Это тема субъективная, хотя объективное мнение большинства музыкантов заключается в том, что лампы звучат лучше. Одним из результатов этого мнения является то, что почти все производимые неламповые усилители выходят на рынок с заявкой, что они воспроизводят ламповый звук! Просмотрите любой гитарный музыкальный журнал – и увидите фирменные названия ValveState и TransTube!

Вот некоторые «за» и «против» ламповых усилителей:

За:
- Плавный переход в амплитудное ограничение (мощность в RMS обычно дается при определенном % общих гармонических искажений (ОГИ или THD);
- Большой динамический диапазон (поскольку амплитудное ограничение не так заметно при полной мощности);
- Перегруженный звук (овердрайв) – «музыкальный» (то есть, мягкий, не резкий);
- Разные модели дают постоянный стандартный узнаваемый звук;
- Ограниченный диапазон частот (усилитель и динамик в комбинации обычно дают около 80-6000 Hz).

Против:
- Усилители имеют большой вес из-за необходимости установки выходного трансформатора и бОльшего силового трансформатора;
- Лампы обычно приходится заменять до одного раза в год для поддержания оптимального звука;
- Лампы «шумнее» (шипение, микрофонный эффект);
- Усилители греются при работе (и только у немногих есть охлаждающие вентиляторы!);
- Дороги по цене и содержанию.

Лео Фендер (Leo Fender) имел радиотехническое образование, поэтому было бы верно предположить, что он разрабатывал свои усилители в 1950-х без какого-либо прицела на контролируемый и длинный овердрайв. По слухам, его первый эскиз был взят прямо из справочника компании RCA по лампам!

С помощью «полевых испытаний» музыкантов того времени (в первую очередь, стирающего в пыль медиатры американского сёрф-гитарного гуру Дика Дэйла), он, конечно, был нацелен на разработку физически и электрически надежного устройства, способного выдержать все тяготы и лишения гастролирующих гитаристов. Так уж получилось, что сочетание его электрически надежного дизайна и естественных характеристик лампового овердрайва создали фирменный звук, используемый по сей день.

ИСТОРИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Итак, что может помешать кому-нибудь создать неламповый усилитель, работающий как ламповый? К сожалению, первые такие попытки принесли транзисторным усилителям ту ужасную репутацию, которую они имеют в данном варианте применения. Основным возражением против этих прототипов были их жесткость и ограниченный динамический диапазон, почти целиком обусловленные сверхчистым звуком и широким частотным диапазоном вплоть до достижения максимальной выходной мощности, после чего переход к амплитудному ограничению (АО) происходил резко и жестко.

Когда на усилителе играли почти на предельной мощности, атака звука (сразу после удара по струне) выводила усилитель на короткое мгновение в зону АО, давая «скользкий, плюющийся» звук в начале каждой ноты. Если усилитель выходил далеко в зону АО, то обычно перегруз (овердрайв) был очень грязным и немузыкальным.

В свое время было много споров о том, что ламповые усилители давали перегруз в основном с четными гармониками (музыкально соотносящимися с основным тоном и поэтому желательными), в то время как транзисторные усилители дают нечетные гармоники, которые не сочетаются музыкально с основной нотой. Я не думаю, что это полностью верно, поскольку у музыкантов направления «тяжелый металл» в 80-х (и как вариация у гитаристов стиля гранж в 90-х) был популярен тип дисторшна, воспроизводивший резкое АО неламповых усилителей. Этот тип дисторшна стал приемлемым в результате воспроизведения его с очень тщательной обработкой по частотам (эквализацией) для снижения уровня жестких компонентов и без того, чтобы жертвовать очень широким частотным диапазоном

Тем не менее, ламповый схемы производят главным образом перегруз гармоник низкого порядка (музыкально согласующихся), в то время как неламповые схемы обычно воспроизводят полный диапазон гармонических искажений, включая нежелательные гармоники высокого порядка. Это происходит из-за ряда факторов, включая трансформаторный выход ламповой схемы, и большое количество обратных (электронных) завязок, необходимых в электронных схемах. Ламповые схемы не нуждаются в большом количестве обратных электрических связей, а некоторые хорошо звучащие усилители не используют их вовсе!

Другой популярной теорией своего времени было то, что разница определялась питанием: лампы зависят от вольтажа, а транзисторы – от тока. Поэтому большие надежды возлагались на полевые транзисторы, поскольку они тоже зависели от вольтажа. Некоторые компании выпустили усилители на полевых транзисторах с обычной претензией на их похожесть по звуку на ламповые – и вновь потерпели фиаско. Эти ранние схемы по прежнему являли собой транзисторную чистоту звука с внезапным и резким переходом к АО.

По моему восприятию, главными нежелательными элементами транзисторных усилителей мощности являются отсутствие спада по высоким частотам, позволяющего убрать резкость жестокого АО. Но более важно то, что переход к АО уж очень резок. Искажения сами по себе – это добавление высоких гармоник, не присутствующих в исходном сигнале, и плавность перехода к искажениям, и разница в схеме означают то, что они добавляют разные гармоники. Ламповые усилители используют выходные трансформаторы, что выделяет гармоники низкого порядка на ранних стадиях искажений, придавая мягкость перегрузу. В последнее время транзисторные усилители стали обращаться к этой схеме с тем или иным успехом, используя ограничители громкости и различные варианты овердрайва в предусилителях. Marshall Valvestate и Peavey Transtube дают очень похожие на ламповые динамические характеристики при полупроводниковых схемах.

Еще одним вариантом является использование очень мощного транзисторного усилителя и кабинетов при формировании необходимого звука исключительно на стадии предусиления. Именно такой метод приветствуется некоторыми гитаристами стиля «хэви метал» и аналогичных стилей.

ТИПИЧНЫЕ СХЕМЫ

Большинство нынешних схем (ламповых и транзисторных) позволяют перегружать предусилитель, в то время как основной регулятор громкости (master volume) контролирует уровень воспроизведения усилителя мощности. Это позволяет исполнителю использовать разные варианты звука – от чистого до перегруженного – на различных уровнях громкости. Обычно исполнитель устанавливает фиксированную громкость исходя из условий концерта, и включает ножным переключателем перегруз по мере надобности. Стало обычным усиливать сигнал в сотни раз уже на стадии предусиления!

Ниже приводится схема, показывающая, как устроен предусилитель с овердрайвом. Овердрайв может быть встроен в усилитель или находится в отдельном корпусе и включаться ногой.

Существует много привлекательных градаций звука, производимого ламповыми усилителями – от совершенно чистого до «выкрученного до упора» овердрайва. Невозможно описать каждую из градаций между этими крайностями, но существует три отчетливо разделяемых звука, находящихся до, в точке и после точки АО:

Clean, когда перегруза не слышно вообще. Даже когда ламповый усилитель работает намного ниже точки слышимого перегруза, он все равно проявляет определенную степень компрессии или сустейна. Исполнители обычно описывают этот эффект как «теплоту», хотя это не имеет ничего общего с установкой тембра (много низких частот или приглушены высокие частоты).

Braun или Thick, «сливочный» звук, когда усилитель выведен на небольшой перегруз в начале звучания ноты или аккорда, но затухание уходит в чистый звук. Это считается «яблочком» усилителя, когда сустейн и различной степени АО происходят во время звучания одной ноты. Этот звук пока еще не дался ни одному полупроводниковому усилителю или усилителю мощности из тех, что я слышал. Я бы даже предположил, что любой, кому удастся точно передать этот звук в транзисторном усилителе, может, наверное, заработать кучу денег от гитаристов всего мира, хотя я не знаю как это скажется на ламповой индустрии. Не желая никого обидеть, хочу сказать, что многие пытались это сделать, но никому не удалось. Близкий к этому звук я получаю, используя лимитер, за которым стоит схема овердрайва – на грани АО, затем эквалайзер для небольшого приглушения высокочастотной отдачи. Как упомянуто выше, Marshall Valvestate и Peavey Transtube дают достаточно реалистичные звуки и динамику.

Overdrive с длинным сустейном и мягким перегрузом. Современные предусилители способны тонально воспроизводить многие популярные звуки, а также некоторые новые, недостижимые ни на одном из типов усилителей. Многие исполнители соглашаются с тем, что звук хорош, но динамическая отдача не такая, как у сильно перегруженного лампового усилителя мощности.

Я считаю, что звук, которого обычно добиваются гитаристы, производится на уровне усиления мощности лампового усилителя. Например, Mesa Boogie предлагает одни из наиболее многовариантных ламповых предусилителей-овердрайвов, и звук, который можно получить на них, действительно классный, но я не слышу этой «сливочной» компрессии до тех пор, пока не начинаю выкручивать ручку усилителя мощности (т.е. повышать громкость!).

Несколько схем последних лет являются гибридными, позволяющими лампе в предусилителе перегружаться, а транзисторному оконечному усилителя – работать в пределах его мощности. Перегруженная лампа в предусилителе звучит по-другому, чем в популярных полупроводниковых схемах перегруза, однако по мне она звучит не так как перегруженный ламповый усилитель.

ПЕРЕХОДИМ НА "ЦИФРУ"

Другая область, которая открывается в настоящее время – это цифровое моделирование. Предусилители, такие как Roland GP-100, Boss GX-700 и новые усилители, такие как Johnson (Digitech) Millennium и AxSys Line 6 конвертируют сигнал от вашей гитары в цифры, которые манипулируются различными компьютерными программами, а затем вновь конвертируются в аудиосигнал. Это уже дало некоторые удивительно гибкие варианты. В дополнение к эмуляции звуков многих популярных усилителей, могут создаваться совершенно новые звуки и комбинироваться различные компоненты. Например, вы можете комбинировать темброблок Fender с выходным каскадом Vox AC30, включенным в кабинет Marshall с 4-мя динамиками! Roland VG-8 моделирует всю гитарную систему – от типов звукоснимателей, типа гитары, усилителя, эффектов, системы динамиков и микрофона.

Эти эмуляторы усилителей хороши и вполне применимы как вживую, так и при записи. Эта гибкость сама по себе делает эти системы естественным выборов музыкантов, которым нужен широкий спектр звуков усилителей и цифровых эффектов в одном наборе. Например, если вы играете кавер-версию, или вам нужно быстро записаться и вы не можете себе позволить потратить деньги на соединение в студии различных усилителей и кабинетов. По мне, эти схемы все-таки не дают того сочного звука, как у оконечного каскада лампового усилителя, но, принимая во внимание, что это схемы первого и второго поколения, будущее выглядит привлекательно!

ОСНОВЫ ГИТАРНОГО УСИЛЕНИЯ

Электрогитаристов часто можно покритиковать за их нежелание воспринимать новые идеи и технологии, однако нет сомнения в том, что классическая гитара 50-х и ламповый усилитель в хорошем состоянии по-прежнему звучат великолепно в современных записях. Это критерий хорошей схемы с самого ее начала. Что сегодня улучшено – так это постоянство и выгода в стоимости массового производства. Это компенсирует редкость хорошего гитарного дерева (которое делают большую разницу даже на электрогитарах), увеличение стоимости труда при изготовлении как гитар, так и усилителей, и наличие хороших и постоянного качества ламп.

Присутствует также и элемент ностальгии с воспоминаниями о великих гитаристах минувших лет и желание использовать те же инструменты и оборудование для возвращения волшебства. Старые инструменты и оборудование стали также ценными коллекционными предметами (некоторые с очень завышенной ценой), что только усиливает их привлекательность. Многие компании в последнее время обозначили такое направление, как выпуск на рынок своих оригинальных инструментов и оборудования; новые гитары сейчас можно купить даже «состаренными»!

Погоня за старым оборудованием также соотносится с нежеланием гитаристов расставаться с ламповым усилением; и существует много причин (обсуждаемых ниже), почему ламповые и неламповые схемы ведут себя по-разному. Проще говоря, если гитаристы предпочитают ламповый звук – они и будут покупать и использовать лампы.

ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИКИ

По-прежнему существуют несколько транзисторных схем с большими недостатками. Скорее всего, это результат непонимания типичных спецификаций гитары и предположения, что задачей усилителя является точное воспроизведение сигнала без искажений. Честно говоря, этот тип схем подходит для некоторых «чистых» стилей гитар, таких как «электрический» джаз, акустическая гитара и традиционные направления кантри. Вот некоторые основные положения:

Входное сопротивление: Обычно 1 MОм, минимум - 500 Kом (у гитар с хамбакерами регуляторы громкости до 500 KОм, у гитар с синглами обычно 250 KОм).

Темброблоки: Магнитные звукосниматели гитар обладают индуктивностью и требуют компенсации, хотя это используется также для усиления звуковых характеристик, а не просто коррекции. Без компенсации у них сильно подчеркнуты низкие и средние частоты, а выход высоких частот мал – в целом мутный и приглушенный звук. Поэтому обчная регулировка высоких и низких частот, применяемая в Hi-Fi аппаратуре, здесь непригодна.

Для того, чтобы услышать естественный звук звукоснимателя, используйте обычный гитарный усилитель, установив регулятор средних на максимум, а низких и высоких – на «0». Это, в общем, дает усилителю ровную частотную характеристику (см. ниже) и, как я предполагаю, вы услышите мутный и приглушенный звук. И в этом все назначение этих темброблоков, обеспечивающих компенсацию естественного звучания звукоснимателей – контроль средних частот просто усиливает обычный «серединный» звук звукоснимателя. Контроль высоких и низких работает в противоположность – они усиливают уровни высоких и низких частот, оставляя промежуточную зону для обрезания средних частот (см. сравнение Fender/Marshall ниже). Поэтому при типичных установках слегка «вкрученных» низких, средних и высоких, общая эквализация сигнала добавляется к естественному звуку звукоснимателя, давая сбалансированный выход низких, средних и высоких частот.

Полностью выведенные средние частоты при отсутствии низких и высоких, собственно, дают почти ровную частотную характеристику, позволяющую услышать естественное звучание ваших звукоснимателей.

Ниже приводятся схемы типичных темброблоков Fender и Marshall. Обе они отвечают критериям компенсации подчеркнутого среднечастотного выхода звукоснимателей, давая в то же время полезный запас регулировки тембра.

Схемы Fender и Marshall созданы под собственный стиль, которые сильно отличаются друг от друга. При некотором обобщении, схемы и выходные каскады Fender ориентированы на чистый и рубленый звук при чистом или на начальной стадии перегруза уровне. Усилители Marshall лучше всего проявляют себя на низких и средних "роковых" тонах при игре на уровнях от среднего до сильного перегруза.

Ниже приводятся графики частот, показывающие диапазон и эффект теброблоков Fender и Marshall. Это распечатка с экрана из отличной программы «Tone Stack» для Windows, разработанной Дунканом Мунро (Duncan Munro). Если вы интересуетесь такими вещами, то вы можете скачать эту программу с сайта Дункана.

Вот простое сравнение частотных характеристик Marshall и Fender с установками, которые с допуском можно назвать «типичными» - низы на 3, средние на 4 и верхние на 6. Основная разница заключается в том, что у Marshall пропускает более высокий уровень сигнала и их темброблок имеет меньший диапазон регулировок. Более высокий уровень означает, что при одинаковом количестве уровней предусиления Marshall может сильнее перегружать выходной каскад.

Принимая во внимание то, что ноты на шестиструнной гитаре не звучат ниже 80 Гц, а типичный гитарный динамик срезает частоты выше 5 Кгц, эти части кривых одинаковы. У обеих есть провал в середине, который, в первую очередь, компенсирует обычное акцентированное воспроизведение средних частот для типичного звукоснимателя, а не явный провал в середине кривой. У схемы Marshall этот провал примерно на октаву выше, чем у Fender, оставляя средние и низкие частоты нетронутыми для полного звука Marshall. С другой стороны, темброблок Fender пропускает средние и высокие частоты с введением контроля высоких и несколько усиливает низкие, что дает знаменитый искрящийся и плотный звук.

Ниже дается таблица каждого из диапазонов тембра Fender. Во всех случаях остальные две ручки оставлены на 5. Например, в таблице регулировки высоких показан эффект при перемещении ручки от 0 до 10 при положении ручек низких и средних на 5. Обратите внимание на то, что все потенциометры имею широкий диапазон регулировок, а управление низкими имеет наибольший эффект в диапазоне от 0 до примерно 3. Все, кто играли на Fender, знают это; и этот потенциометр запросто может быть заменен потенциометром с более логарифмической характеристикой, что смягчит этот эффект, оставляя диапазон регулировок прежним.

У схемы Fender есть еще необычный побочный эффект – если все ручки поставлены на 0, то звук не идет вообще. У схемы Marshall этот момент обойден, но, тем не менее, звук при всех ручках на 0 не тот, который вы будете использовать.

Ниже даются графики для темброблоков Marshall. Как было уже отмечено, основное для них – более узкий диапазон регулировок, более высокая частота среза средних частот и более высокий уровень сигнала в целом. Меньший диапазон регулировок и более высокий уровень сигнала определяются применением резисторов с номиналом 33 KОм вместо 100 КОм у Fender. Это дает также темброблоку более низкое входное сопротивление, что требует запитки с каскада предусиления с более низким выходным сопротивлением (катодный повторитель).

Ламповые усилители мощности часто снабжаются регулировкой "презенса" (которая уменьшает негативную обратную связь в оконечном каскаде) для небольшого подъема частот в верхней части среднего диапазона.

Широкий динамический диапазон: Гитарная струна, по которой ударили медиатром, требует широкого динамического диапазона для передачи начального пика и последующего чистого усиления затухающего колебания. Некоторые простенькие схемы не имеют такой возможности в своих предусилителях, не говоря уже о способности усилителя мощности. Предусилители должны иметь мощные шины питания и не должны иметь степени усиления, при которой начальная фаза огибающей звучащей струны ограничивалась бы по амплитуде.

Используйте инструментальные динамики. В отличие от Hi-Fi динамиков, которые спроектированы так, чтобы катушка полностью находилась в магнитном поле для увеличения линейности, инструментальные динамики спроектированы таким образом, что катушка при крайних положениях частично выходит из магнитного поля. Отчасти, это сделано для защиты динамиков, но также дает и эффект «мягкого АО», желательного в гитарных усилителях. Поэтому важно подбирать мощность динамика как можно ближе к мощности усилителя. Популярными инструментальными динамиками являются Electro Voice (EV), Celestion и J.B. Lansing (JBL).

Надежность. Многие музыкальные стили требуют держать усилитель в стадии перегруза в течение длительного времени, и усилитель должен быть спроектирован таким образом, чтобы все его компоненты свободно это выдерживали. Схемы обычных негитарных усилителей предполагают, что они не должны перегружаться, и специалисты, работающие в этом направлении, должны «отучиться» от многих основных принципов. Популярные схемы были найдены в результате проб и ошибок из-за отсутствия положенных на бумагу знаний в области нелинейного усиления.

Дорожные достоинства. Музыкальное оборудование этого типа должно быть защищено как физически, так и электрически. Оборудование групп часто перевозится и устанавливается бригадами без особой гарантии физической сохранности. Аналогично следует предполагать, что выходные каскады могут случайно закорачиваться, поэтому большинство профессионального оборудования выполнено так, чтобы противостоять этой напасти электронным путем и, на самый крайний случай, без внутренних предохранителей.

СДЕЛАЙ САМ

По мере развитии технологии я все меньше убежден в том, что делать самим гитарные усилители и предусилители – практично для «самоделкиных».

Конечно, компоненты ламповых усилителей (в частности, выходные трансформаторы) все менее доступны в виде отдельных частей. Хотя стоимость профессиональных ламповых усилителей намного выше, чем неламповых, последние вполне на уровне и приличные. В придачу вы получаете хорошо спроектированное надежное устройство и гарантию.

Кроме того, транзисторные схемы последних лет уменьшили влияние нежелательных явлений этого направления и приемлемы по цене. Есть перспектива изготовления овердрайва, либо в виде отдельной педали, либо встроенного в предусилитель. За последние 10 лет развитие в этом направлении было невелико; самые последние модификации дали дополнительную гибкость в использовании, а некоторые «классические» схемы просто упакованы в другую коробку.

Последние разработки цифровых овердрайвов показывают их изрядный потенциал за счет программной эмуляции овердрайва ламповых усилителей и характеристик динамической отдачи в сочетании с эмуляцией кабинетов. Они намного гибче и более управляемы, чем аналоговые схемы, и АЦП/ЦАП коренным образом улучшились со времен первых шагов в этом направлении. Я полагаю, что они будут продолжать улучшаться и со временем станут еще дешевле.

Хотя компоненты и технология цифровой обработки стали очень доступными, необходимы огромные усилия на разработку, и не в интересах компаний, которые затратили эти усилия, делиться своими знаниями. Поэтому я не думаю, что эти устройства – подходящее предложение для домашнего конструирования, хотя всегда интересно учиться и экспериментировать!

КАК ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ГИТАРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Если вы поговорите с технарем, который незнаком с гитарным усилением, вы встретитесь с двумя обычными непониманиями:
- Гитарные усилители, так же как и любой усилитель, предназначены для правильного воспроизведения необработанного гитарного звука электрогитары; - Гитаристы перегружают свои усилители для того, чтобы играть как можно громче;

Оба эти положение некорректны, хотя есть смысл играть через любой усилитель на уровне, близком к его предельной мощности…

Почти для любого стиля гитарное усиление является неотъемлемой частью творческого процесса. Сама гитара, предусиление (которое включает в себя эквализацию равно как и звуковые эффекты), использование усилителя мощности на различных уровнях перегрузки и динамики – каждый из них добавляет свой существенный элемент в конечный звук.

Этот процесс модификации звука и творчества даже не заканчивается динамиком! Вообще-то, это петля, где звук возвращается в источник. Произведения часто играются и записываются на уровнях от среднего до громкого, и акустическая энергия от динамиков движет уже колеблющуюся струну (струны), изменяя естественную характеристику затухания и/или движет струны до получения акустической обратной связи в дополнение ко многим вариантам звукоизвлечения.

Этот вид обратной связи не имеет ничего общего с нежелательной обратной связью микрофона и порталов. Например, гитарист может сыграть одну ноту и при достаточном уровне гейна может заставить звучать эту ноту бесконечно. Затем, касаясь струны в любой из многих точек, заставить ее изменить высоту до гармоники взятой ноты. Эти технические приемы – не случайность или эксперимент и не обязательно используются как театральный прием: это отработанная часть электрогитарной техники.

Потребность в высоком уровне гейна для ровного использования этой техники не требует излишней громкости. Гитарные усилители и/или предусилители обычно выводятся на перегруз с очень высоким уровнем гейна по целому ряду причин. Одним из премуществ этого является возможность маскировать разницу в уровне между нотами, сыгранными медиатром, теппингом и различными вариантами извлечения гармоник.

Для неиграющего человека может показаться странным, что кто-то перегружает усилитель. В конце концов, все знают, что это дает неприятно звучащие искажения. С другой стороны, эволюция развития гитарных усилителей за последние 30 лет почти целиком была направлена на создание желательного и "музыкального" перегруза до точки, в которой сейчас он является формой технического искусства. Следует отметить, что существуют музыкальные стили, где чем вульгарнее дисторшн – тем лучше, хотя многие гитаристы ищут более «чистого» типа перегруженного дисторшна.

Звук лампового усилителя, входящего в зону АО и выходящего из нее – это тот звук, который страстно ищут многие гитаристы.

Хотя он может быть эмулирован на более низких уровнях громкости (с овердрайвовыми предусилителями, цифровым моделированием и даже понижателями мощности), он все равно не настолько хорош, как «настоящий». В целом это та причина, по которой гитаристы предпочитают использовать усилители на максимальной мощности. Конечно, если бы гитаристам хотелось играть настолько громко, насколько возможно, они бы просто покупали полупроводниковые усилители. По нынешним ценам я могу купить транзисторный усилитель на 1600 ватт по цене моего 30-ваттного лампового усилителя!

Транзисторный усилитель будет также и надежнее, но мне нужен звук, а не громкость. Хитрость в том, чтобы использовать усилитель, на котором вы можете играть на максимальной мощности при правильном соотношении уровней громкости «вживую». Если вам трудно представить как звучит тот или иной тип овердрайва, пожалуй, лучше всего описАть это как нечто похожее на диаграмму гармоники, тогда как другие типы овердрайва могут звучать ближе к саксофону или скрипке. Конечно, эти инструменты имеют другие характеристики, такие как кривые резонанса, тембра и громкости, которые четко отделяют их от перегруженного звука электрогитары.

Чем больше используется овердрайв, тем меньше динамический диапазон гитары. Чистый (без овердрайва) звук струны имеет ту же кривую, что и звук пианино. Другая противоположность – сильный овердрайв дает почти постоянный уровень громкости, от момента, когда вы ударили по струне до затухания. Это эффективно увеличивает участок затухания в кривой громкости, давая возможность применения тем вариантам гитарной техники, которые невозможны при чистом звуке.

Важно также понимать, что тип вашей гитары влияет на тип овердрайва. Синглы (например, на популярной гитаре Fender Stratocaster) дают более яркий и четкий звук, чем хамбакеры (такие как на Gibson Les Paul), которые дают более полный, «сливочный» звук. Эта разница особенно отчетлива на «чистом» звуке усилителя, но остается вполне заметной и на большом перегрузе.

ГИТАРНЫЕ ДИНАМИКИ ПРОТИВ ДИНАМИКОВ HI-FI

Как и гитарные усилители, гитарные динамики предназначены для «окрашивания» звука. Динамики Hi-Fi, с другой стороны, предназначены для «правильного» воспроизведения звука. Между инструментальными и Hi-Fi-динамиками много разного. Ниже приводится диаграмма того, что происходит, когда вы подаете до удвоенной мощности в каждый из типов динамиков.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Пожалуйста, не трактуйте это как: "GM Arts говорит, что вы можете подавать на инструментальные динамики бОльшую мощность, чем их номинал!" Конечно, это не рекомендуется! Это значит, что Hi-Fi-динамики предназначены для «правильного» воспроизведения звука (в линейном диапазоне) вплоть до заявленного. После этого вы начинаете повреждать диафрагму и вскоре сожжете катушку.

Инструментальный динамик, напротив, сохраняет линейные характеристики вплоть до своей максимальной мощности, затем постепенно ограничивает движение диафрагмы, давая относительно чистый, но в определенной степени компрессированный звук. При эксплуатации инструментального динамика близко к максимальной мощности все равно попадаются всплески по выходу, такие как ударные, начальная фаза звучания гитарной струны, рояль и т.д. Инструментальные динамики спроектированы таким образом, чтобы выдерживать такие короткие всплески. Конечно, если вы переусердствуете, то повредите диафрагму или сожжете катушку.

В инструментальных динамиках это достигается обычно более широкой, но короткой намоткой катушки. Движение диафрагмы мягко ограничивается в крайних положениях, в основном, по двум причинам:
- катушка начинает выходить из линейной части магнитного поля; - жесткая подвеска удерживает ее под контролем.

Существуют и другие различия – ниже приводится диаграмма частотных характеристик.

Hi-Fi динамики и колонки спроектированы таким образом, чтобы покрывать весь слышимый спектр без какой-либо окраски (вариаций). Часто это достигается тремя или более динамиками (низкочастотным, среднечастотным, высокочастотным и т.д.), в некоторых вариантах с фазоинверторами, кроссоверами, внутренним акустическим поглощением. Стараются перекрыть диапазон от 20Гц to 20KГц.

Гитарные динамики и кабинеты редко бывают с акустическим поглощением; высокочастотные динамики и фазоинверторы в них не популярны. У этих динамиков и кабинета акцентируются средние частоты. Нижние частоты обычно срезаются в районе нижней гитарной ноты (80 Гц); средние частоты сильные с некоторыми пиками и провалами в районе от 2 до 5 КГц , затем идет резкий спад верхних частот выше примерно 5 КГц.

Отдача низких еще меньше в кабинетах с открытой задней стенкой, хотя это можно компенсировать (если захочется) выведением регулировки низких частот. Предполагая, что динамик может это выдерживать без поглощения, обеспечиваемого закрытым кабинетом, он будет звучать отлично. Кабинеты с открытой задней стенкой имеют более средне-высокий звук и более широкое рассеивание звука, тогда как закрытые кабинеты имеют более плотную и подчеркнутую передачу низких. Эти пики и провалы происходят из-за отражения звука внутри кабинета наружу через диафрагму. Некоторые частоты добавляются к существующим вибрациям диафрагмы, тогда как другие поглощаются, приводя к этому эффекту. Кабинеты с одним динамиком обычно дают более подчеркнутые пики и провалы, поэтому многие предпочитают закрытые кабинеты с 2 или 4 динамиками и эффект остается заметным, но без очевидных резонансов.

Эта разница в характеристиках приводит к различным вариантам кабинетов и комбинациям динамиков, направленным на различные музыкальные стили. Например, более «тяжелые» стили выигрывают от более полных низов, но чуть более низкого аудиоспектра, чем рок.

Если вы делаете кабинет сами, возможно, вам придется немного поэкспериментировать. Еще лучше – возьмите взаймы или напрокат различные кабинеты и постройте что-то похожее на комбинацию кабинета и динамиков, которая вам понравится. Тип используемого дерева не дает большой разницы. Если (внутренняя) текстура гладкая, то она даст более подчеркнутые частотные пики и провалы, чем грубая или пористая отделка. Нужно еще выдерживать компромисс между весом и прочностью. Для укрепления больших плоских панелей можно использовать перекладины. В Интернете существуют много программ по созданию кабинетов, но общее правило таково: чем больше внутренний объем, тем лучше отдача по низким частотам. Если кабинет дает слишком много «пиков», можно смягчить этот эффект за счет внутренней акустической прокладки на одной или нескольких внутренних поверхностях.

ЗАЧЕМ ИГРАТЬ ТАК ГРОМКО?

Мало сомнений в том, что первые звуки овердрайва были открыты во время попыток играть так громко, насколько это возможно, иногда без всякой логичной причины, иногда – вынужденно, чтобы быть слышным в шумной аудитории и среди других членов ансамбля. Нельзя отрицать, что такой подход существует и сегодня в некоторых музыкальных стилях. Тем не менее, опытные гитаристы, поднявшиеся на высшую ступень в своей области, не только хозяева своего инструмента, но и звуковоспроизведения. Используя гитарное усиление в качестве неотъемлемой части создания звука, опытный гитарист знает как использовать различные уровни перегруза динамически в дополнение к технике владения инструментом для того, чтобы выразить определенную форму музыкального искусства.

Любой солирующий инструмент, для того чтобы его было слышно как таковой, должен играть на уровне выше уровня звукового фона.

В случае рок-группы это обычно означает ударные и других инструменталистов группы. Достижение полезного динамического диапазона сверх этого уровня диктует использование уровня громкости и, соответственно, мощности усилителя. Громкая игра имеет также ряд социальных значений, таких как «притопление» других влияний. Присутствует также элемент энергии. Технически, акустическая энергия динамиков часто мастерски используется для обратной связи с колеблющимися струнами инструментами для создания сустейна и контролируемой обратной связи с гармонирующими нотами.

Следует отметить, что обычная гитара и перегружаемый с различной степенью ламповый усилитель используется как основной инструмент в популярной музыке более 30 лет, и его популярность непоколебима и по сей день, невзирая на революции транзисторных схем, синтезаторов и компьютерно-цифровых программ.

Если бы гитаристы просто хотели играть громко, то они брали бы сверхчистые с большой мощности полупроводниковые усилители, доступные сегодня. Например, транзисторный усилитель на несколько сотен ватт (обычно применяемый для порталов) можно купить за половину стоимости хорошего лампового усилителя от 50 до 100 ватт.

Большинство концертных площадок в наши дни используют так называемый «полный цикл», означающий, что вся группа и инструменты идут через единую мощную систему порталов. Это позволяет гитаристам использовать свои любимые усилители в любом месте, при обычном требовании к мощности порядка 50 ватт RMS достаточном для небольших клубов и 100 ватт – для дискоклубов или открытых площадок.

РАЗРАБОТКА НАДЕЖНОСТИ

Обычный путь для создания надежного усилителя – применение компонентов, которые легко могут выдерживать предельную нагрузку. Например, вы увидите сопротивления с номиналом как минимум в два раза выше, чем подводимая к ним мощность. Однако для перегружаемого усилителя нужно тщательно продумывать все. Например, выходной каскад может выдавать по меньшей мере в полтора раза больше заявленной мощности, поэтому компоненты выходного каскада, например, трансформатор, должны это учитывать. С другой стороны, блок питания не должен подавать напряжение бесконечно, поскольку это определенно сожжет выходной каскад! Некоторые разработчики используют ламповые выпрямители (rectifiers, или другими словами, ограничители питания), чтобы этого не случилось.

ГИТАРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ - ОВЕРДРАЙВ И ДИСТОРШН

Перегруженный звук лампового усилителя – очень желателен; множество схем выходных каскадов дают разнообразные узнаваемые звуки, которые можно услышать на современных записях. Единственная проблема в том, что ламповый усилитель способен давать такой звук на одной громкости (обычно достаточно высокой!).

Имитаторы нагрузки динамика (лучшие из них не просто обладают определенным сопротивлением, они должны эмулировать реактивную нагрузку динамика) позволяют гитаристам использовать один усилитель в различных ситуациях и для различных стилей на желаемом уровне громкости, регулируя уровень громкости имитатором нагрузки динамика. Другим вариантом остается использование различных усилителей, однако это подходит только немногим богатым музыкантам.

Пожалуй, существует три четко различимых типа ламповых оконечных усилителей:
- Классическая ранняя схема Лео Фендера (Leo Fender) на лампах 6V6 и позже на более мощных 6L6. Она дает полный четкий звук, подходящий для многих музыкальных стилей того времени и более поздних лет. Гитаристы стиля кантри любят «колокольчиковый» чистый звук, а блюзовые гитаристы быстро нашли классический вариант, когда он входит в перегруз при больших уровнях. Однако, при действительно сильном перегрузе звук ставится достаточно грязным с очень рыхлыми низами. - Схемы Marshall вначале были копиями Fender, но вскоре они переключились на выходные лампы EL34, вероятно, из-за местных поставок. Тем не менее, все остальное - история. Эти лампы дают более мягкий переход в овердрайв и сохраняют чистоту даже при высоких уровнях перегруза. Кроме того, у них ограниченная отдача по средним частотам, что дало начало знаменитому «кранчевому» звуку Marshall. Менее мощные EL84 имеют схожие характеристики. - Vox AC30 (и более популярная модель TB или Top Boost) использует схему выходного усилителя Class A, что дает более мягкий овердрайв. Послушайте звук Брайана Мэя (Brian May) – много хороших примеров. Fender и Marshall используют в своих схемах выходных каскадов Class AB, что более эффективно (больше ватт на лампу) и дольше сохраняет лампы. Когда гитарного сигнала нет, обе лампы почти «выключены», но когда вы начинаете играть обе лампы по очереди обрабатывают каждая свою половину сигнала. Это приводит к некоторым (нежелательным) искажениям. В схемах Class A лампы работаю вполовину мощности когда сигнала нет. Когда вы играете, лампа работает в диапазоне от нуля до полной мощности, поэтому нет никаких переключений, добавляющих нежелательные искажения. Это очень примитивное объяснение; пожалуйста, почитайте об этом подробнее еще где-нибудь в Интернете.

Изготовители штучных усилителей используют композитные схемы, дающий характеристики всех схем. Это можно сделать динамически (в зависимости от силы удара по струне и уровня громкости) или различными схемами переключения. Mesa/Boogie завоевала себе прекрасную репутацию за счет ламповых предусилителей с овердрайвом и схемами обработки сигнала, используемыми вместе с высококачественными выходными ламповыми усилителями. Большинство из нас может пользоваться для овердрайва и дисторшна разного рода педалями.

АМПЛИТУДНОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ

История попыток воссоздать желаемый звук овердрайва в различных схема нелинейных предусилителей не нова. Когда гитарист пробует то или иное устройство, первое впечатление обычно формируется по типу овердрайва и тональности; гитарист будет также думать о достаточной гибкости органов управления для того, чтобы приспособить устройство к собственным нуждам. Основные типы овердрайва обычно классифицируются как имеющие мягкое или жесткое АО.

Мягкое АО: Обычно называется «овердрайв», где чувствительность (гейн) обратно пропорциональна уровню подаваемого сигнала. Обычно это достигается за счет двух встречно-параллельных кремниевых диодов в отрицательной обратной связи микросхемы-усилителя, или за счет встречно-параллельных германиевых диодов или светодиодов, шунтированных на "землю".

Жесткое АО: Обычно называется «дисторшн», где уровень сигнала ограничивается в рамках его диапазона. Обычно это достигается за счет встречно-параллельных кремниевых диодов, шунтированных на "землю". Это похоже на схему овердрайва, но вместо германиевых или светодиодов используются кремниевые.

Вот картина того, что происходит с гитарным сигналом при мягком и жестком АО:

Есть и другие критерии, которые гитаристы могут заметить (но, может быть, и не сразу) при использовании этих устройств:

Возможность сохранения тембра. Различное сочетание гитарных звукоснимателей дает узнаваемый «фирменный» звук используемого инструмента. По своей природе овердрайв будет маскировать этот тембр до известного предела, однако для многих музыкальных стилей предпочтительнее сохранять оригинальный характер, насколько это возможно.

Интермодуляционные искажения. Опять же по своей природе, овердрайв дает интермодуляционные искажения, когда две или больше нот играются вместе. Для двух нот интермодуляционные искажения дают дополнительную ноту с частотой, представляющей разницу между начальными нотами. Для аккордов, где играются до шести нот, комбинация нотных пар может дать нераспознаваемую мешанину искажений.

С другой стороны, это вообще-то желательно для музыкальных стилей, использующих, в основном, так называемые «мощные» аккорды (power chords), поскольку в этом случае интермодуляционные искажения добавляют ноту, консонирующую с аккордом. В других стилях, где гитарист, к примеру, держит одну ноту и играет бендом (т.е., изменяет высоту) другой, появляется грязная басовая нота, которая, в принципе, очень нежелательна. До известного предела это может быть уменьшено путем убирания низких частот.

Сустейн против динамики. Одна из основных желательных черт овердрайва является производимый им сустейн. Однако слишком большой сустейн разрушает динамику. Гитаристам нужно также использовать овердрайв для сольной игры отдельными нотами и быть в состоянии убрать громкость на гитаре (эффективно снижая гейн на перегружаемом усилителе) для того, чтобы сделать звук чистым для игры аккордами. Некоторые схемы лучше других в этом отношении, предлагая компромисс между сустейном и динамикой. Схемы, создающие впечатление «переключения» с овердрайва на чистый звук по мере затухания ноты, обычно воспринимаются как звучащие неестественно.

Частотная компенсация. Поскольку предусилители обычно включаются между гитарой и темброблоком усилителя, отсутствует эквализация звукоснимателя, компенсирующая снижение отдачи по высоким частотам. Соответственно, обычно ограничивается отдача по низким частотам перед секцией овердрайва. Хотя было бы логичным усилить их после этой схемы. Но это сделает интермодуляционные искажения более заметными, поэтому обычно это не делается.

Устройство овердрайва как таковое добавляет высоких частот в звук просто потому, что оно нелинейное. Их надо «срезать» для сохранения похожести звука с оригинальным, а также для снятия нежелательных высокочастотных компонентов. Многие гитаристы предпочитают, чтобы эта установка регулировалась под их вкус.

КЛАССИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Факты и мнения. При написании этих страниц я всячески старался не приводить свое мнение; напротив, я старался привести вам только факты, чтобы вы могли сделать собственные выводы. Вам остается решать, насколько я в этом преуспел. Говоря о классических схемах, мне кажется, будет более полезным поделиться собственными впечатлениями того, как эти педали звучат для меня. Я также частично привел схемы этих педалей с объяснением характерных только для них свойств. Эти схемы не полны, они показывают только «сигнальную» часть и приводятся не все номиналы компонентов.

MXR Distortion+

Хотя примочка маркирована как дисторшн, это устройство с мягким АО на германиевых диодах. Это хороший пример того, как мало вам надо для хорошего базового звука. Вы легко можете заменить (или переключать) эти диоды на кремниевые для жесткого АО.

ProCo Rat Distortion

Может быть, эта педаль не следует в данном месте хронологически, но взгляните насколько похожа ее схема. Используются два кремниевых диода для жесткого АО. Я полагаю, что при больших уровнях гейна микросхема (IC) тоже входит в режим АО по питанию.

Ibanez Tube Screamer

Ни одна дискуссия по педалям овердрайва не будет полной без обращения к Ibanez Tube Screamer. Существуют педали, выпущенные Ibanez с небольшими вариациями, и масса вариаций, выпущенных мелкосерийными производителями. Как только какой-нибудь гитарный герой умирает, использовавшееся им оборудование приобретает мистический статус. По-моему, в этот раз так стало с гениальным и легендарным Stevie Ray Vaughn и Tube Screamer. Это вылилось в дикие цены на некоторые оригинальные педали и оживило рынок для превращения различных педалей в модель Stevie.

Тем не менее, зеленая коробочка Ibanez – очень мягко звучащая педаль, которая хорошо сохраняет тембр гитары и по этой причине хорошо работает с гитарами с сингловыми датчиками. Степень овердрайва в ней – не так уж высока, а управление тоном - слабенькое. Как и на многих педалях овердрайва, присутствует подъем средних, вызванных срезом низких до овердрайва высоких – после него.

Другое распространенное применение этой педали – бустер средних частот для раскачки лампового усилителя. Это достигается введением небольшого уровня искажений или вообще без овердрайва, но выходной уровень устанавливается высоким. На схеме вы видите два встречно-параллельных кремниевых диода в линии отрицательной обратной связи усилителя. Эта конструкция дает симметричное мягкое АО.

Boss Super Overdrive SD-1

Вначале продавался без управления тоном. Схема почти идентичная Ibanez Tube Screamer с двумя важными изменениями. Возможно большее усиление, но оно частично снижается за счет использование двух диодов в одном направлении и только одного в другом. Это дает ассиметричное АО, означающее, что один полупериод звуковой волны ограничивается сильнее, чем другой. Более стандартное применение ассиметричного ограничения достигается применением двух кремниевых диодов с германиевым диодом, идущим последовательно с одним из них.

В Интернете идет оживленная дискуссия на тему, является ли этот звук более естественным и лучше ли он эмулирует некоторые ламповые схемы ассиметричного фазового деления. В любом случае, мне кажется, добавляется немного характера и поэтому хорошо подходит для гитар с хамбакерами.

Педали Marshall: Blues Breaker, Drive Master & Shred Master

Эти три педали были выпущены в начале 90-х и используют различные технические решения для разных типов АО и эквализации для получения разных звуков.

В Blues Breaker используются кремниевые диоды последовательно с сопротивлением в цепи отрицательной обратной связи усилителя для очень мягкого АО. Поэтому это очень «нежная» педаль с теплым звуком при низком и среднем овердрайве, но может звучать как фуз при высоком гейне. Хорошо сохраняет тембр и динамику гитары, интермодуляция (см. выше) приемлемая.

В Drive Master использованы светодиоды, шунтированные на «землю» для симметричного мягкого АО. Мне нравится эта педаль за гулкий звук, похожий на стек Marshall при игре отдельными нотами и мощными аккордами. Хорошая динамика при высоких уровнях овердрайва, хорошо сохраняется тембр, но интермодуляция является проблемой для любой игры, кроме простых аккордов.

Shred Master – не такой уж и зверь, как предполагает его название. Использованы кремниевые диоды, шунтирующие сигнал на «землю», дающие симметричное жесткое АО. Регулировка низких и высоких частот и «контур», поднимающий и снижающий средние частоты, дают широкий спектр приемлемых звуков, хотя я не уверен, что среди них есть «рубка» (shred). Динамика сохраняется хорошо, интермодуляция нормальная, тембр хорошо сохраняется при низких установках овердрайва.

СДЕЛАЙ САМ!

Ниже приводится схема устройства со многими полезными качествами. Вы спокойно можете экспериментировать с номиналами компонентов. Например, использование конденсаторов с более низким номиналом в регулировке тембра даст более яркий звук и наоборот. Левый конденсатор регулирует звук при положении ручки против часовой стрелки до упора, а правый устанавливает минимальный тембр звука.

Схема была обновлена в 2002 г. Был добавлен переключатель буферного режима – см. примечания ниже.

Свойства схемы:
- Батарейка включается подсоединением гитарного штекера во входное гнездо. Используется делитель напряжения для подачи половины напряжения смещения на схему. - Входная защита от высокого напряжения (сопротивление 1 KОм и два диода). - Высокоомный буфер (транзистор BC549) для согласования высокого выходного сопротивления гитары с входным сопротивлением устройства. - Фильтр пропуска высоких частот (сопротивление 2.2 KОм и конденсатор 0.15 мкФ) для компенсации естественного средне-низкого звучания гитарных звукоснимателей. - Нелинейный усилитель с мягким АО (1-я половина TL072 и четыре диода в цепи отрицательной обратной связи) с переменным контролем гейна. - Переключатель для использования мягкого АО (овердрайв) или жесткого АО (дисторшн с двумя диодами, шунтированными на «землю»). - Фильтр пропуска низких частот для компенсации высоких гармоник, добавленных в процессе АО (конденсатор 6.8 нФ). - - Регулятор тембра представляет собой переменный фильтр пропуска низких частот (потенциометр 50 KОм и второй конденсатор), позволяющий срезать высокие частоты по своему усмотрению. - Выходной буфер с гейном 6dB для обеспечения низкоомного выхода. - Регулятор уровня для использования педали либо в качестве бустера, либо на нормальном гитарном уровне (либо использовать ее в качестве бустера средних при низком уровне гейна и высоком выходном уровне). - Футсвитч (ножной переключатель), включающий и выключающий (режиме «байпас») схему. - В режиме «байпас» устройство овердрайва отключается от цепи, поэтому в чистый сигнал не проходит фоновый шум. - Индикатор на светодиоде, показывающий, что эффект включен. Используются диод Зенера (Zener diode), ограничивающий питание светодиода для предотвращения преждевременной индикации выхода из строя батарейки. - Переключатель режима «байпас». Для сохранения исходного звучания и работы при выходе из строя батарейки пользуйтесь режимом холодного «байпаса» (механический переключатель).

ПРИМЕЧАНИЯ

Микросхема (операционный усилитель) может быть любым сдвоенным низкошумным устройством, например TL072. Диод 1N4148 может быть любым малоточным кремниевым диодом. Диод 1N4004 может быть любым выпрямительным диодом на 1А (например, подходит 1N4007). Входной буферный транзистор – любой малошумящий с большим коэффициентом усиления, например BC549.

Верхняя левая часть схемы питается от 9В, а на остальную часть подается 4,5В смещения. Соедините между собой все точки 9В и соедините между собой все точки 4.5В.