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Como Funciona uma Distorção
Autor: Kuri

     O efeito preferido da maioria dos guitarristas e de alguns baixistas também é com certeza a distorção. A distorção harmônica ocorre em TODOS os amplificadores, até os Hi-Fi, no entanto neste ocorre distorção de baixa ordem e em baixa quantidade.

     Primeiro, o que são harmônicos?

     Harmônicos são freqüências derivadas de do 1º. Harmônico. Por exemplo, o A3 que é referência mundial é o som gerado por 220Hz, ou seja 220 oscilações por segundo, é o som que se ouve no telefone quando há linha e na maioria dos diapasões. Se gerarmos uma onda cuja freqüência é o dobro do A3 teremos o harmônico do A3, que é o A4 que é o som com 440Hz. Se fizermos o triplo teremos o E4 cuja freqüência é 660Hz. Se pegarmos o quarto harmônico teremos A5 cuja freqüência é 1760Hz.

     Vale lembrar que esses valores são aproximados, principalmente pois nem todos os instrumentos usam a afinação de Pitágoras (ou afinação matemática). E também que alguns países usam um A3 com uma freqüência levemente maior.

     Os instrumentos geram muitos harmônicos além do 1º. Harmônico. Isso que diferencia o TIMBRE do instrumento (desconsiderando a “pegada”do músico, é claro).

     Se pegarmos uma guitarra veremos que ela gera bastante do 2º e 3º harmônicos. Como? Simples, é só tocar os harmônicos naturais. Segue aí uma tabela:


     * Não tenho muita certeza.

     Tá, mas o que isto tem a ver com a distorção?

     Simples, a distorção é uma mudança na proporção dos harmônicos, ou seja, ela muda o timbre do instrumento.

     E como a distorção é gerada ou induzida?

     Está aí uma questão complicada. Como eu já disse todos os amplificadores geram alguma distorção, e normalmente ela é indesejável (pense num rádio que distorce, seria ruim não?). Os amplificadores antigos não eram feitos para distorcer, tanto em alguns era necessário colocá-lo no talo para gerar alguma distorção.

     Leo Fender era técnico de rádios valvulados então ele devia fazer seus amps pensando em sons limpos Hi-Fi e não em sons heavy =]. Depois vieram uns fenders com maior ganho, mas no começo (1950) eles eram feitos só para sons limpos.

     Mesmo assim por não serem projetados para tal a distorção não era a que alguns guitarristas queriam. (Não estou dizendo que um fender distorcido seja ruim, mas alguns queriam poder distorcer sem ficar surdos =) Digo isso pois não havia amplificadores máster-volume, então só havia um controle de ganho (imaginem um pedal de distorção sem o controle level).

     Alguns músicos cortavam os falantes de seus amps para gerar distorção, algo muito corajoso e interessante, mas NÃO façam isso, é praticamente irreversível e o resultado não vale tanto a pena. Mas eu os admiro pela “pesquisa e tentativa” mesmo que não tão científica.

     Depois vieram os amplificadores como o JCM que tinham bastante ganho no pré que geravam distorção no pré, mas também geram no power. E também os pedais de fuzz.

     Ai vieram os máster-volume que são amps que tem a distorção do pré e um controle para o máster. Então as válvulas que iam “no talo” eram as do pré. Há ainda muita história, como os racks, os pedais mas vou parar por aqui.

     Os tipos de distorção

     Não há um consenso dos “tipos” de distorção, principalmente pois não há uma barreira separando um overdrive de uma distorção, mas há pelo menos o que costuma-se designar. Mas não leve tão a sério tudo o que está aqui.

  • Crunch: Distorção leve, sendo que dá para tocar alguns acordes abertos sem problema.
  • Overdrive: Um pouco mais do que crunch, mas ainda leve. Os pedais de OD geralmente tem um filtro de graves para tornar o som mais agradável, no entanto o som não é tão pesado.
  • Fuzz: É o nome dado aos primeiros pedais de distorção; o som não tinha muitos filtros, principalmente porque os transistores eram tecnologia nova e não havia como saber como “emular” uma válvula.
  • Distorção: Esse é o termo genérico, normalmente se usa como sendo o Hard Clip, mas alguns pedais são considerados distorções por distorcerem o som e não por serem hardclip.
  • Distorção de pré: É aquela gerada pelas válvulas do pré (ex. 12AX7, 12AU7, 12AY7, etc). Ela é muito mais facilmente gerada pois as válvulas do pré não podem amplificar a partir de um ponto e então o sinal distorcido é levado ao power; se o master estiver baixo a distorção ouvido será majoritariamente do pré.
  • Distorção do power: É a mais desejável pois ela é “limpa”, ou seja, o som é bem transparente e musical; além disso a dinâmica é muito mais acentuada nele, pois ele vai distorcendo mais gradualmente que as válvulas de pré e MUITO mais gradualmente que aparelhos de estado sólido. No entanto isto só é conseguido com volumes altos.

     Distorção fisicamente


     O sinal original seria a onda amarela, a azul um overdrive e uma distorção a verde. Sabemos que o sinal da guitarra não é senoidal, mas para experiência e didática usaremos o sinal assim.

     O sinal é “amassado” pois o circuito não pode amplificar infinitamente, no “limite” ele corta.

     Agora veremos um outros exemplos.



Sinal Clean



Drive Assimétrico



Drive Simétrico



Hard Clip Simétrico

     Podem notar como esse último exemplo deixa a onda quase como uma onda quadrada né? O som da onda quadrada é interessante, mas caso haja intermodulação o som pode ficar muito desagradável. Veremos o que é intermodulação mais tarde.

     Mas não confundam! Distorcer não é o mesmo que transformar em ondas quadradas! Ondas quadradas podem ser ouvidas com um teclado na voz Square Lead, e não se parece nada com um som de guitarra.

     O ideal é "achatar" o sinal, mas sem pontas, como as válvulas fazem.

     Por quê soam bem ou mal?

     Algumas distorções são consideradas ZOOMbidos (sic) outras parecem ter algum efeito mágico. Mas o que será que faz o som ser bom ou ruim?

     Isto pode ser MUITO subjetivo, visto os inúmeros estilos musicais e gostos musicais.Além disso pode-se usar mais de um tipo de distorção ou pedais diferentes para conseguir texturas únicas.

     Os problemas mais comuns em pedais de distorção são:

  • Ter um som embolado
  • Ter um som “ardido”
  • Som magro
  • Som de zumbido
  • Falta de dinâmica
  • Intermodulação

     Embolado

     Esse é de longe o problema que mais se reclama. Esse problema pode ser causado por muitas coisas. Normalmente é porque o pedal “clipa” demais as freqüências graves, e essas geram distorções menos agradáveis.

     Na verdade eu não sei porque o som fica ruim, acho q deve ser porque nos graves vc consegue ouvir as intermodulacoes somadas e subtraídas. Mas eu não tenho certeza.
Eu sei que nos Fuzz o som não é filtrado, por isso o som é meio embolado, melhor para bicordes e solos monofônicos.

     Ardido

     O som ardido é causado por um excesso de agudos, principalmente os agudos surgidos dos harmônicos da distorção. Depois eu vou explicar como resolver isso.

     Som magro

     Som magro é causado pela falta de graves e/ou médios. Não confundir com excesso de agudos. O som pode ser magro e não ser ardido.

     Zumbido

     Som de zumbido pode significar duas coisas. O hum e o fizz. O hum é o chiado da rede elétrica. Em alguns lugares (Brasil) a freqüência é 60Hz e em outros é 50Hz (Portugal). Usar fontes de boa qualidade e aterramento resolve boa parte desse problema. O fizz é aquela distorção que você ouve com pedais ruins, plugando a guitarra num radinho ou colocando um compressor e uma distorção seguidas sem regular direito.

     Falta de dinâmica

     Dinâmica é a interação da pegada com o instrumento. Se você toca forte o som sai mais forte ou mais distorcido e se mais fraco o som sai mais baixo ou limpinho. Toque num valvulado plugando a guitarra direto e você saberá do que eu estou falando.

     Eu particularmente gosto de ter um som bem “dinâmico”, então esse quesito é bem importante para mim. Compressores tendem a diminuir a dinâmica, aliás essa é a função deles. MsS por outro lado tem gente que gosta de mais de um som mais estável ou com mais sustain. Então a falta de dinâmica não lhes faz falta.

     Intermodulação

     Intermodulação ocorre quando 2 ou mais “notas” (freqüências) são amplificadas. As freqüências se somam e subtraem etc... enfim interferem umas com as outras.

     Como já foi visto todo instrumento gera várias freqüências quando uma nota é tocada. Mas como são harmônicos que caem quase exponencialmente (diminuem para caramba com a ordem) então só são audíveis os de baixa ordem. Então para notas sozinhas não há muita intermodulação. Mas para um acorde aberto já pode ser um problema.

     Intermodulação é o que faz um acorde aberto soar desagradável ou embolado com distorção.

     Agora que sabemos aspectos qualitativos dos pedais de distorção podemos ver aspectos mais quantitativos.

     Esquema de distorção

     Primeiro vamos começar por um esquema em blocos, para entender o que acontece com o som. Este é um esquema genérico e não pode ser aplicado a todos os pedais. No entanto imagino que sirva para 80% dos pedais por ai.

  • Input
  • Input Buffer/ Pré-EQ
  • Amplificação
  • Clipping
  • Output Buffer/Pos-EQ
  • Output

     Primeiro o som entra no pelo pedal.

     Em alguns pedais o som passa por um buffer para diminuir a impedância do sinal.

     Logo após isso ele passa por um equalizador.

     O som em seguida é amplificado, mas nem todas as freqüências são amplificadas por igual (normalmente se amplificam mais os agudos).

     O sinal agora é clipado, ou seja, ele é, como vimos antes, “amassado”. É nesse “estágio” que o som é “distorcido”.

     Agora o som é equalizado denovo e passa por um outro buffer. Alguns pedais mais simples não tem esse buffer.

     E por último há a saída que é o Jack de saída do pedal.

     Vejamos então um pedal genérico.

     Input Buffer / Pré EQ



Três tipos de Input Buffer / Pré EQ

     Mas peraí! Não estou vendo um equalizador!

     Mas há!

     A diferença é que esse equalizador quase nunca é “regulável”, na maioria dos casos ele é fixo e bem sutil.

     1 - No primeiro caso não há buffer. O resistor serve para “estabilizar” a impedância e os capacitores para equalizar. O ligado ao terra corta os agudos (“aterra os agudos”) e o ligado ao output corta os graves (“filtra os graves”).

     2 e 3 - No segundo e no terceiro há o buffer (no 2 é um BJT e no 3 é um FET), ambos capacitores podem cortar os graves, mas geralmente, se algum deles cortar, será o ligado ao output, pois buffers de entrada são usados normalmente quando o chaveamento do pedal é feito por Fets e o buffer serve para casar a impedância.

     Mas não adiantaria eu dizer que não gosto dos buffers comuns se não houvesse uma alternativa. Nos pedais eu costumo usar a simulação dele e trocar o buffer pelos capacitores equivalentes.

     Há também a possibilidade de um buffer incomum, que na verdade amplifica o sinal um pouco. Esse seria um buffer semelhante ao Fetzer Valve (do www.runoffgroove.com), mas com menos peças e ganho.



O 2N5457 pode ser substituído por um J201 ou semelhante.

     O sinal fica com 1.6 a amplitude inicial aproximadamente e sua impedância cai para menos de 10kOhms. É interessante para um pedal com ganho humilde ter um buffer desses na entrada. Seria como ter um tube screamer como booster ou até um captador de alta saída.

     Experimentar não dói.

     Amplificação

     Aqui está um estágio de amplificação com um amplificador operacional.

     É aqui onde se amplifica o sinal para “saturá-lo”.


     Como se regula o “ganho”?

     Simples, o “ganho” é dado por (Rvar+Rfix)/R1 e/ou por (Rvar+Rfix)/R2

     A maioria dos pedais não tem o R2 e o C2, mas para tornar o tutorial mais completo achei melhor colocar. Alguns dos pedais que usam esses R2 e C2 são o Blues Breaker e o Proco Rat.

     C1 e C2 regulam as freqüências que serão amplificadas e o R1 e R2 o quanto elas serão amplificadas. Então usando o grupo capacitor+resistor 1 e 2 podemos amplificar 2 faixas de freqüências “independentemente”. Quanto menor o valor do capacitor mais aguda será a “faixa” amplificada. Quanto menor o capacitor maior o “ganho”

     Rfix é como um “ganho mínimo”, quanto maior o seu valor mais alto será seu ganho mínimo.

     Rvar seria o knob de ganho do pedal

     O CI é um fator que pode influenciar bastante no desempenho do seu pedal. Por exemplo, alguns dizem que o 4558 dos TS808 é muito melhor do que o que vem nos TS9. Ou que o âmago do som do Rat está no LM308.

     Eu não chego a dizer que está lá, pois assim estaria desprezando todo o trabalho dos projetistas no resto do pedal. E dando um crédito a projetistas de CI que muitas vezes não tinham o mínimo propósito em fazer boas distorções, aliás, eles evitam distorções ao máximo.

     Mas uma coisa é fato. Cada CI dás sua “personalidade” ao som, mesmo que sutil. Outra coisa que o CI pode influenciar é na relação ruído/som. Por exemplo, um CI mais moderno como o TL081 tem muito pouco chiado, já um LM741 é conhecido pelo seu característico chiado.

     Nessas horas vale usar um soquete e experimentar.

     CI’s comuns são:

     Opamp Simples: LM741, LM308, TL081, TL091, TL071, etc.

     Opamps Duplos: 4558, 4559, TL072, TLC2262, OPA2134, etc.

     Não é comum se usar quad opamps.

     Clipping

     Nesse “estágio” é que o som distorce “pra valer”, é aqui que o som é “amassado”.

     O comum é o som passar por diodos para o seu “topo” ser “retificado” ou seja cortado.

     Primeiro vou ter que dar um pouco de teoria.

     Os diodos semicondutores são componentes que só conduzem eletricidade para uma direção. Mas como quase tudo na vida, eles não são perfeitos. Aliás, algumas dessas “imperfeições”ajudam a dar uma distorção legal.

     Primeiro ele não conduz totalmente quando está conduzindo, ele tem uma certa resistência, então ele tem um limite de corrente dependendo de seu tamanho. O germânio é pior que o silíco nesse quesito. Isso é legal na distorção, pois se ele retificasse completamente apartir de um ponto nos perderíamos muito do som, e em vez de “amassar” ele iria simplesmente cortar a parte de cima, então perderíamos freqüências e com isso o timbre da guitarra.

     Segundo, a tensão deve ser maior do que um valor específico para cada material para ele funcionar. O do silício é aproximadamente 0,7V, do Ge é 0,3V e dos Leds podem variar. Eu nunca vi diodos de Carbono e também não sei o seu valor, mas seria possível fazer um diodo com ele. Isso é bom pois se apartir que U>0V ele conduzisse não poderíamos usar esses diodos para o pedal, pois ele iria “aterrar” o sinal inteiro.

     O terceiro seria que eles sofrem diferenças de operação com a temperatura, mas isso não afeta tanto para nossos propósitos.

     Agora seguem os dois “estágios” de clipagem mais comuns.


     O primeiro costuma ser encontrado em pedais de overdrive e o segundo em pedais de distorção, mas não é uma convenção, até porque não há convenção na diferença entre essas “distorções”.


     1 – Esse vai ser o estilo de notação que usarei nesses exemplos;

     2 – Esse seria um estagio assimétrico em que se corta mais um lado da onda do que outro;

     (Uns dizem que dá um som mais de valvulado que o simétrico. Verdade? Não sei dizer. Interessante? Bastante. Uma coisa é clara, um estágio assimétrico gera harmônicos pares, o que não ocorre no simétrico)

     3 – Esses seria um simétrico com uma tensão de joelho será maior, logo o som será menos distorcido, mas com o volume maior

     4 – Simétrico com tipos diferentes de diodos. Pode? Claro. =]

     5 – Estágio assimétrico com resistor.

     6 – Quem sabe até um potenciômetro para controlar a “assimetricidade” do estagio.

     7 – É um capacitor que define as freqüências que seriam clipadas. Isso poderia impedir das baixas freqüências cliparem.

     8 – Capacitor de 47pF até uns 220pF para retirar um pouco do ardido do som.

     9 – Um resistor para diminuir a clipagem.

     10 ? - Sim, no mundo do DIY você pode criar seu próprio estágio. Mas claro, ninguém garante que ficará bom. Você pode misturar vários conceitos, e fazer um pedal só seu que sirva para o seu som “assinatura”.

     A seguir 2 tipos incomuns de clipagem. O primeiro seria para ter o som de um FET num pedal de distorção normal. E o segundo usa diodos zener. Os amps SS da Crate usam essa clipagem, mas tem um problema, o som tem que ser BEM mais amplificado, então talvez só com uma pilha de 18V e mais ganho você consiga mais overdrive.


     Post EQ / Ouput Buffer

     Para evitar que o som seja embolado os pedais de distorção amplificam mais os agudos do que os graves. Mas depois do som estar “clipado” é bom que haja algum sistema para domar esses agudos monstruosos.

     Para isso serve o Post-EQ. Mas a equalização aqui normalmente é regulável. As vezes por um controle de Tone, as vezes por uma equalização com mais bandas, ou as vezes nem é equalizada.

     O Output buffer serve para diminuir a impedância do sinal, ou seja, preparar para o sinal ir pelo cabo até o amplificador. Com menor impedância o “aproveitamento” do sinal será melhor e haverá menos perdas no cabo.


     1 – Este é o encontrado no TS e no SD-1, o C1 corta uma boa parte dos agudos, mas ainda deixa ele agudo, o R2(tone pot) regula o resto que vai ao C4 para também ser cortado, apartir daí o som segue até o R9 (level pot) onde se regula o level do pedal. Depois tem um buffer em transistor.

     2 – Este é o tone do RAT, aliás é um filter, que funciona ao contrário, quanto maior o valor do filter, mais os agudos são filtrados. Pois a freqüência que passa pelo capacitor depende da impedância do sinal e da capacitância do capacitor, modificando a impedância a freqüência muda. Logo após há um buffer em FET, e o Pot de level.

     3 – Este é o mais simples, e não contém nem buffer nem tone. Alguns pedais mais simples são assim. Acredite ou não o Distortion+ usado por Randy Rhoads era assim. (Mas no caso dele ele usava o pedal mais como um booster).

     4 – Esse seria um melhoramento do 3, onde o R23 controla o Tone do pedal.

     5- O 5 seria um equalizador que simula o equalizador de um amplificador. O equalizador no caso seria a lá Marshall. Com o equalizador depois de um cathode follower. Só que no caso é um FET e não uma 12ax7.

     Input/Output

     Parece óbvio, mas as vezes para melhorar o som, não basta o pedal e sim o que vem antes e depois, que no caso seriam a guitarra e o amplificador. Não basta um pedal super incrementado se o amp for vagabundo a guitarra uma porcaria e o cabo nem se fala.

     Acho que isso não era necessário, mas de qualquer jeito: pense nisso.

     Divisor de tensão/Fonte

     Fonte e divisor de tensão podem não fazer a mínima diferença no seu som, e se não fazem isso é bom. Uma boa fonte e um divisor de tensão bem projetados vão fazer o seu som ser mais cristalino e sem chiados. Vale a pena usar uma fonte regulada, a diferença é perceptível até para os destreinados.

     A tensão que chega ao pedal também limita o que convenia-se a chamar de "headroom". Que seria como o limite do amplificável. Um opamp que recebe 9V não pode amplificar mais do que 9V senão ele acaba clipando.

     Ai vai um divisor de tensão comum só para constar.


Tutorial por Pedro da Cunha Nariyoshi.

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