Эти прекрасные искажения. Дисторшн

Опубликовано 19.11.2010 Ведущий Филипп Болгов

Со времён изобретения первого усилителя, конструкторы боролись с различными искажениями, вносимыми ими во входной сигнал, но как оказалось, искажения - это не всегда плохо, и в результате появились устройства, часто называемые гитарными процессорами.
Для чего нужны педали и гитарные процессоры, я думаю, всем понятно, а как они работают - весьма интересный вопрос. Для начала разберем, какой сигнал выходит из гитары.
Гитара издает гармонические колебания разных частот. Если мы возьмём одну ноту, то колебания на выходе из гитары (электро или полуакустики) будут примерно синусоидальными. Такой звук называется чистым. Педаль или гитарный процессор изменяют этот звук. Внутри примочки есть собственный усилитель сигнала, который играет две важные роли. Во-первых, он уменьшает число шумов, во-вторых, он позволяет изменять звук посредствам конденсаторов, резисторов и транзисторов.
Рассмотрим самый простой вариант, который заключается в ограничении в амплитуде. На этом основана примочка Distortion. Дисторшн (англ. distortion - искажение) - звуковой эффект, достигаемый искажением сигнала путём его "жёсткого" ограничения по амплитуде, или устройство, обеспечивающее такой эффект. Наиболее часто применяется в музыкальных жанрах хард-рок, метал и панк-рок в сочетании с электрогитарой. Эффект подобен клиппингу, который в сущности является частным случаем эффекта "дисторшн". В основе эффекта лежит свойство как ламповых, так и транзисторных усилителей вносить нелинейные искажения в сигнал, особенно если тот близок к максимально возможному для конкретного усилителя. От простого клиппинга, перегруз (особенно лампового многокаскадного усилителя) отличается тем, что выходной сигнал имеет сложную зависимость спектральных компонент от амплитуды и спектрального состава входного сигнала в отличие от элементарного ограничителя. Традиционно звук перегруза лампового усилителя ценится выше звука перегруза транзисторного усилителя.
В спектре искажённого сигнала возникает большое количество гармоник. Каждая гармоника представляет собой синусоидальное колебание, с частотой большей и кратной частоте основного тона. Гармоники более высоких порядков находятся уже вне звукового диапазона, и имеют малую амплитуду колебаний, поэтому ими можно пренебречь. В соответствии с кратностью, гармоники подразделяют на чётные и нечётные. Чётные гармоники консонируют друг с другом и с основным тоном, тем самым придавая тембру инструмента объём и глубину. Частота, например, третьей гармоники выше частоты основного тона в три раза и соответствует ноте, лежащей от основного тона на расстоянии квинты (через октаву). В принципе эту гармонику можно назвать консонирующей основному тону, однако при игре нескольких нот одновременно, она может диссонировать с другим основным тоном и его гармониками. Таким образом, нечётные гармоники более высоких порядков менее музыкальны и создают в звучании "грязь".
В настоящее время широкое распространение получила цифровая эмуляция "перегруза", которая осуществляется с помощью специальных программ обработки сигналов. Эти программы реализуют проприетарные алгоритмы моделирование реальных аналоговых дисторшнов и ламповых усилителей, а известные производители процессоров, как например Analog Devices, выпускают недорогие платы с мощными процессорами пригодными для ЦОС и с высококачественными АЦП-ЦАП, ОЗУ, ПЗУ, дебагером для Си или ассемблера. Это фактически готовые гитарные процессоры без софта (Kit) для самостоятельной разработки или загрузки из программы из интернета.