Гитарные мастера и, как теперь принято говорить, древесные слухачи из года в год не устают повторять одно и то же: дерево влияет на звучание электрогитары. Так ли это на самом деле?
Споры о дереве, из которого делают электрогитары, многих сводят с ума. Существуют гитарные эксперты, утверждающие, что махагон, ясень и ольха совершенно по-разному влияют на сустейн и характер инструмента.
Не меньше и тех, кто уверен, что звук электрогитары — это исключительно результат взаимодействия звукоснимателя и струн. Такого мнения придерживаются многие выступающие профессиональные музыканты . Может быть, у них слух, что называется, замылился? Попробуем немного разобраться в этом вопросе.
Электрогитара с точки зрения физики
Пару лет назад на популярном гитарном сайте Ultimate-Guitar.com (UG) вышла статья о влиянии древесины на звучание электрогитары. Написать этот материал помог докторант Калифорнийского университета в Беркли Кенни Веттер (Kenny Vetter), специализирующийся на акустике, фоновых шумах и устройствах для обнаружения и измерения параметров частиц энергии. Кенни помог понять, как корпус гитары влияет на ее тон с точки зрения физики звуковых волн.
Напомню, речь идет только об электрогитарах. Акустические гитары не трогаем, так как там, согласно Кенни (и здравому смыслу), дерево играет гораздо большую роль.
Итак, если главным элементом электрогитары является звукосниматель, то есть ли смысл заморачиваться с древесиной? В упомянутой статье Веттер пришел к однозначному выводу: дерево влияет на звук, и производители не просто так используют разную древесину. Чем это объясняется?
Многие знатоки убеждены, что акустическая древесина — это основа любой электрогитары. Согласиться с тем, что от породы дерева зависит вес, внешний вид и качество инструмента, безусловно можно, но что заставит согласиться с тем, что вид дерева сказывается на звучании?
Чтобы объяснить свою точку зрения, Кенни Веттер обратился к физике, а точнее — к понятию инвариантности. Оказывается, выявление инвариантов (неизменностей) может помочь решить не только сложные проблемы квантовой механики и теории относительности, но и разгадать загадки электрогитары. Начать нужно с энергии — физической величины, инвариантность которой выражается в ее неизменности при изменении физических условий.
Когда мы делаем удар по струне, то сначала мы создаем натяжение и оно нагружает систему (гитару) потенциальной энергией. Когда мы завершаем удар и, соответственно, отпускаем натянутую струну, потенциальная энергия превращается в кинетическую. Процесс преобразования энергии достаточно сложен — в этом процессе участвует вся гитара, включая верхний порожек, струнодержатель и корпус.
И важно, как именно и из чего выполнен каждый элемент этой системы. Вибрация струны вызывает резонанс всего инструмента. Под резонансом здесь понимается нота, являющаяся гармоникой по отношению к основной частоте гитары.
Как объяснил Веттер, лучший способ точно проанализировать удар по струне — это исследование методом конечных элементов (МКЭ). Этот метод считается очень распространенным способом расчетов среди инженеров.
Короче говоря, так можно понять, как именно энергия одной струны передается и распространяется по всей гитаре. Кроме того, такой подход позволяет изучить изгибные колебания инструмента. Анализ с применением метода конечных элементов показывает, что разная древесина влияет на звук по-разному.
Однако изучить природу гитарного звука можно и без МКЭ. Много интересных вещей поможет узнать закон сохранения энергии.
Как уже сказано, удар по струне означает вибрацию всей механической системы. Рассеивание энергии происходит в двух местах: верхний порожек и бридж. Если бридж/струнодержатель соединен с корпусом крепко, то дека станет энергопоглотителем и будет «забирать» кинетическую энергию струны. Забор энергии будет наиболее эффективным на резонансной частоте корпуса гитары и ее гармониках. В целом эта физическая концепция называется механическим импедансом.
На определенных частотах система будет реагировать на гармоническую силу (удар по струне) сильнее, на других — слабее. Чем выше уровень демпфирования системы, тем слабее ее ответная реакция и, соответственно, выше механический импеданс. Вы наверняка замечали, что сустейна на некоторых нотах больше.
Так происходит по той причине, что гитара (в первую очередь речь о корпусе, который поглощает много вибрационной энергии) «глушит» некоторые звуки, а другие, наоборот, усиливает. Грубо говоря, дерево корпуса выполняет роль частотного фильтра, который гасит самые высокие и самые низкие частоты. По этой же причине производители используют разное дерево для акустических систем.
Если верить Кенни, то на высоких частотах длинные волокнистые молекулы древесины начинают рассеивать энергию, превращая ее в тепло. Спад высоких частот и обеспечивает уникальный «звук дерева» (в контексте электрогитары так говорить не совсем правильно, но зато понятнее). Твердость древесины и расстояние между молекулами влияют на звуковые частоты.
Выводы
Подводя итог, Веттер сравнил разную древесину для гитар с разными типами транзисторов, используемых для гитарных примочек. Германиевые или кремниевые? Спорить можно вечно, но факт остается фактом: разница в звуке есть. Существует мнение, что более «винтажное» звучание дают педали на германиевых транзисторах.
Суть в том, что дерево действительно влияет на звук. От древесины зависит тембр и сустейн. Однако не стоит преувеличивать роль дерева, утверждая, что оно играет главную роль.
Чтобы было понятнее, от дерева зависит поведение струны и, соответственно, то, что снимают звукосниматели (именно поэтому они так и называются). Если поставить на Les Paul и Telecaster одинаковую электронику и струны, то звучание все равно будет разным. Нужно усвоить главное: от реакции гитары на удар по струнам зависят колебания струн, а именно — колебания меняют электромагнитное поле, которое ловят звукосниматели.
Подготовлено с использованием материала «Guitar Myths Explored: How Much Does the Guitar's Wood Affect Tone and What Are the Physics Behind It?»
