【プラグイン分析】アンプシミュレーターの中身を推定【AmpliTube/Guitar Rigなど】

この記事で音を比較した Plexi / JCM-800（1959/1987/2203/2204）系のアンプシミュレーターについて、動作を分析して内部の処理構成やトーン回路の設計を推定します。

（参考）実機の回路構成

プラグインの分析

共通の分析条件

• アンプシミュレーター以外のエフェクトは全てオフ（キャビネットシミュレーターもオフ）

• サンプリング周波数：

  • 44.1 kHz：歪み確認時（エイリアス確認のため）

  • 96 kHz：周波数特性の確認時（エイリアス防止のため）

• 入力信号：サイン波（基本は 1kHz） or ホワイトノイズ

• トーン回路周りの分析以外では

  • BASS: 0 / MIDDLE: 10 / TREBLE: 0 / PRESENCE: 0

推定結果について

Vanish については実際の処理を記載します。
各結果は実機に近い順で並べています。

入力〜ボリューム回路

・初段のプリ管による歪みが再現されているか
を推定します。

・クリップしない範囲で可能な限りブーストしたサイン波を入力
・VOLUME / GAIN は音が出る最小に設定
・MASTER がある場合は波形が確認できる範囲でなるべく下げる
という条件で、

・出力波形が…
　・歪んでいる：ボリューム回路の前に歪みが入っている
　・歪まない：初段のプリ管は省略されている

・VOLUME / GAIN を操作すると…
　・音量だけ上がる or 入力レベルの操作とは違う反応：
　　初段のプリ管の再現 or リミッター
　・入力レベルの操作と同じ反応：初段のプリ管は省略されている

・エイリアスが…
　・聞こえない：初段のプリ管を再現している可能性大
　・聞こえる：歪み処理ではなくリミッターの可能性大

推定結果は、

• Vanish, AmpliTube, Guiter Rig（構成 A）：入力 → オーバーサンプリング → 歪み → ボリューム回路

• Tonocracy, Garage Band（構成 B）：入力 → リミッター → ボリューム回路

• bx_rockrack, BIAS FX, Amp Locker（構成 C）：入力 → ボリューム回路

構成 A は初段のプリ管による歪みを再現、構成 C は割り切って省略しているようです。
構成 B については、オーバーサンプリング無しで積極的に初段の歪みを再現するとは考えづらいのでリミッターと判断しました。

余談ですが、Vanish, AmpliTube 以外は VOLUME / GAIN が最小でも音が出る設計になっていました（正確には、AmpliTube は僅かに音が出ます）。
おそらく「音が出ない」というトラブル防止かと思います。

2 段目プリ管〜トーン回路

・2 段目のプリ管の歪み処理とトーン回路の位置関係
を推定します。

・初段でクリップしない程度のサイン波を入力
・VOLUME / GAIN を最大に設定
・MASTER がある場合は波形が確認できる範囲でなるべく下げる
という条件で、

・サイン波でエイリアスの有無を確認

・-80 dB（静特性）と -20 dB（実使用想定）のホワイトノイズで…
　・トーンの効きが同じ：トーン回路の前に歪み処理（実機通り）
　・効き方が変わる：トーン回路と MASTER の間に歪み処理

推定結果は、

• Vanish, Guitar Rig：エイリアス無し、トーン回路の前に歪み処理

• AmpliTube, bx_rockrack, Amp Locker：エイリアス有り、トーン回路の前に歪み処理

• BIAS FX：エイリアス無し、トーン回路の前後両方に歪みがある可能性有り

• Tonocracy：エイリアス有り、トーン回路の前後両方に歪みがある可能性有り

• Garage Band：エイリアス有り、トーン回路と MASTER の間に歪み処理

トーンの効き方の変化ついては、次のセクションで示すグラフの赤色と青色が重なっているかどうかで判断しています。

BIAS FX については、赤色と青色の差が大きいのでトーン周りに非線形処理が入っていそうで、確認したい変化が埋もれてしまうため、トーンの正しい位置関係は判別できませんでした。

Tonocracy については、トーンの後に歪みがあるのは確定で良いかと思いますが、MASTER が無くてトーンの後を歪まないようする事ができないため、トーンの前の歪みの有無を判別できませんでした。

トーン回路の設計

測定したトーン回路の特性から、どういう設計かを推定します。
以下に示すのは、つまみを全て最大の状態から最小へ絞った際の変化量のグラフで、
　・赤色：-80 dB を入力した特性（静特性 / 歪み無し）
　・青色：-20 dB を入力した特性（実使用想定 / 歪み有り）
　・黄色：回路シミュレーション（静特性）
です。
ちなみに、0 (dB) から離れているほど効きが良いという事になります。

推定結果は、

• Vanish：回路シミュレーション

• AmpliTube：回路シミュレーションの可能性が高い

• Guitar Rig：実機よりも少し効きが弱い独自設計フィルター

• bx_rockrack：実機よりも少し効きが強い独自設計フィルター

• Tonocracy：実機よりも少し効きの強い独自設計フィルターで、4 kHz 以上からだんだんと効きが弱くなる

• BIAS FX：実使用状態でのキャプチャー（実測値）が元になっていそう？（判断するにはより詳細な分析が必要）

• Amp Locker：全帯域でほぼ均等に効く独自路線

• Garage Band：全帯域でほぼ均等＆最小でほぼゼロになる独自路線

以前、UAD のプラグインの特性を分析しましたが、今回の結果と比較すると、UAD は あまり実機には忠実ではない部類な気がします（実機に近い順に並べていますが、入れるなら Amp Locker の上あたりです）。

位相反転回路〜出力トランス

・パワーアンプでの歪みが再現されているか
・プッシュプルで動作しているか
を推定します。

・初段でクリップしない程度のサイン波を入力
・VOLUME / GAIN はプリアンプでは歪まない程度に上げる
という条件で、

・サイン波でエイリアスの有無を確認

・MASTER を操作すると歪み方が…
　・変化する：トーン回路の後に歪み処理がある
　・変化しない：トーン回路の後に歪み処理は無い

・VOLUME / GAIN を操作してクロスオーバー歪みが…
　・上下非対称：位相反転処理＆それぞれ歪ませてプッシュプルで結合
　・上下対称：歪ませた後に反転して加算している可能性が高い
　・確認できない：プッシュプル周りの動作は省略

・トーン回路の後段に歪みがある場合に、出力波形が…
　・鋸状に歪む：出力トランスを再現しているかポスト EQ が入っている
　　・100 Hz 辺りにピーク：出力トランスを再現している可能性が高い
　　・ピーク無し：出力トランスではなくポスト EQ 
　・矩形状に歪む：歪み後段に処理は無い
　　・100 Hz 辺りにピーク：歪みの前に出力トランス相当の処理がある？

・トーン回路の後段に歪みが無い場合に、周波数特性が…
　・100 Hz 辺りにピーク：出力トランスの補正が入っている可能性が高い

推定結果は、

• Vanish：エイリアス無し、位相反転＆歪み → パワー管歪み → プッシュプル → 過大入力歪み → 出力トランス

• Guitar Rig：エイリアス無し、パワー管歪み → 反転加算

• AmpliTube：エイリアス有り、出力トランス補正 → パワーアンプ部歪み

• BIAS FX：エイリアス無し、過大入力歪み → 出力トランス

• Tonocracy：エイリアス有り、過大入力歪み → ポスト EQ

• Amp Locker：エイリアス有り、出力トランス

• Garage Band：エイリアス有り、ポスト EQ

• bx_rockrack：エイリアス有り、処理無し

プッシュプル動作の有無による差は ↓ の記事でまとめています。

処理全体の推定結果

• Vanish：入力 → OS → 初段プリ管歪み → ボリューム回路 → 2 段目プリ菅歪み → トーン回路（シミュレーション）→ MASTER → 位相反転＆歪み → パワー管歪み → プッシュプル → 歪み → 出力トランス → DS

• AmpliTube：入力 → OS → 初段プリ管歪み → DS → ボリューム回路 → 2 段目プリ管歪み → トーン回路（シミュレーション）→ MASTER → 出力トランス補正 → パワーアンプ部歪み

• Guiter Rig：入力 → OS → 初段プリ管歪み → ボリューム回路 → 2 段目プリ菅歪み → トーン回路（独自設計）→ MASTER → パワー管歪み → 反転加算（プッシュプル） → DS

• BIAS FX (A)：入力 → ボリューム回路 → OS → プリアンプ部歪み → トーン回路（キャプチャー？）→ MASTER → パワーアンプ部歪み → 出力トランス → DS

• Tonocracy (A)：入力 → リミッター → ボリューム回路 → プリアンプ部歪み → トーン回路（独自設計）→ パワーアンプ部歪み → ポスト EQ

• bx_rockrack：入力 → ボリューム回路 → 歪み → トーン回路（独自設計）→ MASTER

• BIAS FX (B)：入力 → ボリューム回路 → トーン回路（キャプチャー？）→ MASTER → OS → 歪み → 出力トランス → DS

• Tonocracy (B)：入力 → リミッター → ボリューム回路 → トーン回路（独自設計）→ 歪み → ポスト EQ

• Amp Locker：入力 → ボリューム回路 → 歪み → トーン回路（独自路線）→ MASTER → 出力トランス

• Garage Band：入力 → リミッター → ボリューム回路 → トーン回路（独自路線）→ 歪み → MASTER → ポスト EQ

※ OS：オーバーサンプリング、DS：ダウンサンプリング
※ BIAS FX, Tonocracy はトーン回路前の歪みの有無が判別できないため、2 種類（A/B）記載

推定結果を踏まえたコメント

Vanish

構想段階も含めて全く他社製品を調べずに開発を進めていたので、他社と比べても高い水準でモデリングできていることが確認できて少しホッとしました。
少しでも興味を持っていただけたなら、この記事からダウンロードできますので是非試してみてください。
公開版は技術保護のために各機能をオフにできない仕様ですが、個別対応であれば特別仕様でのご提供も可能です。

AmpliTube

（プリアンプ部分は）実機に忠実な再現を目指しているのが伝わってくる分析結果でした。実際にレコーディングしているかのように使いたいのであれば、AmpliTube を選んでおけば間違いないと言えます。
ただ、自分にとって良いサウンドが作れるかどうかもリアルに再現されてしまう点は注意が必要です。そういう意味では TONEX と上手く棲み分けができてそうです。 
補足ですが、ハイゲイン系のアンプ（SLD 100）にはオーバーサンプリング処理が入っているようでした。

Guitar Rig

プリアンプ部分の再現度は AmpliTube に軍配が上がりますが、簡易的ながらパワーアンプのプッシュプル動作によるクロスオーバー歪みが再現されていたりと、総合的な完成度は（AmpliTube にも）負けていないと思います。
キャビネットシミュレーターは使いやすく調整されたような印象の音で、パラメーターもシンプルで使い勝手も良いと思います。

BIAS FX / Tonocracy

キャプチャー系の機能を有する製品については、その機能を十分に理解＆使ってみてからコメント / レビューすべきだと思いますので、今回は割愛させていただきます。

bx_rockrack

アンプモデリングとしては再現度はそれほど高くはないのですが、キャビネットシミュレーターが良くできている印象を受けました。
プロのエンジニアが調整したであろうセッティングが複数用意されていて、パラメーターは無し（選ぶだけ）というのもシンプルで良いと思います。
とある展示会で、おすすめのアンプシミュレーターをヒアリングした際に、brainworx が良いという話を聞いたので、試用期間付きではありますが「無料で使えるアンプシミュレーター」の比較にラインナップさせていただきました。
また、シンプルな処理構成が幸いしてか、負荷が軽いのも大きなストロングポイントです。

Amp Locker

アンプモデリングよりもキャビネットシミュレーターの方に重きが置かれている印象を受けました。
アンプモデリングについても、再現度よりもキャビネットシミュレーターを活かすような思想（シンプルな処理構成や均等に効くトーンなど）で設計されている気がします。

Garage Band

知人のギタリストから「良くできている」という話を聞いていたので、DAW 付属のアンプシミュレーター代表として比較対象に入れさせていただきました。
実機と比べて云々ということではなく、DAW による曲作りにおいて使い勝手の良いクランチサウンドのアンプシミュレーターとしてまとめられている印象です。

プレキシを回路シミュレーションに基づいて忠実に再現したアンプシミュレーターを無料配布しています。Mac 用（Beta 版）を再公開しました ↓