Desarrollo de circuitos Flanger para pedales de efecto

Abstract

Con el mundo de la música en continuo cambio, el desarrollo de los efectos digitales es cada vez más común debido a la versatilidad y personalización de estos. Estos efectos basados en algoritmos de procesamiento de señal nos brindan todo un abanico de posibilidades, pudiendo ejecutar varios efectos sonoros desde un único aparato, lo que les ha hecho convertirse en herramientas indispensables para los músicos. A pesar de esto, los efectos analógicos, basados en circuitos electrónicos con componentes discretos aún siguen utilizándose ampliamente. Aunque muchos no brindan un efecto tan puro como el que aportaría un efecto digital, son precisamente estos matices los que aún, hoy en día, muchos músicos siguen apreciando. Este proyecto pretende mostrar el proceso de diseño y creación de un prototipo de pedal de efectos flanger para guitarra eléctrica, realizando una implementación analógica del mismo y otra digital mediante el uso de un entorno de desarrollo. Se ha de tener en cuenta que este tipo de efecto pertenece a la familia de efectos de modulación mediante retardo de tiempo. El efecto obtenido depende del intervalo de tiempos en el que varía el retardo. En concreto, con el flanger se toma una copia de la señal de audio original y esta es retardada para posteriormente ser sumada con la señal original, obteniendo este particular efecto. La suma de una señal retardada con su señal original da lugar a una suma de las mismas cuando están en fase. Así se obtiene una señal con mayor amplitud. Por el contrario, cuando estén desfasadas la suma tiene menor amplitud que en el caso anterior. Este efecto está basado en los filtros de peine, los cuales reciben su nombre debido a la forma que presenta su función de transferencia. Principalmente se clasifican estos filtros en dos, los filtros FIR (Finite Impulse Response) e IIR (Infinite Impulse Response). La implementación del pedal analógico se divide en varias etapas: • Diseño • Pruebas de escucha • Verificación del modelo • Diseño de placa impresa y soldado • Pruebas de escucha del prototipo Los distintos diseños y pruebas se realizan en el laboratorio probando diferentes configuraciones y eligiendo distintos componentes. Tras diversas pruebas se consigue un modelo con el que se consigue un efecto lo suficientemente perceptible. Hecho esto, se diseña la placa impresa, se fabrica y se sueldan los componentes obteniendo el prototipo. Se realizan comprobaciones y pruebas de escucha para detectar posibles errores de fabricación o diseño. Una vez comprobado que la placa cumple con los requisitos pasamos al diseño digital mediante el entorno de desarrollo que nos aporta la placa Teensy 3.6. Se implementa un código para aplicar el efecto flanger a una señal de audio de entrada, obteniendo un resultado satisfactorio y comprobando la versatilidad que nos aportan estas soluciones en entornos digitales.

In the ever-changing world of music, the development of digital effects is becoming more and more common due to their versatility and customisation. These effects, based on signal processing algorithms, offer a whole range of possibilities, being able to execute several sound effects from a single device. This has made them indispensable tools for musicians. Despite this, analogue effects, based on electronic circuits and physical components, are still widely used. Although many do not provide as pure an effect as a digital effect, it is precisely these nuances that, still today, many musicians continue to appreciate. This project aims to show the design and creation process of a prototype flanger-effect pedal for electric guitar, making an analogue implementation of the same and a digital implementation through the use of a development environment. It must be taken into account that this type of effect belongs to the family of modulation effects by means of time delay. This means that it is based on delaying an audio signal a certain period of time, depending the type of obtained effect on the time interval in which it varies. Specifically, the flanger takes a copy of the original audio signal and this is delayed and then added to the original signal. The addition of a delayed signal with its original signal means that in cases where they are in the same phase, they end up adding together. This results in a signal with greater amplitude and, on the other hand, in cases where they are out of phase, the resultant amplitude is smaller. This effect is based on comb filters, which receive their name due to the shape of their transfer function. These filters are mainly divided into two, the FIR (Finite Impulse Response) and IIR (Infinite Impulse Response) filters. The implementation of the analogue pedal will be divided into the following parts: • Design • Listening tests • Model verification • Printed and soldered board designPrototype listening tests The different designs and tests are carried out in the laboratory by trying out different configurations and choosing different components. After several tests, a model is obtained which applies a sufficiently perceptible effect. After this, the printed board is designed, manufactured and the components are soldered together to form the prototype. Checks and listening tests are carried out to detect possible manufacturing or design errors. Once we have checked that the board meets the requirements, we move on to the digital design using the development environment provided by the Teensy 3.6 board. A code is created to apply the flanger to an input audio signal from this board, obtaining a satisfactory result and verifying the versatility that these digital environments provide us with.