Wie funktionieren Gitarrenverzerrung und Overdrive?

Bei so vielen Musikgenres ist es keine Überraschung, dass es viele Distortion-Pedale gibt. Aber was macht sie so anders? Schauen wir uns genauer an, was mit Audiosignalen passiert, wenn sie diese relativ einfachen Geräte passieren.

Verzerrung ist eine allgemeine Bezeichnung für jede Änderung an einem Audiosignal, die eine wesentliche Änderung darstellt. Die Welt der Musik hat tatsächlich einige verschiedene Arten. Aber wie funktioniert das alles? Um das zu beantworten, müssen wir uns ansehen, wie Sinuswellen von der Lautstärke beeinflusst werden.

Clipping und Verzerrung

Grundlegende Overdrive und Gitarrenverzerrung kann durch den Effekt des Clippings visualisiert werden. Wir haben das Clipping in einem früheren Artikel erwähnt, HTG erklärt: Wie verändert die Dynamic Range Compression Audio? Die Komprimierung verhindert Clipping, aber in diesem Fall möchten wir betonen.

( Bildkredit: Wikimedia Commons)

Im Originalsignal können Sie sehen, dass die Sinuswelle den Schwellenwert des Geräts überschreitet. Normale Wellen, die innerhalb der richtigen Schwelle liegen, klingen glatt. Da die Wiedergabegeräte die Schwelle nicht wirklich überschreiten können, beginnen die Wellenberge und Wellentäler zu quadrieren. Dies ändert die Qualität des Sounds. Warum? Nun, es hat mit Mathematik zu tun.

Lassen Sie uns eine Sinuswelle heranziehen.

Stellen Sie sich nun vor, wir spielen einen anderen Ton neben diesem, etwas mit einer höheren Frequenz, aber das passt zu den Spitzen. Wir werden es nur mit einer geringen Amplitude einführen. So sieht das Ergebnis aus.

Sie können sehen, dass es beginnt, die Form der eckigen Welle aus dem Clipping-Abschnitt zu nehmen. Wenn Sie einen ungeraden Oberton einführen, werden Sie diese Form sehen. Wenn wir die Amplitude desselben Obertons erhöhen, sehen Sie eine speziellere Form.

So können Sie sehen, dass diese scharfen Ecken etwas prominenter sind. Wir können das weiter übertreiben, indem wir noch einen ungeraden Oberton hinzufügen.

Mit viel Clipping ändert sich die Form der Sinuswelle in einer Weise, die mathematisch durch eine andere Gleichung dargestellt wird, die oben als Addition von zwei Sinuswellen dargestellt wird. Je härter das Clipping ist, desto größer ist die Ähnlichkeit mit immer komplexeren Wellen. Weicher Clipping beeinträchtigt den Sound nicht wirklich.

Werfen wir einen Blick darauf, was für eine verzerrte Welle in Audacity zu sehen ist.

Hier habe ich einen Teil der Wellen hervorgehoben, die zusammenpassen. Die zweite Welle ist eine verzerrte Sinuswelle, etwas, das aussieht, als wäre es abgeschnitten und dann komprimiert worden. Es ist eine Rechteckwelle. Hier ist ein Beispiel einer 440 Hz - mittleren A - Sinuswelle und einer 440 Hz Rechteckwelle.

A 440 Hz Sinus( kein Clipping) Wave

A 440 Hz Square( Clipped) Wave

Wir haben gesehen, was mit ungeraden Obertönen passiert. Gerade Obertöne machen etwas anderes.

Vergleiche das mit der dritten Welle im obigen Audacity-Screenshot. Dies wird als Sägezahnwelle bezeichnet und klingt sehr unterschiedlich.

A 440Hz Sägezahnwelle

Während wir die Mathematik übersprungen haben, hoffen wir, dass Sie sehen, wie die Wellenaddition die Auswirkungen von Clipping auf verschiedene Arten simuliert. Unterschiedlich geformte Wellen verändern die Klangqualität auf sehr wichtige Weise. Das ist teilweise der Grund, warum verzerrte Gitarren so reichhaltige Obertöne haben und warum es so viele Arten von Verzerrerpedalen gibt.

Overdrive

Es gibt viele verschiedene Arten von Verzerrungen, eine der häufigsten Verzerrungen ist Overdrive. Es funktioniert mit einer Erhöhung der Verstärkung bei bestimmten Ausgaben. Weicheres Spielen verursacht nicht wirklich die verräterische Verzerrung, aber härteres Spielen oder eine höhere Signallautstärke für den Overdrive-Prozessor führt dazu, dass die verräterischen Begrenzungsmuster durchkommen. Overdrive bietet ein weicheres Clipping, das hilft, das ursprüngliche Timbre des Instruments mehr oder weniger intakt zu halten, oder aber versucht, einen Teil des Verlustes auszugleichen.

Overdrive wurde ursprünglich bei Röhrenverstärkern gefunden, bei denen eine Erhöhung der Spannungsverstärkung den Verstärker "übersteuert" und den gewünschten Effekt erzeugt. Moderne Overdrive-Prozessoren, wie sie in Pedalen zu finden sind, versuchen dies für Amps zu reproduzieren, die nicht auf Röhren basieren. Sie benötigen eine höhere Lautstärke des Verstärkers, um zusätzlich zu einigen "Farbmischungen" den Effekt zu erzeugen und den Effekt gut zu simulieren. Diese letzte Funktion ist am einfachsten in der Tonwahl zu sehen. Overdrive behält einen guten Dynamikumfang bei und kann dennoch einige saubere Sounds erzeugen, aber einige dieser Obertöne können mit etwas Push-Effekt zum Leuchten gebracht werden.

Distortion

Overdrive wird, obwohl es technisch verzerrt ist, aufgrund seiner milden Wirkung getrennt gruppiert und beruht hauptsächlich auf kontrolliertem Clipping. Häufigere Verzerrungspedale, wie die heute üblichen Grunge- und Metal-Stompboxes, sind mutiger hinsichtlich ihrer Fluktuation. Anstatt sich auf Verstärkungsschwankungen zu verlassen, verändern sie die Form der Welle in bestimmten Mustern und tun dies auf eine Weise, die nicht von der Stärke der Verstärkung abhängt. Overdrives "wärmere" Obertöne gehen hier verloren, ebenso wie ein erheblicher Teil des ursprünglichen Timbre.

Outright-Verzerrung schneidet den Dynamikbereich wirklich aus und fügt einige Equalizer-Effekte hinzu. Normalerweise ist der mittlere Bereich das, was wir am besten hören können. Um das auszugleichen, sind die Equalizer-Einstellungen so eingestellt, dass sie das obere und untere Ende verstärken. Das ist der Grund, warum die tieferen Töne wirklich Metal treiben und warum die Pinch-Harmonics, die kaum hörbar sind, normalerweise mit Verzerrung kreischen. Jede Art von Distortion-Pedal hat eine besondere Form, in die es sein Signal drückt, sowie spezielle EQ-Einstellungen und einige spezielle Mixing-Funktionen, so dass es einfach ist, überwältigt zu werden, wenn man sich ansieht, was zu kaufen ist. Achten Sie darauf, dass Sie jedem zuhören und mit seinen Einstellungen spielen, um zu verstehen, was es kann.

Fuzz

Ein weiterer wirklich beliebter und spezifischer Effekttyp ist Fuzz, der in den Bereichen Industrial und Metal weit verbreitet ist und oft sowohl für Gesang als auch für Instrumente verwendet wird. Fuzzboxen fügen eine bestimmte Art von Verzerrung hinzu, die genau so klingt, wie der Name schon sagt. Das ursprüngliche Signal wird vollständig ausgelöscht und in eine Rechteckwellenform umgewandelt. Es ist fast so, als würde es auf eine Mauer treffen, bevor es in einer völlig veränderten Form weitergeht.

Fuzzboxen fügen zusätzliche harmonische Obertöne hinzu, um einen künstlich abgerundeten und wärmeren Sound zu erzeugen. Dies geschieht durch einen einstellbaren Frequenzmultiplikator, und wenn ein härterer Klang gewünscht wird, kann stattdessen unharmonische Obertöne entstehen. Tatsächlich tragen diese künstlich hinzugefügten Obertöne viel zu den Melodien der Streicher bei und sorgen für eine gute Kulisse. Sitars setzen auf dieselben Obertöne, und wenn Sie jemals gehört haben, dass einer an ein normales Verzerrerpedal angeschlossen ist, würden Sie schwören, dass es stattdessen in einer Fuzzbox war.

Nun, da Sie wissen, warum Verzerrung das tut, was Sie tun, sollten Sie in der Lage sein, es zu ändern, um Ihren speziellen Spielstil stärker hervorzuheben. Sie können sogar Ihr Wissen über Equalizer nutzen, um den Prozess zu unterstützen. Und während wir diese Effekte vor allem im Zusammenhang mit Gitarren diskutierten, können sie auch auf Gesang und andere Instrumente angewendet werden. Experimentiere und du brichst die sich immer weiter auflösenden Genre-Barrieren auf!