Magnum MkII: Спикерсимулятор с повышенной детализацией PDF Печать E-mail
06.02.2009 15:50

Спикерсимуляторы или «эмуляторы гитарного кабинета» довольно популярны в настоящее время. Эти несложные устройства, по большей части состоящие из простых активных или пассивных фильтров, дают возможность подключать гитару в линейных вход компьютера или домашнего музыкального центра и звучать при этом похоже на записи известных гитаристов. Похожесть эта весьма приблизительна, т. к. несколько фильтров не заменят резонирующий и компрессирующий гитарный кабинет со сложной и отнюдь не линейной амплитудно-частотной характеристикой, микрофоны и прочую звукозаписывающую аппаратуру. Тем не менее, эти устройства в своей простоте и дешевизне идеально подходят для домашнего музицирования или записи демонстрационной фонограммы в домашней студии. 


Зачем нужен еще один спикерсимулятор?

Существует несколько удачных схем спикосимуляции, некоторые из них разработаны известными фирмами, как, например, симулятор на операционных усилителях в составе предварительного усилителя Marshall JMP-1, или с использованием катушек индуктивности в Hughes&Kettner Tubeman, другие созданы энтузиастами, как, например, спикерсимулятор на полевых транзисторах в статье Виктора Кемпфа «Полевые транзисторы в устройствах “Distortion”» или спикерсимуляторы, представленные на сайте www.runoffgroove.com.

Основные функции спикерсимуляторов таковы:

  1. Подавление высокочастотного хвоста гармоник при использовании совместно с полупроводниковыми дистошнами.
  2. Согласование выходных сопротивлений примочек и линейного входа домашней аппаратуры.
  3. Окрашивание сигнала наподобие звука гитарных комбо, что на практике выражается в наличии резонансов 130Гц и 3-4кГц, а также подавлении частот ниже и выше этого диапазона.

Если с первыми двумя пунктами современные спикерсимуляторы справляются весьма успешно, то их тембр является всего лишь первым приближением к тембрам гитарных кабинетов. По большому счету этот факт нельзя считать минусом, т. к. в лучших представителях семейства спикерсимуляторов найден удачный баланс между производимым эффектом и простотой схемы. Но разве мы не задаем себе вопрос: а что будет, если сделать еще один шаг, следующее приближение к реальным характеристикам? Станет ли звук гитары более естественным? Будет ли усложнение спикерсимулятора компенсироваться более качественным звучанием? Проведением такого эксперимента мы и займемся.

Перейдем к деталям

Рассмотрим предметную область. АЧХ распространенных спикерсимуляторов приведены на следующем рисунке. От схемы к схеме вариациям поддаются высоты резонансов, их положение на шкале частот и порядок фильтров, который отвечает за скорость спада в областях ВЧ и НЧ. И хотя все схемы воссоздают практически один эффект, схемотехническая реализация может сильно отличаться. Так, спикерсимулятор из предварительного усилителя Marshall JMP-1 собран полностью на операционных усилителях, один из которых включен по схеме гиратора. Спикерсимулятор Hughes&Kettner построен на операционных усилителях и RLC фильтрах и использует два заграждающие фильтра для придания оригинальности звучанию. Спикерсимулятор В. Кемпфа выполнен на полевых транзисторах, настолько же эффективен и является самым простым для повторения.

АЧХ
Для того чтобы понять, на что же равнялись создатели спикерсимуляторов, сравним их амплитудно-частотные характеристики с АЧХ гитарных динамиков (взято с сайта www.celestion.com).

АЧХ

Сравним также с АЧХ реальных кабинетов. Вернее с АЧХ импульсов, снятых с реальных кабинетов, через систему – усилитель, кабинет, микрофон, запись (импульсы взяты с сайта www.noisevault.com).

АЧХ

Такой косвенный метод определения АЧХ гитарного кабинета вряд ли можно считать достоверным, тем не менее, полезную информацию можно почерпнуть и отсюда. Очевидно, что в конечном звуке влияние собственного АЧХ динамика преобладает. Это несложно заметить, сравнив АЧХ динамика Vintage30 и АЧХ импульса кабинета на его основе. Несомненно, корпус гитарного кабинета индивидуально резонирует, внося дополнительные краски по всему спектру частот. По субъективному мнению автора, ни в коем случае не претендующего на абсолютную достоверность, наиболее заметным изменениям подвергается низкочастотная область, а именно происходит подъем НЧ в диапазоне 50-200Гц, а также провал в диапазоне 300-500Гц. Таким образом, для построения спикерсимулятора возьмем за основу АЧХ одного из динамиков(например, Vintage 30), выделим 6-8 наиболее важных изгибов понравившейся АЧХ и реализуем на основе активных фильтров. Для придания тембру подобия звучания большого кабинета, учтем наличие резонансов и провалов в НЧ-области. В качестве активных элементов могут использоваться комплементарные повторители на полевых транзисторах. С принципом работы повторителей, а также с первой схемой, где была использована подобная схемотехника, можно ознакомится в статье В.Кемпфа.

Спикерсимулятор Magnum MkII

Ниже приведена схема спикерсимулятора, обладающая такими особенностями:

  • детализированная АЧХ, приближенная к характеристикам реальных устройств
  • два кардинально отличающихся варианта звучания.
  • обработка сигнала до 3.5-4В амплитуды без ограничения
  • плавное ограничение сигнала, вышедшего за пределы этого диапазона

Схема MagnumMkII

Режимы звучания схемы:

  • Classic - на базе тембра кабинета с динамиками Vintage30
  • Rectified - на базе тембра одного из кабинетов из солнечной калифорнии.

Ниже представлены амплитудно-частотные характеристики этих режимов.

Схема состоит из 2 ФНЧ второго порядка, 2 ФВЧ второго порядка, 4 заграждающих фильтров и одного смесителя. Два канала по 3 фильтра в каждом позволяют после смешивания получить сложную АЧХ с множеством резонансов.

Рассмотрим назначение отдельных участков схемы:

  1. На каскаде J1-J2 реализован ФВЧ с пиком на изломе АЧХ на частоте 125Гц, что практически соответствует частоте НЧ-резонанса гитарных динамиков.
  2. J3-J4: ФВЧ с пиком на частоте 70Гц. После подмешивания к другому каналу этот фильтр поднимает уровень НЧ в области 50 - 130Гц и сильно влияет на естественность звучания. На слух воспринимается как резонанс стека.
  3. J5-J6 и J7-J8: два ФНЧ с частотами пиков 3.95кГц и 2.55кГц соответственно. После смешивания сигналов из двух каналов образуется полочка 2-4кГц, делающая звук гитары ярким и сочным, и спад сигнала в ВЧ-области, который подавляет жесткие ВЧ-гармоники.
  4. J9-J10: провал 385Гц. Уменьшает бубнение, добавляет разборчивости.
  5. J11-J12: провал 1.4кГц. Убирает излишнюю жесткость звука в верхней середине.
  6. J13-J14: смеситель каналов.
  7. J15-J16: провал в режиме classic на частоте 7.7кГц и провал в режиме rectified на частоте 5.6кГц.
  8. J17-J18: провал в режиме classic на частоте 12.5кГц и провал в режиме rectified на частоте 16кГц.
Примеры звучания

Сравнение звучания можно сделать по приведенным ниже сэмплам. В качестве тестового образца выбрано звучание дистошна D900x на полевых каскодных мю-каскадах, поскольку подобным схемам характерна прозрачность и мягкое ограничение независимо от уровня гейна. Звук D900x отличается четкой сфокусированной атакой и правильной отработкой приемов звукоизвлечения. Запись производилась по цепочке «Выход звуковой карты->спикерсимулятор Magnum->вход звуковой карты». Дополнительной обработки не производилось. Для сравнения приведены моделированные примеры звучания других известных спикерсимуляторов. Несмотря на то, что результаты моделирования в OrCAD/PSpice, часто соответствует результату работы реальной схемы, не следует составлять свое мнение о звучании этих схем только на основе моделирования. Если Вас заинтересовало звучание спикерсимуляторов Marshall или Hughes&Kettner, попробуйте найти в сети дополнительные примеры.

Спикерсимулятор Пример1 Пример2

Необработанныйсигнал

1_D900xOriginal.mp3 2_D900xOriginal.mp3
Спикерсимулятор из Marshall JMP (моделирование) 1_MarshallJMP.mp3  
Спикерсимулятор из H&K Tubeman (моделирование) 1_HKTubeman.mp3  
Спикерсимулятор Magnum MkII режим Classic 1_MagnumMkII_Classic.mp3 2_MagnumMkII_Classic.mp3
Спикерсимулятор Magnum MkII режим Rectified 1_MagnumMkII_Rectified.mp3 2_MagnumMkII_Rectified.mp3

Повторение схемы

Печатная плата в размере 50х63мм 300dpi (вид со стороны деталей). Схема монтажа деталей (вид со стороны деталей). Вы можете скачать файл в формате Sprint-Layout 4, и модифицировать плату по своему усмотрению.

Если что-то не работает

Если что-то не работает в правильно собранной схеме, следует проверить работоспособность каждого из повторителей. Уровень постоянного напряжения на входе и выходе повторителя должен быть около половины напряжения питания, при этом напряжение на выходе повторителя должно превышать напряжение на входе на 0.2В. Если разность напряжений больше в несколько раз, это свидетельствует о том, что транзисторы не образуют комплементарную пару. Последствием может быть повышенное энергопотребление и ограничение сигнала с амплитудой менее 3.5-4В. В этом случае необходимо выполнить подбор и замену транзисторов.

Возможные модификации 
  • Самой интересной модификацией, конечно, является изменение формы АЧХ. Наиболее сильно влияет на звук положение предпоследнего по шкале частот провала (J15-J16). Изменением номинала всего лишь одного резистора R9 можно добиться значительного изменения тембра. Также сильное влияние оказывают номиналы в ФНЧ J9-J10 и J11-J12, которые определяют область подавления ВЧ и подчеркивают яркое звучание в диапазоне 2-5кГц.
  • Наличие НЧ-резонанса 65Гц, который образован ФВЧ J3-J4, может перегружать по низам Вашу акустическую систему. В этом случае следует поднять частоту среза фильтра выше на 30-60Гц. Простейшим вариантом является копирование номиналов из фильтра на повторителе J1-J2.
  • Для уменьшения сложности схемы могут быть исключены фильтры на повторителях J5-J6 и J7-J8, образующие провалы на 380Гц и 1.4кГц, так как их влияние на звук наименьшее.
Облегченная версия спикерсимулятора

Путем глобального упрощения можно получить схему, достаточно простую, но с похожим характером тембра.

Magnum Lite

Ниже представлены амплитудно-частотные характеристики двух режимов звучания Classic и Rectified. АЧХ Magnum Lite имеет определенную схожесть с подобной характеристикой спикерсимулятора из H&K Tubeman, а его схемотехника освобождает Вас от необходимости поиска или намотки индуктивностей.


afr

Печатная плата в размере 64х26мм 300dpi (вид со стороны деталей). Схема монтажа деталей (вид со стороны деталей). Вы можете скачать файл в формате Sprint-Layout 4, и модифицировать плату по своему усмотрению.

Примеры звучания 

Режим Пример
Спикерсимулятор Magnum Lite режим Classic 1_MagnumLite_Classic.mp3
Спикерсимулятор Magnum Lite режим Rectified 1_MagnumLite_Rectified.mp3

В заключение 

Поскольку проект Magnum MkII/Lite вырос из эксперимента, в котором многие параметры подбирались часто на слух, его тембры совсем не следует считать вещью в себе. Возможно, небольшая перестройка частот фильтров или другое схемное решение, дадут более гармоничное и сбалансированное звучание. И если Вы заинтересованы, не бойтесь экспериментировать, возможно, новый удивительный тембр совсем не является калькой с фирменного комбо, и не встречается в магазинах.

Лишний раз напомню о важности хорошего звучания до спикерсимулятора. Ни одна такая схема не сделает бесцветный звук живым и качественным. Результат обработки спикерсимулятором звука лампового или каскодно-полевого предусилителя может Вас обрадовать, и в то же время шумоподобное звучание дистошнов на ОУ все равно останется таковым. Задача спикерсимуляторов, с которой они вполне справляются, - привести сырой сигнал к законченному, сбалансированному и привычному для нас тембру.

Искренне надеюсь, что изложенная здесь несложная информация поможет Вам в поиске качественного и индивидуального звука Вашей гитары.

Выражаю благодарность Виктору Кемпфу за идеи, консультации и
предоставленные образцы звучания схемы D900x, а также Валерию Квишко за схемотехнический ликбез.


Валентин Вещунов(Gunpowder). Киев, Украина.


( 10 Голоса )
 

Комментарии   

 
#1 Guest 28.01.2016 05:51
Комментарий был удален администратором
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

© 2017 diyfactory.ru. Все права защищены.