Как нарулить звук на процессоре

Обновлено: 04.07.2024

Электрогитара давно стала неотъемлемым атрибутом едва ли не каждой музыкальной группы. Вместе с тем, активное развитие получил и рынок устройств, основной функцией которых является обработка гитарного звука. Как Вы могли догадаться, речь в статье пойдёт о гитарных эффектах.

В статье присутствует описание некоторых гитарных эффектов, а также свод полученного нами при разработке гитарного процессора ~~горького~~ опыта. Кстати, гитарный процессор мы разрабатывали в качестве курсового проекта в университете.

Что такое гитарные эффекты? Для чего они нужны? Пусть следующее видео ответит за нас:

Звуковые эффекты

Ниже приведена классификация эффектов в зависимости от особенностей их реализации:

1) Фильтры – ФНЧ, ФВЧ, полосовой фильтр, эквалайзер
2) Параметрические фильтры – wah-wah (квакушка), фейзер
3) Эффекты над линией задержки – vibrato, flanger, chorus, echo
4) Модуляторы – tremolo, vibrato
5) Нелинейные эффекты – overdrive, distortion, fuzz
6) Пространственные эффекты – reverb

Фильтры

Фильтры, по определению, удаляют часть спектра выше или ниже частоты среза. Для многих ситуаций это слишком грубое вмешательство.
Эквалайзер, с другой стороны, усиливает или ослабляет определенные частотные полосы, не меняя остаток спектра. Эквалайзеры строятся на сериях shelving- и peak-фильтров.

Параметрические фильтры

Некоротые эффекты можно реализовать, меняя параметры простых фильтров с течением времени.

Эффект «Wah-wah» – это узкий bandpass-фильтр, в котором центральная (резонансная) частота перемещается со временем. Фильтрованный звук смешивается с оригинальным. Демо.

Эффекты над линией задержки

Эффекты, которые не сохраняют результат своей работы в линию задержки (т. е. там содержится только чистый входной сигнал) описываются фильтрами с конечной импульсной характеристикой. Эффекты, изменяющие линию задержки, описываются фильтрами с бесконечной импульсной характеристикой.

Эффект «Flanger» – выборка из линии задержки происходит в районе от 0 до 15 мс, причем точное место определяется по низкочастотному (около 1 Гц) синусоидальному закону. Использование низкочастотных синусоид – популярная техника при создании эффектов и имеет собственное название – Low Frequency Oscillator или просто LFO. Демо.

Эффект «Echo» – одна или несколько выборок на одинаковом расстоянии, более 50 мс. Вариант с одной выборкой позволяет фактически удвоить количество сыгранных нот. При помощи нескольих выборок можно имитировать игру в просторном помещении. Аналогичной цели достигает так же эффект «Reverb». Демо.

Эффект «Chorus» – имитация игры нескольких инструментов. Несколько выборок (по количеству инструментов) на случайном расстоянии в 10-25 мс. Демо.

Модуляция

Модуляция – это процесс, при котором параметры синусоидального сигнала (амплитуда, частота и фаза) меняются на основе аудиосигнала.
Амплитудная модуляция определяется как y(n) = (1 + a LFO(n)) x(n), где а – глубина модуляции, число от 0 до 1.

Эффект «Tremolo» – амплитудная модуляция звука с LFO до 20 Гц. Демо.

Нелинейные эффекты

Суть нелинейных эффектов сводится к внедрению в звук новых гармоник. Нелинейная обработка звука позволяет, к примеру, ослабить громкие участки, чтобы последующая аппаратура не вносила нежелательных искажений (или чтобы не разбудить соседей при просмотре фильма); усилить тихие участки, делая звук более насыщенным.

Однако, такие фильтры не входят в рамки статьи, поэтому в этом разделе мы сосредоточимся на линейке из трех схожих, очень гитарных, очень эффектных эффектов – overdrive, distortion, fuzz. По сути, это один эффект с разной силой и разными целями.

Овердрайв Вы могли услышать в начале статьи. Как звучит его старший брат, король металла – дисторшн, можно узнать под спойлером.

Реализция этого эффекта проста, и в то же время полна хитростей, что делает создание хорошего дисторшна своего рода искусством. В основе эффекта лежит простая идея – звуки слишком высокой амплитуды должны быть обрезаны. Поначалу это был нежелательный эффект от выхода электронных компонентов в нелинейные режимы работы, но со временем музыканты начали использовать это в своих интересах.

Аппаратная реализация: теория

В общем случае архитектуру гитарного процессора можно изобразить так:

Гитарный процессор – это цифровое устроство. Это значит, что входящий аналоговый сигнал (звук) должен быть преобразован в цифровой сигнал. Этим занимается специальная микросхема ADC. После обработки необходимо вернуть сигналу аналоговую форму. Этим занимается DAC. DAC и ADC могут быть выполнены в одной микросхеме – в таком случае это называется Codec. Ко всем трем микросхемам предъявляются, очевидно, одинаковые требования:

Частота дискретизации: 44,1 кГц или 48 кГц. Это следует из теоремы Котельникова и того факта, что при работе со звуком нас интересуют частоты от 20 Гц до 20 кГц. Существуют кодеки для работы со звуком и частотой дискретизации 96 кГц и 192 кГц. Их тоже можно использовать, но они создают повышенную вычислительную нагрузку на DSP, что нежелательно, если разработчик хочет обойтись бюджетными компонентами. Меньшая частота дискретизации будет вырезать из сигнала ощущаемые человеком гармоники, искажая сигнал.
Битность: 24 бита. Таков, по наблюдениям, стандарт для звуковых кодеков. Слишком низкая битность вырезает полезную информацию. Слишком высокая битность бесполезна, если речь идет не о прецезионном или малошумящем устройстве. В противном случае в младшие биты цифрового сигнала будет попадать один лишь шум.

Несложные вычисления показывают, что при частоте дискретизации 48 кГц, у обработчика есть 21 микросекунда на выборку.
Если кодек не встроен в обработчик, то к кодеку придется подключаться по одному из общепринятых протоколов. Чаще всего это протоколы SPI или I2C. Шины SPI и I2C – последовательные, передают по биту за такт. Это означает, что частота работы ввода-вывода должен быть в хотя бы в 24 раза выше частоты дискретизации АЦП. Для 48 кГц это как минимум 1,152 МГц.

Типичное соединение по SPI

Как показывает практика, микроконтроллеры с обработкой звука в реальном времени не справляются. Здесь на помощь приходят специализированные процессоры, называющиеся DSP (digital signal processor). Как и в случае с кодеками, сущесвтуют DSP общего назначения и специализированные DSP.

Просты в программировании. Скорее всего, для такого DSP есть компилятор С.
Вычислительные мощностьи от скромных до «на грани возможного» + большое количество интерфейсов. Например, топовый DSP от Texas Instruments содержит в себе 12 ядер (8 ядер DSP и 4 ядра архитекруты ARM). Бюджетные DSP как правило ядер ARM не содержат.
Мощные DSP предъявляют высокие требования к окружающей схемотехнике, их невозможно использовать «на коленке».

Предоставляют гарантированное количество инструкций на выборку. Как правило, пользователю дается от 256 до 6000 инструкций. Эта простая гарантия удовлетворяет два требования к обработчику, указанные выше.
Низкая стоимость – до $30.
Простая установка на плату.
Не программирование, а цирк какой-то. DSP строятся по отличным от х86 и ARM архитектурам – часто это VLIW. Архитектура звукового DSP может быть настолько другой, что написание компилятора С теряет всякий смысл. Поэтому здесь часто в ходу использование ассемблера или языков графического программирования.
Скорее всего нет интерфейса для внешнего RAM.

Типичная прошивка DSP семейства ADAU.

Аппаратная реализация: практика

Перейдем теперь к схеме конкретной реализации гитарного процессора:

Проект состоит из трех основных блоков – FreeDSP, Arduino, LCD. Здесь сразу же стоит сделать важное замечание – проект FreeDSP едва ли можно назвать удачным выбором для создания гитарного процессора. Почему так – ниже, но в целом любому неискушенному в электронике разработчику рекомендуется заменить FreeDSP на другой evaluation board со специализированным DSP.

Ключевое достоинство проекта – его простота; от разработчика не требуются умение разводить платы. На уровне электроники требуются базовые знания и немного здравого смысла. Так же разработчик избавлен от работы с ADC/DAC – оба встроены в ADAU1701.

Здесь мы не будем останавливаться на рассмотрении Arduino и дисплея. Что хотелось бы отметить – Arduino Due здесь предпочтительнее других опций из-за того, что уровень логической единицы здесь равняется 3,3 В, а не 5 В. Это важно, поскольку многие современные DSP пять вольт уже не выдерживают. LCD можно использовать любой, но рекомендуется модель с драйвером SSD1305 – во-первых, с таким драйвером выпускаются прекрасные OLED дисплеи, а во-вторых, для Arduino доступна соответствующая высокоуровневая библиотека.

FreeDSP

Создатели проекта предлагают за скромную сумму приобрести у них все комплектующие для сборки. Однако мы решили сделать всё самостоятельно. Благо на сайте проекта присутствуют все необходимые схемы, а также списки комплектующих.

Прошивка для ADAU1701 хранится в чипе EEPROM 24LC256. Для записи данных в этот чип можно использовать Arduino Nano (для нее в проекте предусмотрен слот) либо записывать самостоятельно. Для самостоятельной прошивки подойдет программатор PICKit v2 либо его клон. При использовании PICKit: SigmaStudio компилирует проект в файл с расширением .hex. Это неправда. Это не файл в формате Intel Hex, это текстовый файл с перечислением шестнадцатеричных чисел через запятую. Для преобразования Sigma Hex в Intel Hex используется специальная утилита.
У ADAU1701 очень низкие возможности ввода-вывода. Вкупе с непривычным графическим языком программирования это доставляет много головной боли при попытке создать гитарный процессор с по-настоящему настраиваемыми эффектами.
У ADAU1701 очень мало внутренней памяти – всего 21 миллисекунда. Ничего кроме эффекта Chorus с такой линией задержки не сделать. ADAU1701 предназначена для работы с сигналом в частотном диапазоне (фильтры и тому подобное). Обойти этот недостаток можно, заменив ADAU1701 на ADAU1452 (старший чип в линейке имеет линию задержки в 800 миллисекунд, что очень много). Плата при этом должна претерпеть серьезные изменения.

Аппаратная реализация: работа над ошибками

Следующая схема является обобщением нашего скромного опыта и предлагается как отправная точка для начинающий работников со звуком в реальном времени.

Здесь показано, как избежать проблем с короткой линей задержки и IO. ADAU1701 мы предлагаем заменить на что-нибудь из семейства ADAU14xx, поскольку у этих чипов достаточно внутренней памяти (до 800 мс). Поскольку оказалось, что в одном ADAU все опции и настройки гитарного процессора не вместить, их здесь несколько. При настройке эффектов микроконтроллер достает прошивки с разными эффектами из NVRAM и записывает их в чипы EEPROM, после чего перезапускает ADAU.

Из ожидаемых достоинств такой схемы хочется отметить высокую настраиваемость процессора. Из недостатков – готовыми платами здесь не обойтись и придется потратить значительное время на разработку.

Заключение

В конечном итоге нам всё же удалось сделать скромный гитарный процессор, однако финальная версия в корне отличалась от планируемой изначально и заслуживает отдельной статьи. Часть возможностей процессора показана на видео:

Надеемся, что данной статьёй мы поможем людям, начинающим разработку собственных гитарных эффектов, избежать тех граблей, на которые наступили мы.

Как нарулить в проце классный звук. Главным образом это относится к металюгам. Поделюсь своими советами и замечаниями.

Мне кажется, что при работе с процессором первостепенную важность имеют настройки эквалайзера, потому что он помогает согласовать то, что вы нарулили на проце с тем, что будет звучать в вашем демо на компе. По истине значение EQ трудно переоценить, именно он позволяет добиться того самого жесткого, сурового звучания, которое характерно для тяжелых стилей. Если пренебрегать его настройками, то добиться каких-бы то ни было успехов в звуке не получится - звук будет ватным, пластмассовым и прочее. Долго ломал голову над тем, как люди пишут проц так, что от звучания реальных ламповых голов, снятых микрофоном, не отличить и пришел к выводу, что это есть результат грамотной, правильной настройки EQ прежде всего. Кто как думает?

Теперь я даже и не помышляю о покупке ламповых комбов и голов. Это просто не нужно, если у вас есть проц, такой как GT-10 или POD. Эти штуки позволяют нарулить звук, который не то что обыватель - музыканты-то не всегда отличат от звучания настоящих ламповых аппаратов. Не говоря уж о том, что таскать с собой повсюду тяжеленные головы и кабинеты удовольствие не из приятных. Ну и с соседями проблем не избежать, если крутить лампу на 70% мощности (а по-другому она и не зазвучит, как назло :)) Те, кто говорит, что процы - фигня, как правило, и в железо звучат стремно. Они пытаются улучшить свой звук дорогими примочками и головами, тогда как нужно всего лишь правильно настроить проц.

Что касается пресетов, то ИМХО это большая глупость. Основа звучания через проц - это EQ и если его настройки правильные, то не выбрать преамп и его настройки по вкусу, дилэй, ревер и хорус - какие хочешь, не сможет только (мягко говоря) не очень умный человек. Нафига мне пресеты людей с их субъективными представлениями о том какой должен быть ревер или хорус в тех или иных патчах, если я могу сам добавить то, что хочу и куда хочу. Главное - получить основу звука. Поэтому мне кажется, имеет смысл делиться настройками EQ, а не пресетами, а все остальное - исключительно дело вкуса. Если частоты стоят правильно, то испортить звук просто невозможно.

Да, еще пару слов о гейтах. В GT-10 есть глобальный noise supressor. У меня он стоит на - 20db, т.е. давит шумы сети полностью. Это необходимо, хотя в комб я играю без всяких noise gate(ов) вообще. Поэтому использование глобального нойза в проце обязательно, тем более, что оно никак не сказывается на самом сигнале. Есть еще возможность поставить два шумодава в цепь эффектов. Вот это уже по желанию. У меня они стоят сразу после секции преампов. NS1 - EQ - NS2, хотя можно EQ поставить и после второго нойза. настройки обоих - одинаковые - treshold 30, attack 0. Использую их, потому что такие настройки не убивают звук гитары, но хорошо справляются с шумом. Большее значение трезхолд уже душит сустейн, но до 40 еще нормально. В итоге я играю на пассивных хамбах, но ощущение такое, будто на активных :)

Мне кажется, ключевое тут - звукоизвлечение снять грамотно. Я никогда с сэмплированной гитарой не работал, даже не знаю, возможно ли это. Если все нюансы извлечения захватить, вибрато там, теппинг, и т.п., то дальше не должно быть проблем. Ну и сами сэмплы должны быть от такой же модели гитары, если похожесть нужна. У вас Страта сэмплы, а Мур насколько я помню этот альбом на Лесполе писал.

Igor Leontyev

Well-Known Member

Flogger, передо мной не стоИт задача сымитировать самого Мура - со всеми его нюансами звукоизвлечения, построения пространственной картины и пр. И партия гитары сама по себе здесь и не важна. Это может быть любой пассаж, мелодийка на пару тактов, ну или вообще пару нот восьмыми на пару тактов.)) Для меня сейчас важно увидеть, с помощью чего и с помощью каких настроек делается именно сам звук - такой, какой я и описал в качестве референса. Ну понятно, что Лес Пол. Но и на Страте думаю можно добиться чего-то похожего. Вобщем, хочется увидеть схемку вроде:
1-й в цепи - EQ, к примеру, режем то-то, поднимаем то-то;
2-й - компрессор, его настройки.
3- Over Drive or Distortion, настройки.
4- и т.д.
На выходе получаем звук, весьма близкий по звучанию к заявленному образцу.)
Повторюсь, никогда прежде не удавалось самостоятельно накручивать нужную мне гитару. В большинстве своем приходилось пользоваться готовыми пресетами, что конечно же, сами понимаете..) Часто вообще приходилось отказываться от гитары из-за неумения ее обработать.)

RockMeister

Moderator

Igor Leontyev, я не гитарист, но часто сталкиваюсь с эмуляциями гитары.
В твоём случае - возьми Real LPC.
Создай цепочку инсертов:
Pouline LeGion
параметрический эквалайзер
Guitar Rig с каким-нибудь классическим усилителем и кабинетом.
Пока всё выключи.

В Real LPC выбери желаемое положение медиатора на грифе.
Общий уровень в инструменте на 100%.
Включи Guitar Rig, частоты по нулям, драйв в минимум, гейн и громкость на зелёных индикаторах.
Включай Pouline LeGion. Green, Lead. Отстрой Input и Volume. Помни, что Volume в Real LPC - это ручка на самой гитаре, и она - выразительное средство. Ею нужно балансировать между чистым звуком и драйвом. Поэтому, отстраивая Drive на Pouline LeGion, добейся выразительного перегруза на максимуме Volume в Real LPC, и чистого звука (Clean) на минимуме того же Volume.
Дальше - эквалайзер на Pouline LeGion - по желанию. Быть может, придётся смещать положение медиатора в Real LPC для изменения характера звука.
Если тембр после отстройки устаивает, но разница в громкостях Real LPC на Clean и перегрузе слишком большая, поставь после Pouline LeGion компрессор.
Параметрик перед Guitar Rig используй для вырезания нежелательных резонансов, призвуков.

Новичку 27.11.2015 2

В этой статье я расскажу, как добиться от своего гитарного оборудования звука подходящего под те или иные гитарные стили.

Hard Rock;
Grunge;
Punk rock;
Metal.

Немного о здравом смысле

Не стоит пытаться строить иллюзий, что сейчас вы прочтете рецепт и сможете рулить звук любимых групп на своем домашнем оборудовании. Такого не получится никогда! Это связано с тем, что музыканты топового уровня имеют приличный парк электрогитар, гитарных усилителей, примочек и всего в этом духе. Мы уже писали статью о нескольких легендарных усилителях, которые были прославлены в том числе и звёздами мирового масштаба.

Поверьте на слово, профессионалы в туры возят практически все свое оборудование, они могут это позволить, это их визитная карточка, они зарабатывают этим на жизнь, тут не может быть компромиссов.

Для содержания, обслуживания и технической профилактики всего этого добра у одного только гитариста есть целая команда профессиональных гитарных техников. Если представится возможность, придите на какое либо шоу заранее, (на этапе установки оборудования на сцену) и обратите внимание, сколько времени тратят гитарные техники на простую коммутацию всех этих девайсов.

Специально задаваться целью и пытаться найти гитары, усилители и примочки как у вашего кумира тоже не стоит, ибо некоторые образцы устройств раритетные или уникальные и как следствие цена на них стремится к бесконечности.
Винтажный гитарный комбо стоимостью как б/у приора

Еще следует отметить то, что не всегда музыканты на живых выступлениях применяют те же усилители гитары и примочки, которые они использовали для записи песен на студиях. Ни для кого не секрет что большинство музыкантов эндорсеры и по условиям контракта они обязаны светиться в клипах и на концертах с инструментами определённых производителей (всего лишь бизнес детка). В студиях же они могут выбирать устройства на свой вкус. Другой вариант когда девайсы которые подходят для работы в студийных условиях оказываются малопригодны на концертных площадках.

Итак мы будем довольствоваться тем что есть

Типичная гаражная рок-группа

Как отстроить gain усилителя

Вне зависимости от того какой у вас тип гитарного усилителя/комбо (ламповый или транзисторный) я всегда рекомендую выставлять почти все регуляторы в положение 12 часов, gain и master volume я ставлю в ноль.

Далее включаем усилитель и начинаем, играя на электрогитаре, постепенно прибавлять громкость. Добиваемся комфортного уровня звука. Если вы играете с барабанщиком и бас-гитаристом, выводите уровень громкости так, чтобы вы слышали и себя и в то же время не перекрывали своим звуком ударника и басиста. Если усилитель 2х канальный то следует выстраивать звук каналов примерно одинаково (то есть громкость чистого канала должна быть примерно равна громкости перегруженного канала).

Подзвучка гитарного комбика

Один из самых лучших «гитарных» микрофонов shure sm57

Настраиваем гитарный комбик под метал

Если вы собираетесь играть тяжелую музыку то помимо самого «злого» дисторшна (который вы только смогли достать) вам потребуется эквалайзер и шумодав.

Гитарные эквалайзер и шумодав

Шумодав необходим, для того чтобы убрать фоны и наводки которые неизбежно будут при экстремально высоких значениях gain на вашей педали перегруза и/или гитарном усилителе.

Ну и на счет регулятора gain должен присутствовать здравый смысл, ибо после определенного положения ручки гейн будет добавляться каша и появится фидбэк.

Примочки, которые предпочитают начинающие металлисты.

Настройки гитарного комбика: панк звучание

В панк-роке звук эволюционировал с ранних команд типа RAMONES и Sex Pistols заканчивая современными Anti-Flag, Rise Against или Strike Anywhere. Если по началу группы не обращали должного внимания на звук, а членами коллективов были бунтари, охваченные протестными идеями, то со временем всё изменилось. В 90 годы, панк стал самой популярной музыкой среди молодёжи. А где популярность там и ротации по TV и радио.

Хотя в панке много разных направлений, выделить нечто их объединяющее всё же можно:

1) Преобладают средние частоты. Выставляйте их как минимум на 3-4 часа;
2) Меньше баса. Его даст басист. Выставляем на 9 часов;
3) Средние высокие. Гитара должна звучать ярко, но не выделяться, как например в метале.

Настроим звук как у Джонни Рамона

Гитарист группы RAMONES использовал одну гитару подключенную непосредственно в гитарный стэк.

Как настроить ваш комбик на волну британского панкрока

У британских представителей панк-рока sex-pistols так же трудно заметить хоть каких то упорядоченных положений регуляторов уровней и громкости на их оборудовании.
Британские иконы панк рока sex pistols

Sum41
Green Day

Наруливаем звук легендарной NIRVANA

Очень популярная в америке в конце 80-х начале 90-х музыка гранж, королем которой бесспорно считается ныне покойный Курт Кобэйн, характеризуется сменой чередующихся частей быстрой громкой и спокойной медленной (обычно умиротворяющий куплет и зубодробящий припев или наоборот).

Знаменитые примочки Кобэйна boss ds2, tech21 sansamp, EHX poly chores и EHX small clone

Для того чтобы нарулить звук как у NIRVANA необходимо будет немного приподнимать гейн чтобы подходя к кабинету появлялся фидбэк, почти каждая песня гранж группы начинается или заканчивается фидбэком.

Настройка комбика под хард-рок

Гитарист легендаронй AC\DC Ангус Янг применял для создания своего звука только гитару (в основном гибсон СГ) и маршалловский стэк а вот чтобы перевезти оборудование Эдди Ван Халена потребуется не один грузовик.

Для хардрока пробуем выставить такие настройки:

3) С ручками средних и высоких частот можно поиграться. Слушайте больше музыки в этом стиле. Пробуйте выставлять на максимум, потом на минимум. Слушайте как будет звучать инструмент.

$AC\DC$
$AC\DC$

Ангус Янг AC\DC

Эдди Ван Хален

В заключении хочется сказать, универсального рецепта как получить звук понравившегося артиста нет, многие стоковые примочки и усилители исполнители специально апгрейдят у всевозможных гитарных маcтеров и инженеров модифицирующих гитарное оборудование.

Комментарии (2):

Добавить комментарий Отменить ответ

Читайте также: