и его часто можно услышать у групп «тяжелых» музыкальных направлений. Схема дисторшна характеризуется большим коэффициентом усиления, из-за чего входной сигнал начинает искажаться сразу же, практически независимо от своего уровня. Поэтому игра на гитаре звучит очень ровно, на одной громкости, несмотря на разную силу удара по струнам. Полученный в результате ограничения звук гитары сильно зависит не только от конкретной схемы овердрайва или дисторшна, но и от частотной обработки входного и выходного сигналов. За счет добавления большого количества гармоник звук становится очень высоким, резким, «песочным». Поэтому после ограничивающего каскада устанавливаются фильтры, выполняющие частотную коррекцию полученного сигнала. Тем не менее, возможно дополнительное применение других частотнокорректирующих устройств, например графического эквалайзера.