Звукосниматель

Материал из GuitarWiki
Перейти к: навигация, поиск

Звукосниматель - устройство, преобразующее колебания стальных струн в электрический сигнал, который может быть в дальнейшем усилен и записан.

Существуют два основных вида звукоснимателей: магнитные и пьезоэлектрические.

Содержание

История звукоснимателей

Поначалу для съема звука с инструмента использовались контактные микрофоны. Микрофон крепился на корпус гитары и снимал механические колебания корпуса гитары, преобразовывая эти механические колебания в электрические сигналы, которые подавались затем на усилитель для усиления. Самым главным недостатком этого способа съема звука являлась малая чувствительность микрофонов. При увеличении мощности усилителя для получения более громкого звука инструмент начинал реагировать на громкий звук, что приводило к паразитной обратной связи. При этом контактный микрофон регистрировал любое перемещение инструмента по одежде, а также любые звуки, возникавшие вокруг инструмента. Так что требовалось изобрести какой-то другой более надежный сопособ снятия звука.

Так как на большинстве гитар использовались металлические струны, был изобретен магнитный звукосниматель, основанный на принципе магнитной индукции. Под металлические струны помещались магнитная катушка, движение струн в магнитном поле создавало переменное напряжение в катушке, которое в точности соотвествовал звучанию струны. Полученный сигнал затем подавался на усилитель. Мощность звукоснимателя позднее повысили, помещая не одну катушку под все струны, а отдельную катушку под каждую струну.

В начале электрические гитары представляли собой обычную аккустическую гитару с установленными на ней электрическими звукоснимателями. Так как резонатор гитары больше был не нужен для усиления звука, гитары стали делать сплошными, так электрогитары приобрели свой современный облик.

Пьезоэлектрические звукосниматели

При более сложной физике преобразования механической энергии непосредственно в электрическую, пьезозвукосниматель является простым и прогнозируемым устройством. Пьезозвукосниматель - это пьезокристал с обкладками из проводника, поэтому его свойства полностью заранее определены физическими свойствами этого кристалла. Пьезодатчики используют для озвучивания акустических гитар, поскольку они, как и микрофон, преобразуют в той или иной степени в электрический сигнал все колебания системы корпус-струны. Кроме того, пьезодатчики работают со струнами абсолютно любого типа.

"Пьезики" бывают в основном двух типов:

  • в виде стержня, который кладется под порожек и снимает в первую очередь колебания струн;
  • в виде кружочков разного размера (площади), которые прикрепляются к корпусу гитары и снимают в первую очередь колебания деки.

Разумное сочетание правильно установленных пьезиков даст очень правдоподобный акустический звук с минимумом шумов.

Магнитные звукосниматели

Магнитные звукосниматели работают только со струнами из ферромагнитных материалов (стальная жила + оплетка из никеля, стали и т.п.) и состоят из магнитов и катушек.

Магнитные звукосниматели подразделяются на однокатушечные (single coil или просто single – один) и двухкатушечные - хамбакеры (humbucker – подавитель фона).

Синглы

Хамбакеры

Двухкатушечные датчики делятся в свою очередь на 2 типа: хамбакеры и хамкенселлеры от английских hum-bucker (фоно-подавитель) и hum-canceller (фоно-погаситель) соответственно. Общее в этих датчиках то, что в них используются две катушки, которые одинаковы геометрически и одинаковы или близки по количеству витков, электрически находятся в противофазе, чтобы паразитные наводки и шумы сводить до минимума. На этом сходство хамкенселлера и хамбакера заканчивается.

В остальном хамкенселлер полностью похож на сингл, его катушки находятся строго одна под другой (поэтому его по-другому называют стековый от stack хамбакер). Сигналы в каждой катушке полностью идентичны друг другу по спектру и фазе, поскольку снимаются с одной и той же точки струны, но они в достаточной степени отличаются друг от друга по амплитуде, поскольку струна сильнее меняет магнитный поток в ближайшей по отношению к ней катушке. Выходное напряжение, таким образом, составляющее разностный сигнал катушек хамкенселлера, является спектрально (по тембру) точной копией синглового, имеет меньшую, чем у сингла амплитуду, зато полностью свободно от любых синфазных шумов, которые наводятся в катушках практически одинаково.

Хамбакер представляет из себя 2 сингла, стоящие параллельно друг другу на одном уровне под струнами. Общий для этих синглов магнит расположен под ними таким образом, что его ось перпендикулярна оси катушек, т.е. он одним своим полюсом прижат к сердечникам, находящимся в одной катушке, а другим – в другой. В результате поле с обоих полюсов через сердечники подводится под струны, в которых же большей частью и замыкается.

Изначально хамбакер был внедрен компанией Гибсон (Gibson). Инженеры, вероятно, руководствовались идеей максимально уменьшить все посторонние шумы и наводки, поэтому звукосниматель был накрыт латунной крышкой с хромированным (никелированным, золоченым) покрытием (1 Original Humbucker) и залит воском (или парафином) для отмены микрофонного эффекта. Эта крышка всегда подключалась в гитаре к общему проводу (земле), и, таким образом, обеспечивалось дополнительное экранирование датчика от внешних наводок. Однако крышка из диамагнитного металла создавала дополнительную емкость между катушками и землей и обеспечивала большее рассеивание магнитного поля и магнитного потока, тем самым, сдвигая резонанс вниз по частоте и по амплитуде. Недолго думая, музыканты поснимали эти крышки, улучшив отдачу и повысив резонансную частоту, и получился стандартный вид хамбакера (2 Standard Humbucker). Стремясь к сингловому спектру, но бесшумной передаче сигнала, был создан side-by-side узкий хамбакер (3 Side-by-side Humbucker). Звучит он необычно из-за геометрических размеров катушки, которые накладывают определенные ограничения, но не звучит как сингл.

Основной проблемой хамбакера является снятие колебаний с двух точек струны. Между этими точками существует разность фаз гармоник колебания струны. Колебание струны представляет собой совокупность стоячих волн основной частоты и кратных ей гармоник с некоторыми коэффициентами. Чем ближе половина длины волны к расстоянию между центрами сердечников, тем большее значение это имеет для такой гармоники колебания. В результате получается, что в выходном напряжении хамбакера складываются не все гармоники колебания струны, а только их часть. Другая часть гармоник при этом взаимовычитается, приводя к тому, что спектр хамбакера будет иметь периодические плавные провалы и подъемы.

Именно поэтому хамбакер никогда не будет звучать как сингл, даже в параллельном включении катушек. (Параллельное включение катушек отличается от последовательного соединения тем, что представляет собой половину сигнала последовательного соединения, но при одинаковой внешней нагрузке произойдет повышение частоты резонанса и уменьшение его пика.)

Активные звукосниматели

Активный звукосниматель обычно состоит из двух катушек, т.е. это или хамбакер или хамкенселлер. Электрическая схема представляет собой операционный усилитель с дифференциальным входом (балансным, аналогичным микрофонному – кто знает, тот поймет), встроенный в корпус датчика. Это исключает наличие лишних проводов разной длины и входную разделительную емкость, присутствующую во всех буферных каскадах, что приводит к очень существенному снижению уровня шумов, наводок и нелинейных искажений, а также исключает влияние на датчик (и его звучание) всех последующих элементов схемы.

Датчик помещается в пластиковый корпус и заливается очень вязким компаундом в вакуумной камере, что обеспечивает ему очень надежную защиту от окисления и микрофонного эффекта. Таким образом, получается очень хороший, долгоживущий, широкополосный (или прогнозируемо электрически эквализованный), малошумящий звукосниматель с очень отличными динамическими свойствами. Единственным его минусом является наличие батарейки непосредственно в гитаре. Cрок службы батарейки составляет 1000 – 3000 часов (1 – 3 датчика). Что при игре по 8 часов в день без обеда эквивалентно 1 году.

Проблема выбора звукоснимателя

Активные датчики имеют несомненные преимущества перед пассивными. Очевидно, что только переход на актив есть принципиальный переход к лучшей жизни, т.е. к более прогнозируемому и управляемому звуку. Изменить АЧХ, динамическую отдачу и тем самым свести звук активного звукоснимателя к звучанию любой модели пассивного или вообще к желаемому звучанию, несравнимо проще, чем сделать все это с пассивным датчиком. Получить этот результат можно с помощью простейших однополосных фильтров или однополосного параметрического эквалайзера и, если нужно, компрессора-лимитера – одним словом, с помощью тех устройств, которые и без того используются гитаристом в процессе обработки сигнала электрогитары.

Что касается пассивных звукоснимателей, то говорить, что один звукосниматель звучит лучше, чем другой – просто глупо. Они всего лишь звучат по-разному, поскольку заранее имеют заданный производителем динамический диапазон и, мягко говоря, неопределенную АЧХ, которая всегда будет зависеть от внешней нагрузки (кабель, буферный каскад примочки, потенциометры гитары). Одним словом пассивные датчики – это всегда «кот в мешке». И все ухищрения производителей в определении их звучания, какие-то оторванные от жизни, относительные (и даже, наверное, чьи-то субъективные!) диаграммы звучания – все это рекламная чушь, на которую покупается неопытный и технически неграмотный пользователь.

Звукосниматель и гитара

На электрогитаре может быть установлено несколько звукоснимателей. Обычно ставятся два звукоснимателя: один - ближе к грифу (т.н. "нековый звукосниматель" - от англ. слова neck, гриф), другой - ближе к нижнему порожку ака бриджу (т.н. "бриджевый звукосниматель" - от англ. слова bridge).

Само собой разумеется, что звукосниматели могут быть разного типа. Выбор типа звукоснимателя (хамбакер или сингл) и его положение под струнами определяется исключительно музыкальными вкусами самого гитариста.

Звукосниматели в зависимости от переключателя, установленного на гитаре, могут включаться как по отдельности, так и вместе. Обычно на гитаре имеются регуляторы громкости и тембра для каждого звукоснимателя. Естественно смешение в разной пропорции сигналов с разных звукоснимателей не в последнюю очередь оказывает влияние на получаемый звук.

В традиционных жанрах популярной музыки, которая немыслима без гитары (как - то блюз, джаз, рок-н-ролл, рок) ритмические партии как правило исполняются на нековом звукоснимателе или на комбинации, включающей в себя оный. ("Мягкий, глубокий, ритмовый звук" по выражению из каталога Fender). Звучание бриджевого звукоснимателя и его сочетаний (благодаря характерному яркому звуку) предпочитаемо для сольных партий.

Более поздние музыкальные течения ввели моду на более "злой", перегруженный звук, в результате чего для игры ритмического рисунка произведения переключаются на бриджевый звукосниматель (часто с применением приёма Palm Mute), а для игры соло-партий - на нековый, причем это переключение может осуществляться несколько раз прямо во время исполнения музыкальной фразы (см., например, гитарные видео-уроки Ингви Мальмстина).

Естетственно, что лишь вкус гитариста может подсказать ему не только выбор конкретного типа датчиков, но и как использовать их в той или иной ситуации, а вышеприведённые рекомендации не являются строгими правилами, а скорее обобщённым опытом коллег по ремеслу.

Производители звукоснимателей


Ссылки