Ринг модулятор для гитары это

Эффекты

&nbsp &nbsp &nbsp Автор: Скотт Леман &nbsp &nbsp &nbsp Перевод: Andy Georgson &nbsp &nbsp &nbsp Источник: harmony-central.com &nbsp &nbsp &nbsp Дата публикации: 29 мая 1997 г.

Кольцевой модулятор — простой прибор, который может быть использован для создания необычных звуков на выходе инструмента. Используя два сигнала (разной частоты), он вырабатывает сигнал содержащий сумму и разность этих частот . Эти частоты обычно негармонические, таким образом кольцевой модулятор может создавать очень диссонантные звуки. По этой причине, кольцевой модулятор редко используемый эффект.

Принципы работы

М одуляция есть изменение некоторых параметров звука , таких как амплитуда, частота или фаза . В кольцевом модуляторе используется амплитудная модуляция (В некоторых случаях с подавлением несущей, т.е. исходного тона), которая получается простым перемножением двух сигналов- рис.1

Рис.1 Кольцевой модулятор перемножает 2 входных сигнала.

Это перемножение дает новый сигнал, который содержит частоты ,которых нет во входных сигналах, точнее результат перемножения дает сумму и разность частот входных сигналов (верхняя и нижняя боковые полосы) . Они не гармонические- в общем, ноты полученные в результате модуляции не связаны со входными сигналами каким либо музыкальным интервалом или гармонически. Таким образом, полученные звуки очень диссонантны и неприятны. Этот звук часто описывают как подобным гонгу (колокола при звучании часто содержат большие негармонические компоненты ). Рис. 2 показывает синусоидальные волны частот 400 Hz и 600 Hz ,а также их произведение. В результирующем сигнале мы можем обнаружить компонент высокой частоты (1000 Hz) наложенный на низкочастотный компонент.(200 Hz). Этот 200 Hz компонент вызывает мягкое снижение и под’ем волны.

Рис.2 (a) 400 Hz синусоидальный сигнал, (b) 600 Hz синусо-идальный сигнал, (c) произведение двух сигналов ( 200 Hz и 1000 Hz синусоидальные сигналы сложенные вместе). Произведение равно нулю, когда одна из волн равна нулю.

Многие из кольцевых модуляторов, которые можно встретить имеют только один вход для инструментов. Другой сигнал обычно вырабатывается внутренним генератором (обычно его называют сигналом несущей. Этот сигнал не появляется на выходе- отсюда название «подавленная несущая). В некоторых случаях вы можете выбирать частоту этого генератора, в других частота может быть фиксированной, либо ограничена установкой нескольких значений.Но нет никаких причин почему оба сигнала не могут быть от инструментов либо оба от генераторов. Конечно звуки инструментов представляют из себя сумму многих синусоидальных колебаний,а не чистый тон. Используемый генератор может также вырабатывать колебания сложной формы. При этом число тонов быстро возрастает т.к.каждый компонент дает сумму и разность с всеми компонентами другого сигнала, создавая очень сложный звук. Звук после кольцевого модулятора может быть совсем неприятным, но он может быть смешан с первоначальным звуком инструмента,что придает инструменту странный тембр.

Техническое осуществление

Осуществить амплитудную модуляцию в аналоговой технике не всегда просто. Одно из решений содержит кольцо из четырех диодов (отсюда название -кольцевой модулятор) и пару трансформаторов. Он может быть выполнен как пассивная цепь. Кроме того может быть использован четырех квадрантный перемножитель, который выпускается в виде интегральной микросхемы.

Цифровая кольцевая модуляция получается простым перемножением двух чисел каждого интервала выборки. Однако, необходимо заметить, что выходной сигнал может быть зашумленным. Наивысшие частотные компоненты выходного сигнала есть сумма наивысших частотных компонентов входного сигнала.

Источник

Модуляционные эффекты. Общие сведения о гитарных педалях модуляции.

Всем нам иногда хочется разнообразить свой звук, однако на одних перегрузах далеко не уедешь, и иногда хочется чего нибудь эдакого. Для этой цели были придуманы модуляционные эффекты. Основаны они в большинстве своем на задержке сигнала и повторении его одновременно с основным, в результате чего возникают интересные эффекты.

Большинство модуляционных эффектов очень хорошо слушаются на соло, а также очень выигрышно звучат на клине и позволяют разбавить неинтересность чистого гитарного звука. Решительно все модуляционные эффекты имеют крутилки Rate и Depth. Rate изменяет скорость модулационных эффектов, а Depth — глубину модуляции (чем больше Depth, тем заметнее эффект). Таким образом, можно добиваться как едва заметного «подкрашивания» звука, так и полного уничтожения любого намека на гитарность звука.

Правильная последовательность гитарных примочек или Как правильно включать гитарные эффекты?

Chorus (хорус)
Эффект, ставящий своей целью эффект многоголосия, т.е. хора (отсюда и название) путем создания копии основного сигнала и микроскопических изменений в высоте второго сигнала (как бы «расстраивая» гитару). К сожалению, свой цели не достигает (создания эффекта хора), но эффект все равно получился интересным.

Flanger (фленджер)
Другой эффект, также основаный на тех же принципах, но вместо изменения высоты изменяется величина задержки двух сигналов, благодаря чему создается эффект «гребенчатого фильтра» (часть частот вычитается друг из друга, образуя частотные «дыры»).

Phaser (фейзер)
Еще один занимательный эффект, делающий звучание похожим на пролетающий мимо истребитель. Достигается засчет переменных фазовых сдвигов двух сигналов. Этот эффект очень любит Эдди Ван Хален.

Tremolo (тремоло)
Представьте себе, что у вас есть личный негр, дергающий ручку гейна туда-сюда, пока вы играете. Вот это и есть педаль тремоло. Кстати говоря, нередко попадается во встроеном в комбик виде. Ручка Rate регулирует скорость вращения ручки негром, а Depth — силу, с которой он ее вращает (чем сильнее, тем более заметен эффект). Ъ лампофаги советуют ставить этот эффект до перегруза.

Верите или нет, даже на этом список распространенных гитарных эффектов не заканчивается. Вообще говоря, этот список не закончится никогда, ибо всегда найдется какой нибудь Buckethead, Том Морелло или Мэтью Беллами, который присобачит к гитаре какой нибудь выкидыш современных технологий и скажет новое слово в области гитарного звука. Но вернемся же к нашим более традиционным баранам.

Wah-wah (вау-вау, квакушка, квак)
Пожалуй, самый узнаваемый и самый харизматичный гитарный эффект, пионером использования которого стал Джими Хендрикс, а Кирк Хэммет как то сказал, что если у него захотят отобрать квакушку, ее придется отпилить вместе с ногой. Эффект по сути является частотным фильтром, управляемым ногой с помощью педали. Кстати, в фиксированом положении может давать весьма своеобразное звучание, которое можно услышать на некоторых записях 80-х годов (как пример — Dire Straits — Money For Nothing).

Пример звучания: чистый звук, перегруженый звук, фиксированое положение

Auto-wah (автовау, автоквак)
То же, что и wah-wah, но управляется не ногой, а автоматически, как правило либо на основе входного уровня (т.е. квакает в ответ на атаку медиатора по струнам), либо просто циклически по таймеру.

Delay, Echo (дилей, эхо, эффект задержки)
Создает эффект эхо. Время задержки сигнала настраивается ручкой Time (иногда Delay). В ампсимах обычно можно настраивать в миллисекундах или в долях такта по отношению к BPM (то есть привязывать время задержки к длительностям). Также попадается т.н. Tap-tempo, что позволяет настраивать длину задержки отстукивая ритм.

Как правило, имеет обратную связь (многократное эхо, настраивается ручкой Feedback). В зависимости от положения ручки Feedback можно добиться практически бесконечного повторения сигнала (психоделичность!). Также обычно настраивается степень примеси сигнала эхо к основному сигналу (ручка Mix, иногда Dry/Wet), позволяя сделать повторения как очень тихими, слабо заметными по сравнению с исходным сигналом, так и очень громкими и заметными. Дилей очень любят соло-гитаристы, так как дилей заставляет даже просто одну ноту звучать круто.

Reverb (ревер, реверб)
Создает эффект нахождения в каком-нибудь пространстве — от маленькой комнаты и до огромного концертного зала. В принципе, работает по тому же принципу, что и дилей, с той лишь разницей, что вместо отдельно различимых «эхо» звук рассеивается и затухает постепенно. Существуют различные виды реверберации — пружинная, пластинчатая итд, но все они направлены на воспроизведение одного и того же эффекта (просто дают немного разный звук).

Compressor (компрессор, иногда по ошибке называется сустейнером)
Сглаживает разницу между тихим и громким звуком. Фактически — увеличение сустейна ценой уменьшения динамики и поднятия уровня шума. Как правило, встречается с двумя ручками — чувствительности (Sensitivity, Compression и иже с ними), и выходного уровня. Также может использоваться как своего рода грелка, если выкрутить выходной уровень.

Booster (бустер)
Просто увеличивает громкость звука. Полезно, когда вы хотите «подогреть» усилятор, но при этом не хотите подмешивать к звуку собственный перегруз педали (бустер перегруза не дает).

Volume Pedal (педаль громкости)
Девайс, схожий с кваком по принципу работы (т.е. управляется педалью), но фактически это бустер наоборот — то есть делает звук тише. Полезно когда вы не умеете пользоваться ручкой громкости на гитаре.

Equalizer (эквалайзер)
Тут, собственно, и обьяснять нечего — изменяет частотный состав звука на манер крутилок на усилителе.

Pitch-shifter, Harmonizer (питч-шифтер, гармонайзер)
Эффект, примешивающий к исходному сигналу его копию, отстоящую от него на определенный музыкальный интервал (в разных пределах, в зависимости от конкретного прибора). В частных случаях может глушить исходный сигнал, выдавая только сигнал со смещением тона, в этом случае прибор позволяет менять строй инструмента, не меняя натяжения струн.

Из-за сложности алгоритмов сдвига частот строго на музыкальные интервалы, питч-шифтер может выдавать довольно некачественный результат, поэтому чудес не ожидайте.

Octaver (октавер)
По сути, питч-шифтер с фиксированым сдвигом в 1-2 октавы (вниз или вверх).

Looper (лупер)
Строго говоря, не является «эффектом», но тем не менее иногда и про него задают вопросы. По сути является «повторителем» сыгранного. Полезен когда, например, вы придумали офигенный рифф и вам захотелось поджемить и поиграть под него соляки, но некому играть ритм. В этом случае вы включаете лупер, ведете запись риффа, и всё — лупер начинает без конца повторять сыграное вами, в то время как вы рубите соляки под свою же ритм-секцию.

Нам, компьютерным гитаристам, лупер в принципе особо не нужен, ибо у нас есть секвенсоры и умные ампсимы, которые умеют всё повторять без всяких луперов, а вот бедным аналогофагам он пригодится.

Whammy Pedal (вэмми, вамми)
Тот же питч-шифтер, только с педалью, благодаря чему позволяет менять смещение туда сюда, подобно машинке (флойду) на гитаре. Яркий пример применения — Duck Song группы nobody.one. Переключив эту педаль в режим «бенд на октаву вниз» и поставив после нее перегруз и квакушку, можно играть дабстеп.

Leslie (лесли)
Строго говоря, не является эффектом. Все помним специфический «вращающийся» звук рок-органа хаммонд? Так вот, какие то извращенцы как то раз решили пустить через него гитару. То есть фактически лесли — это не эффект, это просто специальный гитарный (а точнее, органный) кабинет, часто с вращающейся перед микрофоном пластиной (которая и создает этот самый «вращающийся» эффект лесли). Не очень популярен в широких массах, но все равно стоит его упомянуть.

Talkbox (токбокс)
Все помним знаменитые гитарные «у-уээ-у-уэээ» Bon Jovi? Вот это — токбокс. Сам токбокс принципиально не воспроизводим в цифровом виде, так как работает путем снятия микрофоном звука гитары у гитариста во рту. Тем не менее, существуют аппроксимации подобных эффектов на основе формантных фильтров (тот же принцип применяется в дабстеповых «уап-уап-уап») или вокодера, которые, в зависимости от качества эффекта, отдаленно или не очень отдаленно напоминают токбокс. В общем, если вы хотите использовать этот эффект — гораздо проще и быстрее будет сделать самодельный токбокс, чем пытаться его сымитировать.

Vocoder (вокодер)
Куда большее применение этот эффект имеет в электронной музыке, но некоторые (например, Мэтью Беллами) его применяют и с гитарой. Иногда используется как «токбокс для бедных».

Источник

Кольцевая модуляция — Ring modulation

В электронике , кольцевая модуляция является обработка сигнала функция, реализация смешения частот , выполняемого путем создания нескольких частот от тех , из двух сигналов , где один обычно является синусоидальной волна или другой простой форма волна , а другой сигнал , чтобы быть модулировано . Кольцевой модулятор представляет собой электронное устройство для кольцевой модуляции. Кольцевой модулятор может использоваться в музыкальных синтезаторах и как блок эффектов .

Функция получила свое название от того факта , что аналоговая схема из диодов , первоначально используемых для реализации этого метода принимает форму кольца; диод кольцо . Схема похожа на мостовой выпрямитель , за исключением того, что вместо диодов, направленных влево или вправо, они смотрят по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Кольцевой модулятор имеет два входа — одну программу и одну несущую с одним выходом. Модулированным продуктом двух входных сигналов являются боковые полосы, состоящие из суммарной и разностной частот, как и при амплитудной модуляции . Отличие от кольцевой модуляции состоит в том, что ни один из входных сигналов, несущих или программных, не появляется на выходе. Следовательно, кольцевая модуляция двух синусоидальных волн, имеющих частоты 1500 Гц и 400 Гц, будет давать два сигнала: один с частотой 1900 Гц и один с частотой 1100 Гц. Если бы один из исходных сигналов, например, 400 Гц, был прямоугольной волной, то выходной сигнал был бы совершенно другим. Поскольку прямоугольная волна состоит из бесконечного числа нечетных гармоник, каждая гармоника может генерировать свой собственный набор боковых полос.

СОДЕРЖАНИЕ

Операция

В кольцевой модуляции (RM) звуковой сигнал умножается на синусоиду с несущей частотой . В аналоговой области это было довольно сложно сделать правильно, но в компьютере это просто, поскольку это простое умножение. Входной сигнал называется модулятором, а второй операнд — несущей : Икс ( п ) <\ Displaystyle х (п)> м ( п ) <\ Displaystyle м (п)> ж c <\ displaystyle f_ > Икс ( п ) <\ Displaystyle х (п)> м ( п ) <\ Displaystyle м (п)>

y ( п ) знак равно Икс ( п ) ⋅ м ( п ) <\ Displaystyle у (п) <=>х (п) \ CDOT м (п)> .

Хотя слышимый результат кольцевой модуляции довольно легко понять для элементарных сигналов, он становится очень сложным для сигналов, имеющих множество частей. Сама несущая не слышна при такой модуляции. Когда несущая и модулятор являются синусоидальными волнами частот и , слышны сумма и разность частот и . ж c <\ displaystyle f_ > ж z <\ displaystyle f_ > ж c + ж z <\ displaystyle f_ + f_ > ж c — ж z <\ displaystyle f_ -f_ >

Если, « и — составляющие несущей частоты и амплитуды, и и частотная и амплитудная составляющие модулятора, соответственно», то ж c <\ displaystyle f_ > А c <\ displaystyle A_ > ж м <\ displaystyle f_ > А м <\ displaystyle A_ >

y знак равно А м ⋅ c о s ( ж м ) ⋅ c о s ( ж c ) <\ displaystyle y <=>A_ \ cdot cos (f_ ) \ cdot cos (f_ )> (4.11)

Разница между AM-синтезом и кольцевой модуляцией заключается в том, что в последнем мы исключаем компонент несущей при умножении двух осцилляторов. Следовательно, выходные данные состоят только из частей суммы и разности, как мы можем видеть в уравнении. (4.12).

y знак равно А м ⋅ c о s ( ж c ) ⋅ c о s ( ж м ) знак равно А м ⋅ c о s ( ж c + ж м ) + c о s ( ж c — ж м ) 2 <\ displaystyle y <=>A_ \ cdot cos (f_ ) \ cdot cos (f_ ) <=>A_ \ cdot <\ frac + f_ ) + cos (f_ -f_ )> <2>>> (4.12)

Кольцевые модуляторы частоты смешивают или гетеродинно соединяют две формы волны и выводят сумму и разность частот, присутствующих в каждой форме волны. Умножение во временной области — это двойная свертка в частотной области , поэтому форма выходного сигнала содержит сумму и разность входных спектральных компонентов. Для базового случая, когда две синусоидальные волны частот f _{несущая} и f _голоса умножаются, создаются две новые синусоидальные волны, одна на f _{несущая} + f _голос, а другая на f _{несущая} — f _голос . Этот процесс кольцевой модуляции дает сигнал, богатый частями . Кроме того, ни несущая, ни входящий сигнал не видны на выходах, а в идеале — вообще нет.

Два осциллятора, частоты которых были гармонически связаны и модулированы по кольцу друг против друга, производят звуки, которые все еще соответствуют гармоническим частям нот, но содержат очень разный спектральный состав. Когда частоты осцилляторов не связаны между собой гармонически, кольцевая модуляция создает негармоники , часто производя колоколообразные или другие металлические звуки.

Умножение во временной области такое же, как свертка в частотной области, поэтому форма выходного сигнала содержит сумму и разность входных частот. Таким образом, в основном случае, когда две синусоидальные волны частот f ₁ и f ₂ ( f ₁ Носитель , который переключается между положительным и отрицательным током, в любой момент времени, составляет одну пару диодов поведения, и обращенно-уклонов другой пары. Проводящая пара передает сигнал от вторичной обмотки левого трансформатора к первичной обмотке правого трансформатора. Если левая несущая клемма положительна, верхний и нижний диоды проводят. Если этот вывод отрицательный, то «боковые» диоды проводят ток, создавая инверсию полярности между трансформаторами.

Некоторые современные кольцевые модуляторы реализованы с использованием методов цифровой обработки сигналов путем простого перемножения сигналов во временной области, что дает почти идеальный выходной сигнал. Продукты интермодуляции могут быть получены путем тщательного выбора и изменения частоты двух входных сигналов. Если сигналы обрабатываются в цифровом виде, свертка в частотной области становится круговой сверткой . Если сигналы являются широкополосными , это вызовет искажение наложения спектров , поэтому обычно перед кольцевой модуляцией выполняется передискретизация операции или фильтрация нижних частот сигналов.

В кольцевом модуляторе, который является переключающим модулятором, несущий сигнал в идеале представляет собой прямоугольную волну , разложение Фурье которой содержит основную гармонику и серию нечетных гармоник с уменьшающейся амплитудой :

C ( т ) знак равно грех ⁡ ж c т + 1 3 грех ⁡ 3 ж c т + 1 5 грех ⁡ 5 ж c т + 1 7 грех ⁡ 7 ж c т + … <\ displaystyle C (t) = \ sin f_ t + <\ frac <1><3>> \ sin 3f_ t + <\ frac <1><5>> \ sin 5f_ t + < \ frac <1><7>> \ sin 7f_ t + \ ldots>

Когда несущая частота как минимум в два раза превышает максимальную частоту модулирующего сигнала V (t), результатом является серия дубликатов V (t) в увеличивающихся областях частотного спектра. Когда несущая меньше чем вдвое превышает верхнюю частоту сигнала, тогда результирующий выходной сигнал содержит спектральные компоненты как от сигнала, так и от несущей, которые объединяются во временной области. Например, пусть V (t) представляет собой синусоидальную волну с частотой 100 Гц, а несущая C (t) представляет собой идеальную прямоугольную волну с частотой 300 Гц. Затем на выходе будут синусоидальные волны с частотой 100-300 Гц, 100-900 Гц, 100-1500 Гц, 100-2100 Гц и т. Д. С уменьшающимися амплитудами в соответствии с разложением Фурье прямоугольной волны несущей.

Поскольку выходной сигнал не содержит ни отдельного голоса, ни компонентов несущей, кольцевой модулятор называется двойным балансным смесителем, в котором оба входных сигнала подавляются (отсутствуют на выходе) — выходной сигнал полностью состоит из суммы произведений частотные составляющие двух входов.

История

Кольцевой модулятор был изобретен Фрэнком А. Коуэном в 1934 году и запатентован в 1935 году как усовершенствование изобретения Клайда Р. Кейта из Bell Labs . Первоначальное применение было в области аналоговой телефонии для мультиплексирования с частотным разделением для передачи нескольких голосовых сигналов по телефонным кабелям. С тех пор были применены для более широкого диапазона применений, таких как голосовой инверсии , радио приемопередатчиков и электронной музыки .

Описание схемы

Кольцевой модулятор включает в себя входной каскад, кольцо из четырех диодов, возбуждаемых несущим сигналом, и выходной каскад. Входной и выходной каскады обычно включают трансформаторы с центральными отводами к диодному кольцу. Важно отметить, что хотя диодное кольцо имеет некоторое сходство с мостовым выпрямителем, все диоды кольцевого модулятора направлены в одном направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Несущая, которая является переменным током, в данный момент заставляет одну пару диодов проводить, а другую пару смещает в обратном направлении. Проводящая пара передает сигнал от вторичной обмотки левого трансформатора к первичной обмотке правого трансформатора. Если левая несущая клемма положительна, верхний и нижний диоды проводят. Если этот вывод отрицательный, то боковые диоды проводят, но создают инверсию полярности между трансформаторами. Это действие очень похоже на действие переключателя DPDT ( двухполюсный, двухпозиционный ), подключенного для реверсирования соединений. (См. Также методы кольцевой модуляции на интегральных схемах )

Особая элегантность кольцевого модулятора заключается в том, что он двунаправленный: поток сигнала может быть изменен на противоположный, что позволяет использовать одну и ту же схему с той же несущей как модулятор или демодулятор , например, в недорогих радиоприемопередатчиках.

Методы интегральной схемы кольцевой модуляции

SID чип найден в Commodore 64 позволяет треугольные волнам быть кольцевой модуляцией. Осциллятор 1 модулируется частотой осциллятора 3, осциллятор 2 — частотой осциллятора 1, а осциллятор 3 — частотой осциллятора 2. Кольцевая модуляция отключена, если генератор несущей не настроен на генерацию треугольной волны, но модулирующий генератор может быть настроен на генерацию любой из имеющихся форм волны. Однако независимо от того, какую форму волны вы установили для модулирующего генератора, кольцевая модуляция всегда будет иметь эффект модуляции треугольной волны прямоугольной волной.

В синтезаторе ARP Odyssey (а также в некоторых других синтезаторах той эпохи) кольцевой модулятор представляет собой функцию исключающего ИЛИ (сформированную из четырех вентилей И-НЕ ), поступающую от выходов прямоугольных импульсов двух генераторов. Для ограниченного случая прямоугольных или импульсных сигналов это идентично истинной кольцевой модуляции.

ИС аналоговых умножителей (например, сделанные Analog Devices) будут работать как кольцевые модуляторы, конечно, в отношении таких вопросов, как их рабочие пределы и масштабные коэффициенты. Использование интегральных схем умножителя означает, что продукты модуляции в основном ограничиваются суммой и разностью частот входов (если только схема не перегружена), а не гораздо более сложными продуктами схемы выпрямителя.

Ограничения

Любая составляющая постоянного тока несущей будет ухудшать подавление несущей, и, таким образом, в радиоприложениях несущая обычно связана с трансформатором или конденсатором; в низкочастотных (например, аудио) приложениях несущая может или не может быть желательной на выходе.

Из-за дефектов диодов и трансформаторов возникают артефакты двух входных сигналов. В практических кольцевых модуляторах эту утечку можно уменьшить путем внесения противоположных дисбалансов ( например , переменных резисторов или конденсаторов).

Доработки

В оригинальном патенте Коуэна описана схема с кольцом из четырех диодов. Более поздние реализации используют полевые транзисторы в качестве переключающих элементов.

Приложения

Радиосвязь

Кольцевая модуляция также широко используется в радиоприемниках , например, для демодуляции стереофонического FM-сигнала и гетеродинных микроволновых сигналов в мобильных телефонах и беспроводных сетевых системах. В этом случае схему иногда называют кольцевым демодулятором , одной из многих возможных схем прерывателя . Кольцевой модулятор может использоваться для генерации волны с подавленной несущей с двойной боковой полосой (DSB-SC), используемой при радиопередаче.

Источник