Схемы процессоров для гитар

Схемы для электрогитары

Одной из наиболее часто применяемых приставок к электрогитарам является предлагаемая ‘примочка’. Она вносит характерное изменение звука и увеличивает его продолжительность. Приставка построена на двойном операционном усилителе LM358. Сигнал со звукоснимателей гитары подается на вход усилителя.

Принципиальная схема самодельной тремоло приставки к электрогитаре, создающая эффект тремоло, значительно улучшает звучание электрогитары. Основой приставки является задающий генератор низкой частоты на транзисторе V1 и амплитудный модулятор на транзисторе V2. Частоту генератора изменяют переменным резистором R2. Входной сигнал поступает на.

Дисторшн (distortion) приставки, схемы которых приведены в статье, предназначены для работы в тракте электронной гитары. Сущность дистошн-эффекта состоит в двустороннем ограничении входного сигнала (от звукоснимателей) и поддержании его на постоянном уровне в течение достаточно большого времени. Приставка содержит предварительный усилитель.

Схема простой Вау — приставки к электрогитаре, предназначена для создания одноименного эффекта, заключающегося в подъеме АЧХ в сравнительно узкой (0,5. 1,5 кГц) полосе частот, которую по желанию исполнителя можно смещать по частоте в ту или иную сторону. Приставка выполнена на транзисторах V1 и V2.

Схема приставки к электрогитаре для бустер-эффекта, заключается в резком усилении звука в первоначальный момент после щипка струны (или нажатия на клавишу электронного музыкального инструмента). Затем громкость почти также быстро спадает, после чего следует обычное звучание инструмента. Благодаря этому при исполнении быстрых.

Схема преобразователя спектра для электрогитары позволяет получить органное звучание и ряд других звуковых эффектов, в том числе удвоение частоты. В основу работы устройства положен принцип регистрового синтеза тембров. Сигнал звукоснимателя сначала преобразуется в прямоугольный, затем его.

Приведена принципиальная схема синтезатора, который предназначен для электронных бас-гитар с неразвитой тембровой техникой. Он значительно расширяет их музыкальные возможности и приближает по разнообразию тембров к электронным бас-гитарам высокого класса. Устройство состоит из двух звукоснимателей .

Электрогитара предназначена для исполнения партий соло и ритма в ансамблях электронных музыкальных инструментов. Приведена принципиальная схема электрической части для электрогитары с использованием трех звукоснимателей. Ее электрическая часть состоит из .

G2D — фирма из Новой Зеландии (www.g2d.co.nz) занимается разработками в области гитарной электроники с 1984 года. Педаль G2D Morpheus была выпущена в 2003м году и позволяет получить сверхтяжелый дисторшн-эффект. Педаль имеет 4 ручки управления: Drive, Gate, Tone и Level.

Принципиальная схема гитарной педали Distortus Maximus — первая педаль от Krank, коробочка-монстр с высоким коэффициентом усиления. Она описывается многими пользователями как более чем педаль с богатым гармоническим синтезом. Distortus Maximus оснащен 3-полосным эквалайзером, педаль переключения байпаса и 9В адаптер постоянного тока / батареи.

Источник

Схемы

Пароль к архиву: guitar.ru

Этот архив, который можно скачать бесплатно, представляет собой уникальную КОЛЛЕКЦИЮ ИДЕЙ (250 Mb или более 1000 электрических схем) для профессиональных разработчиков электронного музыкального оборудования. Также он является незаменимым материалом для начинающих музыкантов-радиолюбителей, которые вступили на тернистый путь создания «собственного ГИТАРНОГО ЗВУКА».

Д анная коллекция схем была собрана в Интернете в 1997-2002 г. Где именно? Официальные сайты производителей, специализированные серверы, поисковые системы, сообщения в конференциях, списки рассылки, личная переписка с музыкантами-радиолюбителями. К сожалению, в подавляющем большинстве случаев авторство электронных схем (в том числе и способ, с помощью которого схема попала в Интернет), установить не представляется возможным. Поэтому коллекция распространяется в форме «КАК ЕСТЬ». Мы не гарантируем корректность схем, наличие обозначений и номиналов радиоэлектронных компонентов, соответствие схемы марке изделия и наименованию производителя, а также работоспособность изделий, собранных по приведенным на компакт-диске схемам.

Тем не менее, «Гитарная электроника» — это первый российский сборник музыкальных схем, он является наиболее полным и информативным среди зарубежных аналогов. Мы надеемся, что наш CD станет долгожданным приобретением для многих музыкантов-радиолюбителей (а также для музыкантов и их друзей-радиолюбителей :)) и будет использован в качестве справочного пособия всеми энтузиастами направления «СДЕЛАЙ САМ».

На сборнике вы найдете схемы такого суперпопулярного оборудования как Hughes@Kettner Tubeman, Mesa/Boogie V-Twin, Fender Twin, Marshall JCM800, JCM900, JCM2000, Roland Jazz Chorus, Boss Metal Zone MT-2, Ibanez TS-9 Tube Screamer, Dunlop Cry Baby GCB-95 и многое другое.

Источник

Простейшая самодельная гитарная примочка

В интернете сейчас присутствует огромное количество схем различных гитарных примочек — дисторшенов, овердрайвов, хорусов, дилеев и т.д. Чаще всего они являются копиями различных фирменных примочек, которые когда-либо выпускались, либо выпускаются и поныне серийно. Именно их чаще всего собирают все желающие заиметь себе самодельную примочку — ведь это же клоны популярных фирменных устройств, а значит они и звучать будут здорово, красиво, и это действительно так.

Однако не следует забывать, что обычный гитарный дисторшен, это, по сути своей, каскад с большим коэффициентом усиления, который сперва усиливает, затем обрезает по амплитуде сигнал на определённом уровне. Для того, чтобы это осуществить, вовсе не обязательно использование навороченных малошумящих операционных усилителей, которые зачастую можно встретить на схемах фирменных девайсов, ведь даже обычный отечественный К140УД7 без проблем справится с задачей «перегрузить» гитарный сигнал. Этот операционный усилитель можно найти во многих экземплярах старой отечественной аудиотехники, также и в магазинах радиодеталей — он стоит сущие копейки. О создании дисторшена на операционном усилителе К140УД7 пойдёт речь в этой статье. Схема представлена ниже.

Как видно их схемы, в ней присутствует всего лишь один каскад. Входной сигнал поступает на схему через разделительный конденсатор С1 — его ёмкость будет влиять на читаемость гитарного звука и уровень низкой частот. Номинал можно варьировать в пределах от 10 нФ до 47 нФ. Смещение входного сигнала задаётся резисторами R1-R2, они могут иметь сопротивление от 10 кОм до 47 кОм. Диоды VD1 и VD2 стоят в обратной связи операционного усилителя, именно они задают амплитуду, по которой будет ограничиваться (т.е. перегружаться) усиленный гитарный сигнал. Здесь можно использоваться практически любые диоды — начиная от германиевых Д2, Д9, заканчивая диодами Шоттки, стабилитронами и светодиодами. Кстати, если поставить в качестве VD1, VD2 светодиоды, то они будут моргать в такт музыке — поэтому при желании их можно вывести и на корпус.

Переменный резистор R4 управляет уровнем перегруза, делая звук гитары либо близким к чистому, либо наоборот более «злым». Переменный резистор R5, в свою очередь, управляет уровнем громкости выходного сигнала, поэтому здесь желательна логарифмическая характеристика, подойдут с сопротивлением 47 кОм — 200 кОм. В этой схеме не обязательно использовать именно К140УД7, подойдёт любой операционный усилитель общего назначения, например, TL071, TL081. На схеме указаны номера выводов, они соответствуют одинарным операционным усилителям. Использовать также можно и сдвоенные, в этом случае второй операционный усилитель в корпусе микросхемы останется незадействованным. Из сдвоенных можно использовать, например, TL072, TL072.

Схему из-за её миниатюрности без проблем можно спаять даже навесным монтажом, либо на макетной плате. Но также можно и вытравить полноценную печатную плату, как сделал автор статьи. Для гнёзд входа и выхода сигнала используются штекеры Jack-6.3, они впаиваются прямо на плату, но могут быть и выведены на проводах. Для питания используется гнездо 5.5 х 2.1 мм с минусом на центральном контакте, стандартное для всех гитарных примочек. Схема питается от напряжения 9-12В и потребляет небольшой ток, поэтому питать её можно как от батарейки Кроны, так и от сетевого блока питания. Блок питания должен быть стабилизированным — т.е. на его выходе после выпрямителя должен стоять стабилизатор напряжения, например, 78L09 или 78L12.

Собранную примочку обязательно следует поместить в металлический корпус, который послужит экраном и защитит высокочувствительный вход от влияния внешних наводок. Учитывая, что все детали для схемы дисторшена стоят буквально копейки — идти в магазин и покупать там готовый корпус не слишком рационально. Автор использует корпус от старого советского фейзера, который уже имеет кнопку для включения и выключения эффекта, а также потенциометры с ручками. Схема должна быть полностью изолированна от корпуса, а с корпусом должна соединяться только земля схемы, притом строго в одной точке. Такая схема распайки является верной, и позволяет полностью защитить схему от наводок, не создавая при этом лишних земляных петель на корпусе.

Таким образом, получилась рабочая гитарная примочка, которая хоть и не является копией какого-нибудь знаменитого фирменного дисторшена, но обладает приличным звуком, а потому имеет право на жизнь. К основным преимуществом данной схемы также можно отнести возможность варьировать номиналы резисторов и конденсаторов в больших пределах, без потери работоспособности схемы. Если взять и разобрать любой советский магнитофон — то там 100% окажутся все компоненты, необходимые для сборки данной схемы. Удачной сборки 🙂

Источник

Гитарные эффекты: алгоритмы, первый опыт аппаратной реализации

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.

Lowpass filter

Highpass filter

Bandpass filter

Bandreject filter

Shelving filter

Peak filter

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

Все эффекты этого класса объединяет один принцип работы. Входной сигнал сохраняется в участке памяти, которая здесь назыается линией задержки (delay line). На выход же подается сумма входной выборки и выборки откуда-то из линии задержки. Количество и места выборок из линии задержки определяют уникальное звучание эффекта.

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.

Гитарный процессор – это устройство, работающее в реальном времени. Музыкант не должен чувствовать задержку между ударом по струнам и звуком из колонок. В первом приближении это же означает, что блок наложения эффектов должен получить 24-битную выборку из ADC, обработать ее, и передать результат на DAC до того, как на ADC появится новая выборка. Попробуем сейчас обобщить требования к такому – пока нарочно абстрактному – обработчику.

• 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.

DSP общего назначения:

• 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».

DSP, специализирующиеся на звуке:

• 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

FreeDSP — недорогое решение для цифровой обработки сигналов в режиме реального времени, предназначенное для исследователей и DIY сообщества. Плата базируется на ADAU1701. Программирование ADAU1701 осуществляется в SigmaStudio IDE. Более подробную информацию о проекте можно найти по адресу www.freedsp.cc.

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.

Ниже приведен список подводных камней при работе с FreeDSP:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Источник