» » » Моделирование звучания гитарных примочек в Proteus. Как сделать и прослушать педаль эффектов без паяльника

 
 
 
15

Моделирование звучания гитарных примочек в Proteus. Как сделать и прослушать педаль эффектов без паяльника

Разместил GOLD 6 августа 2015. Просмотров: 7 041


Привет, друзья! Вероятно, каждый хоть разок да провел ночь с паяльником в руках среди клубов канифольного дыма, движимый одной лишь идеей создания чего-то особенного, нового, звучащего или работающего не как у других. Сколько выводов микросхем было оборвано после многократных паек, сколько чипов было убито статическим электричеством после почёсывания головы!

Сижу я как-то вечером, поглядываю в интернет-магазине отправленные для меня микросхемы, которые в лучшем случае доедут через неделю-две, и вдруг в моей голове возникает вопрос: «А можно ли как-то ускорить процесс разработки устройства, да так, чтобы сразу можно было его заказчику показать?». В то время мне как раз заказали несколько примочек для электрогитары. И я, имея достаточно опыта в обращении с системой создания и моделирования схем Proteus, собрался разрешить этот вопрос с помощью данной программы.

Немного о себе

Меня зовут Даниил, мне 23, и я инженер. Я из тех инженеров, которые поступили в ВУЗ на инженера, закончили, и устроились работать инженером. То есть я по жизни занимаюсь тем, что мне действительно интересно и тем, что я люблю.

Ввиду молодости, энергичности и просто из интереса, я занимаюсь электроникой и в качестве хобби. Да-да, разрабатывая схемы весь рабочий день, я прихожу домой, и делаю тоже самое дома, только в более творческом ключе и на очень разнообразные темы. Одной из таких тем является тема гитарных эффектов, да и оборудования в принципе.

Предпосылки

Я ни разу не гитарист и умею играть на гитаре разве что аккордами, но так вышло, что мне нравится гитарный звук и звук гитарных перегрузов в особенности. Агрессивный и техничный стиль игры на 7-струнной гитаре в строе дроп-Б для меня как котику сметанка.: wink: К сожалению, я не имею прямого доступа к гитарам для каких-либо изысканий в области идеального звука, а ведь для этого мне еще нужно купить радиодетали, а особенно хорошие и редкие придется подождать несколько недель из-за океана, после чего собрать это дело на макетной плате, воткнуть гитару, разочароваться что не умею играть, послушать свои потуги и так много раз. Все это сплошные траты времени, которые оборачиваются тем, что ничего не доходит до своего логического завершения.

С Proteus-ом я знаком давно: года 4, а может и больше. У программы огромный функционал, который просто нереально опробовать весь и сразу. В ней можно создавать цифровые и аналоговые схемы, моделировать их работу (в программе огромная база SPICE-моделей), создавать для разработанных схем печатные платы, писать прошивки для микроконтроллеров и тут же проверять их в действии, и много чего еще.

И вот однажды у меня появился заказчик, который попросил сделать ему несколько педалей для гитары, среди которых числился и дисторшн. Как многие знают, этот эффект и является основой метал-музыки.

Дистор-р-р-р-шн


Рисунок 1 – Представление эффекта Distortion графически


Эффект Distortion состоит в том, что форма сигнала искусственно обрезается по амплитуде. Фактически это означает, что в исходную синусоиду добавляется множество других синусоид (гармоник) более высокой частоты, которые начинают диссонировать с основной гармоникой и на выходе получается гитарный звук с характерным «шумом» или «рычанием».
Этого же эффекта я решил добиться в Proteus-е.

Приступаем

Первым делом необходимо было определиться с тем, что же я буду проверять в виртуальной среде. Выбор пал на педаль MXR Distortion +, просто потому, что она имеет простую электрическую схему и минимальный функционал. На борту имеются два потенциометра: DISTORTION, отвечающий за искажение входного сигнала, и OUTPUT – уровень напряжения на выходе педали (громкость). Также имеется операционный усилитель, а обрезаться амплитуда сигнала будет с помощью клиппинг диодов.

В интернете была найдена следующая схема педали.

Рисунок 2 – Принципиальная схема педали MXR Distortion +


После перенесения в Proteus она стала выглядеть так.

Рисунок 3 – Педаль MXR Distortion + собранная в Proteus`е


Сразу хочу извиниться за внешний вид схемы: было не удобно скрывать поля примечания у каждого компонента. То же по поводу земли: мне удобнее, когда она на схеме одна, личные заморочки, так сказать.

Первым делом было решено проверить корректность работы педали, т.е. добиться такого же эффекта, как на рисунке 1.
Для этого к схеме был подключен генератор сигнала, на котором я установил синусоиду амплитудой 200 мВ, и осциллограф. 200 мВ – потому что приблизительно таков уровень сигнала на пассивных звукоснимателях гитары. Схема с генератором обрела следующий вид.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Также в меню выходного сигнала настраивается битрейт, глубина в битах и время повтора трека по окончанию обработки (Loop time) в секундах. Отсюда можно прослушать получившуюся запись и экспортировать её себе на компьютер.
Вот, что получилось у меня после обработки.


Рисунок 10 – Сверху – выходной сигнал, снизу – входной


Гитарный сэмпл был следующий:
[audio=300x27,//datagor.ru/uploads/files/2015-07/1438103670_60_cool_gtr_04.mp3]

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Итог

Заказчику звук показался слишком ярким, несмотря на мои уверения, что не стоит воспринимать результат моделирования как гарант звука. На выходной записи довольно много шума, скорее всего, тут необходим очень качественный исходный сэмпл. Судя по прослушанному звуку данной педали на YouTube, характер звучания модели схож.

Из подводных камней (помимо производительности) я бы поставил под вопрос достоверность SPICE моделей. В схеме этой педали используется ОУ 741, но в модели эта микросхема отказалась работать корректно (на некоторых записях выходной сигнал был просто шумом), так что я использовал ОУ с названием модели LM741.

Послесловие

Я ни в коем случае не претендую на  особые знания гитарных эффектов и их правильного звучания.
Лично мне такой подход к разработке пришёлся по душе, а насчёт его эффективности – думаю, время покажет.

Всем спасибо за внимание!
Даниил (GOLD)
Томск
Профиль GOLD
Инженер-конструктор 3 категории.
Меня зовут Даниил и я инженер. Поступил в ВУЗ на инженера, закончил, и устроился работать инженером. По жизни занимаюсь тем, что мне действительно интересно и тем, что люблю.

Ввиду молодости, энергичности и просто из интереса, я занимаюсь электроникой и в качестве хобби. Да-да, разрабатывая схемы весь рабочий день, я прихожу домой, и делаю тоже самое дома, только в более творческом ключе и на очень разнообразные темы. Одной из таких тем является тема гитарных эффектов, да и оборудования в принципе.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 53

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Travel Silent Guitar. Безмолвная гитара путешественника, часть 7: гитарные аксессуары... Далее речь об интересных прибамбасах. Без них вполне можно обойтись, но с ними интереснее...
Схема на Датагоре. Новая статья С праздником, камрады-датагорцы! С Днём Радио!... В ознаменование 50-летия со дня изобретения радио русским ученым А. С. Поповым, исполняющегося 7...
Схема на Датагоре. Новая статья Dual (Twin) Valvecaster на 6Н2П+6Н23П (Custom by Metall_Fest)... Привет, друзья! Я типичный украинский парень. Мне 16. Школьник, радиолюбитель, гитарист....
Схема на Датагоре. Новая статья Сделай сам Tillman's FET Guitar Preamp: активная гитарная электроника в Yamaha Pacifica... В этой статье хочу рассказать о своём опыте оснащения электрогитары преампом Дональда Тиллмана (J....
Схема на Датагоре. Новая статья Модификация лампового преампа Mesa Mark... Когда-то я был новичком в конструировании ламповых гитарных усилителей, но я очень хотел играть на...
Схема на Датагоре. Новая статья Полочные АС из полки и автодинамиков JVC... Значит, после блаженного 8-месячного перерыва в трудовой карьере устроился я работать. Как все...
Схема на Датагоре. Новая статья Стерео и гитарный усилитель в одном флаконе на микросхеме TDA1558Q... О чем статья В этой статье я расскажу, как я собрал недорогой стерео усилитель (2 канала по 11 Вт...
Схема на Датагоре. Новая статья Предусилитель для гитарного комбика и самый дешевый комбик для дома... С завидным постоянством на форуме в той или иной интерпретации мелькает тема о том как сделать...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой гитарный DISTORTION "SLAYER901"... Многие музыканты - паяльщики собирают для себя, и не только для себя различные гитарные примочки....
Схема на Датагоре. Новая статья Гитарный эффект "Drive Master"... Давненько я хотел сделать эту статью, но эти педальки у меня быстро расходились, и я даже не...
Схема на Датагоре. Новая статья Программа P-CAD. Электронное моделирование. А.С. Уваров... Программа P-CAD. Электронное моделирование. А.С. Уваров Издательство: Диалог-МИФИ Год: 2008...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемотехника темброблоков для гитарных комбо... При проэктировании и конструировании гитарных предусилителей и комбоусилителей часто встает вопрос...
<
  • Главный редактор
6 августа 2015 01:09

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 672 комментария
  • 266 публикаций
 
  • +1
Даниил, добро пожаловать, с почином!
Proteus действительно мощная штука, но о таком применении я ещё не слышал.
Спасибо, увидел новые грани! drinks

<
  • Кандидат
6 августа 2015 01:24

Даниил / GOLD

Цитата
  • С нами с 30.11.2014
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 2 комментария
  • 1 публикация
 
  • 0
Всегда пожалуйста! Кстати по мощности есть еще сильнее - NI Multisim, но если честно своей сложностью он лично мня отталкивает.

<
  • Гражданин
6 августа 2015 02:29

Виталий / shumaher

Цитата
  • С нами с 21.02.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 10 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Действительно, программа Proteus, мощный инструмент. У меня есть знакомый, который по ряду обстоятельств, не может заниматься тех. творчеством дома. Вот он и "паяет" глазами при помощи Proteus.

<
  • Гражданин
6 августа 2015 02:43

Сергей / Yamazaki

Цитата
  • С нами с 2.07.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 144 комментария
  • 4 публикации
 
  • 0
На всякий случай: в мультисиме есть аналогичный функционал, можно попробовать там.

Кстати, мне кажется, или ваш друг прислал уже искаженный семпл? Вроде как на вход надо "чистый" сигнал загнать, нет?

<
  • Гражданин
6 августа 2015 02:56

Евгений / real64

Цитата
  • С нами с 11.12.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 36 комментариев
  • 3 публикации
 
  • 0
Даниил, поздравляю. Это здорово когда работа по душе и совпадает с хобби.
С интересом прочитал статью, так как сам недавно пробовал в мультисиме проверить модель телефонного усилителя. Правда менее успешно. Виртуальные приборам не хватило точности. Толи я не разобрался с настройками виртуальных приборов, то ли мультисим сдулся. Но результатов измерений, полученных в Спектраплюсе и RMAA не получилось.
А как с виртуальными приборами в протеусе ? Есть ли спектроанализатор ? Измеритель нелинейных искажений ?

<
  • Гражданин
6 августа 2015 10:33

Иван Внуковский / if33

Цитата
  • С нами с 2.03.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 77 комментариев
  • 14 публикаций
 
  • 0
Интересная статья. Было бы очень неплохо приложить к статье файл проекта протеуса.

<
  • Гражданин
6 августа 2015 20:13

Алексей / zud

Цитата
  • С нами с 25.03.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 72 комментария
  • 0 публикаций
 
  • +1
Даниил! Научить летать ползающего -- дорогого стоит!
Круть!

<
  • Кандидат
6 августа 2015 22:10

Даниил / GOLD

Цитата
  • С нами с 30.11.2014
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 2 комментария
  • 1 публикация
 
  • 0
Повторюсь: Мультисим тоже отличная вещь, начал освоение симуляторов именно с него, но потом забросил. Причин тому несколько: некая визуальная сложность (слишком много менюшек и параметров), при наличии виртуальных приборов их трудно заставить работать как тебе нужно (при работе со звуком в мультисиме намучался жуть - ставил стороннюю модель для ввода аудиофайла и с ней ничего не вышло), параметры моделирования также неоднозначны (хотя и более подробны).

to Сергей - По поводу сэмпла сыгранного специально для проверки. Гитара записывалась на скорую руку на внешний микрофон сомнительного качества, посему качество записи плохое, в статье я об этом упомянул.
П.С. Вообще в статье до модерации было 2 сэмпла: чистый с интернета и этот, но добрый админ зачем то вырезал первый blush

to Евгений - С приборами скудно, но вот с анализаторами все в порядке (те что проводят анализ графически, тоесть так как рассказывается в моей статье), там присутствует анализатор искажений, спектра что-то не вижу, но думаю должен быть, в крайнем случае в примерах протеуса есть собранный анализатор на микроконтроллере (в версии 8.2) который тоже отлично работает.

П.П.С. Ну и стоить помнить что анализаторы не работают в риал-тайме и скорость симуляции уменьшается прямо пропорционально сложности схемы.

<
  • Гражданин
6 августа 2015 22:33

Дмитрий / Wishmaster

Цитата
  • С нами с 1.05.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 84 комментария
  • 14 публикаций
 
  • 0
Отличная статья. Сам пользуюсь этой программой когда перелопачиваю схемы известных гитарных примочек с целью нарулить в исходнике какой-либо иной звук. Общую картину программно воспроизвести вполне реально, но не до мелочей. При сборке в реальности, часто звук имеет не тот тембральный окрас. Яркий тому пример педаль BOSS MT-2.

<
  • Главный редактор
7 августа 2015 19:20

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 672 комментария
  • 266 публикаций
 
  • 0
Цитата: GOLD
в статье до модерации было 2 сэмпла: чистый с интернета и этот, но добрый админ зачем то вырезал первый

Даниил, вы напишите доброму админу и мы всё поправим, если что-то куда-то пропало. В личку или на е-мейл, который вам известен.

<
  • Гражданин
7 августа 2015 23:14

Павел / pavel_k

Цитата
  • С нами с 30.07.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 95 комментариев
  • 6 публикаций
 
  • 0
Прочитал с удовольствием статью!
Занимался усилителями и приставками для гитары в докомпютерном веке и помню, как тяжело угодить музыкантам в поиске того самого звука!
И вот тут -случилось чудо! Нажимаем на кнопочки и ищем то, что нужно, не облуживая себе пальцы!

Остаётся только вопрос, поднятый Дмитрием:
Цитата: Wishmaster
При сборке в реальности, часто звук имеет не тот тембральный окрас.

<
  • Гражданин
8 августа 2015 01:50

Дмитрий / Wishmaster

Цитата
  • С нами с 1.05.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 84 комментария
  • 14 публикаций
 
  • 0
Павел, это же обработка уже "отцифрованной гитары". Симуляция, как я уже говорил, покажет общую картину и в этом программа очень полезна. При работе с заказчиком педальки, с помощью симуляции можно конкретно сузить рамки схемных решений и понять, какой звук ему нравится. Мытарства с подбором межкаскадных ёмкостей и т.д. в реале программа не отменяет.

<
  • Кандидат
8 августа 2015 21:54

Александр / Halvalife

Цитата
  • С нами с 8.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 3 комментария
  • 0 публикаций
 
  • +1
Надо понимать, что после примочки стоит цепь усилитель-гитарный кабинет. И если усилитель еще можно опустить, то гитарный динамик это фильтр с воспроизводимой частотой от 80 гц до 5000 гц (в среднем), а значит на файл симуляции нужно повесить симулятор (хотя бы) гитарного кабинета - с этим легко справится вст плагины (гитар риг и ему подобные). И звук не будет "таким ярким" (яркость от песка, который как раз лежит выше облясти 5 кгц)

<
  • Гражданин
9 августа 2015 01:18

Дмитрий / Wishmaster

Цитата
  • С нами с 1.05.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 84 комментария
  • 14 публикаций
 
  • 0
Немного мимо темы, но в Simulink тоже можно провести подобную симуляцию и подать на вход не звуковой файл, а саму гитару. Благо подключить ко входу в программе "линейный вход" не составляет труда.

<
  • Кандидат
9 августа 2015 22:18

Дмитрий Осауленко / Metall_Fest

Цитата
  • С нами с 30.08.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 4 комментария
  • 1 публикация
 
  • 0
О, это гениально.
Спасибо автору, меня давно волновала возможность существования подобной технологии.

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.