金管楽器のようなベースファズを作ってみた｜Bass Brass Fuzz｜自作エフェクタ製作
金管楽器のようなベースファズを作ってみた｜Bass Brass Fuzz｜自作エフェクタ製作
この記事では、管楽器のような音色を奏でる自作エフェクタのベースファズをご紹介いたします。トランジスタ1石だけを使った、超簡単なファズ回路です。ベース専用というわけではないのですが、ベースにエフェクタをかけるとトロンボーンのような音色に変化して楽しいです。そんなわけで「Bass Brass Fuzz」と名付けることにしました。電子工作初心者の方でも簡単に作れる回路だと思うので、ご参考になさってみてください。
つかうもの
はじめに本記事でつかう電子部品をご紹介いたします。
BLランクのトランジスタ
汎用的なトランジスタ2SC1815を使用しました。ランクは増幅率の高いBLランクを使用しましたが、他のトランジスタでも代替可能かもしれません。
▼ トランジスタのランクに関しては、こちらの記事をご参考になさってみてください。
まろやかな歪み、ゲルマニウムダイオード
クリッピングするためのダイオードとして、ゲルマニウムダイオードで有名な1N60を2つ使います。シリコンダイオードはザラついた歪みになり、味気ない感じです。ゲルマニウムダイオードにしてみたところ、自然でまろやかで管楽器のような音色にピッタリだったのでこちらを使用します。
その他の電子部品
その他にカーボン抵抗やコンデンサを使います。具体的な値は次の回路図を参照してください。
Bass Brass Fuzzの回路図
下図は、管楽器のような音色を奏でるベースファズ「Bass Brass Fuzz」の回路図です。J1の端子はそれぞれ、O（OUT）、I（IN）、V（9V）、G（GND）の意味です。
管楽器のような音色のベースファズ「Bass Brass Fuzz」回路図
この回路はパッシブベースの入力を想定してます。出力インピーダンスの低いアクティブベースだとうまく歪みません。
以下、この回路の簡単な解説です。
ダイオードのクリッピング回路
ダイオードに電圧をかけると、電圧降下が起きるのですが、順方向に電流が流れているときに降下した電圧のことを順方向電圧（Vf）と呼びます。ダイオードに音の信号（電圧）をかけると、Vf以上の電圧はカット（クリップ）され、音が歪むという仕組みです。ディストーションやオーバードライブの回路でよくやられる方法です。
ダイオードによる信号のクリップ
また、ダイオードには極性があり、電流は一方向にしか流れません。プラスマイナスの両方をクリップするためには、2つのダイオードを逆向きに並べる必要があるわけです。このような回路を、クリッピング回路やクリッパ回路などと呼びます。
さて、シリコンダイオードの場合、一般にVfは0.6V程度ですが、ゲルマニウムダイオードの場合はVfが0.3V程度と低めです。ここら辺の違いが、歪みの音色にも現れるのでしょう。
▼ オーバードライブも作ってみたので、ご参考になさってみてください。
自己バイアス回路
トランジスタの役割を考える上で、ダイオードやコンデンサを取り払うと分かりやすいです。先ほどの回路は、トランジスタの自己バイアス回路と呼ばれるものを使っています。
トランジスタの自己バイアス回路
トランジスタの自己バイアス回路は、コレクタの出力の一部（入力信号とは逆相）が負帰還抵抗を介してベースへ戻ります。このフィードバックにより、温度安定性が高く、また周波数特性が良い特徴があります。ただし、自己バイアス回路では入力インピーダンスを高くはできません。
実はこの入力インピーダンスの低さが、管楽器のような音色を作る要素になっていました。本来パッシブベースは出力インピーダンスが高いため、入力インピーダンスが高い回路で受けないと音質が劣化してしまいます。しかし、そのことが逆に功を奏し、良い感じで高域が削られてキレイに歪んでくれます。逆にアクティブベースだと信号のインピーダンスが低くて意図したように歪んでくれませんでした。
コンデンサで高域をカット
さて、負帰還抵抗に並列に入っているコンデンサC2は、高音成分を除去するハイカットフィルタの働きをします。数十pFから0.1μFのあいだで音を聴きながら検証し、最終的に0.022μに決定しました。
Bass Brass Fuzzの制作
ここまで紹介してきた内容で、Bass Brass Fuzzを基板から制作してみました。
配線をトナー転写
レーザープリンタのトナー（プラスチック粒子）を、転写シートに印刷して、アイロンでカット基板へ転写します。カット基板はあらかじめスチールタワシで擦って、アルコールで脱脂してから転写すると失敗しにくいです。
フットプリントをトナー印刷
テープで固定
アイロンで熱を加える
カット基板に転写完了です。
カット基板に転写
細かい欠け部分は、レジストペンで修正します。サクラの油性マジックでも代用可能です。
レジストペンで補正
エッチング、はんだ付け
エッチング液で銅を腐食させます。残ったトナー部分はアセトンで除去します。その後ルーターの0.8mmドリルで穴あけしました。
エッチング後
アセトンでトナーを除去する
ルーターで穴をあける
最後にフラックスを塗って、電子部品をはんだ付けして完成です。
Bass Brass Fuzzの基板完成
Bass Brass Fuzzの基板完成
Bass Brass Fuzzの性能
ここでは実際にBass Brass Fuzzを作ってベースで試奏してみました。
音色
こちらの動画で「Bass Brass Fuzz」の音色を聴くことができます。ベースはスタインバーガーのパッシブベースです。ベースの出力から「Bass Brass Fuzz」へつなぎ、DIを通して録音しています。管楽器らしさを出すために、リバーブ（ホール）を全開でかけてます。
▼ ちなみにこちらのTASCAMのDP-03SDで録音、マスタリングしました。
いかがでしょうか？トロンボーンのような金管楽器の音色に聴こえませんでしょうか？金管楽器奏者の方には怒られるかもしれませんが、私耳にはそれっぽく聴こえます。ジャコパスのようなフレットレスベースの音色を感じる方もいらっしゃるかもしれませんね。バンド向きのエフェクタではありませんが、ソロベースとして使えそうです。なかなか楽しいエフェクターができました^^
より金管楽器の音色に近づけるコツとして、フロントピックアップを絞りぎみ、リアピックアップを全開にして指弾きするといいでしょう。フレットレスベースに改造したアコベなら、さらにトロンボーンに近づくかもしれません。そのうち試してみたいと思います。
消費電流
「Bass Brass Fuzz」の消費電流を測定すると、わずか710μA（0.71mA）でした。9Vアルカリ電池（006P）の容量は、500mAhくらいといわれてますから理論上なんと、704時間も動かすことができる計算になります。市販のエフェクターのバッテリー消耗を考えてみると、今回のファズ回路はかなりエコなエフェクタになりました。
金管楽器（トロンボーン）の音色と周波数特性の比較
さらに金管楽器の音色の秘密を探るべく、トロンボーンを例に研究してみました。下図は、トロンボーンのサンプリング音と「Bass Brass Fuzz」の音を使って、それぞれの周波数特性を調べて比較したグラフです。
トロンボーンとベースファズの周波数特性
グラフの中の青丸が基音で、緑が2倍音、黄が3倍音になります。トロンボーンの音色は2倍音が強めであることが分かりました。ここら辺の倍音のバランスが、金管楽器の音色の秘密なのかもしれません。
トロンボーンの音色の秘訣
パッシブベースのハイインピーダンス出力な楽器をBass Brass Fuzzへ直接入力すると、音質劣化が起こることは先ほども伝えました。具体的には、入力側のカップリングコンデンサによって低音域がカットされることが予想されます。しかしそのことがある意味、トロンボーンの音色に近づいた秘訣かもしれません。
なぜなら先ほどの周波数特性の図で、Bass Brass FuzzのG1、D1では基音より2倍音の方が強くなってます。つまり、トロンボーンの2倍音の関係と似ているのです。
基音より2倍音の方が強い
基音より2倍音を強調させてあげれば、金管楽器の音色に近づくのでは？
これが事実だとしたら、面白いですね！2倍音が得意な回路に差動増幅回路がありますから、それを組み合わせてみても面白そうです。
エフェクタ製作に必要なオススメの工具をご紹介します。
▼ ミュージシャンの方にお勧めされた白光のはんだごてを使ってます。少し高いと思われるかもしれませんが、もっと早く買っておけば良かったと思えるほど良いです。立ち上がりが早くてはんだごてのオンオフのストレスがなくなり、温度も熱くなりすぎないのでパーツを痛めることも少なくなりました。これ一本で基板のはんだ付けから、ジャックなど大きめのパーツもはんだ付けできます♪
▼ はんだで音が変わると言われるほどですので、ヴィンテージはんだから色々こだわる方もいらっしゃるかと思います。私はまだ研究しきれてませんので、とりあえず楽器、エフェクタのはんだ付けに定番のKESTER 44を使ってます。
▼ エフェクタケースはタカチかHAMMONDのケースになると思います。HAMMONDの方がエッジが立っていて、洗練されたデザインなので好きです（電波の発信源にはなりそうですが笑）。Amazonなんかで売られているのはHAMMONDの正規品ではなくクローンですが、使ってみて問題はない感じでした。
▼ ジャックやスイッチは故障しやすいので、少し高くてもそれなりのものを使ったほうが良いです。私が最近よく使っているのは、NEUTRIKのNMJ6HC-S、SWITCH CRAFTの12Aと12Bです。NMJ6HC-Sはサウンドハウスさんで安く手に入ります。12Aはプラグを抜くとスイッチがショートするタイプで、入力に使うと便利です。12Bはステレオなので電源スイッチと連動できます。
トゥルーバイパスでエフェクタ制作する場合は、フットスイッチをよく選んだ方が良いです。安物だとスイッチノイズが盛大にでます。どこのメーカーかは分からないのですが、端子が金メッキされているフットスイッチを選ぶとしっかりした作りなので安心できます。
エフェクターの電子工作でオススメな書籍を紹介します。どちらの書籍も大塚明先生が書いたもので大変良書だと思います。残念ながら現在廃盤になってしまい品切れまたは高価格になっている可能性が高いですが、もし安く手に入るようなら買っておいて損はないです！
- 専門的知識がない方でも、文章が読みやすくおもしろい
- エレキギターとエフェクターの歴史に詳しくなれる
- 疑問だった電子部品の役割がわかってスッキリする
他にも自作エフェクターで参考になりそうなこれらの書籍を紹介しておきます。
