Как стать автором
Обновить

Цифровое моделирование аналоговых гитарных эффектов дисторшн

Схемотехника *Производство и разработка электроники *DIY или Сделай сам Звук Электроника для начинающих
Из песочницы
Всего голосов 10: ↑9 и ↓1 +8
Просмотры 5.5K
Комментарии 45

Комментарии 45

Всё это абсолютно бесполезно.
В прошлом веке я играл в дворовой группе (как и положено на гитарах «Аэлита» и «Урал») и спаял несколько примочек. Долго не понимал всю эту кухню. Недавно осознал и спешу поделиться.
После Второй мировой войны на Западе возникла резкая потребность в подзвучивании молодежных клубов. В каждом подвале начали паять усилители из самых дешевых радиоламп. О качестве звука мало кто думал, главное чтобы громко.
Внезапно, этот плохой звук понравился публике, гитаристы научились его перегружать (без примочек) и этот звук стал стандартом. Причем у каждой известной фирмы звук окрашен в свою сторону и стандарт не один и по этому в современных цифровых имитаторах можно выбрать «звук» фирмы Маршалл, Вокс и так далее.
Понятно, что главная роль в этом феномене это появление радио (Элвис Пресли) и телевидения (Битлз). Без этого, массового помешательства не вышло бы. До недавнего времени гитарная музыка ещё как-то существовала благодаря МTV, но сменились наркотики и сейчас рулит «пф пф пф — это вертолёт» — рэп и другие.

Трушно перегружать звук гитар с помощью усилителей могут себе позволить только богатые динозавры. Успешные коллективы могут себе позволить с помощью аналоговых примочек, но рулят, конечно, цифровые устройства в силу того современная цифра позволяет автоматизировать саундчек — примочка стреляет тестовыми сигналами, слушает что получилось и потом имитирует (иногда с помощью нейросетей) звук «того самого» подвального английского убогого лампового усилителя. Это на порядки быстрее и группа может выдать качественный звук почти без саундчека.

Не понятно, как вам поможет SPICE-симулятор. Зачем начинать с него, если вас интересует DSP. Повторяю, множество фирм уже сняли все параметры со всех классических гитар, классических примочек, кабинетов и усилителей. И могут их достоверно имитировать.
Ну и главное, самое дорогое в этом процессе — уши экспертов. Они оценивают качество и достоверность. То есть нужно слушать после каждой итерации.
Только цифра на нейросетях в каждом клубе может звучать примерно одинаково благодаря обратной связи. Любое прочее устройство в каждом клубе будет звучать по-своему. То есть требуется еще творческий процесс саундчека.

Долго не понимал всю эту кухню

вот это вот не сразу понял:)

Обычно пишут в два микрофона разных марок. А потом из двух треков делают один.

при таком подходе вероятно будет "изрезана" суммарная АЧХ двух микрофонов на ВЧ, так как между микрофонами будет расстояние сопоставимое с длинами волн звука в воздухе, т.е. будут значительные фазовые сдвиги в сигналах микрофонов относительно друг друга.

и АЧХ будет "изрезана", и фазовые сдвиги будут. собственно, в этом ноу-хау. для того и применяют два микрофона различных типов, установленных по-разному относительно диффузора динамика.

лично я, однако, применял 2 микрофона чтобы взять ВЧ нормально, ставя 1-й микрофон близко от центра диффузора и взять НЧ и СЧ, ставя микрофон ближе к краю динамика, но не на самый край диффузора. А изрезать АЧХ самым причудливым образом можно в Adobe Audition (CoolEdit) или спец. плугинами с фильтрами режекторными и эквалайзерами или фильтрами на основе БПФ. Два микрофона для этого использовать не обязательно.

Не обязательно изобретать велосипед. Гитара классически пишется в два микрофона. sm57 и r121, например.

ну в статье про дисторш, а к классике дисторшн как правило не применяется. "Цифровое моделирование аналоговых гитарных эффектов дисторшн"

делают довольно часто дабл-трэк, это играют одно и тоже 2 раза и через один тот же усилок или процессор или через разные с разными настройками но обычно очень похожими. Так как человек не может абсолютно точно повторить то получаются чуть разные трэки и их раскидывают в лево и право. На сух получается как бы стерео гитара, звучит значительно более сочно. В упрощенном варианте для дисторшн можно просто два одинаковых трэка в лево и право в миксе, но один из трэков сделать с задержкой порядка 20 мс. Тоже получится псевдо стерео для дисторшн.

динамик тоже вносит свою лепту в звук как бандпас фильтр

на сегодня считается что "кабинет", "спикер", или/и динамик удовлетворительно симулируется так называемыми "импульсами" - это сверточные КИХ фильтры на основе БПФ где идет свертка (фильтрация) входного сигнала с импульсной реакцией гитарной колонки.

Все это разговоры в пользу бедных, ламповый комбо либо голова + кабинет, были есть и будут востребованы профессиональными музыкантами. А все перечисленные вами изыски скорее для хобби.

Зайдите на ютуб канал Пушного - он несколько раз проводил СЛЕПЫЕ тесты сравнения лампа+кабинет+микрофон (все железо топовое, почти на десяток тыс. баксов) против топовых цифровых процессоров (в том числе на нейронных сетях). Попробуйте угадать где-что не подглядывая в ответы. По итогам 50% на 50% т.е. сколько было крика, что лампы круче, а как дошло до РЕАЛЬНЫХ СЛЕПЫХ тестов - самые яростные профи и фанаты ламп не смогли угадать где цифра, а где лампа. Что теперь с этим делать? И кстати рыночек отрегулировал, невидимая рука рынка сыграла в области проф. муз. оборудования и теперь топовые "цифры" стоят как топовые "лампы" и любая уважающая себя топовая проф. студия звукозаписи обязательно имеет хотя бы 1 топовый цифрой процессор. Чудеса да и только!

Хорошая тема для холивара, особенно с упоминанием некого Пушного, скрипка с пьезой или электроконтрабас с цифровыми примочками тоже могут звучать как дорогие мастеровые инструменты, однако, большинство предпочитает классику, тут тоже самое. Даже если нет разницы в звуке, то просто тактильно это как винил или бобины в сравнении с цифровым плейером, сам процесс, короче говоря. Это все имеет место быть, но не то.

современные цифр. процессоры на столько точно эмулируют и пре-амп и мощные оконечники и колонки, что при слепых тестах, гитарист сидит со своей гитарой перед ширмой, провод от гитары идет за ширму, там либо лампа либо цифра и гитарист не видит, что за ширмой только слышит, у так вот он не может отличить, И там и динамика - сильнее ударил по струнам получил другой звук, все так точно моделируется, что гитарист не может угадать или отличить цифру от лампы. Пушной и Соколов это титаны гитарного рус.яз. ютуба - 1 млн подписчиков это серьезно https://www.youtube.com/channel/UCHH3KHUqDJX_CoRbqLy1zNg. Соколов - лучший обзорщик гитар и электроники, 30млн. просмотров. с 2015 г. https://www.youtube.com/channel/UCKPGO4lZdjBRabsNu0BjZvQ

Пушной и Соколов это титаны гитарного рус.яз. ютуба

Да будет так, к чужому мнению тоже стоит прислушиваться, но необходимо помнить, что это не есть истина в последней инстанции, а всего лишь чужое мнение. Возможно есть блогеры-милионники, которые смогут убедительно вам доказать, что силиконовая кукла лучше чем отношения с реальным человеком.

Я готов пройти слепой тест с куклой! Давайте ссылки на лучшие, по вашему мнению, модели! Если всем устроит то куплю! Но хотелось бы полную симуляцию на нейронных сетях. Текущие модели тестировал - не то.

Не понятно, как вам поможет SPICE-симулятор. Зачем начинать с него, если вас интересует DSP

Конечно истинный трушный велосипедист едет только на собранном им самим велосипеде. Шутка. Дело в том, что готовые блоки (могущие иметь внутри весьма сложный код и даже другие вложенные блоки с еще более сложным кодом внутри) с системой их виртуального соединения и адаптивной частотой дискретизации внутри системы моделирования позволяют разработчику вообще ничего не знающему о z-преобразовании тем не менее делать цифровую обработку сигналов весьма навороченными способами вообще без программирования. Замечу также, что самые крутые цифровые гитарные процессоры тем не менее именно моделируют аналоговые ламповые усилители, а не используют совершенно оригинальные рожденные сразу изначально в z-области чисто программные коды без привязки к реальному аналоговому миру. То есть путь изобретения гитарного звука в 21 веке все равно за основу берет РЕАЛЬНОЕ аналоговое устройство и моделирует его в цифре. Если вы НЕ изобрели новую аналоговую схему то и моделировать вам в цифре нечего, вот поэтому на мой взгляд прогресс в цифровых гитарных процессорах и замедлился. На возражение что все схемы уже изобретены и больше переносить в цирфру нечего, не соглашусь. КАК РАЗ сегодня смотрел на тубе на канале Соколова - известного обзорщика электрогитар и усилителей, обзор некоей японской примочки - он сравнивал ее в своем педал борде с маршал и амт - так это день и ночь! Сам Соколов у которого много сотен обзоров сказал, что такое впечатление, что маршал и амт просто сломались! Звук этой японской примочки на столько ярче жирнее и насыщеннее, что окажется что другие примочки просто сломались или у них села батарейка - так что получается вроде как не все еще изобретено и перенесено в цифру.

Трушно перегружать звук гитар с помощью усилителей могут себе позволить только богатые динозавры /

Да ладно, ламповая голова пригодная для концерта обойдется 1-2 k$. Для домашнего использования можно уложиться в 500-1000 $.

Процессор конечно удобнее во много раз, любой звук и эффекты. Но стоят нормальные процессоры те же 500-1500 $

Спасибо за статью, очень интересно!
Интересно — а если то что намоделировал в TINA собрать в железе, насколько будет звук отличаться?

Зависит от чувствительности схемы. Реальные компоненты (особенно дешевые) могут иметь характеристики, отклоняющиеся от указанного на них номинала. Некоторые схемы этого не заметят, а некоторые пойдут в разнос. Второе считается плохим с точки зрения электроники, и все учебники будут учить вас так никогда не делать. Так же, как учебники по ламповым усилителям знают 100500 способов избежать искажения сигнала на лампе. Так что...

в TINA в целях проверки чувствительности к разбросу параметров можно при моделировании задавать разброс параметров для всех элементов - если уж получится разработать интересную с точки зрения звука схему можно потестить ее работу на разбросе и возможно перепроектировать слабые узлы. Возражение правильное однако в системах моделирования по нему есть подсобка

  1. Адекватность модели. Для пассивных компонентов, диодов и транзисторов — вполне. Разве что проверять идею схемы на отрицательные смещения эмиттерных переходов биполярных транзисторов и, при необходимости, добавлять в модель параметры для пробоя перехода обратным напряжением — как кратковременные, так и разные "отложенные" эффекты (вроде инжекции "горячих" носителей, HCI, вызывающей стойкое снижение коэффициента усиления по току). С операционным усилителями — посложнее. Стандартные модели эмулируют базовое поведение (Ku, АЧХ) и часть параметров на входах и выходах (входные токи). Поэтому некоторые энтузиасты — составляют насколько возможно полные транзисторные модели ОУ, что затруднительно в части подбора адекватных параметров транзисторов (которые, в основном, скрыты от прямого измерения извне ОУ).
  2. Допуски — штатно моделируются методом Монте-Карло или крайними значениями параметров. Некоторые симуляторы позволяют даже оценивать влияние разброса конкретных деталей на схему в целом. С другой стороны, сейчас подавляющее большинство "пассива" с допуском не хуже 5%. И даже 1%, в большинстве случаев, стоит недорого.
  3. Ну и если цель исказить, то 3-10% разброса, думаю, роли не сыграют.

P.S. автору: "Native Instrumets" — "National Instrumets" и "дсторшн на полевых транзисторах"

согласен! Пытался найти реальные рабочие spice модели ОУ а россыпухе, и не нашел... да и просто реальных точных внутренних схем ОУ со всеми номиналами не нашел! Не поделитесь ли если у вас есть!

Поэтому некоторые энтузиасты — составляют насколько возможно полные транзисторные модели ОУ

Думаю — это надо на сайтах строителей усилков искать. Вероятно, именно там народ наиболее озабочен точностью моделей. У нас я знаю https://rcl-electro.ru

поведение активного элемента (транзистора, ОУ) определяется не собственными параметрами, а внешней обвязкой из пассивных элементов. В спайс-моделировании точные модели компонентов особо не нужны. Достаточно упрощенных идеализированных компонентов. Просто надо понимать теорию, знать про шесть режимов, понимать ограничения, заранее знать какие параметры вас интересуют, а не тупо перебирать модели.

Внутренних схем ОУ нет, потому что это коммерческая тайна. Да и зачем они? Смысл аналоговых микросхем что внутренние компоненты гуляют страшно от партии к партии. Все работает по причине того что разработчики пошли на хитрость - хотя параметры гуляют сильно, но элементарные транзисторы очень похожи внутри каждой микросхемы и вся внутренняя схемотехника построена на этом. Советую почитать истории про Роберта Видлара - изобретателя всех аналоговых чипов.

я пытался моделировать одну старинную примочку в которой исказитель не на диодах и транзисторах, а на операционнике, сигналы не совпали с оригиналом. Звук на много хуже оригинала. Сделал модель ОУ на россыпи, кое-какие ключевые особенности стали совпадать, но не все, так как схема ОУ была самопальная... чтобы примерно понять проблематику можно почитать форумы разработчиков УНЧ с ООС, внутренние процессы и искажения, в том числе так называемые коммутационные, там весьма сложные и явно сложнее, чем нам дают простые модели ОУ.

поведение активного элемента (транзистора, ОУ) определяется не собственными параметрами, а внешней обвязкой из пассивных элементов. .....

Да, это "хороший тон". Но, если мы хотим именно искажать, то приоритеты должны-бы смещаться "с минимум искажений" на "стабильное желаемое искажение". КМК, многие "строители примочек" просто пренебрегают возможностями, которые может дать схемотехника:


Смысл аналоговых микросхем что внутренние компоненты гуляют страшно от партии к партии. Все работает по причине того что разработчики пошли на хитрость — хотя параметры гуляют сильно, но элементарные транзисторы очень похожи внутри каждой микросхемы и вся внутренняя схемотехника построена на этом.

Все работает на отношениях размеров. Плюс ООС, где она предусмотрена идеологией или возможна в принципе.


а не тупо перебирать модели.

Да, не перебирать. А понимать (какой параметр за что отвечает и в уме ранжировать параметры по влиянию на результат) и строить их. Математика-то — царица наук.

А в чем смысл создания такой примочки, ну чисто практически? Есть олдовые ламповые усилители, которые прекрасно делают свою работу. Зачем улучшать то, что само по себе прекрасно?

Чтобы усилок с перегрузом звучал уровень громкости надо выставлять больше 50 процентов, в квартире это проблемно. А цифровые девайсы прилично звучат и на маленькой громкости.

ну по аналогии зачем делать много разных новых авто в том числе электро ведь олдовый мерс делает свою работу прекрасно! И еще - этих олдовых звучаний весьма ограниченное кол-во и сейчас у десятка миллионов рок музыкантов совершено одиаковое олдовое звучание! Пусть и прекрасное, но одинаковое! ну и как выделиться из толпы? музыку оригинальную написать - но ведь там тоже всего семь нот все уже давно написано... Ну или зачем после Windows 7 майки сделали 8 и 10 и 11 - ведь олдовая 7прекрасно делает свое дело у меня на рабочем столе... видимо это такая черта у многих людей, пытаться улучшать и так хорошее

  1. Вы - не правы, эмуляция ламп на ПП - весьма успешна, ничего не провалилось. Фирма АМТ выпускает как ламповые девайсы, так и твердотельные лампы. Это только вершина айсберга.

  2. Над поделками , когда в симуляторе нарисовали схему, а потом выгрузили код DSP, в музыкальном мире все смеются. Звук там весьма далек от оригинала.

  3. Практически любой аппаратный звук копируется Neural DSP, есть и железо и плагин. Делает он это отлично. Технология патентованная, нейросети, свертка и т.п.

Сансампу сколько, уже лет 30 (classic был популярен в эру гранжа), вправду думаете 30 лет индустрия стояла?

Практически любой аппаратный звук копируется Neural DSP, есть и железо и плагин

А оно может в пространственные эффекты?

именно пространственные эффекты и именно нейронными сетями не встречал, обычно это делают в стандартном варианте цифровыми фильтрами КИХ в реализации через быструю свертку на БПФ специальной формы без групповой задержки. Алгоритмы есть в интернет.

мне лично на мой личный слух дисторшны АМТ мне лично кажутся суховатыми и недостаточно жирными по сравнению с тем же реальным ректифайером, их звук лично мне кажется по сравнению с реальными лампами кажется упрощенным и неинтересным, лично мой слух не слышит в них лампового рычания и напор на мой слух у них маленький - так что я бы свой пивэй не променял бы и на 100 приставок АМТ - но если на ваш слух вам кажется что АМТ полностью заменяет реальные лампы - я очень рад за вас - вы сэкономили 200-300 тыс/ рублей

Вы путаете лампу как прибор и гитарную ламповую голову.

АМТ и не ксерили ректу. Они на все педали/преампы проецируют личные вкусы владельцев.

Но их твердотельный 12АХ7 очень точно эмулирует настоящую лампу. Выходные лампы тоже сэмулированы на ПП, но там сложности с отводом тепла, как я читал.

Более-менее полные копии фирменных голов делал Ерасов, но все равно , пару номиналов да менял. И на свой вкус, и чтобы копирасты не предъявили + выходные трансформаторы фирменные есть фирменные. Без канадского железа оно не так звучит. Но зато стоит в 5-8 раз дешевле.

Сарказмы про экономию 300К не очень уместны, когда голову меса можно взять б/у из хороших рук, например тысяч за 70.

Что до вашего слуха, то ламповое рычание и напор он услышит в Beta Bass/Beta Lead, лучший рык из того, что есть на свете. Одна только беда, ламп там вообще нет. Наоборот, на корпусе красуется надпись, что полностью твердотельный, это было круто в 1970м.

В целом, советую помучать wayback machine и почитать статьи , например, Виктора Кемпфа, про имитацию ламп. Он, вроде , дисер по этой или смежной теме защищал и показывал выкладки. Они потом легли в основу эмуляции ламп в том числе АМТ, и вроде бы, Виктор там работает постоянно, или по найму.

Кроме его метода были и другие, довольно эффективные, например микромощники КМГ, которые работали на высоковольных полевиках.Михаил их делал просто: брал исходную фирменную голову, брал свою симуляцию на ПТ и пилил до тех пор, пока осциллограммы и импульсы не сойдутся. Мощники были мощностью до пары Вт, удалось подобрать какие-то специфичные трансформаторы, которые вместе с ПТ давали тот самый звук.

Короче, дорожка протоптана, давно и успешно. Поэтому чуть меньше категоричности было бы уместно.

Рекламный пафос на сайте разработчика этого девайса всего на 3-х полевиках меня не убедил в абсолютном совершенстве данного девайса. Я бы больше доверился бы нескольким независимым обзорщикам и без пометки - "проплаченная реклама" в обзорах. Те обзоры от людей которым я немного доверяю (Соколов и Пушной) АМТ ничего особенного не показали и до реального звучания ламповых дейвайсов ему очень далеко...

1) всего на 3-х полевиках схема, думаю, кажется мне, слишком просто для точной симуляции реальной лампы, но надо будет эту схему промоделировать в TINA -TI, но сразу сильно сомневаюсь, что точно звучание имитирует лампу ввиду простоты схемы, но может быть это и реальный гениальный прорыв.. хотя сомневаюсь...

2) По вашим ссылкам не нашел примеров звучания, причем конечно надо обязательно исходный сигал, чистая гитара, затем после "лампы" - причем без обработки плугинами симуляторов оконечников и без обработки импульсами кабинетов и микронов как в Guitar Rig. По опыту знаю, что можно и фуз на 2-х диодах заставить прилично звучать подав а него сигнал с хорошей гитары, затем обработав его тем же Guitar Rig с оконечиками, эквалайзерами, кабинетами и микрофонами, и сделав еще и дабл-трэк и замиксовав с басом и ударными.

3) все же это модель пред-усилительной лампы, а мы хорошо слышим разницу в звучании ламповых преампов и полного лампового усилка с мощным выходным каскадом на мощных лампах и трансформатором, нагруженным на непростую нагрузку в виде реального динамика при работе на серьезной мощности (раскаченного должным образом).

и на мой взгляд и слух вот до такого рычания лампового усилка ни амт ни ему подобным ну никак и даже близко не тянут https://youtu.be/83x8cpvX_nw?t=144 но конечно у вас может быть другое мнение, и соглашусь что местами гитарист слишком перегрузил по низам и выходные каскады запирались местами. Ну и вживую с мощных гитарных колонок это просто стена звука, валющего с ног.

Beta Bass/Beta Lead - послушал, пишут, он а полевиках, на мой взгляд уступает "чистой" лампе, вот этот значительно злее - https://youtu.be/83x8cpvX_nw?t=144 (на всякий случай ссылку еще раз запостил)

Только митолзон мт-2, только хардкор!

Классный материал! Давайте что-нибудь ещё в этой нише.

Спасибо! Будет обязательно!

Да, и с примерами звучания, схемами и анализом их работы, откуда берётся тот или иной эффект, и чем ламповый звук отличается от транзисторного. Короче, тема не раскрыта.

попробуем, но это сложно и потянет на кандидатскую...

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.