什么是声音失真
为什么国外的专业音乐人基本都喜欢用音箱自带的失真？为什么厂商不干脆把音箱里的失真做成单独的效果器？为什么电子管扬声器的音量比同瓦数的固态电路大很多？如果你已经知道这些问题的答案，那么你就不需要看下面的了。
1.什么是失真？
广义地说，当输出信号不同于输入信号时，它就失真了。但我们常说的在音乐中用作吉他效果的那种失真，主要是指以下几点:首先必须明确，任何周期信号都可以分解成一系列不同频率的正弦波，所以为了简洁起见，除非另有说明，我们只讨论单一频率的正弦波。此时，如果输出信号应该是正弦波，但其幅度受到某种器件和机制的限制，使其平滑的弧形波峰和波谷被切割成平台，那么就会形成我们听到的失真。由不同设备和机制切割的波的平台形状不完全相同，因此我们听到不同类型的失真。
2.扭曲的起源
最早的失真来自后置放大。一套完整的电吉他扩声系统包括:(电吉他->；)前置-——>功放->；后级功放->；号角。60年代摇滚萌芽时期，前后舞台都是电子管。当时的前台主要功能只是对音色进行一定程度的修饰，基本没有失真。后期随着摇滚乐手们不断要求音量(与正弦波振幅的平方成正比)增大，终于有一天，输出正弦波的峰值超过了后期电路原设计允许的最大范围，于是峰/谷被迫变平，失真诞生了！这种纯粹由音量过大引起的后失真，通常被称为自然失真。滚石乐队的音色就是这种失真早期运用的典型。很多经典音箱，比如Fender Tweed，Deluxe Reverb，Vox AC30，Marshall Plexi等。，有这种扭曲。所以也就不难理解为什么他们的失真并不大了。因为如果音量太大，扬声器要么被烧毁，要么把人电死。几乎所有现代的纯电子管扬声器(如马歇尔JCM800/900/2000，梅萨/布吉整流器)即使前带失真，也在很大程度上使用了后失真。所以音量越大，失真越大。
3.升压和预失真
除了增加后级的音量，很明显，如果增加前级到后级的信号音量，也会造成后级的失真。里奇·布莱克摩尔和他的同行开始想到将吉他连接到电子管录音机的麦克风接口，然后将其音频输出端口连接到吉他扬声器，这样就可以使用录音机的麦克风放大电路来提高吉他的音量。这种装置就是现在被称为增压器的原型。后来的很多单片效应器，如依班娜管尖叫者、普罗科鼠、MXR微安和DOD 250，都是Booster的代表作品。所以，如果用在没有电子管的普通音箱上，它们本身的失真其实只是平平淡淡。只有在它们身上减少失真，增加音量，连接电子管盒，才能真正展现它们的魅力。
但是Booster改变不了失真的基本味道，失真的改善不是很大。人们很快注意到，如果改变升压电路中的一些参数，它的输出信号也会出现波峰和波谷的失真，很容易得到失真大得多、与后期失真味道不同的效果。这是前级失真。因此，金属音乐的出现在设备上是可能的。但毕竟前失真和后失真的味道是不一样的。后级输出的是高达15-100W甚至更高的强信号，只能直接推送，不增加笨重复杂的衰减设备就无法插入另一个音箱的前级作为输入信号。所以所有的单失真效果器和大部分的架式效果器(架式音箱头除外，因为它本质上是一个前后级合并的功放)都只是前级失真，音色并不能代替前后级失真的整套纯电子管音箱系统。
通常我们说的纯电子管扬声器，是指前后级都是电子管放大的扬声器。目前有一些音箱，比如马歇尔VALVESTATE系列65W以上的产品，MODE FOUR，LANEY的TF系列等。，但是前级有管，后级没有管，所以只有前级失真，和纯电子管箱的音色还是有差距的。这是因为后级是纯固态电路的音箱基本没有后级失真。原因是这些电路及其器件最初是为无失真的信号放大而设计的。一旦电路工作在失真状态，往往就处于烧坏器件的边缘。扬声器的输出功率是指根据工业惯例，输出信号不失真时，扬声器所能达到的最大功率。电子管音箱，通常设计成音量开到一半左右后级就开始失真。如果之后音量继续变大，扬声器仍然可以工作。而对于摇滚吉他手来说，这个时候音色就开始好听了。但对于纯固态电路扬声器，显然必须设计成在开音量时不会烫到自己。不烧，意味着后级没有失真，所以纯固态电路扬声器只有在音量打开的情况下才能达到其标注的功率。我们也就不难理解，为什么电子管音箱的音量和同样功率的纯固态电路音箱在中间打开音量时，音量基本相同。
4.电子管失真和固态电路失真
虽然失真只是简单地将正弦波的峰/谷变平，但真实的波形总是不那么真实，因为具体电路按照简化的理论模型工作并不理想。因为电子管内部的工作必须通过电极之间的电子飞行来实现，所以电子在这么厚的管中快速飞行是需要时间的。所以电子管对输入信号的响应总是很慢，看起来有点延迟，变化不会太剧烈。如波形所示，即在原始正弦波和切割平台的交界处，变化总是平滑的。耳朵对此的反应是柔和温暖的音调。固态电路会把波形削得很厉害，所以听起来更有动感，更清晰，但是听久了会觉得刺耳，单薄。
虽然目前国际上对音色的主流共识是电子管的失真听起来很舒服，但在真正的纯电子管电路中，电子管需要工作在几百伏的高压下。所以只有笨重的前级(如ADA，Mesa/Boogie，Engl等。)可以实现管失真，电池或9V变压器驱动的单块只能靠固态电子器件(一般是二极管)来削波。至于以Tech21为首的一些著名的音箱模拟器(Sansamp GT-2，以及机架式PSA-1等。)，用固态电路模拟电子管的信号响应曲线。所以它的音头在一定程度上还是可以比传统固态电路失真更柔和圆润。但毕竟以现有的技术，远远不够。
近几年逐渐出现了一种新的技术，就是利用固态电路产生失真，但是利用在低电压下运行的电子管作为补偿。该产品可以在9-15V的低电压下工作，甚至可以用电池驱动，它不仅具有固态电路那样大的失真，还具有一定程度的管味。从Rocktron早期的很多架用电子管到今天的银龙单片，依班娜的管王系列，Guyatone的Flip系列，Vox的Cooltron系列，都属于这种类型。它还有一个很大的优点，就是低电压运行下的灯管不会像真正的管畸变中的灯管一样短命。高压下的管子可以用一两年，这些效应器里的管子甚至可以终身更换。而且就像一个纯电子管音箱，大概需要半个小时的时间来“煮”音色，这些效果器的声音更好，但是“煮”的时间和它的寿命一样长，放大到好几年。基于这些优势，一些厂商也推出了利用前级电子管补偿固态后级电路的产品，比如ADA的微管后级，VOX的VALVETRONIC系列音箱。当然，信号的最终质量取决于电路中最薄弱的环节。只要失真仍由固态器件产生，电子管无论补偿多少都无法完全补偿。
5.数字失真
数字技术的出现，使得我们原则上可以将正弦波切割成任何想要的形状。但为什么人们普遍认为数字失真模仿电子管失真的效果不如普通固态模拟(这里的“模拟”对应的是英文ANALOG，是相对于“数字”而言的，不代表“模仿”)？这个时候就要回顾一下本文开头提到的波分解了。因为任何周期信号都可以分解为一系列不同频率的正弦波的叠加，所以为了便于说明，上面的讨论只讨论单一频率的正弦波的失真。但实际上，我们最终听到的声音，只能是各种频率的波组合起来的总效果。对于电子管和固态模拟电路来说，这种分解和综合只是数学上的，并没有实质性的后果。但是数字电路有一个永恒的限制，就是不能处理连续的东西。声波是连续的(所以叫模拟信号)，但数字电路首先要把它切割成块，转换成数字(这个过程常被称为模数转换)，进行运算，然后合成一个整体(数模转换)，广播出去。显然，每秒切片越多，就越接近原始信号的真实连续分布，用“采样率”来描述。但无论数字技术如何发展，只要是数字的，采样率就一定是一个限定值。反映在波的分解上，相当于只保留了输入信号中某些特定的频率成分，而不是所有的频率。这样，即使把每个分量的正弦波按照模拟电路或电子管电路切割的形状切割成一个平台，最后叠加成一个输出信号时，由于缺少了一些频率分量，合成结果相当于在平台的首尾加了许多快速波动的“毛刺”。更有甚者，在削波时，数字电路只能机械地将波的振幅转换成离散的数字进行处理。由此产生的合成“毛刺”更加严重。所以，听我们的耳朵，久而久之，自然会有一种被束缚、被刺激的感觉。
不过好在一个失真的音色听起来舒服不舒服主要看失真设备是什么，有没有经过其他数字电路的处理并不太重要。所以虽然数字延迟或者其他外围效果并不完全对音色没有负面影响，但是只要失真不是数字的，一般听起来也不会太难受。所以，目前一套专业的吉他扩声系统，通常前后级都采用纯电子管，配合电子管的混响，效果回路两端最好有电子管补偿。至于循环中间的延时等奇怪效果是不是数字的，可以视而不见。