Wie funktionieren Gitarrenverzerrung und Overdrive?

Bei so vielen musikalischen Genres 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 durchlaufen.

Verzerrung ist ein allgemeiner Begriff für jede Änderung eines Audiosignals, die eine erhebliche Änderung bewirkt. In der Welt der Musik gibt es viele verschiedene Arten. Aber wie funktioniert das alles? Um dies zu beantworten, müssen wir uns ansehen, wie die Sinuswellen vom Volumen beeinflusst werden.

Ausschnitt und Verzerrung

Grundlegende Overdrive- und Gitarrenverzerrungen können durch den Clipping-Effekt dargestellt werden. Wir haben Clipping bereits in einem früheren Artikel erwähnt. HTG erklärt: Wie verändert die Komprimierung des Dynamikbereichs das Audio? Durch die Komprimierung wird das Beschneiden verhindert, aber in diesem Fall möchten wir es betonen.

(Bildnachweis: Wikimedia Commons)

Im Originalsignal können Sie sehen, dass die Sinuswelle den Schwellwert des Geräts überschreitet. Normale Wellen, die sich innerhalb der richtigen Schwelle befinden, klingen glatt. Da die Wiedergabegeräte die Schwelle nicht wirklich überschreiten können, beginnen sich die Wellenkämme und Wellentiefen der Welle zu verschieben. Dies ändert die Klangqualität. Warum? Nun, das hat mit Mathe zu tun.

Lassen Sie uns eine Sinuswelle näher betrachten.

Nun stellen wir uns vor, dass wir neben diesem einen weiteren Ton spielen, etwas mit einer höheren Frequenz, die aber an den Peaks liegt. Wir werden es nur bei einer geringen Amplitude einführen. So sieht das Ergebnis aus.

Sie können sehen, dass die Form der rechteckigen Welle im Ausschnittbereich beginnt. Wenn Sie einen ungeradzahligen Oberton einführen, sehen Sie diese Art von Form. Wenn wir die Amplitude desselben Obertons erhöhen, sehen Sie eine speziellere Form.

So können Sie sehen, dass sich diese scharfen Ecken etwas hervorheben. Mit dem Hinzufügen eines weiteren ungeradzahligen Obertons können wir dies noch weiter übertreiben.

Bei vielen Ausschnitten ändert sich die Form der Sinuswelle auf eine Weise, die mathematisch durch eine andere Gleichung dargestellt wird, die oben als Addition von zwei Sinuswellen dargestellt ist. Je härter der Ausschnitt, desto größer ist die Ähnlichkeit mit einer immer komplexer werdenden Welle. Weicheres Clipping wirkt sich nicht wirklich auf den Klang aus.

Lassen Sie uns einen Blick darauf werfen, was in Audacity mit einigen verzerrten Wellen zu tun hat.

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

Eine 440Hz Sinuswelle (kein Clipping)

Eine 440Hz (abgeschnittene) Welle

Wir haben gesehen, was mit ungeradzahligen Obertönen passiert. Gerade nummerierte Obertöne bewirken etwas anderes.

Vergleichen Sie dies mit der dritten Welle im obigen Audacity-Screenshot. Dies wird als Sägezahnwelle bezeichnet und klingt sehr unterschiedlich.

Eine 440Hz Sägezahnwelle

Während wir die Mathematik übersprungen haben, hoffen wir, dass Sie sehen, wie die Wellenaddition die Auswirkungen von Beschneidungen in verschiedenen Moden simuliert. Unterschiedlich geformte Wellen verändern die Klangqualität auf sehr wichtige Weise. Dies ist zum Teil der Grund, warum verzerrte Gitarren so viele Obertöne haben und warum es so viele Arten von Verzerrungspedalen gibt.

Overdrive

Es gibt viele verschiedene Arten von Verzerrungen, eine der häufigsten ist der Overdrive. Bei bestimmten Ausgängen wird die Verstärkung erhöht. Ein weicheres Spiel führt nicht wirklich zu einer verräterischen Verzerrung, aber ein härteres Spiel oder eine höhere Signallautstärke für den Overdrive-Prozessor führt dazu, dass die verräterischen Clipping-Muster durchkommen. Overdrive bietet ein weicheres Clipping, wodurch die ursprüngliche Klangfarbe des Instruments mehr oder weniger im Takt bleibt oder der Verlust teilweise kompensiert wird.

Overdrive wurde ursprünglich bei Röhrenverstärkern gefunden, bei denen eine Erhöhung der Spannungsverstärkung den Verstärker "übersteuern" würde und den gewünschten Effekt erzeugen würde. Moderne Overdrive-Prozessoren, wie z. B. in Pedalen, versuchen dies für Verstärker zu tun, die nicht auf Röhren basieren. Sie erfordern ein höheres Volumen des Verstärkers, um den Effekt zu erzeugen, zusätzlich zu einigen Farbmischungen, um den Effekt gut zu simulieren. Diese letzte Funktion ist am leichtesten in der Tonwahl zu sehen. Overdrive behält viel Dynamik bei und kann immer noch saubere Klänge erzeugen, kann jedoch einige dieser Obertöne mit etwas Schub zum Leuchten bringen.

Verzerrung

Overdrive ist zwar technisch immer noch verzerrt, wird jedoch aufgrund seines milden Effekts und seiner primären Abhängigkeit von kontrolliertem Clipping separat gruppiert. Weitere übliche Verzerrungspedale, wie die heute so üblichen Grunge- und Metal-Stompboxen, sind mutiger über ihre Fluktuation. Anstatt sich auf Verstärkungsfluktuationen zu verlassen, ändern sie die Form der Welle in unterschiedlichen Mustern und tun dies auf eine Weise, die nicht von der Höhe des Gewinns abhängt. Overdrives „wärmere“ Obertöne gehen hier ebenso verloren wie ein erheblicher Teil der ursprünglichen Klangfarbe.

Durch die direkte Verzerrung wird der Dynamikbereich wirklich herausgeschnitten und einige Equalizer-Effekte hinzugefügt. Normalerweise hören wir den mittleren Bereich am besten. Um dies auszugleichen, werden die Equalizer-Einstellungen so eingestellt, dass sie das obere und das untere Ende verstärken. Deshalb treiben die tieferen Töne wirklich Metall und warum quetschen die kaum hörbaren Pinch-Obertöne normalerweise mit Verzerrung. Jede Art von Distortion-Pedal hat eine bestimmte Form, die das Signal auf bestimmte EQ-Einstellungen und einige spezielle Mixing-Effekte aus dem eigenen Haus überträgt. Es ist also leicht, beim Kauf auf den ersten Blick überwältigt zu werden. Achten Sie darauf, dass Sie jedem zuhören und mit den Einstellungen spielen, um einen vollständigen Überblick über seine Möglichkeiten zu erhalten.

Flaum

Ein weiterer sehr beliebter und spezifischer Effekt ist Fuzz, der in Industrie- und Metal-Genres weit verbreitet ist und häufig für Gesang und Instrumente verwendet wird. Fuzzboxes fügen eine bestimmte Art von Verzerrung hinzu, die so klingt, wie es der Name vermuten lässt. Das ursprüngliche Signal wird vollständig ausgelöscht und in eine Rechtecksignalform umgewandelt. Es ist fast so, als würde es auf eine Ziegelmauer treffen, bevor es in einer vollständig transformierten Form weitergeht.

Fuzzboxes fügen außerdem zusätzliche harmonische Obertöne hinzu, um einen künstlich abgerundeten und wärmeren Klang zu erzeugen. Dies geschieht durch einen einstellbaren Frequenzvervielfacher, und wenn ein härterer Klang gewünscht wird, können stattdessen unharmonische Obertöne entstehen. Tatsächlich fügen diese künstlich hinzugefügten Obertöne den Saitenmelodien viel hinzu und bieten einen guten Hintergrund. Sitars setzen auf diese Harmonischen, und wenn Sie jemals gehört haben, dass eines mit einem normalen Distortion-Pedal verbunden ist, würden Sie schwören, dass es stattdessen in einer Fuzzbox war.

Jetzt, wo Sie wissen, warum Verzerrungen das tun, sollten Sie in der Lage sein, sie zu verändern, um Ihren speziellen Spielstil stärker hervorzuheben. Sie können sogar Ihr Wissen über Equalizer verwenden, um den Prozess zu unterstützen. Wir haben diese Effekte hauptsächlich mit Gitarren besprochen, können aber auch auf Vocals und andere Instrumente angewendet werden. Experimentieren Sie und Sie durchbrechen die sich ständig auflösenden Gattungsbarrieren!