CТÃРЫЙ ГРИФ

Приветствую Вас, Гость


Регистрация
| Вход

ГЛАВНАЯ

Гитарный гриф

Гриф «секретно»

В зоне
логических аномалий

Статьи разных авторов

uCoz

•ГИТАРНЫЙ ГРИФ••Мои статьи

Экскурс в акустику

Вряд ли мы чего-то поймём, если не разберёмся, хотя бы на уровне ликбеза, с акустическими процессами в струнных инструментах. Акустика – обширная наука, и просто и доходчиво пересказать эти процессы – задачка не из лёг­ких, но я попытаюсь. Минимум формул и конкретных значений, максимум сути – такой концепции будем придерживаться.

1. Негармоничность обертонов

Начнём, пожалуй, с такой каверзной штучки, как негар­моничность обертонов. Настраивать гитару умеют все. Чего сложного – берём тюнер, и настраиваем открытые струны на нужные частоты, подробнее рассказывать смысла нет. Чуть сложнее – по специальному камертону, но то же самое...

Но если после такой настройки мы возьмём одновременно открытые 1-ю и 6-ю струны, консонанс будет фиговенький, при интервале ровно в 2 октавы мог быть получше. И его действительно можно улучшить, если немного понизить 6-ю струну, контролируя понижение по слуху. То же и с 5-й струной – консонанс октава+квинта получается лишь после дополнитель­ной настройки, при понижении 5й струны.

Вообще, если по камертону настроить только 1-ю струну, а остальные – по глубине консонанса между струнами, звучание инструмента, будет лучше, а тюнер будет показывать занижение тона, тем большее, чем больше номер струны, причём на метал­лических струнах сильнее, чем на синтетических.

Почему же такое происходит? Мы знаем, что консонанс соз­даётся кратным соотношением частот основных тонов, настраи­вая по тюнеру или генератору, мы эти соотношения соблюли, почему полученные тона после дополнительной настройки лучше гармонируют?

Дело в том, что консонанс обусловлен не столько кратным соотношением основных тонов, как совпадением, или близким к совпадению состоянием возможно большего количества обертонов. Тут вы скажете: «Так об этом же и говорим – обертоны же находятся строго в кратных соотношениях с основными тонами, следовательно...» Стоп!!! Вот ещё одно неверное представление.

То есть, у некоторых источников звука так оно и есть, но не у струн. У струн такое может быть лишь в случае абсолютно нулевого сопротивления поперечному изгибу, что на практике абсолютно невозможно. Поэтому у живой струны обертоны высят по сравнению с результатом расчёта (частота первой гармоники помноженная на номер рассматриваемой). Причём у металличес-ких струн, как мы уже заметили, сильнее, чем у синтетики, ибо у них выше сопротивление поперечному изгибу.

«А как же у фортепиано?» – а так же. Если настроить рояль или пианино по тюнеру или генератору, получится совершенно расстроенное звучание. Мастерство настройщика в том и состоит, чтобы сделать звучание воспринимаемым стройным на слух, жертвуя точностью относительно расчётных значений.

Является ли негармоничность обертонов неизбежным злом? Для струнных инструментов это действительно неизбежное явление, считаться с ним приходится даже при настройке инструментов, что уж говорить о конструировании и изготовле-нии... но в некоторых разумных пределах оно реально украшает звучание.

2. Энергетика струн

Отчего звучит струна? Самая первая причина – при ударе (щипке) она получает некоторый объём энергии, и стремится его израсходовать. Расходование энергии происходит неравномерно во времени. Сначала амплитуда колебаний довольно шустро нарастает, потом всё медленнее, медленнее, затем резко падает, и продолжает убывать, и снова – всё медленнее...

Фазу нарастания называют атакой, фазу убывания – затуханием, или сустейном. Графическое отображение каждой из этих фаз представляет собой экспоненту, кто не знает, что это такое – почитайте в других источниках.

От чего же зависят параметры этих экспонент? Во-первых, от массы струны. Масса есть мера инертности, поэтому, понятно, чем тяжелее струна, точнее, её рабочая часть, тем нарастание и затухание длительнее. Второй фактор – сила натяжения. Этот фактор уже по-разному влияет на разные фазы – при увеличении натяжения атака становится быстрее, а затухание – длительнее.

Получается, что энергетика струны выражается как произве-дение массы рабочей части на силу натяжения.

Это свойства собственно струны, так сказать, внутренние факторы, а есть и внешние. Струне для работы необходимы две опоры, находящиеся на общем основании. Свойства этих опор, вкупе со свойствами основания, оказывают огромное влияние на процессы в струне. В дальнейшем будем говорить просто – «свойства опор», основание – как бы само собой.

3. Реактивное сопротивление.

Банджо, полагаю, видели все. Звучание этого инструмента громкое, но отрывистое – очень резкая атака, почти нулевой сустейн. Неподключенная электрогитара, особенно «сквозная» – полная противоположность – атака мягкая, сустейн долгий, звук тихий-тихий. Акустическая гитара – нечто промежуточное и по громкости, и по атаке, и по сустейну.

Дело в жёсткости опор, т.е. в реактивном сопротивлении. Чем оно ниже, тем резче и атака и затухание. Понизить реактивное сопротивление в электрогитаре не просто, а очень просто. Можно подложить резинку под бридж, если крепление грифа на винтах – ослабить винты. Снижение Р.С. в любом звене опор влияет на процессы в струнах в одну сторону.

Вот повысить – так это легче новую сделать.

Но вот вопрос – а реактивное сопротивление опор вообще-то должно быть одинаково на всех частотах, или...

4. Резонанс

Вот мы и добрались до Его Величества Резонанса. Влияние его на характер звучания огромно, и уважения от музыкальных мастеров он требует соответствующего.

Какова же физическая сущность резонанса? Неравномерность реактивного сопротивления по отношению к частоте, и это вполне исчерпывающее определение. Струна так же является резонансной системой, и такое определение хорошо объясняет, почему при колебаниях она создаёт именно такой спектр частот, именно с такой основной – потому, что при этом она встречает наименьшее сопротивление.

Тут можно определить и главную задачу мастера – создать струнам наименьшее сопротивление для генерации хорошего звука... но обо всём по порядку.

Графическое изображение резонанса напоминает то ли пара-болу рогами вниз, то ли верхний полупериод синусоиды, но вообще-то это самостоятельная функция, и называется ФОРМАНТА.

Разберёмся, как влияет на процессы в звучащей струне эта самая неравномерность. Струна даёт довольно широкий спектр, следовательно, разные гармоники встречают разное реактивное сопротивление... И что же получается, что у разных гармоник на одной струне различны атака и сустейн, и даже переход из атаки в сустейн происходит не одновременно?

Да, это именно так, и только такой звук воспринимается как красивый. И если бы не это, звучание «Урала» можно было бы натурально преобразовать в лесполовское обычным эквалайзе-ром. Самое омерзительное звучание тоже получается благодаря этому эффекту. Совершенно горизонтальная характеристика частота-р.сопротивление – это совершенно невыразительный, «мёртвый» звук. И даже недостаточно крутые перепады – мерт-вяк. В идеале эта диаграмма должна вся состоять из наклонных линий.

Параметры резонансов оказывают огромное влияние на зву-чание. Очень часто говорят и пишут о шкале мясистость-читаемость. Это всего лишь довольно узкий, меньше октавы, участок диапазона. Различное положение резонанса на этом участке и даёт различный характер звучания. То же самое со вся-кими тёплыми, светлыми, металлическими, стеклянными, хрустальными и какими ещё звучаниями – всё это обусловлено характеристиками резонансов.

От чего же зависят технические характеристики резонансов опор? Два наиважнейших фактора – материал и конструкция. Если мы возьмём самый обычный «Страт», сделаем для него несколько корпусов стандартной формы, стандартных размеров, но из разных материалов, и будем их менять один за другим, звучание будет меняться. Причём, если знать такие параметры материала, как акустическая константа и волновое сопротивление, плюс иметь ещё кое-какие познания в акустике, то звучание каждый раз будет вполне предсказуемым, ибо свойства конструкции «корпус «Страта» отлично изучены.

Теперь попробуем укорачивать один из наших корпусов. Прямо под грифом, струнами, датчиками, со стороны бриджа. Резонанс корпуса будет повышаться. Так же попробуем сделать этот корпус тоньше – резонанс понизится. Создание «скрипичной» или «лесполовской» выпуклости опять же повысит резонанс, а выемка «под пузо» – понизит. И это – самое поверхностное рассмотрение, простейшие способы, и их влияние только на один параметр.


А теперь опять эксперимент. Возьмём три дощечки, настроим через тон, пусть будут соль, ля, си. Теперь на концы дощечки Ля установим колок и динамометр, а между ними натянем струну, и настроим в унисон с резонансом дощечки, сверимся по тюнеру, снимем показания динамометра, и перенесём конструкцию на другую дощечку, одну из двух оставшихся, давайте на Соль. При этом следим, чтобы длина рабочей части струны была тютелька в тютельку. Теперь натягиваем струну по динамометру, до тех же показаний, и сверяемся по тюнеру. Что за... Струна низит. Проделаем то же самое с досочкой Си – увидим завышение тона. Да, представьте себе, резонансы, находящиеся в одной механической системе имеют свойство взаимного влияния на частоту, как бы притягиваясь друг к другу. При этом чем дальше частоты друг от друга, тем слабее и взаимное влияние.

Но тут наиболее сообразительные спросят – почему же резонанс струны сместился всего на 10 центов, в то время, как деревяшки – на 190? Дело в таком параметре резонанса, как ДОБРОТНОСТЬ. Выше добротность – выше устойчивость частоты, и сильнее влияние на частоты соседних резонансов.. Вот и настало время разделить детали инструмента, если кому-то будет угодно – тела́, на генерирующие и резонирующие. Ничего сложного, генерирующие – струны, резонирующие – всё, что составляет опоры и их основание. И теперь вывод из всей этой круговерти – для обеспечения нормального строя в гитаре необходимо, чтобы добротность генерирующих тел (струн) была во много раз выше, нежели резонирующих.

Обычный индукционный «пассивный» датчик тоже имеет свой резонанс, ибо имея емкость и индуктивность, представляет собой колебательный контур, в результате сопротивление магнитного поля неравномерно по частоте... Короче, влияние такого датчика на струны аналогично влиянию деки, на которой он смонтирован, только частота резонанса делается более высокой.

Среди наших «мастеров» и «теоретиков» полно таких, кто убеждён, что конструкция никак не влияет, некоторые договариваются даже до того, что и параметры резонанса никак не влияют на звук, а что у дерева имеются некие необъяснимые, даже мистические свойства, благодаря которым оно и даёт некое своё звучание. В рунете полно «F.A.Q. по дереву», авторы которых пытаются дать характеристику звука каждой породы (независимо от конструкции!!!), а на одном форуме одно чудо похвасталось, что составляет атлас акустических спектров пород древесины. Как видим, в XXI веке невежество не есть незнание, это уже особая (извращённая) форма знания.

5. Старый спор

В интернете иногда возникают дискуссии по вопросу – влияет ли материал корпуса и грифа электрогитары на звучание. Сторонники «невлияния» более доказательны в своих аргументах, сторонники «влияния» имеют серьёзный численный перевес. Кто же прав? Для начала неплохо ответить на вопрос «влияют ли резонансы грифа и корпуса на звучание электрогитары?» Здесь ответ положительный – такая палка как гриф просто не может не иметь собственного резонанса, то же с такой доской, как корпус. На них расположены опоры струны... Так что просто не могут не влиять. Разные материалы имеют разные акустические параметры, поэтому при одинаковых формах-размерах дают резонансы с разными параметрами. Влияние очевидно. Да, иногда и большинство бывает право.

То же самое с грифом акустической гитары – в целом гриф влияет на звучание, и материал, из которого он изготовлен – тоже. Как видим, не так уж много надо знать, чтобы поставить точку сразу в двух «извечных» спорах.

6. Декремент затухания

Чертовски сложная для понимания тема. На пальцах это будет так: если на акустической гитаре поочерёдно поставить металлические и нейлоновые струны одинакового натяжения, глухой не услышит, что у металлических длительней сустейн. Это значит, что у них ниже декремент затухания. Если же из разных материалов делать одинаковые образцы, типа брусочки для ксилофона, длительность звучания от удара одной силы будет разной. Чем меньше декремент для данного материала, тем длительней звучание. Декремент чётко связан с добротностью, только в обратной пропорции.

Получается, что если декремент деки или грифа слишком высок, звук будет невыразительным, если слишком низок, острый резонанс будет портить звук, бубнёж, волчки. Часто приходится слышать: «музыкальная древесина», «немузыкальная древесина»... По каким показателям они различаются? Прежде всего, «музыкальная древесина» имеет декремент затухания в оптимальных пределах.

Какие же материалы в конструкциях современных инструментов позволяют получать декремент резонансных тел ближе к золотой середине? Ель, клён, ольха – это из наиболее доступных.

Любой мастер по классическим гитарам скажет, что бразильский палисандр значительно лучше мадагаскарского и индийского, а чем обусловлена эта разница, ответить затруднится (исключение составляют сущие единицы). А я скажу по секрету – у него повыше декремент затухания, у тех двоих он слишком низок. Хотя, по чести, и у бразильца он несколько низковат.

А вот у таких вроде приличных материалов, как берёза и бук он чрезмерно высок. Отсюда и фиговость звука у гитар из этих материалов. Правда, не всё так безнадёжно, эти материалы надо уметь подготавливать. Вот для этого надо понять, чем обусловлена разница по рассматриваемому свойству для различных материалов, проще, от чего оно зависит.

Самое главное – потеря энергии вследствие внутреннего трения. (Дека акустики отдаёт много энергии в окружающее пространство, но это несколько другое, пока рассматриваем чисто материал). Наилучшие условия для этого создают содержащиеся в структуре смолы, дёготь, полисахариды. В берёзе полно дёгтя, в буке – полисахаридов. Самый простой способ – вымачивание в бензине, бук можно даже вымачивать в воде, только это в разы дольше, хотя мастера народных инструментов издревле предпочитают воду. А совсем долго полежавший в воде берёзовый топляк тоже вполне себе ничего.


Следующая страница: Материалы и конструкция
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: