Kemper等のアンプキャプチャー機能の仕組み＆考察

※記事を一部、加筆修正しました（2021/7/22）

ギターアンプのキャプチャー機能といえば、2011年発売のKemper Profiling Amplifierが有名かと思います。今では、kemper以外のメーカーからも、独自のキャプチャー機能を搭載した製品が色々と発売されています。

今回は、そんなキャプチャー機能について、推測も交えながら色々と考察＆解説してみます。

キャプチャー機能の方式

アンプをキャプチャーする方式としては、

１．「アンプモデリング」を測定を元に補正：Axe、Mooer、Bias
２．アンプの全てを測定を元に再現：Kemper、Quad Cortex

の２つに大きく分けられます。１については、

といった感じで、補正EQ（FIR）を作って畳み込んでいると思われます。この場合、EQ（FIR）では補正できない非線形な要素（歪みなど）については、アンプモデリングのパラメータを調整して、別途合わせ込む必要があります。

そして、大元のギター信号に何を選ぶかも重要で、先述のパラメーター調整も合わせて、ユーザーが色々と試行錯誤することで、完成度の高いコピーが実現します。

FIRフィルタによるEQについては、↓の記事で詳しく説明しています。

これに対して２の方は、推測が多くなりますが、関連資料（特許）などを読む限りでは、

といった感じで、予め用意してあるEQや歪み関数に対して、実測に基づく計算結果をフィードバックしているんだと思われます。

１と違って、測定信号もフィードバックも全て自動でやってくれるので、誰でも同じクオリティのコピーが簡単に作れます。ただし、自動作成だけではコピーしきれない部分もあります（関連記事↓）

KemperについてはRefineという補正機能があり、上手く使えばかなりコピーの精度を高めることができます（関連記事↓）

何をキャプチャーしているのか？

次に、一体何をキャプチャーしていて、それをどのように使っているのかを考察してみます。

１．アンプモデリングを測定を元に補正：Axe、Mooer、Bias
２．アンプの全てを測定を元に再現：Kemper、Quad Cortex

１の方は単純で、モデリングと実機の出力の周波数特性の差を測定しています。

上の図のようなイメージで、モデリングと実機の両方の特性を測定し、２つの差を計算すれば、モデリング→実機に補正してくれるFIRフィルタが作れます。

続いて、２の方では何をやっているのかを、Kemperの測定信号を例に推測してみたいと思います。

Kemperの測定信号は、下記の３つフェーズに分かれています。

１．100～1kHzあたりにレベルが集中した信号が徐々に大きくなる
２．ホワイトノイズに近い信号（微妙に音量を揺らしている）
３．低域にレベルが集中した信号が断続的に出ている

それぞれの信号を、私ならどう使うかという視点も交えて考察してみます。

まずは１つ目の信号です。100～1kHzくらいの信号を徐々に大きくしながら出力しています。ギターの音程の基音（100Hz弱～1kHz強）に近い周波数帯なので、実際のギターの出力を想定していそうです。

この信号を徐々に大きくしていくことで、ギターの音量に対して、アンプがどの辺りで歪み始めるかが分かります。

上の図は、ギターアンプの回路内での真空管の入出力特性（横軸：入力、縦軸：出力、真ん中が0）です。入力の小さい真ん中付近では直線的に出力が増えていきますが、赤丸付近で一気に増幅が頭打ちになって歪みます。

おそらくkemperにも、こんな感じの歪み関数が入ってきて、赤丸のポイントを出力から判断しているんだと推測できます。ちなみに、上下（＋と－）で微妙に形が違っていますが、これが非対称クリップと呼ばれる現象です。

続いて２つ目の信号です。ホワイトノイズ（全帯域でフラットな周波数特性）に近い信号を小さめの音量で出力しています。公式マニュアルにもある通り、このフェーズでは歪み初めの周波数特性を測定していそうです。

最後に３つ目の信号です。低域にレベルが集中した信号を、結構な音量で断続的に出力しています。このフェーズでは、ギターのボリュームが全開に近い時の特性（フェーズ２との差）や、スピーカーキャビネットの影響（共振周波数の出力ブースト）を測定していそうです。

※公式マニュアルの説明とは異なる部分もありますが、あくまでも個人の推測になりますのでご了承願います。