Ламповый звук — почему его любят

Физик Дэвид Кипортс (David Keeports) из университета Миллса (США) досконально разобрался в том, почему же музыканты, как правило, гитаристы — предпочитают ламповые усилители транзисторным, и опубликовал целое исследование в журнале «Physics Education».

Дэвид проверил гипотезу о том, что перегруженные ламповые усилители вносят в основном четные гармоники в сигнал, в то время как в полупроводниковых усилителях более значимым оказывается вклад нечетных гармоник, вносящих диссонанс.

Сам по себе электронный усилитель — это прибор, который увеличивает мощность входящего сигнала за счет изменения активного или реактивного сопротивления под воздействием управляющего сигнала. В случае звука усилители могут не только усиливать мощность входящего сигнала, но и добавлять к нему новые частоты — гармоники. То есть из сигнала частотой 200 герц (который и использовался в эксперименте) после усиления может получиться набор сигналов с частотами 200, 400, 600 и 800 герц (вторая, третья и четвертая гармоники). Это происходит при перегрузке — использовании слишком мощного входного сигнала.

Кипортс проверил, как именно перегруженное состояние влияет на гармоники в ламповых и транзисторных усилителях. Для этого он использовал усилитель Bugera BC15, в котором есть ламповый предусилитель и транзисторный основной усилитель, и программы Logic Pro X и Audacity. Выяснилось, что перегруженный ламповый предусилитель добавлял в основном вторую и четвертую гармоники к входному сигналу, совсем немного добавляя третью; в то же время пятая гармоника оказалась достаточно сильной в отличие от шестой. При этом на графике заметно, что чем выше уровень перегрузки сигнала, тем сильнее становится третья гармоника и тем слабее — четвертая. Зато даже у слабо перегруженного транзисторного усилителя доминировала как раз третья гармоника.

Выходной сигнал с усилителя Bugera C15. Сверху — сигнал с лампового предусилителя (средняя степень перегруза). Посередине — сигнал с лампового предусилителя (сильная степень перегруза). Снизу — сигнал с транзисторного усилителя (слабая степень перегруза)

Выходной сигнал с усилителя Bugera C15. Сверху — сигнал с лампового предусилителя (средняя степень перегруза). Посередине — сигнал с лампового предусилителя (сильная степень перегруза). Снизу — сигнал с транзисторного усилителя (слабая степень перегруза)

«Привлекательность» четных гармоник связана с тем, что удвоенный сигнал любой частоты звучит в итоге ровно на октаву выше, чем оригинальный сигнал, и такие сигналы звучат вместе с оригинальным органично. Однако утроенный (в случае с третьей гармоникой) сигнал звучит выше более, чем на октаву, и эта новая нота как раз и добавляет в звучание диссонанс. То есть четные гармоники добавляют звучанию полноты и объема, в то время как нечетные — паразитные нотки.

Так что теперь у феномена «теплого, лампового звука» есть самое что ни на есть физическое объяснение.

Читайте также: