Efectos de guitarra Los efectos para guitarra (o manipulación de señal) son alteraciones ya sean digitales, analógicos o acústicos en el tono o sonido de una guitarra, normalmente eléctrica. Los efectos para guitarra pueden producirse, bien por causas físicas, como la reverberación; bien por procesadores destinados a cumplir una función específica en la señal, tales como los pedales o los procesadores en formato rack. Muchos efectos han ayudado a caracterizar muy bien a la música contemporánea desde la década de 1950.esta son sonidos perfectos para acer los cantos de una cancion sonar perfeca.

Décadas '40 y '50 El concepto de manipulación de la señal comenzó en los años '40, con la interacción de la saturación. Para ese entonces, los amplificadores de guitarra eran de baja fidelidad, y sólo producían distorsión al superar el umbral de volumen que el sistema electrónico podía permitir (conocido ahora como Overdrive).1 Ello era visto como un error en el sonido que debía ser reparado inmediatamente. Guitarristas como Les Paul solían experimentar con la creación de guitarras nuevas, o grabaciones multipistas. Sin embargo, no fue hasta los años '50 que comenzó a usarse la saturación a conciencia. Es a Willie Kizart, a quien se le atribuye el primer sonido distorsionado grabado, en 1951, con el single Rocket 88 de Ike Turner & His Kings of Rhythm.2 La banda, por accidente descompuso una de las dos válvulas de salida de un amplificador Fender, en el camino al estudio. Al no haber repuestos a mano, Kizert usó el tono de una sola válvula, naciendo el primer tono 'Fuzz' conocido en la historia . Chet Atkins, usó en esos tiempos un pequeño previo a transistores del tamaño de una cajetilla de cigarrillos para saturar su amplificador de bulbos. Se le reconoce a Atkins también el haber grabado la primera canción con un efecto Wah (Boo Boo Stick Beat), construído por el mismo, siendo masificado más tarde por reconocidos guitarristas, entre ellos Eric Clapton, Jimi Hendrix y Earl Hooker. Sin embargo, la masificación del concepto de 'saturación' en la señal surgió en 1961. En ese año, el guitarrista Grady Martin se disponía a grabar un solo con una guitarra Danelectro en en los estudios Quonset Hut, establecidos en Nashville, Estados Unidos; sin embargo, el canal de bulbos de la mesa de grabación comenzó a fallar, dándole una saturación natural. Dicho sonido le gustó a Martin, quien grabó la canción "Don't Worry" junto a Marty Robbins con este sonido, que fue todo un éxito3 . Tras este incidente, la banda The Ventures consiguió uno de los primeros pedales de efectos

que simulaba la distorsión accidental de Martin. Así se comenzó a comercializar en 1962 el primer pedal de Fuzz conocido, el "Maestro Fuzztone FZ-1".

Sonido 'Fuzz' A partir de ese entonces, fueron muchísimas bandas las que usaron el sonido de saturación y, especialmente, el "Fuzz" fue todo un éxito durante los años '60, en plena revolución de la música. Grandes temas como I can't get no (Satisfaction) de Rolling Stones "You really got me" de The Kinks, en la que Dave Davies rompió los parlantes de un Vox AC30 con una afeitadora; Jack the Ripper, de Screaming Lord Sutch and the Savages. Link Wray, agujereó los altavoces de su amplificador con un lápiz a fin de obtener distorsión, cuyo resultado se puede escuchar en el instrumental "Rumble". A principios de los '60, era común destrozar los conos de los amplificadores para darles ese tono distorsionado; sin embargo, este hecho quedó en el pasado tras la aparición de los pedales de pulsar para el pie, que simulan los mismos efectos. Con esto, también nacieron en ésta época una gran cantidad de efectos que son usados hoy en día. No sólo el Fuzz fue famoso en ese tiempo; el Overdrive también había logrado una gran aceptación gracias al Rock and Roll, al rockabilly y al surf rock. Algunos temas clásicos como Let's go trippin y Misirlou de Dick Dale son ejemplos. Con el tiempo, nacieron exponentes del uso de overdrive, así como también se estableció como sonido clásico del rock británico. Durante los '70 las bandas como Led Zeppelin, Deep Purple, Black Sabbath y las bandas de punk emergentes, se expandió el uso de la alta-distorsión, quedando consolidada con la expansión del Heavy Metal.

Consolidación del pedal análogo El resto de los efectos surgió por diferentes formas de manipulación recurrente en el sonido. En los '60 y '70, las empresas más reconocidas de producción de pedales multiefectos y de pulsar nacieron en ese entonces, y varias marcas sacaron al comercio sus innovaciones. Por una parte, los amplificadores Fender incorporaron el reverb en sus amplificadores Twin y mejoraron el sonido produciendo un saturado suave que no aumentaba a mayor volumen, lo que le valió convertirse en el pionero del sonido surf. En Gran Bretaña, ante la creciente fama de los Fender Twin, la empresa fabricante Vox lanzó el amplificador Vox AC30, precursor e ícono de la invasión musical británica, en 1959. Mientras, Jim Marshall buscó un sonido de mayor distorsión que los Fender, para incorporarlo a un amplificador; fue así como nació la industria de los amplificadores Marshall en 1962, la que tuvo que abrir su primera fábrica dos años después, por el disparo de las ventas. Por otra parte, ya en los años '60 se masificaron los pedales de todo tipo de saturación, consolidándose con ello, la simplificación de los efectos de

sonido en los pedales de circuito electrónico para pulsar. El hecho de poder pulsarlos con el pie fue un factor determinante por la facilidad que da para usar mucho efectos sin mayor problema. Fuzz Face (Dunlop), fue uno de los más grandes precursores del Fuzz, lanzado en 1966 y masificado por Hendrix. Un año después, nació la empresa Electro-Harmonix, siendo 1969 el año de lanzamiento de sus primeros pedales análogos. La empresa MXR, fundada en 1973, lanzó en ese mismo año el pedal Phase 90, siendo un innovador en dicho efecto, que hasta ese entonces solo era posible alterando cintas de audio. Boss, creador directo del efecto Chorus, lanzó en 1976 que lanzó el pedal CE-1 Chorus Ensemble. Esto, en conjunto con varios otros efectos hicieron que el pedal análogo se estableciera y consolidara completamente, como una opción fácil, económica y accesible para la nueva generación de guitarristas que, por aquellos años demandaba cada vez más y nuevas formas de colorear su sonido.

Tipos de efectos Saturación Afecta al nivel de saturación o ganancia del sonido en cualquier medida. Dependiendo de las características, se logran alterar distintos armónicos y se opaca la nota fundamental en distintos niveles. La saturación en la guitarra ha sido fundamental en el desarrollo contemporáneo de la música.

Muestra de audio original y posteriormente deformada. Las dos últimas ondas muestran una señal distorsionada. • Overdrive: Afecta sobre todo al segundo armónico en una cantidad

moderada, lo que genera picos irregulares en la señal. Los tonos se centran en los bajos y medios. En teoría, el sonido es más "sucio", pero la nota fundamental es distinguible y la saturación no es muy dura, por lo que aún se distingue un sonido natural de la guitarra. Caracteriza mucho al sonido de la invasión británica de los años '70. Entre los grandes guitarristas que lo utilizaron se encuentran Brian May y Stevie Ray Vaughan.

• Distorsión: Se realzan el segundo y tercer armónicos. La señal se satura mucho, la nota fundamental es indistinguible y la onda es totalmente

irregular. Se destacan los tonos medios altos, aunque a mayor distorsión, también hay bajos notables. Sin embargo, los picos realzados son uniformes y compactos, por lo que, aunque en teoría el sonido es totalmente sucio, es agradable al oído. Se ha usado en prácticamente todo el espectro musical actual, y especialmente en los sonidos duros. Sobreexplotado en la década de 1980, es el más reconocido efecto de sonido en la guitarra eléctrica.

• Fuzz: Realza el segundo armónico en forma exagerada, y los picos de la señal se generan en mayor cantidad que en un overdrive. Los tonos se centran en los bajos y medios, no así en los agudos. El sonido es más denso, con poca nitidez. Dentro del Rock estadounidense del siglo XXI es muy usado. Entre los guitarristas que se distinguen por usar fuzz están Jimi Hendrix, Santana, Keith Richards, Eric Johnson, Robby Krieger de The Doors, Matthew Bellamy de Muse, Josh Homme de Queens of the Stone Age.

Modulación Los cambios en la modulación son alteraciones del sonido basadas en la amplitud, la frecuencia y la fase de una señal, mezcladas con la señal original. Varios de estos efectos son parecidos puesto que siguen principios básicamente iguales, teniendo diferencias muy pequeñas en los parámetros manipulados. Se asocian a sonidos psicodélicos, lo que caracterizó la música de los '60, aunque en las décadas venideras siguieron siendo muy apreciados. • Chorus: Mezcla de una señal, con una desafinada y retardada en baja

medida con respecto a la original. Por lo general este retardo comprende entre 15 a 25 milisegundos. El resultado práctico es el sonido de dos instrumentos que tocan al unísono, de modo que uno de ellos desafina ligeramente. Fue explotado en la década de los '80, y ha sido usado por varios guitarristas famosos como Steve Lukather, Zakk Wylde, Kurt Cobain y Gustavo Cerati.

• Flange: Al igual que en el chorus, se duplica la señal, la desafina y la retarda; con la diferencia en el tiempo de retardo, que en el flanging es mucho menos, desde 1 hasta 15 milisegundos. En el flange, las frecuencias medias y altas se modifican de forma que la señal sufre un cambio de fase aritmético, lo que afecta a la onda pendularmente, por la alteración solo de ondas bajas y medias. Surgió como un desperfecto en grabaciones magnetofónicas en cinta de bobina abierta. Fue usado y popularizado por el guitarrista Eddie Van Halen, y por Pink Floyd en algunas canciones.

• Phase: El phase consiste en duplicar una señal, la inversión exponencial de fase en la señal duplicada, el retardo de ésta en un rango de 1

hasta 15 milisegundos, y la mezcla entre las dos señales, provocando cancelaciones en toda la onda del sonido. El resultado en el sonido final es un efecto de "barrido de aspa" que resulta agradable al oído. Cabe destacar que el phasing es muy confundido con el flanging, puesto que ambos efectos siguen los mismos principios de modulación. La diferencia está en la inversión de la fase, que en el phase es exponencial, mientras que en el flange es aritmético. Aún así, en los pedales de phase el nivel de inversión de fase es muy variable, al punto que si la inversión es muy poca puede realmente llegar a ser un efecto flanger.

• Trémolo: Consiste en generar oscilaciones periódicas en la amplitud de una señal en función del tiempo. También provoca pequeños cambios de fase que afectan principalmente a las ondas bajas. Se confunde con el efecto vibrato, en donde se altera la frecuencia de un sonido en función del tiempo, no así el volumen de éste. Una canción de ejemplo es la guitarra en "All I have to do is dream" de The Everly Brothers.

• Rotación: Se crea este efecto al hacer girar un altavoz sobre su propio eje, lo que provoca variaciones en la fase del sonido final de la guitarra. En cuando a sus principios físicos, se basa en cierta medida en una mezcla del efecto Doppler y el efecto Trémolo, en menor grado.

Filtración y Dinámica En términos técnicos, la filtración consiste precisamente en aplicar un umbral a la ecualización de la señal, eligiendo la cantidad de frecuencias altas y bajas que tendrá el sonido final. Dentro de la filtración en guitarra, el más reconocido es el efecto 'Wah', además de otros reguladores de la ecualización, como la compresión/limitación y supresión de ruido. • Wah: La filtración en la señal se volvió muy recurrente en la década de

1960, con el uso del efecto 'Wah' como pionero. Si bien el primer pedal legítimo fue construído por Brad Plunkett en conjunto con Del Casher, a partir de un amplificador Vox UK, Chet Atkins ya había construído un efecto similar tanto en sonido como en forma física. El efecto en sí se originó en el jazz, con el uso de la sordina en un trombón o en la trompeta. Con la invención del pedal con un potenciómetro dentro, el sonido 'Wah' se tomó mucho más dinámico, y fue popularizado por Jimi Hendrix, Eric Clapton, Jimmy Page, y más tarde por Slash, tras caer en desuso en los '80. A la actualidad, el Wah se divide a grandes rasgos, en el Wah a pedal, y el "Auto-Wah". El Auto-Wah necesita estar previamente configurado antes de tocar guitarra, y a diferencia del Wah manual, no posee un potenciómetro, sino que utiliza un oscilador de frecuencias bajas y trabaja en función

del tiempo, aunque depende del pedal específico. • Talk-Box: Sigue el mismo principio de filtración que el Wah, con la

diferencia de que abarca un espectro de filtro muchísimo más grande que el Wah normal, que corresponde al de la voz y habla humana. Para esto se necesita precisamente un micrófono cerca o dentro de la boca de una persona, conectada a un pedal de pulsar y a la guitarra. Fue creado por Bob Hulzon en 1973, y usado por guitarristas como Jeff Beck, Peter Frampton, Joe Perry, Richie Sambora, Dave

Grohl, entre otros. • Muestra de audio inicial. • Compresión/Limitación: La compresión de una señal es un proceso

electrónico de sonido, en donde a la señal de la guitarra se le aplica una 'marca' para nivelar la amplitud de ésta, en toda su longitud. También se aumenta o se disminuye la señal en función de una razón matemática. Como consecuencia, la diferencia entre las partes más y menos amplias de la señal con una compresión aplicada se reducen, el volumen del sonido es igualado, en la medida de los parámetros a los que está sujeto el efecto. La limitación está muy asociada a la compresión, es es un factor fundamental que cae dentro de la compresión. En la limitación, a partir del umbral, la señal se reduce de forma brusca, y no contempla el aumento del volumen en las partes más bajas; en términos prácticos, la limitación solo se reduce a reducir el volumen, no a amplificarlo. Esta modificación al sonido en la guitarra no es tan necesario, salvo ciertos pasajes dentro de una canción. Existen pedales análogos compresores para su uso en vivo, aunque para usos más profesionales se usan efectos en rack. El uso de compresión es indispensable para grabaciones

mínimamente profesionales. • Sustain: El sustain o mantenimiento de la nota, se denomina al tiempo

que una nota, tocada una sola vez, puede seguir sonando hasta que deja de ser audible al oído humano. En términos más técnicos, es la propiedad de una cuerda de mantener la vibración, y depende de la

cantidad de energía de vibración de las cuerdas que logra ser absorbida y no devuelta por la madera de la guitarra. El resultado del Sustain depende de varios factores de la guitarra: las maderas de cada parte de la guitarra, el tipo de construcción de mástil que posea, el grosor de las cuerdas y la proximidad de éstas a las pastillas; el largo del mástil, la rigidez de la pala, instalación adecuada de los trastes, y del alma. Aunque el Sustain es más bien un efecto físico que se busca más en las guitarras de buena calidad, hay efectos destinados a alargar la duración de la nota, siendo más común encontrarlos en formato rack para un mayor abanico de opciones sonoras. The Edge de U2 es el más reconocido por usar un "sustain infinito" en canciones como With or Without You.

• Swelling: El swelling, o volume swell es el equivalente a un crescendo en guitarra. Las notas tocadas en una guitarra se caracterizan por tener un 'ataque' inicial, en donde se producen frecuencias altas que deforman la nota fundamental y que dan un sonido golpeado al principio de cada nota. A medida que la vibración siga, dichas frecuencias bajan su intensidad y, en consecuencia, la nota al final suena más suave que al principio. El swelling invierte este proceso reduciendo los altos del sonido inicial. Hay dos formas de realizarlo: el más común y práctico es utilizando el control de volumen de la guitarra eléctrica; o bien usando un pedal de volumen destinado a invertir el ataque de la señal. En países de habla inglesa se le llama 'violining' por la similitud con el sonido de cuerdas como el violín. Algunas de las primeras bandas en usar swelling fueron The Beatles, Roy Buchanan, The Allman Brothers Band, Focus y Glass Harp. Allan Holdsworth es pionero en este sonido con pedal de volumen.

Overdrive (música) Overdrive (cuya traducción sería simplemente "sobrecarga") es el término inglés empleado en música, principalmente rock para denominar la distorsión controlada del sonido de ciertos instrumentos, normalmente guitarras, con el fin de dotarles de cierta riqueza o un sonido más característico de la música popular moderna. Se dice que dicho sonido de guitarras distorsionadas empezó a popularizarse por parte de Kinks. Otros lo atribuyen a The Who debido al sonido roto producido por sus destrozados amplificadores tras los golpes que les proporcionaban en el escenario. En cualquier caso, dicho efecto

sonoro ha perdurado y enriquecido enormemente la música eléctrica de nuestros días.

Tipos de distorsión Los primeros amplificadores que se conocían entonces eran de válvulas o tubos de vacío, la tecnología de amplificación electrónica desarrollada entonces, los primeros sonidos "overdrive" se produjeron con dichos aparatos. Dicha distorsión se producía por una sobreamplificación o saturación de la corriente de salida de la misma. Más tarde, con la llegada de los transistores de estado sólido, los amplificadores pasaron a construirse con dichos elementos que permitían hacerlos más compactos, ligeros y con más rendimiento. Pero los oídos de músicos empezaron a añorar el cálido y rico sonido que conocían de las viejas válvulas. Con el paso del tiempo empezaron a revalorizarse dichos elementos y varios fabricantes de amplificadores o bien específicos de pedales de efectos para, principalmente, guitarras eléctricas, comenzaron a buscar cómo imitar dicho sonido con solamente transistores. El porqué de esta diferencia debemos buscarla en la forma en que se transforma una señal senoidal tras el paso por una etapa bien de válvulas o transistores sobresaturada: En el caso de transistores llegado el umbral marcado, la senoide se recorta bruscamente ("hard clipping") convirténdose en señal cuadrada,

mientras la válvula deforma el pico de la senoide pero sin llegar a hacerla tan cuadrada ("soft clipping"). Esto supone que, descompuestas las señales resultantes en sus correspondientes armónicos, la señal más cuadrada se ha llenado casi exclusivamente de armónicos impares, mientras que en el caso de la de válvulas lo ha hecho de armónicos pares. En la siguiente imagen podemos ver la señal y el espectro en frecuencia de un tono puro de unos 66Hz, que equivale a la nota DO de la primera octava (Do 1):

Tono puro El componente de la izquierda del espectro corresponde a una frecuencia de 0Hz o componente de continua (Offset), seguido del primer armónico o frecuencia fundamental. Cuando se produce una distorsión brusca en un amplificador a transistores ("hard clipping"), al tono fundamental se habran añadido los siguientes armónicos impares:

Hard clipping Tercer armónico a unos 198Hz (Sol 2) Quinto armónico a unos 330Hz (Mi 3) Séptimo armónico a unos 462Hz (Sib 3) -> Nota musical muy desafinada de la nota fundamental y con sonido desagradable al oido. .... de los demás armónicos impares producidos suenan también desafinados por ejemplo el 13º a unos 858Hz (La 4) y el 14º a unos 924Hz (Sib 4). La misma onda de unos 66Hz (Do 1), tendrá los siguientes armónicos pares al distorsionar suavemente ("soft clipping") en un amplificador a válvulas:

Soft Clipping Segundo armónico a unos 132Hz (Do 2) -> Misma nota musical de una octava superior, afinada y con sonido agradable al oido. Cuarto armónico a unos 264Hz (Do 3) -> Misma nota musical de dos octavas superiores, afinada y con sonido agradable al oido. Sexto armónico a unos 396Hz (Sol 5) Octavo armónico a unos 528 Hz (Do 4) -> Misma nota musical de 3 octavas superiores, afinada y con sonido agradable al oido. .... En general los armónicos pares tienen una mejor relación armónica y su sonido es mas afinado y agradable que en el caso de los armónicos impares. Tal es así el aprecio que siguen teniendo los músicos por dicho sonido que ciertos modelos de válvulas se fabrican casi exclusivamente para dicho menester como los modelos: 12AX7, 2A3, EL34, EL84, KT88, 6L6GC o V1505.

A Musical Distortion Primer Copyright 1993-2000 R.G. Keen - Geo-Fex Cybernetic Music

This is an introduction to the basic means of distorting a signal in a musically useful way. The approach is as non-technical as possible. I use the simplest signal waveform, a sine wave, to illustrate all these, although a guitar is much more like a sawtooth than a sine wave. The clipped waveforms will be shown in their raw state. Tone controls or filters after the clipping will radically alter the waveshapes.

Sine wave. This is the purest tone possible, just a single frequency. No musical instrument does a really pure sine wave, although tuning forks and some flute tones approach this. Notice that the waveform is smoothly rounded everywhere, no sudden changes in direction.

To engineers and mathematicians, the sine wave is the simplest waveform, because any other repetitive waveform can be built up from a collection of sine waves of different frequencies and sizes. Sine waves, on the other hand, are not made up of anything more basic that anyone has found yet.

In music, we recognize the significance of the sine wave by talking about fundamentals and partials. A fundamental is taken to be the basic tone of any given note - for instance the frequency A-440 is the standard for musical tuning. This is a sine wave that has a frequency of 440 Hz (Hz is short for "Hertz", and stands for one cycle per second). We recognize that a tone of A-880 is one octave higher than A-440. Musicians may refer to a musical note that has both A-440 and A-880 mixed as have a fundamental and the first partial. A frequency of three times the basic note frequency is also referred to as the third partial of the basic note. Four times the fundamental is the fourth partial, and so on into the stratosphere.

Engineers call partials "harmonics". When we talk of "total harmonic distortion", we mean whatever is left after taking out the fundamental sine wave in some waveform. All the harmonics, or partials and any noise make this up.

Mild clipping. If we take that same sine wave and electronically clip off the tops and bottoms at some clipping level, we get something like this:

Just snipping off those tips has a big effect on the sound. A pure sine wave is kind of boring sounding. Distorting the sine wave by clipping introduces a whole bunch of partials or harmonics. The sound is much more interesting to listen to, as long as we don't get

too carried away with it.

There is a real difference in the sound depending on how sharp the "edges" are where the clipping occurred. Perfect, sharp corner edges cause buzzy, hard edged sounds. Rounded, smooth edges give a smooth sound. While there is no particular reason why these two effects should be related, it does seem to be true that smooth sounds are related to smooth waveforms, and buzzy or harsh sounds are related to sharp corners on waveforms.

Musically, some so-called "overdrive" pedals do something like this. It's just a bit of clipping. While I have shown the positive and negative clipping levels as the same - so-called symmetrical clipping - there is no reason that they must be the same. The human ear can clearly hear the difference between symmetrical and non-symmetrical clipping.

If we want to get really distorted, we can amplify the sine wave a lot, and then clip it off at the same level as we just did the un-amplified sine wave. The amplified sine wave get really, really tall, then is clipped back. It looks like this:

As you can see, the sine wave has been amplified a lot, then clipped off so that only the starting part of the sine wave remains. This has even more harmonics than the moderately clipped one. The result is

a heavily buzzy sound.

You can see where this is headed, right? The more we amplify the sine wave and clip the excess back off, the more it approaches a square wave. The next two examples show the completion of this .

There are in fact instruments that are designed to create perfect square waves from sine waves by amplifying the crud out of them and then clipping the result back down to a very small fraction of its amplified size.

REALLLY clipping the sine wave gives a sound that's a high gain, hard edged metal kind of sound. Lots of heavy metal distortion pedals pedals do this then round the corners with some filtering.

You eventually get to a true square wave. Some early fuzzboxes actually did this. It sounds something like a synthesizer; very buzzy. This can sound OK, even useful, unless you hit two notes at once, then makes an unpleasant harsh distortion from the two (intermodulation distortion). Intermodulation distortion is the bane of fuzzbox technology. If you take any two pure sine waves and intermodulate them, you get not only the two sine waves, but two other frequencies - the sum of the two originals, and the difference. If we had A-440 and A-880, and intermodulated them, we'd get 440, 880, 440 again from the

difference, and 1320, which is three times A-440. This would actually sound pretty good. The bad part about this is that we picked the best possible example. However, if we take A-440 and the note an octave and a third up, 1467 Hz, we get the original notes plus 1026 Hz, and 1907 Hz. These frequencies are NOT related to the original note and sound harsh or out of tune. We're also talking about sine waves. Real world signals always have some harmonics, and we get the sums and difference of all the harmonics, too. Very unmusical. So the name of the game is to produce harmonic distortion, which makes musically good sounding notes and to minimize intermodulation distortion, which makes un-musical squarks and harsh buzzes. Unfortunately, no matter how hard we try, we can never get all harmonic distortion and no intermodulation distortion. But we can pick between distortion mechanisms to use the better ones and avoid the worse ones. One way to keep mostly harmonic distortion is to not have sharp corners. "Tube-ish" distortion is much like this.

It has very softly rounded, squashed tops when done on square waves. From the engineer's standpoint, something very different from the clipping progression above has happened here.

A true techie thinks of any wiggle of a waveform as carrying information. A pure sine wave is almost devoid of information,

having no wiggles or corners in that smoothly rounded top. However, if we took a square wave and massively amplified it, or a triangle wave, or a wave with spikes all over its top and did the same amplify/clip operation on it, we'd get exactly the same result as with the sine wave with massive clipping.

In effect, we can't tell after massive clipping what we originally started with. We've actually lost the information about what the wave used to be - it's forever removed by the clipper. We should not be surprised that all waveforms sound alike after massive clipping. It's kind of the Veg-a-matic of sound.

The compression-limiting clipping that does this tube-ish distortion is very different in the information sense. The top of the wave is compressed, sometimes massively; however, the original information about what the input wave used to be is not lost, just compressed. Distortion with this compression nature keeps some of the flavor of the original input, which many guitar players like.

This is not a perfect replica of vacuum tube distortion. Vacuum tubes are not symmetrical enough to do this. The CMOS gate based pedals like the ElectroHarmonix Hot Tubes can. Tubes are similar, but the tops and bottoms are not mirror images. The sound is soft, smooth onset, touch sensitive, "bluesy".

There are things we can do other than clip or limit a signal. To get an octave sound, we can full wave rectify it.

A full wave rectified sine wave just has either all the positive or negative half-cycles inverted. A lot of math is needed, but it eventually tells us that the lowest frequency component in this is twice the original sine frequency - an exact octave higher than the original sine.

This trick has been used to one degree or another in the Tycho Brahe Octavia, UniVox SuperFuzz, Foxx Fuzz-Wah, and Foxx Tone Machine pedals. It is common to follow full wave rectification with diode clipping and some filtering, as the raw waveform sounds a bit buzzy and strange - it literally has information in it we don't want!

Having the signal completely full wave rectified does eliminate the fundamental frequency. Sometimes this is not desirable. If we half wave rectify a sine wave, the result still has a lot of the fundamental in it, but also has a noticeable octave sound. We can also partial full wave rectify a signal, which makes for an even more noticeable octave sound. There is a continuum of sounds between pure sine, partially rectified and full wave rectified, having more octave sound as we go.

In fact, anything we do to one side of a sine wave but not the other will introduce an octave sound. The following picture illustrates this. From an undistorted sine wave (1), we progressively clip the negative half cycle (2) until the signal is half wave rectified (3); adding even more second harmonic (4) progresses until full wave rectification (5).

One specialized form of distortion is worth noting. High gain followed by, asymmetrical clipping, hard clip on top, soft compression on bottom turns out to be a good sounding compromize for guitar. The fabled Fuzz Face did this - at least when you got one of the good ones.

And some comments on the circuits that actually produce the distortions:

I tried to catalog all of the ways I could think of that have been or might be used for musically useful distortion, with some running critique.

Two kinds of distortion: As I noted above, simple harmonic distortion, which generates distortion products that are related to the fundamental frequency by low-integer multiples, is universally accepted as adding character to instrument sound. Intermodulation distortion, which produces non-musically related frequencies at multiples of the sum and differences of two frequencies, is considered to sound harsh to the ear. Unfortunately, all known harmonic distortion methods also produce intermodulation distortion when fed two or more different frequencies simultaneously, but the exact method of producing distortion may result in lower or higher amounts of harsh sounding intermodulation; there is no exact way to predict the harshness. In general, the "softer" the clipping or distortion (that is, the fewer and softer the "corners"), the less intermodulation, but this is only a generality.

PRE and POST distortion EQ: Filtering of the signal both before and after the distortion usually has at least as much if not more to do with how the distortion sounds than the actual method of distortion.

A combo amp with a speaker or two and an open back implements a multi-pole lowpass filter all by itself. This is at least one of the reasons that a miked amp is preferable to running a distortion signal directly into a PA mixer. The speaker cabinet's lowpass action smooths off those offending treble shrieks. An electronic multipole lowpass filter is the essence of all those "cabinet simulators" you see.

Filtering BEFORE the distortion is also interesting. Hendrix is reputed to have used a Wah pedal before his Fuzz Face. The bandpass effect makes the signal bigger at the frequencies boosted by the Wah, so those frequencies get distorted most. You get an interesting change in distortion depending on what notes you hit. This cuts a lot of the harsh sounding intermodulation distortion, too. Anderton used this principle in designing his "QuadraFuzz", which split the incoming signal into four frequency bands and distorted each band separately, then mixed them back together. This method gives a much lower intermodulation distortion by avoiding having more than one frequency distorted together.

One of the most interesting experiments with distortion most guitarists ever make is to put a multiband graphic equalizer both in front of and behind a distortion pedal. Some time spent playing with the knobs on this one will give you a whole new outlook on distortion.

Duty Cycle: Based on an article in Electrical Engineering Times, continuously changes in the relative amounts of clipping between the positive and negative halves of the signal may be an important factor in distortion sound. This article (by Brian Murphy, interviewing John Murphy, who used to be chief engineer at Carvin; EET, October 3, 1994) outlines Murphy's ideas on the degree to which he can simulate tube distortion in solid state designs. He holds that if you filter properly, soft clip, and arrange for the duty

cycle of the clipped signal to vary with varying signal levels, you get something very close to tube distortion. This is the basis of the "tube emulation" circuitry in Carvin's SX series of amps.

1. Circuit Types: 2. Common Cathode Triode ���"preamp distortion", used in the

revered Bassman, Marshalls, modern tube preamps; frequency response easily made lowpass (sometimes unintentionally) by grid circuit and stray capacitances. Thought to be the object of our search. Typically 2% distortion when "clean". Clips asymmetrically, although as typically used, cutoff is mushy and more of progressive compression than clipping, and "saturation" is defined by the grid going more positive than the cathode, with a dramatic drop in grid impedance when this happens, perhaps "saturating" the previous triode stage. Lots of even order distortion products until harder clipping reached, then third harmonic rises Almost no fifth or higher order harmonic production until massively over driven.

3. Single ended Pentode ���"output stage distortion", as in smaller, cheaper amps, like Fender Champ, several Gibsons, others. Asymmetrical clipping, asymmetric distortion from the single ended transformer. Distinct second and third harmonics. Very noticeable compression effects from screen grid bias drop, power supply sag.

4. Double ended Pentode ���"output stage distortion" as in large amps, including the Bassman. Push pull operation cancels even harmonic distortion generated in the output stage, so it can contribute only odd harmonics, principally third. Noticeable bias shift when driven hard can cause compression. Other compression effects include screen grid bias sag, and power supply sag. This may be the origin of the "tube rectifiers sound better" school of guitar amps, as silicon replacement power supply rectifiers give much less sag on signal peaks and higher power supply voltages, so sound cleaner. Symmetric distortion.

5. Voltage feedback/biased bipolar - Germanium ���"Fuzz Face"

distortion. Single high gain stage saturates with guitar signal, is biased in a way that can not hard saturate, but can swing a long way towards cutoff without distortion. Low input impedance loads guitar and pre-filters out highs. Asymmetrical clipping, with prominent second harmonic. Prominent third, and noticeable fourth and fifth harmonics. This is the basic circuit in several vintage fuzzes, including the Vox Tone Bender. Fuzz faces changed from Germanium PNP (NKT-275) to silicon NPN (BC 108 etc) transistors in about 1970. For a detailed review of the Fuzz Face, see "The Technology of the Fuzz Face".

6. Voltage feedback/biased bipolar - Silicon ���Some fuzz face units have this. Widely reputed to sound a little harsher than germanium.

7. Common emitter bipolar - Silicon ���"transistor sound". Nominally well designed CE stages clip symmetrically and hard. No noticeable even order harmonics, prominent fifth, seventh, and higher harmonics. Widely held to be an example of what is wrong with transistors for musical instruments. It can be a useful effect, as the Big Muff Pi from Electro-Harmonix used a variation of this circuit with limiting diodes from collector to emitter.

8. Common emitter bipolar - Germanium ���Never seen this. Probably same as silicon.

9. Common Source JFET ���This has been the basis of some experimental devices in the DIY area. Well designed JFET CS stages generate only second order harmonics in the linear range, but who knows about clipped? I have seen postings that say that a well-designed JFET common source stage produces clipping very similar to tubes..

10. Common Source MOSFET ���The common source MOSFET is the basic circuit in Anderton's Tube Sound Fuzz. A similar circuit is used in Fender's Stage Lead, and EH "Hot Tubes" pedals. This circuit can produce very convincing tube-like distortion if it is carefully designed. The commonest way to do this circuit is with the CD4049 or CD4069 CMOS logic (yes, logic) IC. It can be misapplied by biasing it into its linear

region and to function as an amplifier. I don't know of any discrete transistor versions, although Fender used a CD 4007 IC in the Stage Lead amps to get tubey sound. The 4007 is essentially a CMOS transistor array. If you use the 4007, you can put two P-channel devices and three N-channel devices in parallel and achieve an asymetrical transfer function.

11. Differential amplifier ���Differential amps built with bipolar transistors have a 25 millivolt input range over which the output is linear. Clipping is symmetrical, but possibly soft. This is the basic stage in most op amps. This basic circuit can be implemented as silicon bipolar, germanium bipolar, JFET, MOSFET and vacuum tube. Electronics Now published a DIY article for just such a pedal, claiming (as every distortion pedal does...) that it sounded very tube-y.

12. One diode ���One diode as a half wave rectifier or clamp generates prominent second harmonic distortion;

13. Back to back diodes ���Silicon, Zener, Germanium, LED ���Many examples of this. This and the back to back feedback op amp are the basis for a lot of effects, such as the Ibanez Sonic Distortion 9, Proco Ratt, MXR Distortion +, and the DOD Overdrive. Also many that need to remain unmentioned. A lot seems to depend on how the diodes are driven and what filtering is done before and after the diodes. Silicon is reputed to clip abruptly, causing a harsh sound. Germanium clips at about half the voltage of a silicon diode, but is reputed to turn on more slowly in its smaller range. LEDs turn on at about two silicon diode drops, and are also reputed to be slower turn on, with it and germanium giving more "tube like" sounds. Some units with "tube" in the title use LEDs or germanium for clipping. ���Oddly enough, the Marshall JCM800 uses a set of two pairs of silicon diodes back to back as clippers. This seems strange in a Marshall, but it is there. When I looked at the schematic, I first thought it was a protective clamp for a tube grid, but the circuit doesn't work that way. They are there for the distortion. ���I've never seen a schematic with zener clipping for music, but they are used in the signal processing world. ���One recent entry is the diode-connected MOSFET

transistor. This connection makes for a "diode" that has about a two volt forward drop, but a "knee" that is very softly curved.

14. Back to back diode feedback Op Amp ���Silicon, Germanium, Zener, LED ���In well designed units, this is very much the same as the back to back diode units. If the opamp gain is low, the diodes produce about the same end waveform as if they were driven by an external circuit. In poorly designed circuits, the opamp gain is high, and the diode characteristics are lost, giving just a lower-voltage clipping op amp, which suffers from all of the problems of the bipolar common emitter stage, and perhaps a few of its own. The most famous example I can think of of the diodes-in-the-feedback-loop pedal is the Ibanez TS-9 Tube Screamer. Almost every commercial pedal manufacturer has made one of these. The quality of the sound seems to depend heavily on the overload and recovery characteristics of the opamp and the pre-and post- clipping filtering.