java - 在字节数组上模拟吉他放大器的失真

Question

如果我(在Java中)有一个包含音频样本的double[]数组，范围从-1到1，我可以播放它，并且生成的声音就像正在演奏的吉他弦一样，有什么方法可以模拟放大器失真对这些样本的影响吗？

对于“失真”一词的模糊性，我表示歉意，但我指的是类似于将吉他放大器设置为“失真”的任何效果。我已经拥有的听起来像原声吉他，或没有失真的电吉他(设置为“干净”)，那么我怎样才能改变阵列，使其听起来更像你所期望的摇滚或金属环境中的电吉他？

当前样本集使用以下方法计算:

double[] samples = new double[duration]; //duration = seconds * sampleRate
int period = (float)sampleRate / (float)frequency;
double[] buf = new double[period]; //a ring buffer used for the sound generation
int count = 0, c1 = 1, c2 = 2;
for(int i=0; i<duration; i++){
    if(count <= period)count = 0;
    if(c1 <= period)c1 = 0;
    if(c2 <= period)c2 = 0;
    if(i < period){
        buf[count] = rand.nextDouble() * 2 - 1; //rand being a Random
    }
    else{
        buff[count] = (buff[c1] + buff[c2]) / 2;
    }
    samples[i] = buff[count];
    count++;
    c1++;
    c2++;
}

Answer 1

失真主要分为三种类型:

• 硬失真:信号的简单削波

  for (int i = 0; i < duration; i++)
  {
      double sample = samples[i] * gain_pre;
      if (sample > clip)
          sample = clip;
      else
      if (sample < -clip)
          sample = -clip;
      samples[i] = sample * gain_post;
  }
  

• 正态失真:信号的指数平滑缩放

  double max = 1.0 / (1.0 - exp(-gain_pre));
  for (int i = 0; i < duration; i++)
  {
      double sample = samples[i] * gain_pre;
      double z = (sample < 0.0) ? (-1.0 + exp(sample)) :
                                  (1.0 - exp(-sample));   
      samples[i] = z * max * gain_post;
  }
  

• 软失真:与上面相同，但使用反正切(可能更激进)

  double max = 1.0 / atan(gain_pre);
  for (int i = 0; i < duration; i++)
  {
      samples[i] = atan(samples[i] * gain_pre) * max * gain_post;
  }
  

变量:

• gain_pre 和 gain_post:预增益和后增益参数
• clip:硬失真信号的最大值
• samples:您计算的样本序列

引用资料/更多信息:

http://cp-gfx.sourceforge.net/ (下载源代码并查看/src/effects/)

https://en.wikipedia.org/wiki/Distortion_(music)#Theory_and_circuits