脉冲响应吉他放大器模拟器如何工作?

信息处理 声音的 卷积 冲动反应 音频处理
2021-12-31 11:51:04

我想知道脉冲响应吉他放大器模拟器/建模器是如何工作的。我认为这是将时空记录的脉冲响应信号与吉他样本进行卷积的问题。

我试图用 Matlab 使用 conv 函数来做到这一点。我加载了一个示例脉冲响应和吉他样本的录音,结果只是一个严重失真的声音。

我读到使用普通卷积不起作用,放大器的响应是动态的,并且根据输入信号幅度而有所不同。

我发现了这个问题:Dynamic convolution vs Volterra series,但我不太明白如何将其应用于我的案例,以及这是否是正确的方向。

我是 EE 学生,对 DSP 有一点了解,但我们只处理基本的信号卷积,所以我对尝试什么很迷茫,但我真的很好奇这一切是如何工作的。

3个回答

在谈到建模时,通常会建模两件事:1. 吉他放大器,以及 2. 扬声器箱体。只有后者是通过脉冲响应建模的,这意味着箱体简单地由 LTI 系统表示并通过卷积实现。这当然是一个近似值,但效果很好。你可以在互联网上找到很多这样的测量脉冲响应。

至于吉他放大器,没有“脉冲响应吉他放大器模拟器”之类的东西。正如评论和Marcus Müller 的回答中所提到的,吉他放大器太复杂了,无法通过简单的脉冲响应来建模。它们是非线性和动态的,相应的数字模型相当复杂。放大器建模领域的大玩家(Kemper、Fractal Audio Systems、Line6)不发布他们的建模算法是有充分理由的。

非线性模拟电路的建模有两种基本方法:1. 黑盒模型,仅尝试使用一组测试信号模拟测量的输入-输出关系;2. 白盒模型,尝试模拟所有细节的实际模拟电路。您可以在A Review of Digital Techniques for Modeling Vacuum-Tube Guitar Amplifiers中阅读对基础知识的一个很好的总结

如果你是一名 EE 学生,你会遇到LTI 系统这个术语(或者你肯定会很快!):一个系统,无论绝对时间,输出,给定相同的输入,相同的输出;如果您按一个因子缩放输入,则输出将按相同的因子缩放。可以说是线性的、时不变的。

LTI 系统可以通过将脉冲响应与信号进行卷积来应用于时域信号。

一般来说,吉他效果不是LTI。相反,它们通常至少是非线性的。

因此,它们不能完全由单个脉冲响应来描述,因此,您不能仅通过将信号与任何东西进行卷积来重新创建效果。

相反,您需要一个更通用的描述。对于与时间无关的系统,(可能是无限的)沃尔泰拉级数是这些可能的描述之一。

如果您正在寻找对放大器本身进行建模,卷积不会为内部过程提供完整的模型。然而,卷积是许多驾驶室建模产品的基础。我有一个我经常使用的第 6 行螺旋线。干吉他听起来不太好。通过放大器模型的干吉他听起来很糟糕。通过放大器和驾驶室模型的干吉他听起来要好得多。该模型似乎是放大器会产生很多令人不快的失真和高频内容。扬声器和驾驶室滤除高频,使其听起来不那么糟糕。扬声器和驾驶室(大部分)是 LTI 系统,可以通过脉冲响应进行建模。此外,它们可以使用物理模型进行建模,这似乎松散地基于混响算法。我还要补充一点,我认为我所听到的任何模型都不完整,因为它听起来不像实际的原型放大器。这将继续是未来几年不断完善的技术。