吉他效果器

本專案研究各種吉他效果的原理以及分析效果器的電路，設計自製的效果器，做成單顆形式和其他效果器串接，或是嵌入吉他中嘗試不同的操控方式。

Introduction

一般電吉他利用線圈式拾音器(pickup)將鐵鎳弦振動的訊號，透過電磁感應轉換為電訊號，我們會再將這個電訊號透過音箱、喇叭轉成聲音，或是錄下來。在這之間我們可以對這個電訊號動一些手腳，讓它聽起來多了一些“效果”，負責動這些手腳的部份就是效果器。

關於效果器的分類有不同說法，這邊先大致分成五類： Distortion, Filter, Time-based, Dynamic, Modulation，它們分別在：扭曲訊號產生失真、對於不同頻率做不同放大或偏移、將原始訊號延遲一段時間再做其他事情、動態調整音量、週期性的改變訊號。

Distortion 是指 input 和 output 不是線性關係，一般做電路時不想要，但在一些音樂例如搖滾樂裡，我們喜歡這種訊號扭曲帶來的 harmonic.

distortion by "clipping" the signal

要刻意造成 Distortion，我們可以用一些非線性元件像是 diode 或 transistor，常見的是搭配 diode 和放大器，把原始訊號放大到可以在導通和關閉 diode 間切換的大小，造成訊號被 clip 掉，Overdrive 和 Distortion 可以用這種方式實現。

另外比較兇的 fuzz 似乎是直接操作電晶體在很大的 gain 把訊號擠到 saturated 甚至撞到系統電壓上下限。

Filter 是利用系統的頻率響應，針對不同頻率做不同的放大或偏移，在電機系常常看到，在 audio 也是很常見，因為聲音包含了很多頻率成份，造就了它的音色，所以我們可以用 EQ (equalizer) 調整音色、也能利用 filter 做效果例如 wah-wah, talkbox 等。

Time-based 的效果包含 Delay, Reverb, Echo 等，這幾者原理差不多，都需要將原本的訊號延遲一段時間再播出，差別可能在延遲時間長短、是否有 feedback 等。

在數位電路崛起之前這不簡單，人們想辦法用錄音帶甚至是彈簧來做到這種模擬回聲的效果，類比電路有 bucket brigade device(BBD) 可以做到短時間的延遲。

PT2399 似乎在這類效果中是常用的 IC，其內部包含了數位電路，所以可以做到比較長的 delay。

這類效果會動態調整音量，例如根據音量大小調整音量的 compressor、根據設定改變 envelop 的 ADSR 等，通常需要 envelope follower 或是能產生 ADSR curve 的電路搭配 VCA 控制訊號音量。

我們理解上，這類的共通點是混合週期性的改變訊號和原始訊號，例如改變音高的 chorus、改變 delay time　的 flanger，和改變頻率響應的 phaser。

基本的 diode based distortion，實際電路有再加一個 high pass filter 讓低頻比較不糊。

參考 PT2399 的範例電路，接出 echo/reverb 的電路，並且可以調到 positive feedback 做出特出效果。

Wah wah 基本上就是一個 Q 值很大的 filter，為了方便調 resonant frequency 使用 Sallen-Key 架構，這樣就能用可變電阻控制，缺點是 Q 值會跟著跑，但是聽起來還行，而且簡單容易了解。