Овердрайв — вид искажения сигнала¶

Овердрайв — вид нелинейного искажения сигнала, возникающего при превышении амплитуды входного сигнала предела, который может обработать усилительное устройство. Термин происходит от англ. overdrive — «перегрузка». В отличие от клиппинга, при котором форма сигнала жёстко ограничивается, овердрайв характеризуется относительно мягким, плавным ограничением, придающим звуку тёплый, насыщенный характер с гармоническими составляющими чётных и нечётных порядков.

¶Овердрайв в звукотехнике

¶Принцип возникновения

Любой усилитель имеет ограниченный динамический диапазон. Когда амплитуда сигнала превышает уровень, при котором активные элементы (транзисторы, лампы, операционные усилители) выходят на нелинейный участок характеристики, форма выходного сигнала начинает деформироваться. При овердрайве верхушки волны сглаживаются, но не срезаются ровно, как при жёстком клиппинге, а постепенно закругляются. Это обусловлено тем, что нелинейность возникает постепенно, по мере приближения к пределу усиления.

Результатом становится появление в спектре сигнала гармоник, отсутствовавших во входном сигнале. В ламповых и транзисторных схемах соотношение чётных и нечётных гармоник различается: лампы традиционно дают больше чётных гармоник, считающихся более «мягкими» на слух, тогда как транзисторные каскады симметричного типа генерируют преимущественно нечётные гармоники, ассоциируемые с более резким звучанием.

¶Овердрайв и дисторшн

В музыкальной технике термины «овердрайв» и «дисторшн» (искажение) часто используются как синонимы, однако между ними проводят различие по степени деформации:

• Овердрайв — лёгкая и средняя степень перегрузки, сигнатурный «мягкий» перегруз, при котором структура исходного сигнала в значительной степени сохраняется.
• Дисторшн — более тяжёлая степень искажения, при которой форма сигнала трансформируется настолько, что первоначальный тембр существенно меняется.

¶История

Первые усилители, работавшие в режиме овердрайва, появились в 1950-х годах. Гитаристы раннего рок-н-ролла и блюза, в частности Чак Берри и Мадди Уотерс, использовали перегруженные ламповые усилители Gibson и Fender, экспериментально выставляя высокую громкость для получения «крушеного» звука. Считается, что один из первых серийных педалей овердрайва — Ibanez Tube Screamer, созданный в 1979 году на базе прототипа TS-808, — закрепил этот эффект как отдельный класс гитарных процессоров.

¶Устройство педалей овердрайва

Классическая схема педали овердрайва включает:

• Драйв (Drive/Gain) — регулирует степень перегрузки, то есть амплитуду сигнала, подаваемую на нелинейный элемент.
• Тон (Tone) — регулирует частотную характеристику, как правило, работая как верхний срезающий фильтр.
• Левел (Level) — регулирует общий уровень выходного сигнала.

В качестве нелинейного элемента используются операционные усилители с диодной обратной связью, транзисторные каскады или специальные диодные матрицы. В ламповых овердрайверах (например, Mesa/Boogie, Vox) перегруз достигается подачей сигнала на сетку лампы с превышением нормального уровня.

¶Овердрайв в автомобильной технике

В контексте автомобилестроения овердрайв обозначает режим работы трансмиссии, при котором выходной вал коробки передач вращается быстрее, чем вал привода (то есть передаточное отношение меньше единицы). Такой режим позволяет снижать обороты двигателя при высокой скорости движения, что уменьшает расход топлива и шум.

Термин закрепился в 1930-х годах, когда компания Columbia Gear выпустила первые серийные овердрайв-устройства для автомобилей. В 1950-е годы овердрайв-коробки широко применялись в автомобилях Ford, Studebaker и Jaguar. В современных автоматических трансмиссиях режим овердрайва реализуется в последних ступенях планетарных редукторов, а его включение и выключение управляется электронным блоком.

¶Овердрайв в видео- и телетехнике

В аналоговых видеосистемах овердрайв — это режим, при котором сигнал превышает номинальный уровень модуляции. В VHS-магнитофонах режим HQ (High Quality) Overdrive применялся для повышения резкости изображения за счёт усилении высокочастотных компонент сигнала. В CRT-мониторах овердрайв использовался для ускорения отклика жидких кристаллов (Overdrive Technology), когда на пиксель кратковременно подаётся повышенное напряжение для более быстрого изменения его состояния.

¶Овердрайв в других областях

• Аэродинамика — режим полёта, при котором локальные скорости потока воздуха в отдельных точках крыла достигают скорости звука, несмотря на то что общая скорость полёта остаётся дозвуковой.
• Электротехника — режим работы трансформатора с перегрузкой по мощности, приводящий к насыщению магнитопровода.
• Компьютерные игры — настройка графики, повышающая частоту кадров или разрешение сверх нативных значений с последующим масштабированием.

¶См. также

• Дисторшн
• Клиппинг
• Ламповый усилитель
• Трансмиссия автомобиля

¶Источники

• Р. Трембле, «Гитарные эффекты: теория и практика», 2010.
• Д. Френч, «The Tube Amp Book», 2003.
• Каталоги Ibanez, Boss, Electro-Harmonix.
• SAE International, «Automotive Transmissions», 2014.