Страница 3 из 6
При оптимальных значениях добротности эти колебания очень толково прикидываются реверберацией, но при значениях выше оптимальных образуют неприятный гул. Он тем более неприятен, что не вписывается ни в одну тональность, поскольку детали несущей настраиваются в четверть тона от хроматических ступеней.
Так мы попадаем в жёсткие рамки: низкая добротность резонансов приводит к невыразительному звучанию, а слишком высокая к гулу.
Для достижения хорошего звучания добротность резонансов несущей конструкции должна находиться в узких оптимальных пределах.
Поэтому не имеет смысла располагать резонансы ближе 9-ти полутонов, а чаще всего их располагают в интервалы в 11 или 13 полутонов. Не рекомендуется располагать в 12 полутонов (чистую октаву). 6-7 резонансов при правильной расстановке по частотам и оптимальных значениях добротности дают отличное профессиональное звучание, дальнейшее наращивание количества резонансов заметного улучшения звучания не даёт.
1.5. Декремент затухания как удельное свойство материала
А есть у материала свойство, влияющее на добротность резонанса физического тела? У металлических струн, особенно у дискантов, сустейн заметно длительней, чем у нейлоновых. У металлофона он в разы длительней, чем у ксилофона. Несомненно, материал обладает как минимум, одним свойством, определяющим декремент затухания тела. И называется оно так же: логарифмический декремент затухания. Учёные мужи не удосужились придумать для этого свойства собственное название. Поэтому приходится различать ЛДЗ как характеристику тела или конструкции, и ЛДЗ как удельное свойство материала.
В общих чертах, ЛДЗ как свойство материала – это ЛДЗ некого стандартного образца из этого материала при некоторых стандартных условиях. И это очень важная характеристика материала для музыкальных инструментов. В первую очередь, оно оказывает сильное влияние на добротность резонансов физических тел.
Как мы помним, для хорошего звучания добротность резонансных тел должна находиться в некоторых оптимальных пределах. Соответственно, эти тела, проще говоря, детали инструментов очень желательно изготавливать из материалов с оптимальными показателями по ЛЗД.
Да, друзья, пригодность материала в качестве резонансного определяется не принадлежностью к древесинам, не способом просушки, не фактурой, не ценой, не плотностью, не страной произрастания, а в первую очередь показателем логарифмического декремента затухания.
Остаётся неясным, как нейлоновые струны умудряются сохранять строй, ведь декремент нейлона даже выше, причём намного, чем у древесины. Почему же нейлоновые струны не подвергаются сильным девиациям? Чтобы с этим разобраться, нужно ознакомиться с таким явлением, как
1.6. Механическое напряжение
Про электрическое напряжение нам рассказывали в школе, а про механическое (обозначается строчной греческой буквой сигма),
забыли рассказать. А оно гораздо проще для понимания.
Если вы сожмете рукой обычный кистевой эспандер, почувствуете силу, стремящуюся распрямить эспандер, и чем дольше будете его удерживать, тем лучше будете её чувствовать. Когда же вы его отпустите, он примет обычную свою форму.
При сжатии в нем возникло то самое механическое напряжение, а потом снялось.
Когда вы натягивание струну на гитаре, так явственно возникающее в ней напряжение не чувствуете, а оно возникает, и нарастает. И если вы перетянете струну, она лопнет. Напряжение превысит предел прочности, и разрешится в разрыв струны.
Величина механического напряжения выражается как сила, делённая на площадь, к которой она приложена. Для струны совсем просто: сила натяжения на площадь поперечного сечения керна.
Оно-то и понижает декремент затухания материала, и повышает добротность струны. Теперь нам понятно, почему карбоновые струны дают больше сустейна и обертонов, чем нейлоновые, а металлические больше, чем карбоновые. Сечение струны обратно пропорционально плотности материала, следовательно, напряжение ей прямо пропорционально.
Вот так струны из материала с высоким декрементом затухания обретают приемлемую добротность. Но всё же приходится слышать жалобы гитаристов-классиков на фальшь ля-большого на 6-й струне. На 5-й нет, а на 6-й есть! Дело в том, что 5-я и 6-я струны навиваются на одинаковый керн, чуть ли не с одной бобины, а 6-я обычно делается на меньшую силу натяжения. Соответственно, у неё ниже добротность, и она подвергается девиации от резонанса задней деки.
Вы могли заметить, что с ростом напряжения повышается собственная частота тела, в данном случае струны, но при этом ещё и понижается декремент затухания. И в нейлоновых струнах он достигает вполне приемлемых величин.
Напряжение в струне повышает не только добротность, но и склонность к образованию обертонов. До некоторого уровня оно улучшает звучание, однако при чрезмерно высоких значениях звук становится надсадным, неприятным.
Усилие натяжения струн передаётся и несущей конструкции, так же создавая в ней напряжение, и повышая добротность её резонансов. Особенно это заметно на передних деках акустических инструментов. И если добротность деки ниже оптимального значения, её можно повысить, создав дополнительные напряжения при помощи пружин. Пружина сгибается так же, как выгибаются обечайки, и приклеивается к деке внатяг. Так же небольшое напряжение создают некоторые лакокрасочные материалы, особенно нитроцеллюлозные.
1.7. Акустическая константа (К)
Вторым по значимости акустическим свойством материалов является акустическая константа. Почему её называют константой, совершенно непонятно, это скорее имя собственное данного свойства. И даже названия у единиц её измерения нет. И даже выражают её по-разному: в одних источниках К ели =12, в других =1200. Хорошо, что в 100 раз, легко пересчитывать, и не перепутаешь.
Чем же она полезна? Во-первых, она отражает излучательную способность материала, что важно для дек акустических струнных инструментов. Выше К материала деки, громче звучание. Во-вторых, частота резонансного тела прямо пропорциональна К материала (с незначительными отклонениями). Поэтому формирование частоты резонанса той или иной детали инструмента начинается с подбора материала с нужной К.
Самая простая формула К=скорость звука/плотность. Однако замер скорости звука дело сложное, поэтому более практична формула К=(Е/р3)-2, где Е – модуль упругости, р – плотность.
1.8. Микрофонный эффект (заводка)
Свидетели невлияния несущей конструкции на звучание электрогитары аргументируют своё невежественное утверждение тем, что индукционный датчик не может преобразовывать в ЭДС колебания немагнитных предметов. Деревянная дека немагнитна, следовательно…
Ах, если бы и правда было так, одной проблемой было бы меньше.
Суть её в том, что система датчик-усилитель-динамик при некоторых условиях образует автоколебательную систему с обратной связью. Эксперименты показывают, что «завести» отдельный датчик очень непросто, а вот когда он установлен на деке, заводится охотно.
Площадь деки во много раз больше площади датчика, поэтому она воспринимает в разы большую энергию колебаний воздуха, а уж с неё колебания снимает датчик, и пошёл процесс… Поэтому деку тоже следует включить в перечень элементов автоколебательной системы, как элемент, обеспечивающий обратную связь, и задающий частоту, ибо «заводка» происходит именно на частоте её основного резонанса.
Как такое получается? Дело в том, что на датчик, вопреки утверждениям «великих физиков», действует вибрация корпуса, а поскольку обмотка и магнит имеют различные акустические свойства, возникает разница амплитуд, и смещение фаз. Этого хватает для возникновения в обмотке переменной ЭДС. Да, одно дело, когда в магнитном поле датчика колеблется немагнитное тело, другое, когда сам датчик подвергается вибрации.