Устройство гитарных процессоров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эффект «дисторшен» позволяет добиться «тёплого», «грязного» или «размытого» звука путём уменьшения электрических частот звуковой волны музыкального инструмента и добавления обертонов. Эффект дисторшена зачастую называют «гейном», т.к. впервые искажённый гитарный звук был получен путём перегрузки ламповых усилителей. Эффект дисторшена является неотъемлемой частью звучания электрогитары в таких музыкальных жанрах, как «рок-н-ролл», «блюз» и «джаз-фьюжн». Термины «дисторшен», «овердрайв» или «фазз» часто используются как взаимозаменяемые, однако на самом деле, каждый из них обладает собственным оттенком значения. Эффект «овердрайва» является самым «мягким» из трёх, позволяя добиться более «тёплого» звучания обертонов на небольших громкостях, а так же усилить эффект искажения при добавления гейна. Дисторшен позволяет добиться практически одинакового уровня искажения на любом уровне громкости, при этом звук меняется гораздо сильнее и ярче. Гитарные процессоры преобразует поступающий звуковой сигнал до тех пор, пока он не становится, фактически, прямоугольной волной, а затем добавляют к звучанию обертоны при помощи так называемого «умножителя частот». Дисторшен можно обеспечить при помощи специальных педалей эффектов, рэковых колонок, предусилителей, усилителей мощности, специального программного обеспечения для динамиков, а так же при помощи современных цифровых устройств, изменяющих звук. Дисторшен используется вместе с электрогитарами, бас-гитарами, синтезаторами, а иногда накладывается и на голос исполнителя.

История создания. Первые усилители для электрогитары были далеко не идеальны, поэтому эффекта дисторшена на них можно было добиться только максимально выкрутив ручку громкости, в остальных случаях появление подобного эффекта означало наличие каких-то неполадок в самом усилителе. Одним из самых ранних примеров использования дисторшена в рок-музыке может служить композиция «Rocket 88», записанная в 1951 году Айком Тёрнером и группой «Kings Of Rhythm», при записи которой гитарист Уилли Кизарт использовал усилитель, слегка повреждённый при транспортировке. До этого похожий эффект можно было услышать в песне Гори Картера «Rock Awhile» (1949), при записи которой был использован эффект овердрайва, напоминающий тот, который позднее можно было услышать в песнях Чака Бери, а так же в песне Джо Льюиса «Boogie In The Park» (1950). дисторшен овердрайв гитарный усилитель

В начале 1950-х, один из первых рок-гитаристов Уилли Джонсон, выступавший вместе Артуром Бернеттом (известного под псевдонимом Howlin' Wolf) начал сознательно увеличивать уровень мощности выходного сигнала, с целью добиться более «теплого» звучания. Эдди Джонс (более известный под псевдонимом Guitar Slim) так же начал использовать искаженные обертоны, которые можно услышать в его песне «The Things I Used To Do», ставшей хитом. В одной из самых известных песен Чака Бери «Maybellene» (1955) можно услышать гитарное соло, записанное с использованием характерного «теплого» звучания, полученного при помощи небольшого лампового усилителя. К середине 1950-х, гитаристы усиленно занялись модернизацией своих колонок и усилителей с целью добиться ещё более искаженного звучания. Пэт Хэйр, использовавший тяжело-звучащие пауэр-аккорды, звучащие в песне Джеймса Коттона «Cotton Crop Blues» (1954), а так же и в песне его собственного сочинения под названием «I'm Gonna Murder My Baby» (1954), используя «песочный, резкий и ещё более агрессивный гитарный звук, всё время крутил ручку громкости вправо, до тех пор, пока динамик не начинал буквально вопить». В 1956 году, гитарист Пол Бёрлисон из группы «Johnny Burnette Trio» на записи песни «The Train Kept A-Rollin» специально вмонтировал в свой усилитель электровакуумную трубку после того, как один разгневанный критик весьма нелестно отозвался о звуке его повреждённого усилителя, использовавшегося во время живых выступлений. Используя ту же самую электровакуумную трубку, гитарист Линк Рэй начал активно менять звучание своего усилителя, создавая таким образом, так называемый, «грязный» звук для своих соло, придя к нему, можно сказать, случайным образом. Помимо этого, Рэй затыкал диффузоры колонок карандашами, чтобы ещё больше исказить звук. С получавшимся в результате этого звуком можно ознакомиться, прослушав его инструментальный альбом под названием «Rumble», оказавшего в дальнейшем весьма ощутимое влияние на других музыкантов. В начале 1960-х, Дик Дэйл, гитарист-экспериментатор, автор таких хитов, как «Let's Go Trippin» (1961) и «Misirlou» (1962), сотрудничая с компанией «Fender», пытаясь расширить возможности электроусилителей, создаёт первый гитарный усилитель мощностью в 100 ватт. В 1961, американская рок-группа The Ventures обращается за помощью к своему другу, сессионному музыканту и изобретателю Орвилю «Ред» Роудсу с просьбой улучшить звучание гитары, записанной на очередном неисправном усилителе Грейди Мартином для песни Марти Робинсона «Don't Worry». Роудс предложил группе специальный гитарный процессор собственного производства, использованный ей на записи песни «2000 Pound Bee» в 1962 году. Однако наибольшего коммерческого успеха добилось устройство «Маэстро Фаззтон ФЗ-1», выпущенное в 1962 году.

Дисторшен приобрёл широкую популярность после того, как гитарист группы The Kinks Дэйв Дэвис, используя бритву, разрезал диффузоры своих колонок для записи сигнала «You Really Got Me», вышедшего в 1964 году. В 1966 году Джим Маршал из британской компании «Маршал Эмплификейшнс» начал работу над модернизацией электросхем, использовавшихся в выпускаемых им усилителях с целью добиться «более яркого и громкого» звука и усовершенствовать дисторшен. В мае 1965, использую устройство под названием «Гибсон Маэстро Фаззтон», Кейт Ричардс записывает песню «(I Can't Get No) Satisfaction». Успех композиции явился причиной прекрасного уровня продаж этого устройства, и концу 1965 году все доступные экземпляры были проданы. Первые гитарные процессоры, включая такие модели, как «ФаззРАЙТ», производства компании «Мосрайт», «ФаззФейс», компании «Арбитер Групп», «Электро-Хармоникс Биг Мафф Пи» и «Вокс Тон Бендер» использовались такими известными музыкантами, как Джимми Хендрикс, Карлос Сантана и Пол Маккартни (последний использовал «Вокс Тон Бендер» для записи бас-гитары в песне «Think For Yourself», а так же и для записи других песен группы Beatles).

В конце 1960-х - начале 1970-х группы, исполняющие хард-рок, такие, как, например, Deep Purple, Led Zeppelin и Black Sabbath пришли к звучанию, которое впоследствии стали называть хэви-металлическим, используя высокий уровень громкости и дисторшена.

Теория и метод создания «цепей».

Дословно слово «дисторшен» означает любое изменение или увеличение формы сигнала, достигающееся при помощи любого подходящего для этого устройства. В рамках усиления звукового сигнала в музыке, дисторшен тесно связан с понятием «клиппинг». Клиппингом называется нелинейный процесс, в рамках которого образуются частоты, обычно не присутствующие в аудио-сигнале. Данные частоты могут быть либо «гармоничными», представляя собой в этом случае всё множество частот сигнала, либо «дисгармоничными», представляя собой диссонирующие и неупорядоченные обертоны. Гармонический дисторшен производит обертоны, находящиеся между собой в гармонических отношениях, в то время как интермодуляционный дисторшен образует диссонирующие обертоны. При «софт клиппинге» частоты сигнала сглаживаются постепенно, резко-выделяющееся звучание пропадает, однако в рамках «хард клиппинга» частоты сигнала обрубаются резко, в результате сигнал увеличивается и звучание становится более искажённом. Цепи дисторшена искажают сигнал до того, как он попадает в главный усилитель. Цепи овердрайва не искажают сигнал сами по себе, а скорее просто увеличивают его до уровня, необходимого, чтобы получить желаемый эффект на выходе звука из главного усилителя. Электровакуумная трубка, называемая так же ламповым дисторшеном, обеспечивает желаемый эффект путём перегруза специальных вентелей, расположенных в усилителе. Ламповые усилители - в частности те, в которых используются трёхэлектродные лампы класса «А» - обычно функционируют по принципу ассиметричного софт клиппинга, создавая упорядоченное, «тёплое» звучание. Обычные трёхэлектродные лампочки включают в себя катод, окружённый обкладкой и располагающийся за специальной решёткой. Когда позитивное напряжение касается обкладки, поток отрицательно заряженных электронов перетекает в неё из нагретого катода через решётку. Это увеличивает мощность аудио сигнала, увеличивая его громкость. Решётка предназначается для регулирования возможных пределов увеличения напряжения. Незначительное негативное напряжение, проходящее через решётку, вызывает значительный спад напряжение в обкладке.

Усиление звукового сигнала при помощи лампы является более или менее линейным процессом - что означает пропорциональность основных параметров (таких, как колебание, частота и фаза) между усиленным и изначальным сигналом - и это продолжается до тех пор, пока напряжение изначального, или входного сигнала не превышает границы линейного функционирования лампы. Область линейного действия находится между областью максимального усиления, где напряжение, при котором поток, проходящий через обкладку, перестаёт отвечать на позитивное увеличение напряжения в решётке, и областью минимального усиление, в границах которой действует такое напряжение, при котором заряд решётки становится слишком отрицательным, чтобы электроны могли поступать к обкладке. Если лампа настроена в пределах области линейного действия и напряжение входящего сигнала превышает пределы этой области, происходит перегруз, как результат нелинейного клиппинга.

Многочисленные этапы лампового перегруза или клиппинга каскадным образом усиливают сигнал, чтобы добиться более плотного и комплексного звучания дисторшена. В некоторых современных ламповых устройствах «грязный» или «песочный» звук обеспечивается не высоким напряжением, а при помощи использования такого напряжения в цепи, которое является для неё слишком низким, отражающееся в ещё большей нелинейности и искажении звука. Подобные настройки обычно усиливают резонирующий эффект, обеспечивая по-настоящему «адский» звук.

Транзисторные усилители.

Транзисторные усилители объединяют в себе дискретные и/или операционные усилители, и направлены на то, чтобы обеспечивать хард клиппинг вместе с симметричным дисторшеном при использовании овердрайва. Это даёт дополнительное высокочастотное звучание, создавая эффект «грязного» звука. Технически, это достигается при помощи усиления сигнала до той точки, по достижении которой он должен быть уменьшен до уровня входного сигнала, либо при помощи клиппинга сигнала посредством диода. Многие транзисторные устройства, обеспечивающие дисторшен, стремятся сымитировать звук вакуумной лампы овердрайва, использую дополнительные транзисторные цепи. Некоторые усилители (в частности - Marshal JCM-900) используют комбинированные подходы к усилению сигнала, использую для этого, как ламповые, так и транзисторные элементы.

Подходы к гитарному дисторшену. Гитарный дисторшен может быть обеспечен многими разными способами, включая разнообразные педальные эффекты, предусилители, оконечные усилители и динамики. Многие исполнители использует эти устройства в самых различных комбинациях, чтобы добиться «фирменного» звучания.

Педали овердрайва и дисторшена.

Поскольку подобные педали обычно работают от малого напряжения (такого, как, например, в 9-ти вольтовых батарейках), педали дисторшена и овердрайва обычно используют транзисторы, чтобы добиться эффект дисторшена. Классическими примерами подобных педалей являются «Ибанез Тьюб Скример» и «Электро-Хармоникс Биг Мафф».

С целью уменьшить нежелательный диссонанс, отдельные ноты и простейшие пауэр-аккорды (тоники, квинты и октавы) используются исполнителями чаще при наличии гитарного процессора, нежели чем трезвучия (тоники, терции или те же квинты) или септаккорды (тоники, терции, квинты и септимы)

Преамповый дисторшен.

Предусилительная, или преамповая секция гитарного усилителя служит для того, чтобы усиливать слабый сигнал самого инструмента до уровня, необходимого для увеличения сигнала оконечным усилителем. Зачастую в её состав входят цепи, использующиеся для усиления уровня звука самого инструмента, такие как, например, цепи эквализации и увеличивающие коэффициент усиления. Чтобы получить дисторшен, часто приходится проходить через многочисленные стадии постепенного усиления и клиппинга. Поскольку первой фазой, которая происходит в ламповом усилителя, является фаза усиление поступающего сигнала лампой, выходной уровень предшествующих элемента цепи сигнала оказывает сильное влияние на дисторшен, создаваемый на этой стадии. Выходной уровень гитарного затакта, установки уровня громкости, сила натяжения струн, а так же использование устройств, увеличивающих уровень громкости - всё это может ещё больше усилить сигнал, получаемый на этой стадии, и дать ещё больше дисторшена. На протяжении 1980-х, 1990-х годов на многих усилителях имелась ручка «общей громкости» - регулируемый аттенюатор между предусилителем и оконечным усилителем. Если предусилитель настроен таким образом, чтобы обеспечивать высокий уровень дисторшена, использую ручку общей громкости, чтобы перенаправить большинство получающихся сигналов в сторону от лампы усиления, обеспечивая, таким образом, приемлемый выходной уровень громкости.

Оконечный усилитель: методы получения дисторшена.

Лампа оконечного усилителя может быть перегружена тем же самым способом, что и лампа предусилителя, однако в виду того, что данные лампы были созданы, чтобы давать больше энергии, дисторшен, а так же окраска, которую они придают звучанию, уникальны. На протяжении 1960-70-х годов, эффект дисторшена достигался преимущественно посредством перегруза лампы оконечного усилителя. Поскольку такое звучание стало привычным, многие гитаристы отдавали предпочтение такому дисторшену, и поэтому настраивали свои усилители на максимальный уровень, с целью добиться ещё большего усиления. Многие из использующихся ламповых усилителей оснащены двухтактным выходом, располагающимся в секции усиления, вместе с подобранными парами электровакуумных трубок, контролирующих выходной трансформатор. Дисторшен оконечного усилителя абсолютно симметричен, и выдаёт преимущественно неупорядоченное звучание. Поскольку использование лампы усиления подобным образом предполагает использование высокого уровня громкости, которого редко удаётся достичь в небольших помещениях для записи или репетиций, было предложено множество всевозможных способов, чтобы каким-либо образом перенаправить часть выходного сигнала динамиков, таким образом позволяя исполнителю добиваться лампового дисторшена не прибегая к ненужному превышению громкости. При этом предполагается наличие встроенных или отдельных усиливающих аттенюаторов, а так же уменьшение мощности, берущее за основу систему электроснабжения. Маломощные ламповые усилители (на четверть ватта или меньше), изолированный блок динамических головок, а так же гитарные динамики малой мощности тоже используются для того, чтобы уменьшить громкость. Дисторшен в оконечном усилителе может быть получен так же при помощи специализированного рэкового лампового усилителя. Модуляционная рэковая установка состоит из рэкового предусилителя, или преампа, рэкового лампового усилителя и рэковой имитации нагрузки, позволяющей уменьшить уровень громкости выходного сигнала до необходимого. Некоторые педали эффектов создают ламповый дисторшен, включая выборочную имитацию нагрузки, использующуюся для создания самого дисторшена. Подобные устройства могут использовать либо преамповую лампу, такую, как, например, 12АХ7, использующуюся в цепи лампового усилителя (как, например, в устройстве под названием «Стефенсон Стейдж Хог»), либо же использовать более типичную лампу, как, например, EL84 (как, к примеру, в устройстве напольного типа «Эйч Эн Кей Кранч Мастер»). Однако поскольку подобные устройства обычно устанавливаются в цепи перед преампом, их влияние на общее звучание несколько отличается. Следует учесть, что дисторшен оконечного усилителя может повредить динамики. Сигнал Прямого Действия (СПД) может воссоздавать звучание дисторшена, не оказывая при этом влияния на звучание гитарных динамиков и микрофона. Подобный сигнал может использоваться вместе с гитарными динамиками, сигнал которых передаётся на микрофон, вместе с сигналами, обеспечивающими более современный, моментальный и яркий звук, а так же с передающими гитарными динамиками, обеспечивающими насыщенный, глубокий и густой звук. Такого сигнала можно добиться при использовании аналогичного «гнезда» на гитарном усилителе, или при использовании внешнего «гнезда» силового аттенюатора.

«Понижение» поступающего электропитания. Первые ламповые усилители использовали нерегулируемые источники энергии. Это обуславливалось высокой стоимостью, проистекающей из высокого качества и высокого уровня напряжения источников питания. Стандартный анод представлял из себя простейший выпрямитель, индуктор и конденсатор. В тех случаях, когда ламповый усилитель работал на большой громкости, напряжение источника питания снижалось, уменьшая выходную мощность, а так же вызывая уменьшение сигнала и компрессию. Подобный эффект уменьшения известен, как «понижение», и пользуется популярностью у некоторых исполнителей, использующих электрогитару. Понижение происходит только в усилителях класса AB. Технически это обуславливается появлением тока более высокой мощности, идущего от источника энергии, вызывающего более высокое напряжение, проходящее через лампу выпрямителя. В усилителях класса А потребление тока происходит постоянно, в виду этого понижения не происходит.

Поскольку данный эффект проявляется сильнее при более высоком входном сигнале, чем сильнее «атака» - тем сильнее она будет подавлена, по сравнению с уменьшением напряжения, из-за чего кажется что последнее звучит громче, и таким образом, увеличивает сустейн - длительность звучания. Помимо этого, в виду того, что на уровень компрессии влияет уровень громкости входного сигнала, исполнитель может его контролировать посредством интенсивности игры: чем сильнее атака - тем сильнее компрессия или понижение. Современные усилители, напротив, используют высококачественные и хорошо управляемые источники энергии.

Колоночный дисторшен.

Гитарные динамики устроены иначе, чем высококачественные стереодинамики или громкоговорители систем общественного оповещения. В то время как динамики высокого качества и громкоговорители систем общественного оповещения устроены таким образом, чтобы воспроизводить звуки с максимально небольшим искажением, гитарные динамики устроены так, чтобы иметь возможность усиливать звук гитары и придавать ему необходимую окраску, либо посредством увеличения частот, либо путём понижения нежелательных частот.

Когда сигнал, посылаемый в гитарные динамики, достигает своего предела, работоспособность динамиков уменьшается, вызывая небольшие неисправности, добавляя к последующему звучанию искажение и характерную окраску. Некоторые динамики сконструированы так, чтобы иметь достаточный запас по мощности, в то время как другие намеренно сконструированы таким образом, чтобы рано «ломаться», вызывая грязное, рычащее звучание.

Модуляция усилителя для эмуляции дисторшена.

Гитарные усилители и оборудование могут воспроизводить различные разновидности дисторшена, что в первую очередь ассоциируется с популярной серией напольных педалей эффектов и усилителей. Подобные устройства обычно используют метод обработки цифровых сигналов с целью воссоздать звук, получаемый при использовании оригинальных педалей эффектов или перегруженных ламповых усилителей. Наиболее сложноустроенные из подобных устройств позволяют пользователю «подогнать» имитируемое звучание, получаемое в результате использования различных преамповых усилителей, мощных ламп, колоночного дисторшена, блока динамических головок, а так же различных комбинаций размещения микрофона. К примеру, гитарист, использующий небольшую моделирующую педаль эффектов, может сымитировать звучание, получаемое при использовании большого винтажного лампового усилителя и ряда динамических колонок, размерами 8 X 10".

Пение с использованием эквализации.

Искажение и усиление гитарного звука может происходить на разных стадиях обработки сигнала, включая многочисленные стадии преампового искажения, лампового искажения, искажение звука на выходе, а так же при проходе его через силовой трансформатор, и, наконец, искажение при проходе через динамики. Многие характеристики получаемого дисторшена или звука, получаемого при использовании голосовых связок исполнителя, определяются частотными характеристиками до и после начала каждой из вышеперечисленных стадий. Зависимость уровня искажения от частотных характеристик наглядно просматривается на последующих стадиях искажения при использовании педали эффектов, получившей в народе название «квакушка», или же при помощи использования регуляторов тона звука, встроенных в саму гитару, использовании преампового усилителя или педали эквалайзера, позволяющей выделить низкие или высокие частоты получаемого гитарного звука до начала первой стадии искажения. Некоторые гитаристы размещают педаль эквалайзера вслед за педалью дисторшена, с целью выделить, или же наоборот, с целью снизить выделение различных частот искаженного сигнала. Повышая уровень низких или высоких частот во время уменьшения или полного избавления от средних частот (приблизительно 750 Гц), в качестве результата можно получить так называемое «безбрежное» звучание (в виду того, что средние частоты как бы «выплёскиваются» наружу). И напротив, понижая уровень низких частот во время увеличения средних и высоких частот отражается в более трескучем, хриплом звучании.

Педали эффектов. Педали эффектов являются специальными электронными приспособлениями, позволяющими изменить звучание музыкального инструмента или любого другого источника звука. Некоторые из них «окрашивают» звучание самым непостижимым образом, в то время как другие полностью его меняют. Подобные устройства, как правило, используются музыкантами во время живых выступлений или работы в студии, в совокупности вместе с электрогитарой, бас-гитарой или синтезатором. Наиболее часто педали эффектов используются, разумеется, вместе с электроинструментами, однако иногда их используют и вместе с акустическими, ударными инструментами и даже голосом. Наиболее распространёнными примера подобных педалей являются всевозможные «квакушки», гитарные процессоры и устройства, обеспечивающие эффект эха. Подобные эффекты так же могут входить в состав самих гитарных усилителей, напольных или настольных педалей, а так же рэковых устройств, или же могут быть встроенными в сам инструмент. Напольной педалью (или просто педалью) называется небольшая пластмассовая или металлическая коробочка, располагающаяся, как правило, на полу перед музыкантом и соединённая с его музыкальным инструментом. Такая коробочка оснащается специальными педалями включения и выключения, и обычно предоставляет один-два эффекта. Рэковые устройства монтируются в стандартные 19-ти дюймовые аппаратные стойки и обычно предоставляют несколько различных видов эффектов. В виду того, что пока ещё не существует определённого принципа, по которому можно было бы классифицировать эффекты, их можно классифицировать следующим образом: дисторшен (искажение), усиление звучания, фильтрация, модуляция, изменение строя и частоты звучания музыкального инструмента, временное увеличение звучания (сустейн). Рок-гитаристы создают своё фирменное звучание, используя определённые разновидности инструментов и педалей эффектов.

Формы педалей. Педали эффектов доступны в самых разнообразных формах. Выбор формы такой педали зависит от музыкального инструмента, которым пользуется музыкант, поставленной задачей (живое выступление или запись в студии), а так же в зависимости от самих эффектов, предлагаемых этим устройствам. Напольные педали эффектов, как правило, являются самыми маленькими по размеру, наиболее дешёвыми и наиболее надёжными устройствами. Всевозможные рэковые устройства стоят дороже и предлагают более широкий спектр эффектов. Педали эффектов могут также состоять из аналоговых или цифровых цепей. Во время живых выступлений, необходимый эффект присоединяется к цепи эффектов, оказывающих влияние на звуковой сигнал. Во время работы в студии, инструмент или любое другое устройство, являющееся источником звука, присоединяются к педали необходимого эффекта. Форма устройства является важной часть студийного оборудования, или оборудования конкретного музыканта.

Напольные педали. Напольные педали или педали эффектов, представляют из себя устройства, предназначенные для расположения на полу или в педал-борде, и регулирующееся при помощи ног. Обычно, такие педальки предоставляют только один эффект (однако существуют и некоторые комбинированные педальки, такие, как, например, «Ибанез Сешн Мэн» - предлагающие несколько эффектов, например, эффект хоруса и дисторшена). Самые простые педальки обладают одним фут-свитчем - одним из трёх потенциометров, отвечающих за эффект, перегруз или тон, а так же один светодиодным дисплей, на котором отражается, включен ли эффект или нет. Наиболее сложноустроенные из таких устройств оснащены многочисленными педалями переключения, многочисленными регуляторами, дополнительными переключателями, и цифровым дисплеем, на котором, при помощи специальных акронимов, отражается, включён сигнал или нет (напр., «ДИСТ» - дисторшен). Цепи эффектов или цепи сигнала могут быть образованы при соединении одной или более педалей эффектов. Цепи эффектов обычно образуется между самой гитарой и усилителем, либо между преамповым усилителем и оконечным усилителем. Когда педаль выключена или неактивна, электрический аудио-сигнал, поступающий в неё, направляется в цепь эффектов, отражаясь в «сухом» сигнале, который сказывается и на других эффектах цепи. Таким образом, эффекты одной цепи могут накладываться один на другой самыми разными способами, таким образом, снимая необходимость переподключения педалей во время выступления. «Контроллер», или же «система управления эффектами» позволяет создавать многочисленные цепи эффектов, таким образом, обеспечивая возможность подключения и отключения одной или нескольких цепей путём нажатия всего одной кнопки. Переключатели обычно располагаются в один ряд или линию, для удобства. Чтобы сохранить чистоту звучания, принято располагать педали компрессии, «квакушки» и педали овердрайва в начале цепи; педали модуляции (хорус, фленджер и педали регуляции фазы) располагаются в середине цепи; и, наконец, педали, изменяющие время звучания (дилэй/эхо или ревербераторы) располагаются в конце цепи. При использовании большого количества эффектов, излишний шум и помехи могут примешиваться к звучанию. Некоторые исполнители используют педали подавления шума в конце цепи, чтобы избавиться от ненужного шума или помех, причиной которых являются либо педали овердрайва, либо старое оборудование.

Гитарные педалборды.

Гитарный педалборд представляет из себя плоскую доску или панель, использующуюся в качестве контейнера, наборного поля коммутационной панели и источника энергии для педалей эффектов. Некоторые педалборды оснащены собственными трансформаторными и энергетическими кабелями, чтобы иметь возможность обеспечивать питание сразу нескольких педалей. Педалборды помогают исполнителю управлять многочисленными педалями. Собранный педалборд может быть собран и перенесён в любое другое место, не требуя при этом разборки. Педалборды обычно оснащены защитным покрытием, защищающим педали эффектов во время транспортировки. Существует множество разновидностей кейсов для педалбордов, в том числе и сделанных руками самих музыкантов, купленные в магазине, а так же, кейсы сделанные на заказ для высокопрофессиональных музыкантов. Твёрдые кейсы оснащены пенопластовой прокладкой, прочно-закреплённые уголки и запирающиеся зажимы для обеспечения сохранности педалей во время транспортировки; во время живых выступлений, в виду удаления защитной заслонки, днище защитного кейса служит самим педалбордом. Большинство педалбордов имеют плоскую поверхность, где располагаются педали вместе с источниками питания, используя систему липучек, или любую иную технологию, и зачастую, они оснащены специальными застёжками или покрытием, защищающим педали в то время, пока они не используются. Некоторые педалборды оснащены ручкам или колёсиками, с целью облегчить транспортировку.

Источники питания педалей.

Большинство педалей питаются от различных устройств постоянного тока, в зависимости от того, где педаль была произведена. При этом может использоваться напряжение в 9, 12, 15, 18, 24 или 40 вольт, однако наибольшей популярностью пользуются обычные 9-ти вольтовые батарейки. Некоторые педали эффектов могут работать при разном напряжении, создавая разные эффекты. Гитаристы могут экспериментировать с напряжением, чтобы добиться того или иного звучания. Постоянный ток может быть получен при помощи батарейки, источника постоянного и переменного тока, или при помощи перезаряжаемой батарейки. Каждый из способов обладает своими плюсами и минусами. Использование единичных батареек лучше всего подходит для гитаристов-любителей, поскольку стоимость замены такой батарейки очень низка, а кроме того, звук инструмента не меняется, когда батарейка выходит из строя. Срок службы батарейки зависит от уровня потребления энергии. Профессиональные музыканты обычно меняют все батарейки перед началом выступления. Использование источника постоянного тока является хорошей альтернативой, даже невзирая на то, что изначальная цена довольно высока. Однако при этом необходимо уделять большое внимание тщательному заземлению и фону, идущему от сети. Педали подавления шума позволяют уменьшить громкости нежелательных шумов и помех, однако не ликвидируют их полностью, а только лишь глушат. Третий способ - это использование мощной перезаряжаемой батарейки, чтобы управлять всеми педалями, а так же использование специального устройства, чтобы заряжать батарейку. Это снимает необходимость заземления, поскольку в этом случае единственным средством заземления является сам усилитель. Существуют такие батарейки, которые позволяют питать около 20 различных педалей эффектов на протяжении 8 часов, при этом заменить батарейку требуется только раз. Педали подсоединяются к перезаряжаемой батарейке через преобразователь постоянного тока, который обеспечивает необходимое напряжение. Использование перезаряжаемой батарейки, или же источника постоянного или переменного тока в совокупности с кейсом педалборда, позволяя сэкономить время установки перед концертом.

Distortion effects create "warm", "dirty" and "fuzzy" sounds by compressing the peaks of an electric musical instrument's sound wave and adding overtones. Distortion effects are sometimes called "gain" effects, as distorted guitar sounds were first achieved by over-driving tube amplifiers. Distortion has long been integral to the sound of the electric guitar in rock and roll music, and is important to other music genres such as electric blues and jazz fusion.

The terms "distortion", "overdrive" and "fuzz" are often used interchangeably, but they have subtle differences in meaning. Overdrive effects are the mildest of the three, producing "warm" overtones at quieter volumes and harsher distortion as gain is increased. A "distortion" effect produces approximately the same amount of distortion at any volume, and its sound alterations are much more pronounced and intense. A fuzzbox (or "fuzz box”) alters an audio signal until it is nearly a square wave and adds complex overtones by way of a frequency multiplier.

Distortion can be produced by effects pedals, rackmounts, pre-amplifiers, power amplifiers, speakersoftwares and more recently, digital amplifier modeling devices. Distortion effects are used with electric guitars, electric basses (fuzz bass), electronic keyboards, and in some cases with vocals.

History

The first amplifiers built for electric guitar were relatively low-fidelity, and would often produce distortion when their volume (gain) was increased beyond their design limit or if they sustained minor damage. One of the earliest recorded examples of distortion in rock music is the 1951 Ike Turner and the Kings of Rhythmsong "Rocket 88", on which guitarist Willie Kizart used an amplifier that had been slightly damaged in transport. This was predated by Goree Carter's "Rock Awhile" (1949), which featured an over-driven electric guitar style similar to that of Chuck Berry several years later, as well as Joe Hill Louis' "Boogie in the Park" (1950).

In the early 1950s, pioneering rock guitarist Willie Johnson of Howlin' Wolf began deliberately increasing gain beyond its intended levels to produce "warm" distorted sounds. Guitar Slim also experimented with distorted overtones, which can be heard in his hit electric blues song "The Things That I Used to Do" (1953). Chuck Berry's 1955 classic "Maybellene" features a guitar solo with warm overtones created by his small valve amplifier.

By the mid-1950s, rock guitarists began intentionally "doctoring" amplifiers and speakers in order to create even harsher distortion. Pat Hare produced heavily distorted power chords on his electric guitar for records such as James Cotton's "Cotton Crop Blues" (1954) as well as his own "I'm Gonna Murder My Baby" (1954), creating "a grittier, nastier, more ferocious electric guitar sound," accomplished by turning the volume knob on his amplifier "all the way to the right until the speaker was screaming." In 1956, guitarist Paul Burlison of the Johnny Burnette Trio deliberately dislodged a vacuum tube in his amplifier to record "The Train Kept A-Rollin” after a reviewer raved about the sound Burlison's damaged amplifier produced during a live performance. Guitarist Link Wray began intentionally manipulating his amplifiers' vacuum tubes to create a "noisy" and "dirty” sound for his solos after a similarly accidental discovery. Wray also poked holes in his speaker cones with pencils to further distort his tone. The resultant sound can be heard on his highly influential 1958 instrumental, "Rumble".

In the early 1960s, surf rock guitarist Dick Dale, who produced hits such as "Let's Go Trippin'" (1961) and "Misirlou" (1962), worked closely with Fender to push the limits of electric amplification technology, producing the first 100-watt guitar amplifier. In 1961, the American instrumental rock band The Ventures asked their friend session musician and electronics enthusiast Orville "Red" Rhodes for help recreating the "fuzz” sound caused by a faulty preamplifier on Grady Martin's guitar track for the Marty Robbins song "Don't Worry". Rhodes offered The Ventures a fuzzbox he had made, which they used to record "2000 Pound Bee" in 1962. The best-known early commercial distortion circuit was the Maestro Fuzztone FZ-1, released in 1962.

Distortion gained widespread popularity after guitarist Dave Davies of The Kinks used a razor blade to slash his speaker cones for their 1964 single "You Really Got Me". In 1966, Jim Marshall of the British company Marshall Amplification began modifying the electronic circuitry of his amplifiers so as to achieve a "brighter, louder" sound and fuller distortion capabilities.

In May 1965 Keith Richards used a Gibson Maestro Fuzztone to record "(I Can't Get No) Satisfaction". The song's success greatly boosted sales of the device, and all available stock sold out by the end of 1965. Early fuzzboxes include the Mosrite FuzzRITE and Arbiter Group Fuzz Face used by Jimi Hendrix, the Electro-Harmonix Big Muff Pi used by Hendrix and Carlos Santana, and the Vox Tone Bender used by Paul McCartney on to play fuzz bass on "Think for Yourself" and other Beatles recordings.

In the late 1960s and early 1970s hard rock bands such as Deep Purple, Led Zeppelin and Black Sabbath forged what would eventually become the heavy metal sound through a combined use of high volumes and heavy distortion.

Theory and circuits

The word distortion literally refers to any modification or addition to the wave form of a signal by any kind of equipment. In the context of music amplification distortion is equated with clipping.

Clipping is a non-linear process that produces frequencies not originally present in the audio signal. These frequencies can either be "harmonic", meaning they are whole number multiples of the signal's original frequencies, or "inharmonic", meaning dissonant odd-order overtones. Harmonic distortion produces harmonically related overtones while intermodulation distortion produces inharmonic overtones.

"Soft clipping" gradually flattens the peaks of a signal and de-emphasizes higher odd harmonics. "Hard clipping" flattens peaks abruptly, resulting in harsh-sounding, high amplitude odd harmonics.

Distortion circuits distort a signal before it reaches the main amplifier. Overdrive circuits do not create distortion themselves but rather boost signals to levels that cause distortion to occur at the main amplifier's front end stage.

Valve overdrive.

Vacuum tube or "valve” distortion is achieved by "overdriving” the valves in an amplifier. Valve amplifiers--particularly those using Class A triodes--tend to produce asymmetric soft clipping that creates "warm"-sounding even-order harmonics.

A basic triode valve contains a cathode, a plate and a grid. When a positive voltage is applied to the plate, a current of negatively charged electrons flows to it from the heated cathode through the grid. This increases the voltage of the audio signal, amplifying its volume. The grid regulates the extent to which plate voltage is increased. A small negative voltage applied to the grid causes a large decrease in plate voltage.

Valve amplification is more or less linear--meaning the parameters (amplitude, frequency, phase) of the amplified signal are proportional to the input signal--so long as the voltage of the input signal does not exceed the valve's "linear region of operation". The linear region falls between the saturation region: the voltages at which plate current stops responding to positive increases in grid voltage and the cutoff region: the voltages at which the charge of the grid is too negative for electrons to flow to the plate. If a valve is biased within the linear region and the input signal's voltage exceeds this region, overdrive and non-linear clipping will occur.

Multiple stages of valve gain/clipping can be "cascaded" to produce a thicker and more complex distortion sound. In some modern valve effects, the "dirty" or "gritty" tone is actually achieved not by high voltage, but by running the circuit at voltages that are too low for the circuit components, resulting in greater non-linearity and distortion. These designs are referred to as "starved plate" configurations, and result in an "amp death" sound

Solid-state distortion.

Solid-state amplifiers incorporate discrete transistors and/or op amps and are prone to produce hard clipping and symmetrical distortion when overdriven. This adds additional high-amplitude odd harmonics, creating a "dirty" or "gritty" tone. Electronically, this is usually achieved by either amplifying the signal to a point where it must be clipped to the supply rails, or by clipping the signal across diodes. Many solid-state distortion devices attempt to emulate the sound of overdriven vacuum valves using additional solid-state circuitry. Some amplifiers (notably the Marshall JCM 900) utilize hybrid designs that employ both valve and solid-state components.

Guitar distortion approaches. Guitar distortion can be produced by many components of the guitar's signal path, including effects pedals, the pre-amplifier, power amplifier, and speakers. Many players use a combination of these to obtain their "signature" tone.

Overdrive/distortion pedals. Because they are often designed to operate with low voltages (such as 9 volt batteries), overdrive and distortion pedals typically use transistors to generate distortion. Classic examples include the Ibanez Tube Screamer and the Electro-Harmonix Big Muff.

To reduce unwanted dissonance, single notes and simple power chords (root, fifth, and octave) are often used when using fuzzboxes, rather than triads (root, third, and fifth) or four-note chords (root, third, fifth, and seventh). Pre-amplifier distortion.

The pre-amplifier section of a guitar amplifier serves to amplify a weak instrument signal to a level that can drive the power amplifier. It often also contains circuitry to shape the tone of the instrument, including equalization and gain controls. Often multiple cascading gain/clipping stages are employed to generate distortion. Because the first component in a valve amplifier is a valve gain stage, the output level of the preceding elements of the signal chain has a strong influence on the distortion created by that stage. The output level of the guitar's pickups, the setting of the guitar's volume knob, how hard the strings are plucked, and the use of volume-boosting effects pedals can drive this stage harder and create more distortion.

During the 1980s and 1990s, many amps featured a "master volume" control, an adjustable attenuator between the preamp section and the power amp. When the preamp is set up to generate high distortion levels the master volume can be used to divert most of the resulting signal away from the power valves, keeping the output volume at manageable levels.

Power amplifier distortion.

Power valves can be overdriven in the same way that pre-amplifier valves can, but because these valves are designed to output more power, the distortion and character they add to the guitar's tone is unique. During the 1960s to early 1970s, distortion was primarily created by overdriving the power valves. Because they have become accustomed to this sound, many guitar players favour this type of distortion, and thus set their amps to maximum levels in order to drive the power section hard. Many valve-based amplifiers in common use have a push-pull output configuration in their power section, with matched pairs of tubes driving the output transformer. Power amplifier distortion is entirely symmetric, generating predominantly odd-order harmonics.

Because driving the power valves this hard also means maximum volume, which can be difficult to manage in a small recording or rehearsal space, many solutions have emerged that in some way divert some of this power valve output from the speakers, allow the player to generate power valve distortion without excessive volume. These include built-in or separate power attenuators and power-supply-based power attenuation. Lower-power valve amps (such as a quarter-watt or less), speaker isolation cabinets, and low-efficiency guitar speakers are also used to tame the volume.

Power-valve distortion can also be produced in a dedicated rackmount valve power amp. A modular rackmount setup often involves a rackmount preamp, a rackmount valve power amp, and a rackmount dummy load to attenuate the output to desired volume levels. Some effects pedals internally produce power-valve distortion, including an optional dummy load for use as a power-valve distortion pedal. Such effects units can use a preamp valve such as the 12AX7 in a power-valve circuit configuration (as in the Stephenson's Stage Hog), or use a conventional power valve, such as the EL84 (as in the H&K Crunch Master compact tabletop unit). However, because these are usually placed before the pre-amplifier in the signal chain, they contribute to the overall tone in a different way. Power amplifier distortion may damage speakers.

A Direct Inject signal can capture the power-tube distortion sound without the direct coloration of a guitar speaker and microphone. This DI signal can be blended with a miked guitar speaker, with the DI providing a more present, immediate, bright sound, and the miked guitar speaker providing a colored, remote, darker sound. The DI signal can be obtained from a DI jack on the guitar amp, or from the Line Out jack of a power attenuator.

Power supply “sag”

Early valve amplifiers used unregulated power supplies. This was due to the high cost associated with high-quality high-voltage power supplies. The typical anode supply was simply a rectifier, an inductor and a capacitor. When the valve amplifier was operated at high volume, the power supply voltage would dip, reducing power output and causing signal attenuation and compression. This dipping effect is known as "sag", and is sought-after by some electric guitarists. Sag only occurs in Class AB amplifiers. This is because, technically, sag results from more current being drawn from the power supply, causing a greater voltage drop over the rectifier valve. In a Class A amplifier, current draw is constant, so sag does not occur.

As this effect is more pronounced with higher input signals, the harder "attack" of a note will be compressed more heavily than the lower-voltage "decay", making the latter seem louder and thereby improving sustain. Additionally, because the level of compression is affected by input volume, the player can control it via their playing intensity: playing harder results in more compression or "sag". In contrast, modern amplifiers often use high-quality, well-regulated power supplies.

Speaker distortion.

Guitar loudspeakers are designed differently from high fidelity stereo speakers or public address system speakers. While hi-fi and public address speakers are designed to reproduce the sound with as little distortion as possible, guitar speakers are usually designed so that they will shape or colour the tone of the guitar, either by enhancing some frequencies or attenuating unwanted frequencies.

When the power delivered to a guitar speaker approaches its maximum rated power, the speaker's performance degrades, causing the speaker to "break up", adding further distortion and colouration to the signal. Some speakers are designed to have lots of clean headroom, while others are designed to break up early to deliver grit and growl.

Amp modeling for distrortion emulation.

Guitar amp modeling devices and software can reproduce various guitar-specific distortion qualities that are associated with a range of popular "stomp box" pedals and amplifiers. Amp modeling devices typically use digital signal processing to recreate the sound of plugging into analogue pedals and overdriven valve amplifiers. The most sophisticated devices allow the user to customize the simulated results of using different preamp, power-tube, speaker distortion, speaker cabinet, and microphone placement combinations. For example, a guitarist using a small amp modeling pedal could simulate the sound of plugging their electric guitar into a heavy vintage valve amplifier and a stack of 8 X 10" speaker cabinets. Voicing with equalization.

Guitar distortion is obtained and shaped at various points in the signal processing chain, including multiple stages of preamp distortion, power valve distortion, output and power transformer distortion, and guitar speaker distortion. Much of the distortion character or voicing is controlled by the frequency response before and after each distortion stage. This dependency of distortion voicing on frequency response can be heard in the effect that a wah pedal has on the subsequent distortion stage, or by using tone controls built in to the guitar, the preamp or an EQ pedal to favor the bass or treble components of the guitar pickup signal prior to the first distortion stage. Some guitarists place an equalizer pedal after the distortion effect, to emphasize or de-emphasize different frequencies in the distorted signal.

Increasing the bass and treble while reducing or eliminating the centre midrange (750 Hz) results in what is popularly known as a "scooped" sound (since the midrange frequencies are "scooped" out). Conversely, decreasing the bass while increasing the midrange and treble creates a punchy, harsher sound.

Effects units. Effects units are electronic devices that alter how a musical instrument or other audio source sounds. Some effects subtly "color" a sound, while others transform it dramatically. Effects are used during live performances or in the studio, typically with electric guitar,keyboard and bass. While most frequently used with electric or electronic instruments, effects can also be used with acousticinstruments, drums and vocals. Examples of common effects units include wah-wah pedals, fuzzboxes and reverb units.

Effects are housed in amplifiers, table top units, "stompboxes" and "rackmounts", or they are built into the instruments themselves. A stompbox (or "pedal") is a small metal or plastic box placed on the floor in front of the musician and connected to his or her instrument. The box is typically controlled by one or more foot-pedal on-off switches and contains only one or two effects. A rackmount is mounted on a standard 19-inch equipment rack and usually contains several different types of effects.

While there is currently no firm consensus on how to categorize effects, the following offers one approach, using seven common classifications: distortion, dynamics, filter, modulation, pitch/frequency, time-based and feedback/sustain. Rock guitarists derive their signature sound or "tone" from their choice of instrument and effects.

Formats (Form factor).

Effects units are available in a variety of formats or "form factors". A musician's choice of form factor is generally determined by the instrument he or she plays, the musical situation (recording or live performance) and what he or she can afford. Stompbox style pedals are usually the smallest, least expensive and most rugged type of effect. Rackmount devices are relatively expensive and offer a wider range of functions. An effects unit can consist of analog or digital circuitry. During a live performance, the effect is plugged into the electrical "signal" path of the instrument. In the studio, the instrument or other sound-source's auxiliary output is patched into the effect. Form factors are part of a studio or musician's outboard gear.