Привет, Хабр! Извлекая ноты с долгим послезвучанием (сустейном), музыканты часто используют приём вибрато. Чтобы звучание электронного синтезатора напоминало живую игру на настоящем инструменте, разработчики ЭМИ — электромузыкальных, или электронно-музыкальных инструментов, — стали снабжать этой функцией даже простейшие игрушечные изделия для детей. Настолько важен эффект вибрато для восприятия музыки.

Сегодня мы построим и послушаем электронный эффект задержанного вибрато по схеме Рэя Уилсона (Music from outer space), а также изучим историю механического и электронного вибрато в мире электрогитар.


Вибрато не только придаёт звучанию красоту и драматичность, но и позволяет замаскировать нежелательные звуковысотные сочетания, возникающие, когда резонируют соседние струны или язычки, либо конструктивные элементы инструмента — дека, гриф и так далее.

При быстрой игре и коротких нотах неприятные завывания «волчьих нот», wolftones, незаметны. Во-первых, потому, что нота длится недолго, а во-вторых, паразитные колебательные системы не успевают накопить достаточной энергии колебаний.

И в конце концов, долго держать одну ноту бывает скучно. Потому её приукрашивают.

Вибрато бывает амплитудным, его часто называют тремоло (хотя в мире электрогитар амплитудную модуляцию с лёгкой руки изобретателя не только гитар, но и усилителей, Лео Фендера часто называют вибрато, потому машинку с рычагом частотной модуляции, наоборот, стали называть тремоло). Это как бы неправильно, но такова устоявшаяся терминология, ничуть не мешающая создавать шедевры гитаростроения и исполнять на них мировые хиты.

▍ Электронные вибрато (или тремоло?)

В схеме этого классического комбоусилителя Deluxe Reverb Лео Фендер применил оптическое вибрато с резистивной оптопарой («вактролом»), вариант которого мы собирали в одной из предыдущих статей. Правда, необычно видеть мультивибратор не на транзисторах или операционных усилителях, а на лампах?

Тогда так жили, с ламповой электроникой. И говорят, играли лучше, чем сейчас, и сочиняли вдохновеннее. И всё было настоящим. Не только в СССР, но и в США, Европе… Даже COVID-19 не было. Техника была примитивнее, а на Луну летали и роботы-луноходы, и живые люди высаживались. Или не высаживались?.. Про это лучше не писать в комментариях, чтобы дискуссия не зашла куда не следует. Рептилоиды не любят, когда в открытых источниках обсуждают их тайны, потому создали для нас закрытые форумы и чаты, которые тщательно отслеживают.

Лучше напишите, какие игрушечные синтезаторы у вас были в детстве, и какие советские электрогитары (до них мы ещё дойдём) встречались в реальной жизни. Например, в школьном ансамбле. Вспоминать о таких вещах бывает не только приятно, но и полезно. Иногда доводится найти утерянную когда-то часть себя, и даже воплотить тогдашние детско-юношеские мечты уже на новом уровне достатка и технологий.

А на этой схеме, где амплитудный модулятор «правильно» назван словом тремоло, на правой половине верхнего двойного триода 12AX7 тоже собран генератор медленных колебаний, но не мультивибратор, а на фазосдвигающих цепочках.

Левый верхний триод включён по схеме с общим анодом, то есть является катодным повторителем. Его нагрузкой является катодный резистор инвертора, собранного на нижней средней лампе.

В мире двухтактных ламповых усилителей инвертором называется не логический элемент «не» и не импульсный преобразователь напряжения, например, источник сварочного тока, а схемотехнический узел, переворачивающий сигнал раскачки одного из выходных пентодов. Или лучевых тетродов, как эти 6V6.

Изменяя катодное смещение лампы в такт своим колебаниям, мультивибратор изменяет коэффициент усиления инвертора, он же узел раскачки двухтактного выходного каскада. То есть модулирует гитарный сигнал.

▍ Механические тремоло

Первым успешным механическим вибрато, способным понижать и повышать частоту звучания всех шести струн, увеличивая или ослабляя силу их натяжения, было Bigsby.


Такой длинный и массивный хвостовик был сделан затем, чтобы крепить машинку на хрупких пустотелых корпусах полуакустических джазовых электрогитар, где усилие натяжения струн должно передаваться не тонкой верхней деке, а обечайке, в месте, где вклеен усиливающий деревянный брусок. Там же находится пуговица для ремня.


На фотографиях видим три разновидности машинок «Бигсби». На двух цельнокорпусных гитарах имеется ретейнер — деталь, притягивающая струны к деке. В первом случае он представляет собой конструктивно единое целое с машинкой, во второй является отдельной деталью с отдельным креплением.


И только джазовой виолончелеподобной гитаре такой ретейнер не требуется, поскольку задний порожек высокий, и струны находятся высоко над корпусом. Любой ретейнер создаёт условия для застревания струн после исполнения вибрато и бендов (подтяжек струн), то есть расстраивает гитару. В студии это потеря дорогостоящего времени, а на концерте вообще беда.

Потому производители гитарной фурнитуры совершенствуют узлы скольжения струн, выбирая и создавая материалы с минимальным коэффициентом трения. Имеет значение и модуль упругости материала, чтобы передавать деке и грифу колебания струн с наименьшими потерями.


Это может быть бронза, специальный полистоун от «ДюПонт», применяемый фирмой «Гибсон», или канадский TUSQ XL, пропитанный жидким фторопластом, от GraphTech. С подачи «лысого немца», он же папа семейства гитар Harley Benton Fusion, он же просто Хеннинг Паули HP42, я люблю GraphTech, ставлю его на все гитары, это знают все мои друзья.


Тремоло по мотивам «Бигсби» было использовано в советских электрогитарах «Тоника» и «Форманта» Соло-II. Таким инструментом можно было не только высечь скупую слезу из закалённых сердец, но и расколоть лёд вокруг застрявшего ледокола или отбивать глыбы угля, если вышел из строя отбойный молоток.


Сегодня эти памятки истории являются прекрасным украшением увеселительных заведений и общепита. Также их можно разместить на витрине музыкального магазина или бутика модной одежды, наряду со старыми мотоциклами и прочими артефактами ушедших эпох.


А компания Лео Фендера разработала целых несколько семейств гитарных машинок. Первое из них называется Jazzmaster tremolo и устанавливается на одноимённые гитары, а также на две другие «офсетные» — «Мустанг» и «Ягуар».


Последние отличаются от «Джазмастера» относительно редкой укороченной мензурой 24 дюйма, которая также замечена у очаровательной Sterling by Music Man Cutlass shortscale, а также тревел-гитары, то есть инструмента для путешествий Pignose PGG-259 со встроенной активной акустической системой.


Совсем как у советской электрофонической гитары «Турист-1», держать которую в руках мне не доводилось. А что касается Pignose, там встроенный комбик действительно работает безо всякого самовозбуждения. Ну прямо какая-то магия. Сегодня общеизвестно, что для полного счастья туристу, кроме антианатомического рюкзака типа «колобок», необходима тяжёлая, быстро сжирающая дефицитные батарейки электрогитара.


Но тогдашние туристы об этом не знали, потому стильная разработка не прижилась. Возможно, просто потому, что она была шестиструнной «испанкой», а петь у костра предпочитали под семиструнную гитару, желательно «Москву-80» размера 3/4, то есть, компактную, лёгкую и очень даже неплохого качества, если сравнивать с тогдашним ассортиментом ширпотреба в магазинах «Фото, часы, музыка».


Лично у меня долго была такая гитара, переделанная в шестиструнную, с установленными хамбакером, часовым пьезоэлементом, несколькими тумблерами, в общем, платформа для экспериментов. Были ли там регуляторы громкости и тембра, уже даже не помню. Наверное, да, ведь нужно было как-то согласовать сопротивление пьезодатчика и электромагнитной катушки. Но активной электроники и батарейки не было точно, это я помню. Громкоговорителя тем более. Тогда про гитару «Турист» я не знала, и такое «святотатство», как встроенный в гитару динамик, мне и во сне не снилось. Однако оно работает (в случае цельнокорпусных гитар с электромагнитными датчиками)!


Прототипом советского «Туриста» была чехословацкая JOLANA Big Beat, у которой, кроме ультрамодернового дизайна (обратите внимание на гайку анкерного стержня внизу грифа, а не на его голове!) также имеется тремоло «джазмастеровского» типа.


Которое в разных вариациях было повторено на множестве советских электрогитар — «Урал», «Элгава», «Стелла»…


Общим для обоих типов машинок является пружина перпендикулярно деке и соответственно струнам. У «Бигсби» струнодержателем является вал, поворачивающийся при воздействии на ручку, а у «Джазмастера» струнодержатель является отогнутой частью пластины, либо закреплён на пластине, находящейся под острым углом к деке или почти параллельно ей.


У «Аэлиты» эта пластина размещена над декой, у остальных машинок типа «Джазмастер» — в глубине деки.


Главный недостаток таких механизмов — то, что струнам при работе машинки, даже если ретейнер отсутствует, приходится скользить по заднему порожку. Они застревают и расстраиваются.


И если на фирменных «Бигсби» и «Фендерах» люди успешно играют, хотя и советуются на форумах по вопросам настройки машинок, то большинство счастливых владельцев советских электрогитар спешили заблокировать этот красивый, но ненадёжный узел, тем самым превращая гитару в «хардтейл».


А что, если седло заднего порожка будет и струнодержателем? Тогда длина отрезка между струнодержателем и порожком будет равна считанным миллиметрам. Либо сантиметрам, зато проходить через отверстия массивного металлического блока, что значительно снижает «эффект ситара». Отрезок струны между струнодержателем и седлом получается в любом случае короче, и при вибрато и бендах он не будет существенно растягиваться. Вуаля, проблема трения струн не совсем, но хотя бы частично устранена!


Таким путём пошёл Лео Фендер, создав знаменитое и очень популярное тремоло «Стратокастера». Его несколько пружин расположены в глубине деки параллельно струнам, благодаря чему работают эффективнее, и их натяжение легче настраивать.


Классическое strat style тремоло качается на 6 шурупах, на которых имеет тенденцию застревать. Потому была разработана модернизированная версия на двух стойках-опорах. Таким комплектуется, например, Sterling Cutlass shortscale, которую мы уже упоминали.


И наконец, Флойд Роуз создал и назвал в свою честь знаменитое тремоло, которое по сути является продуктом значительной модернизации машинки «Стратокастера». Добавлены микроподстройки, прецизионно рассчитана механика. Струны держатся не на бобышках (металлических бусинах в виде шариков или цилиндров), а зажимаются сухарями буквально в считаных миллиметрах от точки соприкосновения с седлом. Просто царь-тремоло! Основной недостаток машинки «Флойд Роуз» — то, что все струны расстраиваются при обрыве одной из них, потому что пружины настроены на определённое натяжение струн.


Отметим, что первым изобретением Флойда Роуза была не тотально усовершенствованная машинка, а топлок — механизм, замыкающий струны на верхнем порожке. Опять же, чтобы они не расстраивались при вибрато и бендах. В те годы Флойд Роуз работал с тремоло «Фендер».


Прочие экзотические варианты, такие, как Parker Fly Tremolo с плоской листовой пружиной, которую при замене струн на комплект с другим натяжением необходимо заменять на соответствующую, являются вариациями на темы «Флойд Роуза» и «Фендер Стратокастера».


Наконец, Kahler взял кое-что и от «Бигсби»: машинка не опирается на стойки, а качается на оси вращения, расположенной посередине конструкции.


На этом же фото мы можем наблюдать бронзовые ролики качения, которые встречаются на передних и задних порожках самых разных гитар, в том числе «Тоник» и «Уралов». Цель существования этих роликов — разумеется, снизить трение струн о порожек.

▍ Тембровое вибрато

Существует и третий вид вибрато, о котором многие не задумывались. Это тембровое вибрато, когда модулируется не высота или громкость звука, а частотная полоса пропускания сигнала в звуковом или электрическом виде.


Именно для тембрового вибрато служат два отверстия снизу корпуса калимбы. Открывая, закрывая и прикрывая их, мы меняем добротность резонаторного ящика, что сказывается на тембре.


Джазовый музыкальный инструмент вибрафон, ставший популярным в широких кругах благодаря проекту The Marble Machine шведского музыканта Мартина Молина из группы Wintergatan («Млечный путь»), на первый взгляд, является просто металлофоном с дополнительными резонаторными трубами разной длины, как у органа.


«Фишка» этих труб скрыта от посторонних глаз под звучащими пластинами. В каждой трубе имеется воздушная заслонка, как в дымоходе или карбюраторе. Эти заслонки вращаются на общей оси, изменяя добротность резонаторных труб, чем и создают волшебное космическое звучание инструмента.

▍ О хорошем

Именно такое тембровое вибрато мы сегодня построим, пока предприимчивые китайцы вовсю продают разнообразные варианты наборов для сборки марбл машин. К сожалению, без музыкальных функций, но очень захватывающих.


Такой набор однозначно стоит заказать для своего ребёнка, что принесёт не только радость технического творчества. Да, сборка по руководству из готовых деталей — это тоже творчество, более того, с таких затей творчество начинается!

Далее этот проект может принести победу на школьной конференции, особенно если снабдить описание математическими расчётами на основании физических законов. Ещё инсталляцию можно поставить в комнате для деловых переговоров, что придаст имиджу бизнеса прогрессивности.

А самое главное, что такие проекты позволяют воплотить в жизнь традиционные семейные ценности. Без шуток, это действительно очень важно, чтобы семью объединяли не только поглощение пищевых продуктов и просмотр телепередач. Хотя и едят современные люди фастфуд, а смотрят каждый в свой смартфон.


Атмосфера доверия и созидания в семейном кругу — основа основ. Если для кого-то из читателей слово семья является болезненным негативным триггером, прошу извинить. Скорее всего, это произошло как раз потому, что в семье родителей не было совместной творческой деятельности. А без неё человек разумный жить и общаться не может.

Если хотите ссылку на Алиэкспресс, то вот она, но честно скажу, что лично я этот конструктор не покупала и видела только на картинках. Предпочитаю наборы для сборки электронных схем, потому что они гораздо дешевле и компактнее. Но то, что увидела на картинках и в отзывах, мне очень нравится.

▍ MFOS delayed vibrato

Итак, сегодня мы соберём вибрато с задержкой по схеме известного изобретателя Рэймонда Уилсона. Схема на первый взгляд довольно сложна, но состоит всего лишь из трёх относительно простых узлов.


LFO — low frequency oscillator — это генератор сверхнизкой частоты, или медленных колебаний, собранный на операционных усилителях U1-C и U1-D. А на U2-B построен преобразователь треугольного сигнала в приближенный к синусоиде. Сегодня останавливаться на этом не буду, расскажу про такие генераторы подробнее в одной из следующих статей, потому что они сами по себе очень интересны.

VCA — voltage controlled amplifier — усилитель, управляемый напряжением, которое задаёт коэффициент усиления. Часто его называют просто амплитудным модулятором. Примеры такого усилителя с катодным смещением и резистивной оптопарой мы уже видели у «Фендера».

А здесь Рэй Уилсон применил свою любимую схему на базе операционного усилителя проводимости, он же transconductance op amp, U2-A, которую он взял из технического описания National Semiconductor LM13700 (сдвоенные транскондуктивные операционные усилители с линеаризующими диодами и буферами LM13700/LM13700A, ноябрь 1994 г.).

Наконец, генератор огибающей (атаки и затухания, attack-decay, AR, он же envelope generator), собран на ОУ U1-B и U1-А. Что это такое и как оно работает, я описала в статье про генератор модуляции с управляемой формой сигнала.

В итоге на выходе получается вот такой сигнал. Время нарастания и спада выходного модулирующего сигнала зависит от положения ручек двух соответствующих регуляторов.


На транзисторах Q1 и Q2 собрана схема синхронизации, которая сообщает генератору огибающей, когда начинать атаку. И когда завершать сустейн при пропадании синхронизирующего сигнала, если переключатель режима работы стоит в режиме Gate, а не Triggered.

Сигнал синхронизации мы возьмём с детектора огибающей автоматического вау, также разработки Рэя Уилсона, схемотехника, сборка и испытания которого описаны в этой статье.


Для этого требуется всего-навсего отпаять одну ножку одного из резисторов. Прямоугольником обозначены точки, соединённые с землёй схемы.


И подавать выходной сигнал задержанного вибрато будем на вход управления того самого автоматического фильтра. То есть сегодняшнюю конструкцию мы включаем в разрыв управляющей цепи нашей фанковой квакушки.

И о чудо, теперь она, наконец-то, адекватно работает от сигнала «Гибсона» с хамбакером! То есть гитары с высокодобротной колебательной системой и компрессирующим звукоснимателем, что означает медленное затухание гитарного сигнала, да ещё и суженный динамический диапазон. С обычным автоматическим вау несовместимо. Но если добавить пару-тройку микросхем, и к ним в обвязку ещё несколько десятков деталей, получается уже интереснее.

Остаётся посмотреть и послушать, как всё это звучит.

Почему-то вспоминается фильм с Виктором Цоем на фоне Аральского моря. Как минимум, видеоролики, видеоигры и театрализованные представления таким эффектом озвучивать можно. Напишите свои ассоциации, будет интересно.

Спасибо за внимание и до новых встреч!

Играй в наш скролл-шутер прямо в Telegram и получай призы! ????️????