Боремся с «мутью» в звуке электрогитары

Привет, Хабр! Дешёвые хамбакеры очень часто звучат «замыленно»: звуку недостаёт не только красоты, но и разборчивости. Более качественные электрогитарные звукосниматели сто́ят дорого, да ещё и стали труднодоступными.

Сегодня я расскажу о простом способе, позволяющем не только решить эту проблему, но и весьма расширить диапазон регулировок звучания инструмента.

Уровень телекастеровского «твэнга» и стратокастеровского «стекла» теперь можно регулировать, причём на гитаре, оснащённой двумя экранированными пассивными хамбакерами. (Неэкранированные тоже подойдут, даже лучше).

Моя самодельная подмигивающая котогитара, которой была посвящена одна из предыдущих статей, выглядит забавно и приносит удовольствие при игре. Но дешёвые китайские хамбакеры из гитарного конструктора Harley Benton DC Style звучат бедно и «мыльно».

Проблема усугубляется тем, что все четыре переменных резистора, предоставляемые в комплекте, имеют сопротивление 250 килоом.

Потенциометры такого номинала принято устанавливать в темброблоки электрогитар с однокатушечными звукоснимателями — синглами. А здесь у нас двухкатушечные хамбакеры, причём экранированные.

Если бы экранирующая коробочка была ферромагнитной, то звукосниматель не работал бы вообще: ферромагнетик замыкает внешнее магнитное поле на себя. Но здесь у нас клетка Фарадея из неферромагнитного металла.

Она пропускает переменное магнитное поле, а точнее, позволяет колебаниям ферромагнитных струн модулировать поле постоянного магнита, расположенного внутри датчика. Зато внешние электрические поля клетка Фарадея не пропускает внутрь.

▍ Переделываем звукосниматель

Тем не менее, этот экранирующий корпус представляет собой жирный короткозамкнутый виток, демпфирующий высокочастотную составляющую колебаний. Это заметно на слух, и на заре рок-музыки многие гитаристы стали снимать металлические крышки с датчиков Gibson P.A.F. Так появились первые хамбакеры открытого типа.

Для сегодняшнего апгрейда котообразной электрогитары мне придётся снимать крышку некового хамбакера, чтобы заменить двухжильный экранированный кабель на трёхжильный: схема «отсечки» требует вывода от средней точки между двумя катушками звукоснимателя.

Но я всё-таки установлю эту крышку назад, поскольку хочу продемонстрировать способ устранения «мути» экранированного хамбакера электронным путём.

Забегая вперёд, скажу, что при трёхпроводной схеме подключения звукоснимателя в данном случае весьма желательно, чтобы катушка с нерегулируемыми цилиндрическими стальными магнитопроводами подключалась между экраном и средней точкой, а катушка с винтовыми сердечниками — между средней точкой и выходом.

Белое полупрозрачное вещество внутри корпуса звукоснимателя — это не мыло, а его прекурсор парафин. Им пропитывают катушки для устранения микрофонного эффекта. Ведь колебания витков обмоточного провода в поле постоянного магнита способны вырабатывать электродвижущую силу не хуже колебаний струн.

Диэлектрическая проницаемость парафина приводит к побочному эффекту, заключающемуся в повышении межвитковой ёмкости катушек звукоснимателя. И это тоже усугубляет «замыливание» звучания.

Поэтому некоторые музыканты предпочитают электрогитарные датчики с непропитанными катушками, и это не очередное суеверие творческой интеллигенции, а работа объективных физических законов.

Катушки электромагнитных звукоснимателей обладают весьма значительной индуктивностью, и даже небольшая привнесённая ёмкость снижает резонансную частоту этого пассивного фильтра, лежащую в области диапазона слышимых звуков.

Коль скоро зашла речь о микрофонном эффекте, электретный микрофон светомузыкального модуля полезно заклеить скотчем, чтобы в электрический сигнал преимущественно преобразовывались колебания деки электрогитары, а не окружающего воздуха.

Также не помешает укоротить провода от платы эффекта для уменьшения генерируемых ею помех и припаять дисковый керамический конденсатор номиналом 100 нанофарад параллельно самомигающим RGB-светодиодам.

Дело в том, что после модификации схемы темброблока хамбакер станет несколько более уязвимым к высокочастотной составляющей внешних магнитных наводок.

▍ Переделываем темброблок

Парафин снижает не только резонансную частоту звукоснимателя, но и его добротность, так как имеет наряду с диэлектрической проницаемостью ещё и такой параметр, как тангенс угла диэлектрических потерь.

Носители электрического заряда в диэлектриках — это материальные частицы, и электризация означает их перемещение. Взаимодействие носителей заряда с окружающими частицами ведёт к преобразованию части накапливаемой диэлектриком электрической энергии в тепло.

Также добротность колебательного контура звукоснимателя снижается под действием активной нагрузки в виде омического сопротивления переменных резисторов темброблока. Последние также преобразуют в тепло электроэнергию, вырабатываемую звукоснимателем.

За десятилетия истории электрогитаростроения сложилось простое правило: синглам стратокастеров и телекастеров наилучшим образом подходят переменные резисторы сопротивлением 250 килоом, датчикам типа P-90 — 330 кОм, и хамбакерам — 500 килоом.

Однако китайское предприятие, производящее набор для сборки синглката по заказу Harley-Benton, по какой-то странной причине укомплектовало его четырьмя потенциометрами «синглового» номинала.

Это также снижает остроту резонансной кривой звукоснимателя, что в большинстве случаев плохо. Сейчас объясню, почему.

▍ Особенности восприятия музыкального звука

Человеческому уху неинтересно слушать синусоиду, потому что она скучная, и неприятно слышать меандр, так как в нём много нечётных гармоник.

Нам нравятся тембры звучания музыкальных инструментов, имеющие выраженные форманты — резонансные пики, подчёркивающие определённые гармоники извлекаемых музыкантом нот.

А музыкант и композитор хотят, чтобы мы слышали их творческий замысел и персональный исполнительский почерк, а не просто ритмичный шум. Кстати, завал верхних частот «замыливает» даже ритм, не говоря уже об отдельных нотах.

В гармонии аккорда и мелодии соло должна быть различима каждая нота, но эволюция научила нас слышать не ноты звуковысотной шкалы и значения частот, а звуки реальных предметов, живых существ и явлений природы.

Всё перечисленное выше характеризуется определёнными формантами и обертонами. Без привязки к форманте и обертону человеческий мозг не воспринимает звук эмоционально, так как не распознаёт его как нечто реальное и имеющее отношение к жизни слышащего.

А там, где нет выражения и восприятия эмоций, там нет и музыки, а есть просто колебания воздуха, от которых психика отмахивается как от фонового шума, при этом ещё и утомляется, отфильтровывая этот шум.

Поэтому хорошая электрогитара имеет выраженные форманты и обертона. Иногда их нужно приглушить, но не до нуля, а иногда — наоборот, подчеркнуть, акцентировать. Для этого придуманы переключатели звукоснимателей, многоканальные гитарные усилители и огромный ассортимент педалей эффектов.

▍ Продвинутая фазосдвигающая схема

Итак, я начинаю модернизацию темброблока подмигивающей котогитары с замены потенциометров регулировки громкости и тембра на 500-килоомные.

Переменный резистор регулятора тона с необычной функциональной характеристикой типа «D» cнят с «народной» электрогитары Cort KX100, где заменён на «тяни-толкай» A500k. «D» — это та же самая «A» для регуляторов громкости аудиоппаратуры, но с большей крутизной.

Многие спрашивают, почему в качестве регулятора громкости электрогитары очень часто используется потенциометр с линейной характеристикой «B»? Ответ прост.

Потому что на самом деле это регулятор не громкости, а уровня сигнала для последующей обработки гитарным аудиотрактом: педалями, усилителем, кабинетом с громкоговорителями и микрофонами. Амплитуду сигнала для обработки чаще всего удобнее регулировать именно линейным потенциометром.

Регулятор «громкости» — это просто традиционное название, оставшееся со времён первых адаптеризованных испанских гитар, когда наши любимые гитарные эффекты ещё не были изобретены. Джазовым гитаристам просто хотелось звучать достаточно громко, чтобы их было слышно на фоне оркестра с преобладанием духовых инструментов.

Как видно на схеме, винтажный темброблок с отдельными ручками громкости и тона для каждого из двух звукоснимателей переделан в модерновый с двумя ручками: общая громкость и общий тон.

Однако пара штатных A250-килоомных потенциометров и отверстия в деке для их крепления всё-таки пригодились для двух инновационных регулировок, названных мною «Фаза» и «Яркость», чтобы не путать с другими типами регуляторов.

Переменный резистор «фазы», прежде служивший потенциометром тона некового датчика, вводит в цепь 47-нанофарадный конденсатор параллельно фазосдвигающему конденсатору на 3.3 нанофарада. Подробно о роли этого конденсатора рассказывается в описании апгрейда самодельного джазмастера.

Благодаря ручке «фазы», мы получаем возможность плавной регулировки завала нижних частот некового звукоснимателя и фазового сдвига гармоник относительно сигнала бриджевого хамбакера.

То есть, теперь телекастеровский «твэнг» и стратовское «стекло» можно не только включать и выключать подъёмом и опусканием ручки общей громкости, но и плавно подстраивать по вкусу.

▍ Продвинутая отсечка хамбакера

А бывший регулятор громкости бриджевого звукоснимателя переквалифицировался в потенциометр «яркости». Теперь он присоединён последовательно с 3.3-нанофарадным конденсатором, шунтирующим «нижнюю» катушку некового хамбакера.

Это частично превращает хамбакер в сингл, но… только для высоких частот! «Глубина» и «мощь» низкочастотных составляющих сигнала хамбакера никуда не теряются, и звучание становится не «тонким» как при банальной простейшей отсечке путём закорачивания катушки, а «бархатистым».

Музыка — это процесс звукового выражения образов и эмоций, потому при описании характера инструмента, педали, усилителя часто прибегают к эпитетам. Мне просто хотелось сказать, что получился гораздо более интересный для меня звук, чем в случае простого закорачивания одной обмотки.

Теперь нековый звукосниматель звучит более «богато и дорого», но при этом он стал несколько более чувствительным к высокочастотным помехам. Но следует заметить, что простая «отсечка» лишает хамбакер помехозащищённости вообще, а мой вариант сохраняет защиту от гула сети переменного тока.

В оригинале провода звукоснимателей и темброблока имели весьма избыточную длину. Наверное, это одинаковая комплектация для даблката и синглката.

В результате полость под задней крышкой выглядела захламлённой, и сегодня я это исправлю.

Готовый темброблок после переделки выглядит следующим образом.

▍ Результаты и выводы

Видео на Rutube

Шум от светомузыкального эффекта иногда пробивается в гитарный сигнал. Чтобы его устранить, надо припаять керамические конденсаторы прямо к выводам светодиодов.

Однако в некоторых случаях этот шум может придавать звучанию «изюминки». Ведь мы ищем не идеальную синусоиду, а живой звук.

Как бы то ни было, эффект подмигивающих кошачьих глаз представляет собой отдельный модуль, не имеющий никакого отношения к темброблоку, который даже превзошёл возложенные на него ожидания.

«Муть» ушла, «стекло» и «твэнг» максимально приблизились к аутентичным, насколько позволяют дешёвые экранированные хамбакеры китайского производства с керамическими магнитами.

Лично я оцениваю сегодняшний темброблок как лучший из тех, что мне доводилось собирать или модифицировать. Напишите в комментариях, что думаете вы.

Добавлю, что тембр звучания звукоснимателя можно регулировать в довольно широких пределах путём изменения его высоты под струнами. В частности, подъём винтовых магнитопроводов может усилить высокочастотную составляющую, однако зачастую в ущерб средним частотам. Для бриджевого хамбакера это может быть хорошо, а вот для некового — скорее нет, чем да.

Также замечу, что высоту звукоснимателя и его магнитопроводов невозможно регулировать во время игры, (если не соорудить для этого специальную механику), а поворачивать ручки переменных резисторов — можно.

Одни гитаристы любят переключаться между зафиксированными вариантами звучаний, а другие — регулировать их плавно. В первом случае можно подобрать фиксированные номиналы резисторов или конденсаторы другой ёмкости и предусмотреть переключатель.

Лично мне нравятся и переключатели, как у нэшвилловского телекастера или у семиструна, переделанного по схеме Ibanez, и плавные регулировки, как у Jolana Disco. Главное, чтобы число о́рганов управления не становилось чрезмерно большим, а их взаимодействие не переставало быть логичным и интуитивно понятным.

Управлять модернизированной котогитарой просто, а палитра звучаний широка, причём весь их диапазон благозвучен и применим в музыкальном контексте. Поэтому я могу рекомендовать данную схему для повторения. Эксперимент более чем удался.

© 2024 ООО «МТ ФИНАНС»

Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT 💻