Не будет преувеличением сказать, что самым распространим эффектом для электрогитары, особенно в рок-музыке, является эффект «перегрузки». Несмотря на большое количество различных торговых названий - fuzz, tube screamer, heavy-metal и т.п. (тут каждый производитель дает волю фантазии!), все эти устройства (выполняют одну и ту же функцию - искажение сигнала путем его ограничения по амплитуде. Тем не менее, всю группу «искажалок» ожно условно поделить на две большие подгруппы - овердрайв (overdrive) и дисторшн (distortion). Сегодня по-видимому, все гитаристы постоянно или эпизодически используют данные эффекты. Это позволяет получить продолжительное и мощное звучание. Кроме того, использование овердраива или дисторшна позволяет замаскировать невысокую технику игры музыканта, выровнять динамику и исполнять быстрые пассажи, которые на чистом звуке слушались бы довольно неряшливо. Ограничение сигнала по амплитуде может реализовываться как аналоговыми, так и цифровыми методами. Последний вариант иногда применяется в цифровых процессорах эффектов и большого распространения не получил из-за немузыкального, синтезированного характера звучания. Аналоговое ограничение может быть выполнено по ламповой или транзисторной схемотехнике. В случае использования в усилительном каскаде радиолампы ограничение достигается путем перегрузки входного каскада, то есть простым увеличением уровня входного сигнала до наступления искажений. В транзисторных схемах подобный метод также используется, но гораздо чаще ограничение сигнала достигается включением встречно-параллельных диодов на выходе каскада усиления или в его цепи обратной связи Подобные схемы интегрируются практически во все гитарные комбоусилители, но не менее широко используются и напольные педали, реализующие эффект перегрузки. За счет того что сигнал приобретает прямоугольную форму, в его спектре появляется большое количество гармоник. Это придает звучанию характерный жужжащий оттенок. Следует отметить, что при включенном эффекте нежелательно играть аккордами; звук становится очень грязным именно из-за диссонанса многочисленных гармонических составляющих. Это общий недостаток всех подобных устройств. Но вместе с тем, звучание устройств, собранных в ламповой и транзисторной схемотехнике, значительно отличается друг от друга. Причина этого кроется именно в гармониках, и звучание эффекта во многом определяется их качественным и количественным соотношением между собой. Расскажем об этом более подробно. Каждая гармоника представляет собой синусоидальное колебание с частотой, кратной частоте основного тона. Таких гармоник, согласно теореме Фурье, содержится бесконечное множество, но на практике их число можно ограничить 10-15, так как именно они вносят наибольший вклад в формирование спектра сигнала. Гармоники более высоких порядков находятся уже вне звукового диапазона и имеют малую амплитуду колебаний, поэтому ими вполне можно пренебречь. При этом гармоники подразделяются на четные и нечетные, в соответствии с кратностью их частоты по отношению к основной. К примеру, вторая гармоника имеет частоту, равную удвоенной частоте основного тона. На музыкальном языке это означает, что она является той же самой нотой, звучащей на октаву выше. Четвертая гармоника (с частотой, вчетверо превышающей частоту основного тона) будет звучать на октаву выше второй гармоники. Таким образом, все четные гармоники консонируют друге другом и с основным тоном, благозвучно звучат и придают тембру инструмента объем и глубину. Другое влияние на сигнал оказывают нечетные гармоники. Частота третьей гармоники выше частоты основного тона в три раза. Так как частоты соседних нот отличаются на величину 1,0595, легко подсчитать, что эта гармоника будет соответствовать ноте, лежащей от основного тона на расстоянии квинты через октаву. Эту гармонику в принципе можно назвать консонирующей, но не всегда, потому что при игре нескольких нот одновременно она может диссонировать с другим основным тоном и его гармониками. Нечетные гармоники более высоких порядков менее музыкальны и создают хорошо слышимую в звучании «грязь». В режиме ограничения входного сигнала транзисторные и ламповые усилительные каскады ведут себя несколько по-разному. Биполярные транзисторы при перегрузке имеют свойство резко входить в состояние глубокого насыщения и столь же резко выходить из него1. Из-за этого гармонические искажения транзисторных усилителей весьма велики и могут простираться вплоть до 15-й гармоники. При этом спектр сигнала богат именно нечетными гармониями, что и придает сигналу пресловутое «транзисторное» звучание. У радиолампы при перегрузке переход в режим насыщения и обратно осуществляется плавно, благодаря чему в спектре сигнала „держится небольшое количество гармоник Среди них доминируют как четные гармоники (вторая и четвертая), так и нечетная третья, в результате чего гитарный сигнал приобретает определенный колорит. Именно режим перегрузки лампы и дает то мягкое и теплое звучание, известное среди музыкантов как «ламповое». Очень часто ламповое звучание имитируется в транзисторных устройствах при помощи специальных фильтров. Теперь необходимо отметить разницу между овердрайвом и дисторшном. Овердрайв дает более певучее, чуть хрипловатое звучание электрогитары из-за мягкого ограничения сигнала (рис. 11.20, 11.21).

Рис. 11.20. Диаграмма работы эффекта овердрайв

Рис. 11.21. Гитарная ламповая педаль Hughes & Kettner Tube Factor, реализующая эффект овердрайв

В этом случае выходной сигнал начинает искажаться пропорционально уровню входного сигнала. Это позволяет весьма красиво разнообразить игру, так как при различной си удара по струнам у гитары будет меняться звучание, подчеркивать ? динамика. Дисторшн используется в основном для получения агрессивного, напористого звучания с жестким ограничением сигнала (рис. 11.22, 11.23), и его часто можно услышать у групп «тяжелых» музыкальных направлений. Схема дисторшна характеризуется большим коэффициентом усиления, из-за чего входной сигнал начинает искажаться сразу же, практически независимо от своего уровня. Поэтому игра на гитаре звучит очень ровно, на одной громкости, несмотря на разную силу удара по струнам.

Рис. 11.22. Диаграмма работы эффекта дисторшн

Рис. 11.23. Классическая гитарная педаль Boss DS-1, реализующая эффект дисторшн

Полученный в результате ограничения звук гитары сильно отличается не только от конкретной схемы овердрайва или дисторшна, но и от частотной обработки входного и выходного сигналов. За счет добавления большого количества гармоник звук становится очень высоким, резким, «песочным». Поэтому после ограничивающего каскада устанавливаются фильтры, выполняющие частотную коррекцию полученного сигнала. Тем не менее, возможно дополнительное применение других частотнокорректирующих устройств, например, мафического эквалайзера. Типичными параметрами овердрайва и дисторшна являются:

Усиление входного сигнала (gain). Позволяет регулировать уровень входного сигнала, подаваемого на каскад усиления. Чем выше будет этот уровень, тем более жестким будет ограничение сигнала.

Уровень искажений (overdrive, distortion). Результат изменения этого параметра полностью аналогичен предыдущему, поэтому вместе они не используются. По принципу действия уровень искажений регулирует коэффициент усиления усилительного каскада, а следовательно, меняет степень искажения сигнала.

Тембр (tone). Позволяет проводить частотную коррекцию выходного сигнала.