что такое дисторшн в музыке
Дисторшн
Дисторшн или искажение (англ. distortion — искажение) — эффект искажающий звук. Также этот эффект очень часто называют overdrive или fuzz. Само по себе название не несет никакого ограничения, и в подавляющем большинстве случаев под искажением имеется в виду искажение формы звуковой волны.
Эффект «дисторшн» очень часто применяется к электрогитаре, бас-гитаре и к другим усиливаемым инструментам, таким как Хаммонд орган, синтезаторы и даже губная гармоника и вокал. Эффект создаётся с помощью электронного сжатия и/или с помощью клиппирования входного сигнала, этот эффект добавляет сустейн, дополнительные гармоники и обертоны, создавая богатый звук. Самые тонкие типы искажений добавляют к оригинальному звуку «тепла» и толщины; более радикальные типы искажений добавляют шумность, «злость», «жир» или изменяют тембр до неузнаваемости. Искажения используются в широком спектре музыкальных жанров, от тонкого овердрайва используемого в традиционном блюзе, до бескомпромиссного искажения в стилях панк-хардкор, индастриал, гранж и металл.
Ранние примеры этого эффекта часто получались случайно, когда музыканты пробовали играть на поврежденных гитарных усилителях или же специально порванных диффузорах динамиков. Одним из ярких примеров были Link Wray, которые случайно выбили лампу, а затем начали так делать для получения шумного, грязного звука для соло. Наблюдая эту тенденцию, Leo Fender из компании по производству усилителей (Fender), разработал ламповые гитарные усилители, которые добавляли немного «Overdrive». В 1960-х годах, среди гитаристов был популяризирован педальный эффект fuzz, среди них были Jimi Hendrix и George Harrison.
Эффект «дисторшн» может быть получен разными способами: с помощью педальных эффектов, усилителей, предусилителей, динамиков или с помощью цифровых программ, моделирующих устройство усилителей. Многие музыканты используют их комбинацию для получения своего неповторимого тембра.
Содержание
Физика клиппирования [ править ]
Буквально слово «искажение» (distortion) относится к любому сигналу, отклоняющемуся от нормы на выходе электронной схемы (от первоначального входящего сигнала). Если речь идет об усилении музыкальных инструментов, то это относится к различным формам клиппирования, что усекает (обрубает) части входного сигнала, превышающие определенный предел напряжения. Поскольку и лампы и транзисторы в пределах определенной области напряжения ведут себя линейно, схемы исказителей настроены так, что средние пики сигнала едва доходят до порога, в результате чего происходит мягкое клиппирование и менее суровые искажения. Поэтому если играть на гитаре громче, количество искажений увеличивается и наоборот.
Ламповый overdrive [ править ]
До широкого внедрения транзисторов усилителей и исказители традиционно делали на основе вакуумных ламп. Они имеют максимальное входное напряжение, выше которого начинается изменение усиливаемого сигнала, а также минимальное, при котором сигнал также изменяется. Когда какая-либо часть входного сигнала подходит к этому пределу, усиление сигнала лампами становится менее линейным таким образом, что части сигнала имеющие меньшее напряжение усиливаются больше чем те которые имели большее напряжение. Это вызывает сжатие пиков выходящего сигнала, в результате чего сигнал выглядит «сплющенным». Такой эффект называется «мягким клиппированием», это также генерирует новые гармоники, которые добавляют «тепла» и обогащают тембр инструмента. Если лампа усиливает звук ещё сильнее, сжатие становится более экстремальным и пики сигналов обрезаются. Это добавляет дополнительные гармоники нечетного порядка, создавая «грязный» или «рыхлый» тембр.
Ламповые исказители обычно называют «Overdrive», искажение достигается путём перегрузки ламп в усилителе или с помощью специальных устройств. При усилении/клиппировании сигнала может использоваться несколько каскадов ламп, это создаёт более «толстое» и более сложное искажение звука. В некоторых современных ламповых эффектах, «dirty» или «gritty» тембр на самом деле достигается не за счет высокого напряжения, а с помощью запуска в цепь напряжения которое слишком низко для компонентов схемы, в результате чего возникает большая нелинейность и искажения. Эти схемы называют «starved plate», в результате «смерти» амплитуды звука.
Транзисторный клиппинг [ править ]
Транзисторы ведут себя гораздо более линейно и таким образом точнее усиливают сигнал, пока входное напряжение не выходит за пределы рабочей области. При превышении предела сигнал будет клиппировать без сжатия, это известно как «жесткое клиппирование» или «жёсткое лимитирование». Этот тип искажения производит больше нечётных гармоник. В электронном виде, это обычно достигается либо усилением сигнала в точке где он должен быть клиппирован, либо клиппирование происходит на диодах. Многие устройства искажений подражают звучанию перегруженных вакуумных ламп.
Реализация искажений [ править ]
Педальные overdrive/distortion [ править ]
В следствии того что они часто предназначены для работы с низким напряжением, таким как 9-вольтовой батарейкой, перегрузка и искажения достигаются с помощью использования транзисторов. Классические примеры Ibanez Tube Screamer и Electro-Harmonix Big Muff. Некоторые современные педальные эффекты используют лампы, обычно они также работают при напряжениях, которые находятся ниже линейного поведения ламп, в результате чего получаются резкие и buzzy искажения. Обычно педальные дисторшны усиливают сигнал, который может быть использован для входного каскада предусилителя, что приводит к дальнейшему искажению, и в некоторых случаях к увеличению уровня.
Искажения предусилителя [ править ]
Гитарный предусилитель служит для усиления слабого сигнала инструмента до того уровня который может управляться усилителем мощности. Предусилитель часто содержит схемы формирования тембра инструмента, в этом числе эквалайзер и параметр усиления уровня (gain). Для получения искажений часто используется несколько каскадных этапов усиления/клиппирования. Потому как первый компонент в ламповом усилителе это лампы, выходной уровень предыдущих элементов сигнальной цепи имеет сильное влияние на искажения созданные на этапе усилителя.
Искажения усилителя [ править ]
Лампы усилителя могут быть перегружены также как и в предусилителе, и потому как эти лампы предназначены для создания большей силы звука, искажения и характер которые они добавляют к тембру гитары является уникальными. В 1960-х годах и до начала 1970-х, искажения создавались в первую очередь с помощью перегрузки ламп усилителя. Потому как многие музыканты уже привыкли к звукам получаемым этим способом, многие гитаристы используют именно этот тип искажений, устанавливая свой усилитель на максимальную мощность, чтобы получить «тяжёлый» звук.
Поскольку лампам усилителя необходим максимальный перегруз, в результате этого усилитель работает на полную мощность, это создаёт трудности при игре в малых помещениях или при репетициях, поэтому появилось несколько решений как уменьшить громкость динамиков, позволяя игроку создавать искажения с помощью чрезмерной нагрузкой на усилитель. Это решается включением встроенных или отдельных аттенюаторов и ослаблением питания, а также использование ламп с низким энергопотреблением (например, четверть ватт или меньше).
Искажения выходного трансформатора [ править ]
Выходной трансформатор находится между лампами усилителя и динамками, он служит для подачи соответствующего сопротивления и напряжения. Когда ферромагнитный сердечник трансформатора становится электромагнитно насыщенным, это приводит к асимметричному клиппированию, добавляя дополнительные искажения чётного порядка до динамиков.
«Провисание» мощности питания [ править ]
Ранние ламповые усилители часто использовали нерегулируемое питание. Это было связано с высокой стоимостью высококачественных, высоковольтных источников питания. Когда ламповый усилитель производил сильное усиление, напряжение питания падало, снижая мощность, что вызывало ослабление сигнала и сжатие. Этот падающий эффект известен как «провисание», его стремятся получить некоторые электрогитаристы. Провисание происходит только в усилителях класса AB. В усилителях класс A, ток постоянный, поэтому провисания не происходит.
Так как этот эффект более выражен с более сильными входными сигналами, то он будет иметь различное влияние на различные участки звука. Чем громче звук тем сильнее будет сжата нота (начальная атака ноты), чем ниже сила звука тем сжатие меньше (продолжительность ноты), делая основной уровень ноты громче и повышая таким образом её длительность. Кроме того, поскольку уровень сжатия зависит от уровня входного сигнала, игрок может управлять силой сжатия через интенсивность игры: более сильная игра приводит к большему сжатию или «провисанию».
Эмуляция искажений усилителей [ править ]
Программное обеспечение способно моделировать и воспроизводить искажения многих гитарных усилителей, которые связаны с целым рядом популярных «Stomp Box» педалей и усилителей. Для воссоздания звука подключённых аналоговых педалей и ламповых усилителей, устройства моделирования обычно используют цифровую обработку сигнала. Наиболее сложные устройства позволяют настроить имитацию различных предусилителей, силовых ламп, динамиков, коробок динамиков, а также комбинации микрофонов.
Моделирование усилителей и искажений может быть достигнуто с помощью различных методов: с помощью компьютерных приложений работающих в реальном времени: оборудования, такого как малые педали, большие педали, рэк стоек, напольных процессоров, гибридных ламповых усилителей, которые используют аналоговые и цифровые технологии. Звук создаваемый устройствами моделирования высокого класса может быть очень убедительным, поэтому эти процессоры широко используются при живых выступлениях, т.к. их использование уменьшает количество тяжелых, винтажных усилителей при транспортировке. Некоторые небольшие, независимые студии звукозаписи также используют программное обеспечение или процессоры для моделирования устройств, поскольку они позволяют получать классические тембры, без покупки или аренды дорогого марочного оборудования. Цифровые моделирующие устройства не могут воссоздать все тонкие аспекты винтажного звука ламповых овердрайвов, в следствии того что этот звук является результатом целого ряда нелинейных и случайных факторов, начиная от «тепла» вакуумных ламп, с учётом их возраста и состояния динамиков. Поэтому профессиональные музыканты, как правило, используют для записи реальные марочные ламповые усилители, потому как записанный звук будет выдерживать более тщательную проверку от слушателей и критиков.
Как это работает:
эффекты искажения
Вступление
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 ещё о некоторых любопытных устройствах.
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.
Далее преобразованный сигнал попадает на ограничительный каскад, который собственно и создает эффект дисторшна. Каскад этот состоит обычно из диодной пары, хотя здесь могут быть варианты.
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(Overdrive)
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.
Дисторшн — эффект искажения звука
Дисторшн в переводе с английского означает искажение. Если быть более конкретным – это искажение звука, искажение формы волны.
Дисторшн – это эффект, в основе которого лежит клиппирование или электронное сжатие входного сигнала. Эффект добавляет в сигнал дополнительные гармоники и обертоны, насыщая звук, делая его более богатым. Он применим в абсолютно любом жанре электронной музыки и может быть использован для обработки бас гитары, электрогитары, пианино, трубы и других живых инструментов, а также синтетических звуков.
Эффект может быть реализован в виде аналоговых приборов (педаль, усилитель) или же с помощью цифровых плагинов и программ.
Искажением можно назвать сигнал, который на выходе отклоняется от нормы в сравнении с первоначальным.
Давайте сравним необработанный сигнал и сигнал с использованием эффекта дисторшн.
Как видим в результате обработки сигнал выровнялся по громкости (более тихие участки уравнялись по уровню с более громкими) и верхушки сигнала срезались, он приобрел форму приближенную к прямоугольной.
Давайте послушаем звук электрогитары (использован плагин FL Slayer) без эффекта дисторшн и с применением эффекта.
Я думаю вы заметили разницу. При использовании обработки звук стал более насыщенным и ярким.
Ну и на последок рассмотрим настройки плагина Fruity Fast Dist программы FL Studio, который используется для реализации эффекта искажения.
PRE (Pre amp) – предусиление сигнала на входе эффекта (увеличивает громкость сигнала на входе);
THRES (Threshold) – порог срабатывания, уровень сигнала, при превышении которого сигнал начнет искажаться;
A-B (Distortion type) – выбор типа искажения А или В;
MIX (Mix level) – смешивание обработанного звука с необработанным. Если ручку повернуть до конца вправо, то будет слышен только обработанный звук.
POST (Post gain) – усиление, ослабление сигнала после обработки. Если сигнал после обработки будет слишком громким, можно ослабить его с помощью этого регулятора.
C правой стороны показана передаточная характеристика плагина.