различие Distortion и Overdrive на физическом уровне

[Alexei(Rest Point)]

Всем отлично известны эти эффекты. Всем так же хорошо известно - что звучание у них тоже разное.

Я решил разобраться как это работает на уровне технической реализации
С обычным перегрузом все понятно - происходит перегруз(работа в зоне насыщения) транзистора или лампы, как следствие - ограничение сигнала с насыщением егогармониками: лампа - четные, транзистор - не четные.


А вот как быть с Дисторшном? Кто что скажет по этомоу поводу?

 

[The GP]

Апоставьте синус,запишите и посмотрите форму волны и все сразу станет понятно

Distortion и Overdrive на физическом уровне

:yes3:

 

[Alexei(Rest Point)]

The GP,
Мне интересно - как это реализовано в железе.
Что происходит физически с сигналом и схемотехникой, на которой реализован Дисторшн

 

[timbo]

С обычным перегрузом все понятно - происходит перегруз(работа в зоне насыщения) транзистора или лампы, как следствие - ограничение сигнала с насыщением егогармониками: лампа - четные, транзистор - не четные.

Лампа - четные, транзистор - нечетные это все маркетинговая лабуда. Все от конкретной схемотехники зависит.
Дисторшн от овердрайва отличается кривизной переходной характеристики. Классические дисторшн педали типа ДС-1 - это диодное ограничение, там переход от линейной области в нелинейную очень резкое, почти клиппинг.

 

[tarzan]

А есть еще и Fuzz и другие примочки....

ИМХО, overdrive - это то, с чего все начиналось, т.е. когда обычный линейный усилитель вводился в режим "переусиления" с ограничением, обычно в выходных каскадах (тогда в основном ламповых). Его степень обычно была невелика.
Distortion - искажение, это уже эффект, который сознательно применялся на входе усилителя для имитации полюбившегося всем эфекта перегруза, но с возможностью получения большего ограничения сигнала.

По схемотехнике эти эфекты сильно отличались у разных фирм (диодная отсечка, транзисторная и проч.), но общепризнанного разграничения здесь нет.

 

[Юркi]

для меня дисторшн - это сильный овердрайв.

 

[Green Tea]

С обычным перегрузом все понятно - происходит перегруз(работа в зоне насыщения) транзистора или лампы, как следствие - ограничение сигнала с насыщением егогармониками: лампа - четные, транзистор - не четные.

набор этих букв не имеет смысла.

для меня дисторшн - это сильный овердрайв.

вот где-то так оно и есть

Дословный перевод :
overdrive - перегруз
distortion - искажение

Физика следующая - перегруз происходит при превышении сигнала определенного уровня по амплитуде, ограничение (как они может быть следствием ?) сигнала (например диодом) и даст на выходе сигнал - прямоугольник, те отсекутся пики синусойд.
Овердрайв и дисторшн это разные степени деформации сигнала, впрочем из самого названия это понятно.

 

[tarzan]

Green Tea,

набор этих букв не имеет смысла.

Почему? Примерно так оно и есть.

ограничение ... сигнала (например диодом) и даст на выходе сигнал - прямоугольник, те отсекутся пики синусойд

А вот это не совсем так. При жестком клиппировании действительно отсекутся пики синусоид, остальная их часть останется неизменной. При других видах работы элементов тракта (транзисторов, ламп, трансформаторов и т.д.) в нелинейных режимах может просто меняться форма волны и, соответственно, набор гармоник, но по любому до прямоугольника еще очень далеко. Чистый прямоугольник (например, сгенерированный триггером Шмитта) практически не используется.

 

[timbo]

Почему? Примерно так оно и есть.

Четные гармоники появляются при несимметричном ограничении. Нечетные - при симметричном. Все. А лампа или транзистор - все едино....

 

[Green Tea]

Green Tea,


Почему? Примерно так оно и есть.

не хочется в демагогию уходить, потому, что каша из терминов, без понимания сути.

А вот это не совсем так. При жестком клиппировании действительно отсекутся пики синусоид, остальная их часть останется неизменной. При других видах работы элементов тракта (транзисторов, ламп, трансформаторов и т.д.) в нелинейных режимах может просто меняться форма волны и, соответственно, набор гармоник, но по любому до прямоугольника еще очень далеко. Чистый прямоугольник (например, сгенерированный триггером Шмитта) практически не используется.

конечно речи о геометрически правильном прямоугольнике нет, важный для понимания момент о срезе пика синуса.

 

[tarzan]

не хочется в демагогию уходить

в демагогию - не надо.
но у электронного элемента есть передаточная характеристика (зависимость выходного напряжения от входного), которая имеет линейный участок и нелинейные области. Выход за пределы линейного участка приводит к ограничению сигнала и появлению гармоник.
Не вижу в этом никакой каши, все просто как 2х2

 

[BVU]

И в том и в другом случае (overdrive или distortion) это в первую очередь искажение сигнала. В одном случае - амплитудное (overdrive), в другом (distortion) сигнал может не ограничиваться, а искажаться - т.е. в отличии от синуса быть периодическим сигналом сложной формы, какой именно это на сколько хватит фантизии и возможности разработчика. Ценность данных эффектов зависит от того, сколько и какие комбинации гармоник и субгармоник могут присутствовать в сигнале. Если рассмотреть классическую природу меандра, то от должет содержать все гармонические составляющие описываемые рядом Фурье, а наличие вертикального передего и заднего фронта практически близко к характеристике дельта-функции с ортонормированным базисом (не бесконечным). А вот если у фронта есть наклон и он не прямолинейный это означает отсутствие каких либо гармоник этого ряда (Фурье). Можно конечно представить это все разложением функциями Уолша, но это не так привычно и наглядно. Так вот самое главное в искажении это фронтальные характеристики, которые и содержат основной спектральный состав сигнала. А чтобы выделить/задавить ту или иную частотную группу гармоник, это делается параметрическими фильтрами и последующим смешением исходного и отфильтрованного сигнала. Можно конечно синтезировать и добавлять желаемые гармонические составляющие, но это уже задача синтезаторных устройств.
Технические реализации для тривиальных overdrive и distortion описываются во многих источниках, например:
http://www.guitar.ru/articles/dist/ov_dist_r.htm
http://www.guitar.ru/articles/enciclopedia/
Наверняка есть и другие статьи, и возможно лучшего качества, попробуйте погуглить немного, уверен, что повезет!

 

[tarzan]

в другом (distortion) сигнал может не ограничиваться, а искажаться - т.е. в отличии от синуса быть периодическим сигналом сложной формы

BVU,
Что-то ты перемудрил. Возьми любую педальку с надписью Distortion (в переводе с англ. "искажение") и посмотри ее схему. В любой такой педальке для генерации гармоник используется ограничение сигнала (тем или иным способом). Если подключить к выходу такой педальки осциллограф, то действительно, мы увидим периодический сигнал сложной формы (святая правда), и форма эта возникает именно за счет нелинейности передаточной характеристики, приводящей к ограничению сигнала.

ЗЫ: Все рассуждения про "классическую природу меандра", "дельта-функции с ортонормированным базисом" и проч. в данном случае ни к чему и только наводят тень на плетень. Кто изучал матанализ в ВУЗе, тот и так это знает, а кто не изучал - ему это и не понадобится для понимания различия между работой двух этих педалек.

ЗЗЫ: А статейки на guitar.ru - уж очень примитивные и спорные, не советую им доверять на 100%.

 

[M16]

Чистый прямоугольник (например, сгенерированный триггером Шмитта) практически не используется.

как это, а классический фуз? ещё как используется

 

[Alexey Lukin]

BVU, ерунду какую-то написали.

...искажение сигнала. В одном случае - амплитудное (overdrive), в другом (distortion) сигнал может не ограничиваться, а искажаться - т.е. в отличии от синуса быть периодическим сигналом сложной формы.

 

[tarzan]

M16,
А что такое классический фуз? К примеру, у Хендрикса фуз был классический или нет? В его педали триггер Шмитта не используется, там простой усилитель на паре-тройке транзисторов.

Вопрос № 2: А вы пробовали играть на гитаре через триггер Шмитта? Попробуйте, очень забавные ощущения.

 

[M16]

я начинал играть на триггере шмидта, собранный ещё на германиевых транзисторах МП42Б, прекрасно знаю как он звучит. на кремниевых не так интересно.
И оно действительно 2 транзистора в схеме. Больше там и не нужно.

Старые педальки часто делали на основе тригеров, это по сути усилитель с положительной обратной связью, тонкость в управлении смещения на базах, тоесть ждущий режим, усиление получается очень большим, но ещё не генератор.

 

[q_h]

В подавляющем большинстве случаев овердрайв это смесь ограниченного кремниевыми диодами сигнала и чистого .
Пример боссовские DS1 и SD1.

В fuzz нет завала низких частот перед исказителем в отличие от дисторшн.

 

[M16]

дело не в завале низа а впринципе самого построения схемы

 

[tarzan]

я начинал играть на триггере шмидта, собранный ещё на германиевых транзисторах МП42Б

Точно, именно на таких и собирал в свое время, только мне хватило 1 раза чтобы понять, что практически играть на нем невозможно из-за грязи при атаке и релизе, а также из-за отсутствия каких-либо динамических оттенков (триггер он и есть триггер). Коммерческих продуктов по такой схеме тоже ни разу не встречал.

 

[M16]

согласен, очень специфическая вещ

 

[q_h]

M16,

Именно в завале низов . Принцип ограничения у фуза разные могут быть.Это и ограничитель на транзисторах ,и диоды .Fuzz Face и Muff Fuzz.

 

[M16]

убери все завалы в DS1 не будет она звучать как фуз

 

[q_h]

убери все завалы в DS1

какие все? Там всего 1.

Fuzz is a distortion box with boosted bass before clipping. You can simulate fuzz on any rig by playing the neck pickup, with the tone control down all the way, picking near the neck -- these produce the most bass and least treble prior to the clipping stage. Definitive example: Electro-Harmonix Big Muff Pi (big muff pie).

 

[BVU]

BVU, ерунду какую-то написали.

Да ни ерунру, а природу этого явления (для тех кто интересуется рекомендую: "Г.С. Горелик - Колебания и волны"). Но в свою очередь я вот никого за незнание радиотехники упрекать не собираюсью... А кого это так возмутило видно ТРТЦС изучали недобросовестно. Просто я вам напомнил 'с какого такого перепуга' сигнал содержит то или иное количество гармонических состовляющих, в следствии которого и имеет место искажение сигнала. А ограничение сигнала это конкретный метод (к стати не единственный, изучите хотябы как работает свертка...) посредству которого эти гармонические состовляющие получаются.

 

[BVU]

BVU,
Что-то ты перемудрил...
сигнал сложной формы (святая правда), и форма эта возникает именно за счет нелинейности передаточной характеристики, приводящей к ограничению сигнала.

tarzan,
возможно изложение и было несколько абстрактным (может даже непривычным для восприятия многих участников темы), но я в недоумении от того (поскольку судя по вашим ответам в подобных вещах человек грамонтый), что Вы не увидели, что получаемая нелинейность, есть содержание гармонических составляющих, которые характеризуются (содержаться) фронтальными переходами (нелинейность и крутизна фронта сигнала). А разнообразие передаточных функций при помощи которых происходит искажение сигнала, может быть сколь угодно большое. Если мы к примеру берем транзистор - нелинейный элемент, то его вольтамперная характеристика позволяет нам получить бесконечное множество положений рабочей точки, что и будет отправным моментом для дальнейшего искажения при ограничении сигнала, при разных положениях рабочей точки гармоники будут различны (симметричное и несимметричное ограничение). А самое главное, про что необмолвился пока никто, чтобы все это еще красиво звучало, но для этого одного ограничения и искажения мало!!!

 

[Alexey Lukin]

А ограничение сигнала это конкретный метод (к стати не единственный, изучите хотябы как работает свертка...) посредству которого эти гармонические состовляющие получаются.

Вы нахватались разных терминов из теории ЦОС, но применяете их совершенно не к месту. Вы даже не в курсе, что свертка не может создавать никаких "гармонических составляющих".

я в недоумении от того, что Вы не увидели, что получаемая нелинейность, есть содержание гармонических составляющих, которые характеризуются (содержаться) фронтальными переходами (нелинейность и крутизна фронта сигнала).

Совсем не обязательно. Скорее наоборот: distortion и overdrive обычно работают не по фронтам, а по "верхушкам" сигнала.

 

[BVU]

Вы нахватались разных терминов из теории ЦОС, но применяете их совершенно не к месту. Вы даже не в курсе, что свертка не может создавать никаких "гармонических составляющих"...

А Вы, простите что заканчивали такого нахватавшись? Да будет Вам известно при помощи свертки можно выполнить довольно большое количество вариантов преобразования сигнала, где также будет менятся его спектральный состав. На этих принципах сейчас разрабатывается множество устройств ЦОС.

...
Совсем не обязательно. Скорее наоборот: distortion и overdrive обычно работают не по фронтам, а по "верхушкам" сигнала.

Да вот не так. Все кто изучал теорию сигналов знают, что основной спектр сигнала заложен во фронтальных составляющих сигнала а не на верхушке. Верхушка есть не что иное как величина амплитуды. А если Вы имеете в виду сигналы сложной формы (промодулированные и пр.), то каждый подобный всплеск имеет фронт. Вот именно в нем то и содержится основная информация о его составляющих.

 

[Alexey Lukin]

при помощи свертки можно выполнить довольно большое количество вариантов преобразования сигнала, где также будет менятся его спектральный состав.

Но гармоник при этом создаваться не будет, и накакого отношения к distortion или overdrive это не имеет.

основной спектр сигнала заложен во фронтальных составляющих сигнала а не на верхушке. Верхушка есть не что иное как величина амплитуды. А если Вы имеете в виду сигналы сложной формы (промодулированные и пр.), то каждый подобный всплеск имеет фронт. Вот именно в нем то и содержится основная информация о его составляющих.

Ну и что? Это никак не опровергает моего утверждения, что distortion и overdrive работают обычно по верхушкам волны, а не по фронтам. Почитайте хотя бы те статьи с guitar.ru, которые вы привели. Там это написано.

 

[Alexey Lukin]

Лампа - четные, транзистор - нечетные это все маркетинговая лабуда. Все от конкретной схемотехники зависит.

Транзисторы действительно создают преимущественно нечетные гармоники с широким (медленно спадающим) спектром.
В ламповых искажениях четных и нечетных гармоник примерно поровну, и их спектр быстро спадает (т.е. гармоник высоких порядков относительно мало). Почитать можно тут: Tubes vs. Transistors