Гитарные эффекты

 Министерство  Культуры и Образования  Российской Федерации

 Санкт-Петербургский  Государственный  Университет

 Кино  и Телевидения

Р Е Ф Е Р А Т

     ГИТАРНЫЕ  ЭФФЕКТЫ

 Выполнил: студент

  516 группы Мешаев А.С.

 Санкт-Петербург

 2005 г.

Содержание: 
 
 
 

Введение……………………………………………………………………стр. 3 
 
 

1. Ревербератор……………………………….……………………………стр. 3

2. Дилэй, эхо……………………………………………………………….стр. 6

3. Хорус…………………………………………………………………….стр. 8

4. Флэнжер…………………………………………………………...…….стр. 10

5. Фэйзер…………………………………………………………………...стр. 10

6. Тремоло……………………………………………………...…………..стр. 11

7. Эквалайзер……………………………………………………………....стр. 12

8. Овердрайв,  дисторшн…………………………………………..………стр. 14

9. Компрессор-сустейнер…………………………………………...…….стр. 16

10. Вау-вау, автовау…………………………………………....………….стр. 17

11. Октавер, питч-шифтер, гармонайзер………………………………....стр. 19

12. Автопаннер…………………………………………………………….стр. 20

13. Шумоподавитель  порогового действия……………………….……..стр. 20

14. Кольцевая  модуляция……………………………………………...….стр. 21

15. Педаль громкости………………………………………………….…..стр. 22

16. Ток-бокс………………………………………………………………..стр. 22

17. Вокодер……………………………………………………….………..стр. 23 
 
 
 
 

Заключение…………………………………………………….………….стр. 25 

Список использованной литературы…………………………………….стр. 25 
 

ВВЕДЕНИЕ 

     Широкое применение в музыкальных композициях различных эффектов стало в настоящее время чем-то само собой разумеющимся. Для электрогитары же обработка сигнала стала стандартом, так как «сухим», необработанным звуком на ней обычно никто не играет. Это обуславливается в основном небогатым спектром ее звучания. Не последнюю роль играет и то, что современная техника позволяет достичь практически любого результата для реализации той или иной художественной задачи.

     Для обработки гитарного сигнала применяют специальные устройства, которые реализуют один или несколько звуковых эффектов. Делятся они на цифровые и аналоговые, последние, в свою очередь, делятся на транзисторные и ламповые. Они бывают выполнены в виде напольных педалей (рис.2.1, 2.2), а также в рэковых корпусах (рис.1.4, 7.4, 7.5). Несмотря на кажущееся разнообразие этих эффектов, их не так уж и много, и свой реферат я посвящу именно им. 
 

1. РЕВЕРБЕРАТОР 

     Без реверберации в настоящее время  не обходится ни одна запись, ни одно эстрадное концертное выступление. Если бы вдруг была возможность убрать реверберацию из фонограммы вашего любимого исполнителя, то вы бы поразились, насколько тусклой и плоской стала бы звуковая картина. Что же такое реверберация?

Под этим словом подразумевается послезвучание, наблюдаемое в помещении после прекращения действия источника звука. Наиболее заметно реверберация проявляется в помещениях большого объема. Так, если хлопнуть в ладоши в каком-либо кафедральном соборе, то отзвук хлопка еще долго будет висеть в воздухе, постепенно затухая. Это происходит из-за того, что звуковая волна, отражаясь от стен, потолка, других поверхностей, некоторое время «путешествует» между ними, несмотря на то, что сам хлопок уже произошел. Если же источник звука постоянно излучает звуковые колебания (разговор, музыка), то звуковая картина будет состоять из сумм прямой волны и ее многочисленных отражений, накладывающихся друг на друга. 

        Рис. 1.1. Схематичное изображение               Рис. 1.2. Диаграмма, иллюстрирующая

                процесса распространения                                      процесс реверберации.

                           звуковой волны. 

     С течением времени эти отражения накапливаются, их характеристики изменяются, и слушатель перестает воспринимать отражения отдельно друг от друга, для него они превращаются в единый отзвук, который иногда называют «хвостом», что, собственно, и есть реверберация.

     Реверберация  является естественным физическим процессом, сопровождающим нашу жизнь почти что повсюду, поэтому при ее отсутствии (например, в специально заглушенной камере) звук кажется неестественным, неживым. Реверберация позволяет сделать звучание более объемным, а в ряде случаев отчетливым и разборчивым.

     Что может влиять в помещении на характер реверберации? Тяжелые шторы на окнах, ковры на полу и на стенах с легкостью поглощают звуковые волны, уменьшая реверберацию. Напротив, помещение с гладкими, твердыми стенами обеспечивает хорошее отражение звуковых волн. Надо принять во внимание и то, что высокочастотные звуки более подвержены поглощению, нежели низкочастотные.

Не всегда имеется  возможность передать в записи естественную реверберацию помещения. В основном так делают при записи классической музыки прямо в концертном зале. Вся современная эстрадная и  рок-музыка записывается в студиях, в заглушенных помещениях, где реверберация практически полностью отсутствует. В дальнейшем ее добавляют в запись с помощью специальных устройств - ревербераторов (reverb). Реверберация, полученная таким методом, называется искусственной. Одними из первых музыкантов, использовавших искусственную реверберацию и много экспериментировавших в этом направлении, стали известные гитаристы Чет Аткинс и Лес Пол. Эволюция ревербераторов проделала довольно длинный путь. Первоначально, начиная с 30-х годов, для получения искусственной реверберации использовались так называемые эхо-камеры (echo chamber). Эхо-камера представляла собой помещение с акустически обработанными поверхностями, внутри которой находилась акустическая система и микрофон. Звуковой сигнал, излучаемый динамиком, улавливался микрофоном вместе со своими отражениями от поверхностей эхо-камеры. Затем уже реверберированный сигнал подмешивался к основному в нужной пропорции. К сожалению, уровень и время реверберации в таких помещениях могли регулироваться в очень небольших пределах путем установки дополнительных перегородок с разным коэффициентом отражения звука. Другой недостаток заключался в высокой стоимости эхо-камеры, поэтому ее могли позволить себе содержать лишь крупные звукозаписывающие студии и концертные залы. Но эхо-камера обладала и немалым преимуществом, так как реверберация в ней была не искусственная, а самая что ни на есть настоящая. Поэтому об искусственной реверберации тут можно говорить лишь с той позиции, что в ней не учитывались акустические свойства того помещения, где непосредственно происходила запись или выступление.

     Также существовали и листовые ревербераторы (plate reverb), действующие на электромеханическом принципе. В основе такого устройства находился большой стальной лист толщиной в полмиллиметра, удерживаемый при помощи специальных амортизирующих пружин. К центру стального листа приваривался корпус катушки возбуждения, на которую подавался полезный сигнал. Возбужденные сигналом колебания в листе (носящие затухающий характер) улавливались пьезодатчиком, установленным на краю листа. Реверберированный сигнал с пьезодатчика мог примешиваться к основному сигналу в необходимой пропорции.

В разновидности  листового ревербератора - пружинном ревербераторе (spring reverb) - использовались те же самые принципы работы. Отличие состоит в том, что основным элементом конструкции являлась пружина, свободно расположенная между двумя опорами. Электромагнитный преобразователь, располагавшийся на одном конце пружины, преобразовывал подводимый электрический сигнал в механические колебания. Датчик, закрепленный на другом конце пружины, улавливал механические колебания, приходящие с некоторой задержкой, и преобразовывал их снова в электрический сигнал.  Эффект реверберации в этом случае появлялся из-за многочисленных отражений волн, возникающих в пружине от ее концов.

     Пружинные ревербераторы имели довольно компактный по сравнению с листовыми устройствами вид и были распространены начиная с 60-х годов. Практически стандартом де-факто стали гитарные комбоусилители, оборудованные этим типом ревербераторов; они выпускаются и сегодня. Основным их преимуществом были простота конструкции и дешевизна.

                               Рис. 1.3. Пружинный ревербератор Fender 63 Reverb.

     К общим недостаткам листовых и пружинных ревербераторов можно отнести несколько ненатуральный характер звучания, сопровождаемый характерным металлическим призвуком. Нельзя не принимать во внимание и то, что в реальном помещении звуковая волна распространяется по трем осям (длина, ширина и высота), в то время как в листовом ревербераторе - по двум (ширина и высота), а в пружинном вообще по одной длине.

Поэтому реверберация в этих случаях носит ярко выраженный искусственный характер.

     Следующий тип - ленточные, или магнитные (магнитофонные) ревербераторы (tape reverb), ныне уже промышленностью не выпускаемые. Такие устройства по конструкции сильно напоминали обычный катушечный магнитофон, хотя и имели принципиальные отличия. Подаваемый на вход ленточного ревербератора сигнал поступает на записывающую головку, с помощью которой записывается на «бесконечную» магнитную ленту (то есть ленту, замкнутую в кольцо). После этого сигнал считывается с ленты несколькими воспроизводящими головками, расположенными последовательно и рядом друг с другом. При этом количество головок в некоторых моделях могло доходить до нескольких десятков. Для того чтобы реверберация носила затухающий характер, уровень считываемого с каждой последующей головки сигнала должен быть меньше предыдущего. Сигналы со всех головок воспроизведения микшируются и поступают на выход устройства. Кроме того, эти же сигналы (уже значительно ослабленные) вновь подаются на записывающую головку вместе с основным сигналом.

     Для того чтобы качество реверберации было более или менее приемлемым, устройство должно обеспечивать довольно высокую скорость движения ленты - 38 см/с - и небольшое расстояние между воспроизводящими головками. В противном случае будет наблюдаться эффект эха с отчетливо прослушиваемыми повторами, что к реверберации никакого отношения не имеет. Как правило, ленточные ревербераторы могли работать в обоих режимах (реверберации и эха), так как механизм работы этих эффектов один и тот же.

     К значительным недостаткам ленточных  ревербераторов относится высокий уровень собственных шумов, вносимых в основном самой лентой, и модуляция сигнала, вызванная неравномерным движением ленты в лентопротяжном механизме.

     На  сегодняшний день самым распространенным и практически единственным типом  ревербераторов является цифровой ревербератор (digital reverb). Свое развитие они получили с 80-х годов, когда цифровая техника стала развиваться быстрыми темпами и также стремительно падать в цене. Алгоритмы, по которым работают современные цифровые ревербераторы, необычайно сложны и позволяют не только моделировать акустику любого помещения, но и создавать множество других, подчас не существующих в природе эффектов. Благодаря наличию памяти в таких ревербераторах разработчиком уже закладываются алгоритмы, соответствующие определенным типам реверберации в разных помещениях. Это позволяет легко и просто подобрать желаемый тип реверберации, а при необходимости изменить ее параметры с помощью органов управления. 

          Рис. 1.4. Цифровой ревербератор Lexicon PCM 91.              Рис. 1.5. Гитарная педаль

                                                                                                                   Boss Digital Reverb RV-5 
 

2. ДИЛЭЙ, ЭХО 

     Дилэй (delay) и эхо (echo) являются по сути одним и тем же эффектом, заключающимся в добавлении к исходному сигналу его копии или нескольких копий, задержанных по времени, На слух это воспринимается как четкие затухающие повторы (эхо), сопровождающие основной сигнал. Под дилэем обычно подразумевается однократная задержка сигнала, в то время как эхо - многократные повторы. На практике же оба эффекта обычно называют дилэем, не делая различий между количеством повторов. Так будем поступать и мы. Дилэй и реверберация - родственные эффекты. Оба они осуществляют подмешивание к исходному сигналу его копий, сдвинутых по времени по определенному закону. Отличаются эти эффекты лишь тем, что в дилэе мы четко различаем повторы, а реверберация воспринимается нами как единый затухающий отзвук. Таким образом, дилэй легко можно получить из реверберации путем увеличения времени задержки сигнала. Время задержки, когда ухо начинает распознавать более или менее четкие повторы сигнала, должно быть не менее 50-60 мс.

     В гитарной практике дилэй чаще всего  используется во время солирующей игры для придания воздушности и протяжности звучания. Иногда его используют и в аккомпанирующих партиях, но это следует делать осторожно и аккуратно, иначе легко получить размытую, кашеобразную звуковую картину.

     Устройства, реализующие эффект дилэй, первоначально являлись аналоговыми приборами. Большое распространение получил дилэй, реализованный устройством, аналогичным ленточному ревербератору. Действительно, с помощью ленточного ревербератора получить дилэй очень просто. Для этого достаточно или замедлить скорость воспроизведения магнитной ленты, или увеличить расстояние между головками воспроизведения. Недостатки такого устройства уже были описаны выше.

Другой тип  аналогового дилэя реализован на электронной схеме, использующей так  называемые ПЗС (приборы с зарядовой связью), обозначаемые в зарубежной литературе как CCD (charge-coupled device) или BBD (bucket-brigade device). Они представляют собой ячейки близко расположенных друг к другу конденсаторов, выполненных по так называемой МОП-технологии (метал-окисел-полупроводник). Широко известен пример, наглядно демонстрирующий работу ПЗС-линейки, Это группа людей с ведрами, выстроившихся в цепочку. Вода, которая в нашем примере подразумевает электрический заряд, из первого ведра переливается во второе, затем в третье, и так далее до конца цепочки. При этом время задержки воды в каждом ведре контролируется отдельным человеком (тактовым генератором). Дилэи на ПЗС получили весьма широкую популярность из-за аналогового звучания, и многие компании производили и производят подобные устройства. К недостаткам дилэев на ПЗС можно отнести небольшое время задержки, находящееся в пределах 100-300 миллисекунд, и высокий коэффициент нелинейных искажений, возрастающий с увеличением времени задержки. Однако сегодня практически во всех областях, связанных со звуком, используются цифровые линии задержки. Зачастую в одном приборе могут быть реализованы одновременно и эффект реверберации, и дилэй, и другие временные эффекты, так как они используют схожие алгоритмы работы. Но бывают и специализированные эффект-процессоры, рассчитанные только на создание эффекта дилэй. Такие устройства могут создавать различные типы множественных задержек, связанные не только с панорамированием отзвуков, но и с их модуляцией по определенным законам. Эти разновидности эффекта чаще всего носят свои собственные названия, некоторые из которых, однако, прижились в музыкальном языке. К ним относятся slapback delay (короткая одиночная задержка без обратной связи длительностью до 120 миллисекунд), echo (более длинная задержка с обратной связью), multi tap delay (несколько последовательных задержек), ping pong delay (задержка с панорамированием) и т.п.

     Следует четко понимать разницу между временем реверберации в ревербераторах и временем задержки в дилэях, так как эти параметры характеризуют совершенно разные физические процессы. Если под временем реверберации подразумевают то время, за которое ее уровень уменьшается на 60 дБ (грубо говоря, это время затухания реверберации), то под временем задержки подразумевается временной промежуток между двумя соседними повторами копий сигнала.

При использовании  дилэя часто бывает необходимо, чтобы  время задержки совпадало с темпом исполняемого произведения. Если с  аналоговыми устройствами добиться этого можно было только регулируя время задержки на слух, то с цифровыми приборами все гораздо проще, так как они, как правило, позволяют выставлять требуемое значение с точностью вплоть до миллисекунды. Для того чтобы не переводить значение темпа в миллисекунды, во многих профессиональных моделях этот параметр можно выставлять прямо в bpm (beat per minutes - количество ударов в минуту). Время задержки в миллисекундах легко получить из темпа музыкального произведения, используя формулу 

t = 240000/ab, 

где а - темп произведения в bpm, b - тип долей, которыми необходимо осуществлять повторы. К примеру, нам необходимо, чтобы при темпе произведения 120 bpm эхо-сигналы повторялись бы четвертными нотами. Вычисляем: 

t = 240000/(120*4) = 500 мс. 

Другой пример - при темпе произведения 92 bpm необходимо

получить задержку восьмыми долями: 

t = 240000/(92*8) = 326 мс. 

     К слову сказать, совершенно необязательно  выставлять значение времени задержки с большой точностью. Игра на гитаре - это не метроном, и в любом  исполнении присутствуют те или иные опережения и запаздывания по сравнению с эталонным темпом (что, собственно, и отличает живого музыканта от компьютера). Из-за этого задержанный сигнал не будет абсолютно точно, математически попадать в доли, по которым рассчитывалось время задержки. Да и ухо не в состоянии уловить незначительные колебания темпа. Поэтому время задержки спокойно можно округлять до целых чисел без каких-либо неприятных последствий.

               Рис. 2.1. Гитарная педаль                                       Рис. 2.2. Гитарная педаль

             Boss Digital Delay DD-6.                                            Ibanez Delay/Echo DE-7. 
 

3. ХОРУС 

     Хорусом (chorus) называется эффект, имитирующий исполнение музыкальной партии несколькими инструментами или голосами. Конечно, на слух легко отличить, скажем, реальное звучание двух гитар от одной гитары, сигнал которой пропущен через хорус. Скорее тут можно говорить о получении объемного и прозрачного звучания, которое может заметно украсить аранжировку и привнести в нее определенный колорит.

Попробуем разобраться  в работе хоруса на примере голосов. Что происходит, когда два человека начинают петь в унисон? Ведь, несмотря на то, что они пропевают одновременно одни и те же ноты, ухо все равно  слышит, что поют два человека, а  не один. Если не затрагивать тембральные характеристики голосов, причина кроется в том, что спеть идеально синхронно невозможно в принципе. В любом случае будут присутствовать крайне незначительные расхождения в темпе и высоте звучания нот. Однако именно эти биения и дают ощущение живой, переливающейся музыки. Хорошим примером может служить двенадцатиструнная гитара, в которой богатство звучания реализовано установкой парных струн, настроенных в унисон (первые две пары) и в октаву (четвертая, пятая и шестая пары).

       Рис. 3.1. Диаграмма работы                Рис. 3.2. Структурная схема устройства,

                  эффекта хорус.                                       реализующего эффект хорус.

     Для имитации хоруса используются схожие принципы. Для того чтобы получить расхождения сигнала во времени, используют линию задержки, а для реализации эффекта легкой расстройки эту задержку делают переменной длительности (рис.3.1). Структурная схема подобного устройства показана на рис.3.2.

     Сигнал  с инструмента расщепляется на два независимых сигнала, один из которых остается без изменений, а другой поступает на линию задержки. В линии задержки осуществляется задержка сигнала на 20-30 миллисекунд, причем время задержки изменяется в соответствии с формой волны, поступающей от генератора низких частот. Задержанный сигнал смешивается с исходным в желаемой пропорции и поступает на выход устройства.

     Один  из важных узлов устройства, реализующего хорус-эффект, - это генератор низких частот, осуществляющий модуляцию времени задержки сигнала. Он вырабатывает колебания определенной формы, лежащие в пределах от 3 Гц и ниже. Управляя характеристиками этих колебаний (частота, форма, амплитуда), можно кардинально влиять на звучание эффекта. Наибольший интерес представляет вариант, когда один или даже несколько параметров волны менялись бы по случайному закону, потому что это наиболее соответствовало бы реальному, живому исполнению. К сожалению, подавляющее большинство приборов ограничивается простым периодическим изменением амплитуды, а в более сложных устройствах имеется возможность выбора формы волны (синусоидальная, треугольная, логарифмическая и т.д.).

      Как и дилэи, первые образцы устройств, реализующих хорус, были выполнены  на аналоговой элементной базе с использованием уже знакомых нам ПЗС, в которых время задержки управлялось генератором низких частот. Такие устройства в достаточно широком ассортименте выпускаются и сейчас - это в основном напольные педали эффектов (рис.3.3, 3.4).

                 Рис. 3.3. Гитарная педаль                                   Рис. 3.4. Гитарная педаль                         

         DOD FX64 Ice Box Stereo Chorus.                                 Boss Super Chorus CH-1. 

     Наряду  с ними в производстве находятся и цифровые приборы. В них хорус реализован вкупе с другими эффектами временной задержки, так как у всех них принцип работы одинаковый, и отказываться от лишнего, «бесплатного» по своей сути эффекта не имеет смысла. Следует также упомянуть и такую разновидность хоруса, как стереохорус. Настоящий стереохорус представляет собой два монофонических хорус-эффекта, сигналы которых разнесены по фазе в обоих каналах на 90 градусов. В результате получается интересный панорамный эффект, создающий объемное пространственное звучание. В напольных эффектовых педалях стереохорус выполнен гораздо проще: по одному каналу передается «сухой», необработанный сигнал, а по другому – обработанный. 
 

4. ФЛЭНЖЕР 

     «Летящее» звучание, полученное с помощью  флэнжера (flanger) (рис.4.2), весьма специфично и напоминает звук реактивного двигателя самолета.

     Легенда гласит, что эффект флэнжер был  открыт совершенно случайным образом  в 1958 году известным звукорежиссером  Ф. Спектором. Пытаясь получить задержку сигнала с помощью катушечного  магнитофона, он случайно коснулся края крутящейся бобины с пленкой, вызвав тем самым временную модуляцию сигнала. Полученный эффект был назван флэнжером, так как одно из значений слова flange по-английски - фланец, обод катушки с лентой.

     По  своей сути флэнжер ничем не отличается от хоруса, принцип работы у него точно такой же. Разницу составляет лишь время задержки. Если для хоруса типичные значения находятся в пределах 20-30 миллисекунд, то для флэнжера они несколько меньше - 5-15 миллисекунд. Так же, как и в хорусе, время задержки должно периодически меняться, что достигается при помощи генератора низких частот, вырабатывающего колебания той или иной формы. 
 

    Рис. 4.1. Гитарная педаль              Рис. 4.2. Гитарная педаль        Рис. 5.1. Гитарная педаль

  Ibanez Chorus/Flanger CF-7.                   BOSS Flanger BF-3.                           MXR Phase 90. 
 
 

5. ФЭЙЗЕР 

     Эффект фэйзер (phaser), также часто называемый фазовым вибрато (рис.5.1.), отличается от флэнжера еще меньшим временем задержки - всего 1-5 миллисекунд, поэтому тут уже можно говорить о смещении фаз копий сигнала. Но имеется и одно принципиальное отличие. Флэнжер является чистой линией задержки, в которой изменяющееся время задержки одинаково для всего диапазона частот. Иными словами, групповое время задержки является постоянной величиной. В случае фэйзера мы имеем резко нелинейное групповое время задержки, то есть задержка сигнала на разных частотах неодинакова и меняется по определенному закону. Поэтому, несмотря на одинаковый с флэнжером механизм работы, эффект, производимый фэйзером, заметно отличается на слух.

     Таким образом, флэнжер, фэйзер и хорус  являются родственными эффектами, и  на практике имеет смысл использовать только один из них. 

6. ТРЕМОЛО   

     Применительно к электрогитаре этот эффект почему-то не получил большого распространения, гораздо чаще его используют в клавишных синтезаторах. Тем не менее, в любом современном гитарном процессоре амплитудное вибрато (amplitude modulation), или, что то же самое, тремоло (tremolo), обязательно присутствует. Промышленностью выпускаются и отдельные напольные педали, реализующие рассматриваемый эффект (рис.6.3). Под словом «вибрато» обычно подразумевают периодическое изменение какого-либо параметра (или нескольких параметров) звукового колебания. В данном случае, как следует из названия эффекта, его суть заключается в периодическом изменении громкости звучания (или с точки зрения физики - изменении амплитуды сигнала), происходящем по определенному закону (рис. 6.1). 

  Рис. 6.1. Диаграмма работы амплитудного                           Рис. 6.2. Структурная схема устройства,