Звукоизвлечение на классической гитаре
| автор Джон Тэйлор |
Глава 3. Струна и верхняя дека
3.1 Корпус гитары как усилитель
В предыдущей главе мы показали, что многие из методов извлечения различных звуков на гитаре можно изучить, рассмотрев изолированную струну. Но струна сама по себе является очень слабым источником звука. Мне довелось играть на «гитаре», изготовленной для демонстрации этого факта: у этой гитары был гриф, верхний порожек, подставка и колки … все, за исключением корпуса, вместо этого все детали гитары были смонтированы на цельнодеревянном бруске. Звук этой «бескорпусной» гитары был очень слабым и тонким, басовые звуки отсутствовали полностью.
Есть две причины тому, что струна … это очень слабый источник звука. Во-первых, она имеет относительно маленькую площадь поверхности, а, следовательно, не может вызвать большие возмущения воздуха. Во-вторых, любая волна сжатия, идущая от одной стороны струны эффективно гасится волной, отраженной от противоположной стороны, так как диаметр струны очень мал по сравнению с длиной волны, особенно на низких частотах. (Длина волны … это расстояние, которое проходит звуковая волна за время одного цикла. Поскольку скорость звука в воздухе при комнатной температуре составляет 344 метра в секунду, длина волны на частоте нижней ноты Ми (82.4 Гц) равна 4.17 метра; на частоте верхней Си (988 Гц) она равна 34.8 сантиметра.) Каждая из этих двух причин указывает на то, что для более эффективного излучения звука необходим больший по размерам вибратор.
Для этой цели используется корпус гитары, который работает как акустический усилитель. До некоторой степени желательно, чтобы, по аналогии с электрическим усилителем или громкоговоритель, корпус имел «плоский» (равномерный) отклик по всему частотному диапазону гитары (примерно от 70 до 10000 Гц). Однако, как мы увидим в этой главе, на практике к этому идеалу нельзя приблизиться. У каждой гитары есть свой, более или менее сильно различающийся частотный отклик, иногда называемый формантной характеристикой, и поэтому каждая гитара окрашивает звук своим особым образом. Искусство изготовителя инструмента (изготовление гитар пока еще слишком малым обязано науке) состоит в использовании материалов, которыми он располагает, так, чтобы получить тот особый звук, который он себе представляет.
В следующих разделах мы попытаемся получить общее представление о том, как корпус гитары работает в качестве усилителя, воспринимая колебания струн и излучая их в виде звука. При этом не будет необходимости рассматривать вопрос так же подробно, как в случае колеблющейся струны, поскольку характеристики отдельных гитар не являются нашим первостепенным интересом. Главной нашей задачей будет рассмотрение того, как исполнитель может лучшим образом извлечь звук из инструмента, и для ответа, применимого к любой гитаре стандартной конструкции, достаточно будет краткого общего исследования.
3.2 Роль верхней деки
Все детали корпуса гитары вносят в свой вклад в звучание, но они ни в коем случае не одинаковы по важности. Читатель может очень легко это проверить следующим образом:
Эксперимент 1. Извлеките звук из всех открытых струн (чтобы получить богатую смесь обертонов в широком частотном диапазоне) и ладонями попробуйте погасить колебания (a) обечайки, (b) нижней деки и (c) верхней деки.
В случае (a) ощущаются совсем небольшие колебания, и приглушить звук практически невозможно. На нижней деке, случай (b), колебания ощущаются сильнее, но степень влияния на звук все равно остается небольшой. А вот в случае (c) эффект приглушения очень силен, особенно если приложить ладони к области вокруг подставки. (В этом месте можно получить забавный звук «wah-wah», попеременно поднимая и возвращая ладони.)
Чрезвычайная важность верхней деки совсем неудивительна, поскольку струны соединены с ней практически напрямую. Если верхняя дека способна воспринимать колебания струн, то она, в свою очередь, сможет возбуждать остальные детали корпуса гитары, а также непосредственно излучать звук. Если же это не так, то звука не получается, он теряется, как говорится, на первой же изгороди. В английском языке верхняя дека называется ЌsoundboardЋ … «звуковая доска», что подчеркивает ее жизненно важную роль в преобразовании колебаний струн в звук. Однако второй эксперимент заставит вас отказаться от мысли о том, что верхняя дека является единственным важным вибратором в корпусе гитары.
Эксперимент 2. Положите гитару на горизонтальную плоскость струнами вверх и закройте розетку каким-нибудь плоским предметом, который не будет дребезжать или мешать колебаниям струн (я использую мягкий кожаный диск). Начните извлекать ноты по всему диапазону гитары и обратите внимание на разницу в звучании, вызванную закрытой розеткой. Можно заметить, что отклик в области высоких частот практически не изменился, но все басовые ноты (на моей гитаре … примерно ниже открытой Ре) претерпели заметную потерю «плотности». Звук в общем стал сравнительно слабым и гнусавым.
Закрывание розетки оказывает два воздействия. Первое … отсечение звука, отраженного от внутренних стенок, особенно нижней деки, а второе … это нейтрализация действия второго по важности после собственно верхней деки источника звука. Это объем воздуха, заключенный в корпусе гитары, колебательные движения которого напоминают насос … воздух попеременно выталкивается и втягивается через розетку. Разумеется, обычно таким образом перемещается малое количество воздуха, но в области частоты главного воздушного резонанса колебания воздуха можно непосредственно ощутить (если гитара имеет хороший басовый отклик), если расположить руку возле розетки. Этот резонансный пик обычно наблюдается на частоте около 100 Гц (около нижней Соль на шестой струне), однако эта частота изменяется в зависимости от громкости корпуса, упругости его стенок и размера розетки1. Главный воздушный резонанс придает определенную «гулкость» нотам, частоты которых расположены в его окрестности, и усиливает басовый отклик в общем.
Таким образом, в области низких частот основной звук идет не от собственно верхней деки, а от воздуха внутри корпуса. Тем не менее, воздух в первую очередь возбуждается от отклика верхней деки. Здесь, как и практически на всем диапазоне инструмента, верхняя дека действует как необходимое первое звено в передаче колебаний струн к уху слушателя. Учитывая это, мы можем задать вопрос о том, существует ли какой-либо особый способ заставить струну колебаться таким образом, чтобы наиболее эффективно приводить в движение верхнюю деку. Но прежде чем приступить к этому вопросу, нам необходимо узнать некоторые подробности о том, как колеблется сама верхняя дека.
3.3 Формы колебаний верхней деки
Верхняя дека представляет собой, по сути, деревянную пластинку, настолько легкую и тонкую (иногда толщиной всего 2 мм), что она не смогла бы выдерживать усилие натяжения струн, если бы не поддерживалась несколькими деревянными распорками (или подкосами), приклеенными к ее внутренней стороне, и подставкой, приклеенной с внешней стороной. Наиболее активной частью верхней деки является ее более широкая часть, примерно в центре которой находится подставка. Основной проблемой конструкции гитар является размещение распорок пластинки таким образом, чтобы придать ей необходимую прочность, но, тем не менее, позволить области вокруг подставки свободно колебаться.
С акустической точки зрения пластинка, распорки и подставка вместе образуют один вибратор. Ранее мы показали, в разделах 2.2 и 2.4, что растянутая струна (по сути … одномерный вибратор) имеет некоторое число резонансных частот, которые зависят от длины, массы и натяжения струны. По аналогии, пластинки также имеет резонансные частоты, которые зависят от ее размера и формы (в двух измерениях), ее массы и жесткости. Распорки и подставка добавляют как массу, так и жесткость к тем участкам пластинки, к которым они прикреплены, поэтому изменения в системе распорок могут привести к сильно заметным изменениям отклика верхней деки.
Так же как и для струны, каждая резонансная частота верхней деки соответствует определенной форме колебаний. На Рис. 3.1 показаны первые тринадцать форм колебаний верхней деки гитары, форма расположения распорок которой также показана. Эти фотографии были сделаны доктором Яном Фиртом (Ian Firth) из университета St. Andrews с помощью новейшей лазерной методики усредненной по времени интерферентной голографии2. В каждом случае верхняя дека вынуждалась колебаться с единственной частотой, а светлые и темные области можно воспринимать как контурные линии, показывающие перемещения верхней деки для данной формы колебаний. (Перемещения между двумя соседними темными областями составляют порядка миллионной доли миллиметра, что позволяет нам представить чувствительность данной методики.) Форма 1 имеет частоту 148 Гц и одну область сильного возбуждения с центром в подставке; форма 2 имеет частоту 236 Гц и две области сильного возбуждения, с каждой стороны подставки. То есть, когда верхняя дека колеблется по форме 1, то область подставки двигается внутрь и наружу перпендикулярно плоскости деки. В форме 2 подставка качается относительно своей середины, одна сторона движется внутрь, другая в это время … наружу.
Нетрудно увидеть параллель, существующую между этими двумя формами и двумя первыми формами колебания струны (см. Рис. 2.1). Единственная область сильного возбуждения соответствует единственной петле первой формы струны; и, также как вторая форма струны содержит две петли и один узел, вторая форма деки содержит две области сильного возбуждения и одну узловую линию, вдоль которой не происходит никаких колебаний, примерно совпадающую с линией, по которой соединены две половинки верхней деки. Можно приблизительно сказать, что это соответствие выдерживается и для высших резонансных частот: также как и струна, верхняя дека колеблется все меньшими участками, при этом области сильного возбуждения разделены узловыми линиями. Однако есть несколько существенных отличий.
Рис. 3.1 Формы колебаний верхней деки
И в том, и в другом случае колебания поперечные, то есть струна движется по направлению, перпендикулярному ее оси, а верхняя дека … перпендикулярно своей плоскости. Но у струны есть две степени свободы для поперечных колебаний, а у верхней деки … только одна. Другими словами … верхняя дека может колебаться только перпендикулярно своей плоскости, а струна может колебаться параллельно или перпендикулярно верхней деке, или вообще в любом промежуточном направлении. Сейчас мы просто упоминаем об этом общем принципе, но в оставшейся части книги мы будем иметь дело главным образом с важными для гитариста следствиями из этого факта.
Еще одно отличие можно увидеть, если сравнить частоты форм колебаний струны (Рис. 2.1 и 2.2) с частотами форм верхней деки, показанными на Рис. 3.1. У всех форм колебаний струны частоты целочисленно кратны основной частоте, и поэтому струна производит музыкальный звук с четко определимой высотой. Частоты форм верхней деки за редким исключением (например, формы 9 и 10 рассматриваемой верхней деки имеют частоты 770 Гц и 880 Гц, соответственно) не связаны друг с другом гармонически, и поэтому если ударить по верхней деке, то определенной ноты не получится. На самом деле это хорошо, так как отклик верхней деки, резонансные частоты которой будут гармонически связаны, будет очень резко изменяться от ноты к ноте. Но даже и так, резонансные частоты верхней деки приводят к возникновению более или менее выраженных изменений в громкости и качестве для различных нот, так как любой обертон ноты, имеющий частоту, близкую к резонансной частоте верхней деки, будет усилен. Например, можно ожидать, что верхняя дека, показанная на Рис. 3.1 будет сильно откликаться на воздействие открытой струны Ре (147 Гц), не только потому, что основная частота этой ноты близка к частоте первой формы верхней деке, но также и потому, что ее шестой, седьмой и десятый обертоны лежат достаточно близко к формам верхней деки с номерами 10, 11 и 13, соответственно. Еще одной сильной нотой будет открытая струна Ля (110 Гц), третий, четвертый, седьмой, восьмой и тринадцатый обертоны лежат близко к резонансным частотам верхней деке, помимо того, что ее основная частота скорее всего будет совпадать с главным воздушным резонансом. С другой стороны, нота Си бемоль на третьей струне (233 Гц) вряд ли будет звучать сильно; несмотря на то, что ее основная частота почти совпадает с частотой второй формы верхней деки, ни один из более высоких обертонов не совпадает с частотами резонанса.
Эти примеры объясняют, почему наличие частот резонанса не мешает корпусу гитары вполне хорошо работать в качестве широкополосного усилителя. У каждой ноты на гитаре найдется несколько обертонов, лежащих достаточно близко к резонансам. Кроме того, внутреннее демпфирование верхней деки не дает колебаниям набрать очень большую амплитуду, даже на частоте резонанса. (Заметьте, насколько сильно это отличается от случая когда струна начинает достаточно сильно откликаться, если какая-либо другая струна колеблется с частотой, совпадающей с одной из собственных частот первой струны … этот эффект резонанса вносит значительный вклад в богатство звука гитары, но он же может создавать проблемы, когда надо выводить чистую мелодическую линию.) То есть, демпфирование верхней деки в некоторой степени полезно, поскольку оно выравнивает отклик, хотя и за счет мощности. Это одна из причин, по которым очень трудно изготовить гитару, которая будет звучать громко и равномерно на всем диапазоне. Другие две характеристики гитары, которые конфликтуют друг с другом … это громкость и длительность звучания (сустейн), так как при резонансе верхняя дека относительно быстро поглотит энергию струны. Все вышесказанное подтверждает утверждение о том, что ни один корпус гитары не сможет приблизиться к идеалу хорошего аудио усилителя. Изготовителю инструментов всегда приходится искать компромисс между различными конфликтующими факторами.
На Рис. 3.2 показан частотный отклик верхней деки, измеренный Бернардом Ричардсоном из Университетского Колледжа, Кардифф на примере гитары собственной конструкции. Гитара помещалась в комнату с сильно обитыми стенами, что позволяет избежать отражения звука, и приводилась в движение с помощью вибратора, установленного у края деки, по диагонали вниз от подставки. С помощью микрофона измерялась интенсивность звука при изменении возбуждающей частоты от 20 до 20 000 Гц3. Можно заметить, что ниже 80 Гц и выше 6 000 Гц отклик очень слаб. Первый пик, на частоте 95 Гц, вызван главным воздушным резонансом, а два следующих, на частотах 154 Гц и 216 Гц … первой и второй формами колебаний верхней деки, соответственно. Степень влияния этих, и более плотно расположенных высших пиков, можно оценить, посмотрев на широкий диапазон, в котором изменяется отклик между пиками и провалами. Изменения отклика порядка 30 дБ, которые мы здесь видим, были бы катастрофичны для усилителя или динамика, но в звуке гитары они являются неотъемлемой частью. Неудивительно, что частота, высота и крутизна каждого резонансного пика настолько сильно определяют звук каждой отдельной гитары, и что из-за этого никакие две гитары не будут звучать совсем одинаково.
Рис. 3.2 Частотный отклик верхней деки
Основная функция верхней деки, разумеется, заключается в том, чтобы откликаться на колебания струны с частотами, соответствующими формам колебаний струны. Однако удар по верхней деке заставит ее колебаться по сумме ее собственных форм, примерно так же, как защипывание возбуждает формы колебаний струны. Этот звук не слишком продолжителен благодаря сильному демпфированию, и, как мы уже отмечали, он не имеет четкой высоты, поскольку частоты форм колебаний не соотносятся гармонически. Тем не менее, удар по верхней деке в области подставки (легкий удар, лучше всего костяшкой пальца, а не ногтем, струны при этом должны быть заглушены) даст насыщенный звук, в котором обычно можно узнать высоту главного воздушного резонанса. Если закрыть розетку, то воздушный резонанс исчезнет, и покажется, что высота звука вырастет. Еще более высокие звуки получаются, если ударять по верхней деке ближе к краю, происходит это по той же самой причине, что и со струнами … высшие формы сильнее возбуждаются при защипывании возле одного из концов (см. разделы 2.6 и 2.7). Принцип постепенного высвобождения струны, введенный в разделе 2.8(b), также имеет здесь свое соответствие: мягкий предмет, удар от которого распределен по относительно длительному отрезку времени, подавляет высшие частоты и вызывает глухой звук, а более твердый предмет, удар которого более резок, подчеркивает высшие формы, вызывая звонкий стук.
Тот факт, что звук изменяется в зависимости от того, где и как ударять по корпусу гитары, разумеется, хорошо известен исполнителям, которые с его помощью получают множество различных перкуссионных эффектов. Не столь очевидным, но, тем не менее, значительным, является тот факт, что любая нота, извлеченная на гитаре, имеет некоторый перкуссионный элемент, который мы рассмотрим в разделе 3.5. А пока обратим наше внимание на основную тему данной главы: способы, которыми энергия передается верхней деке от колеблющейся струны.
3.4 Соединение струны и верхней деки
Когда соединяются два вибратора, каждый из которых имеет свой набор собственных частот, составная система ведет себя очень сложным образом, который зависит от свойств каждого вибратора и от природы соединения. Гитарная струна и верхняя дека образуют одну из таких колебательных систем, и до полного понимания деталей их взаимодействия еще очень далеко. Но в одном отношении их взаимодействие очень просто.
Подставка гитары, которая приклеена к верхней деке и с точки зрения акустики ведет себя как единое целое с ней, всего лишь определяет один из концов колеблющейся струны (на косточке) и служит для закрепления струны. Следовательно, в первом приближении можно считать, что струны прикрепляются непосредственно к верхней деке. В этом случае любое усилие, действующее на струну, будет стремиться перемещать верхнюю деку в том же направлении. То есть, если струну оттянуть вниз, по направлению к деке, то и верхняя дека немного переместится вниз; если струну оттянуть вверх, то верхняя дека также немного переместится вверх. Следовательно, непрерывное движение струны вверх-вниз вызовет соответствующее движение области верхней деки вблизи подставки.
В принципе, то же самое относится и к перемещениям струны в плоскости, параллельной верхней деке, которые будут стремиться перемещать деку по этому направлению. Однако, как мы показали в предыдущем разделе, верхняя дека может колебаться только перпендикулярно своей плоскости. Таким образом, самый очевидный способ заставить верхнюю деку колебаться по поперечным формам заключается в принуждении струны колебаться перпендикулярно верхней деке.
Возможно, в таком виде это утверждение достаточно сложно принять. Среди прочего, этой рекомендации практически невозможно следовать, поскольку для того, чтобы заставить струны колебаться строго перпендикулярно верхней деке, потребуется очень неудобное положение руки. Кроме этого, оно противоречит общепринятому учению, которому безоговорочно следуют многие гитаристы, которое гласит, что единственно разумное направление, в котором должна колебаться струна … это параллельно деке4. Что касается второй идеи, то ниже будет приведено достаточно свидетельств, чтобы полностью ее опровергнуть. Но первое возражение не лишено оснований. Действительно, непрактично ограничивать колебания струны только вертикальной плоскостью, но в любой момент времени колебания будут содержать компоненты, как параллельные, так и перпендикулярные верхней деке. Даже если исполнитель намеревался заставить струну колебаться горизонтально, он, скорее всего, также допустит и заметные перпендикулярные колебания. Именно этот компонент непосредственно приводит верхнюю деку в движение, и практически не важно, имеют ли сопутствующие горизонтальные колебания большую или маленькую амплитуду. Между прочим, также не важно, находятся ли эти компоненты в фазе, так что некоторая точка на струне движется по прямой линии, или не в фазе, так что эта точка описывает эллипс.
Однако ранее приведенное описание было, мягко говоря, сильно упрощено, так как непосредственное воздействие натяжением и отталкиванием является не единственным способом, которым струна может вызвать различные формы колебаний верхней деки. Поскольку усилие от струны приложено к косточке, которая находится на некотором удалении от верхней деки, параллельные колебания струны вызовут слабое покачивание подставки, что вызывает, к примеру, вторую форму колебания. (В этой связи интересно будет сравнить подставку гитары с высокой подставкой смычковых струнных инструментов. Последняя специально предназначена для получения такого качания, с одной лапки подставки на другую, когда смычок ведется по струне практически параллельно верхней деке.) Еще нужно учитывать, что дополнительное растяжение струны во время колебаний вызывает изменения натяжения, что вызывает, к примеру, третью форму колебаний. Эти изменения происходят с удвоенной частотой колебаний струны, так как натяжение возрастает независимо от того, в какую сторону отклоняется струна. Но читателю не следует дополнительно вникать в эти дополнительные механизмы соединения, поскольку на гитаре их вклад относительно незначителен5. Лучше вернемся к более практичным вопросам, проделав простой эксперимент.
Эксперимент 3. Попытайтесь заставить открытую пятую струну колебаться как можно ближе к (a) параллели, (b) перпендикуляру к верхней деке. Это не очень просто проделать, и для достижения этого практически бесполезно защипывать струну обычным образом, направив кончик пальца или ноготь к следующей струне или вниз к деке. (Причины, по которым это так, будут выведены в следующей главе, в которой будет более подробно рассмотрен процесс защипывания.) Наилучший метод, найденный мной, заключается в захвате струны большим и указательным пальцами и оттягивании ее подобно тетиве лука в нужном направлении, после чего струна отпускается. В случае (a) может потребоваться пропустить палец под струнами, как показано на Рис. 3.3(a). В случае (b) струна оттягивается как показано на Рис. 3.3(b) и отпускается в сторону верхней деки, при этом необходимо ограничивать амплитуду так, чтобы не произошло удара о лады. (При обычной игре на гитаре это ограничение применяется не так строго, что будет также объяснено в следующей главе.)
Рис. 3.3 Эксперимент 3
Немного потренировавшись, визуально отслеживая колебания струны после высвобождения, можно заставить струну колебаться практически точно в требуемой плоскости. Результат стоит затраченных усилий, поскольку он очень впечатляющ. Чем более точно колебания струны протекают в параллельной плоскости, тем больше звук становится похож на слабое гудение. В полную противоположность этому, колебания в вертикальной плоскости вызывают глубокий, сильный звук и хорошо ощутимый физически отклик корпуса гитары.
Открытая струна Ля была выбрана для этого эксперимента потому, что ее основная частота находится достаточно близко к главному воздушному резонансу большинства гитар и поэтому на ней получается самый разительный контраст. Но практически то же самое происходит, если выбрать любую другую открытую струну.
Эксперимент 4. Повторите предыдущий эксперимент последовательно для всех открытых струн по очереди, на этот раз прислушиваясь к каждой ноте пока она не затухнет. Разница в плотности и громкости присутствует в каждом случае, но она заметна только в начале звучания ноты. Ближе к концу разница в звуках, извлеченных параллельно или перпендикулярно верхней деке, практически пропадет. Это показывает, что с течением времени поляризация колебаний струны (то есть соотношение амплитуд перпендикулярного и параллельного компонентов) изменяется. Кроме того, можно заметить, что в то время как звук параллельных колебаний на басовых струнах просто более тихий, а на дискантных струнах отличие от перпендикулярных колебаний заметно не только в громкости звука, но и в его качествах. Если рассмотреть первую струну, то хотя звуку параллельных колебаний и недостает «плотности» звука перпендикулярных, он, тем не менее, звучит практически также ярко. Это показывает, что направление колебаний струны менее важно на более высоких частотах.
Рассмотрим эту идею подробнее, проведя этот же эксперимент на самой высокой частоте из возможных. В разделе 2.11 мы узнали, что их можно возбудить, защипывая первую струну на расстоянии от подставки, чуть меньшем одного дюйма (2.54 см). Если точка защипывания находится на расстоянии, например, в одну тридцатую длины струны, то сильнее возбуждаются формы колебаний около пятнадцатой, с частотами около 5 000 Гц.
Эксперимент 5. Повторите предыдущий эксперимент на первой струне близко к подставке. На этот раз будет сложно увидеть, в каком направлении колеблется струна, и нужно будет полагаться на ощущение техники натянутой тетивы. Не менее сложно будет и обеспечить одинаковую амплитуду в обоих случаях, что, разумеется, чрезвычайно важно для корректного сравнения. Тем не менее, я провел этот эксперимент на нескольких гитарах, и во всех случаях я получил примерно следующие результаты.
Перпендикулярные колебания дают в общем более громкий звук, с четким «глухим ударом» в начале ноты; при параллельных колебаний этот шум отсутствовал, а нота звучала очень тонко, хотя и с субъективно той же яркостью, что и при перпендикулярных колебаниях.
Хотя это, казалось бы, подтверждает высказанную ранее идею, следует признать, что «эксперимент», которым так сложно управлять, и который так сильно полагается на субъективные впечатления, недостоин так называться. Учитывая необходимость в хорошо управляемом эксперименте, мне очень повезло в том, что я смог воспользоваться работой Бернарда Ричардсона, который в Университетском Колледже, Кардифф, разработал хитроумную установку как раз для этой цели. Суть метода Ричардсона состоит в том, что струна автоматически защипывается с помощью хлопковой нити, что позволяет управлять не только направлением защипывания, но и точно задавать точку, в которой выполняется защипывание, и усилие защипывания. Звук получившейся ноты записывался в звукоизолированной комнате, и запись анализировалась путем проигрывания ее через фильтр, подключенный к самописцу, что позволяло получить визуальное представление нескольких первых обертонов ноты. Или можно было построить график интенсивности звука в каждой октаве частотного диапазона.
Используя гитары собственного изготовления, Ричардсон получил большое количество таких записей, и они не оставили никаких сомнений в том, что в нижнем и среднем частотном диапазонах (ниже примерно 1 500 Гц) перпендикулярное защипывание вызывает значительно большую интенсивность звука, чем параллельное. («Физикам», к примеру, может быть интересным тот факт, что на открытой первой струне высота пиков составляет обычно около 10 дБ.) Кроме того, при перпендикулярном защипывании пики намного круче, интенсивность звука при этом очень быстро достигает максимального значения, а затем мгновенно падает; а при параллельном защипывании достижение звуком пиковой интенсивности может занять значительную долю секунды, после чего затухание обычно сходно с затуханием после перпендикулярного защипывания.
Все это соответствует гипотезе о том, что колебания струны постепенно теряют свою первоначальную поляризацию, но на более низких частотах верхняя дека непосредственно приводится в движение только перпендикулярным компонентом.
На частотах, больших примерно 1 500 Гц, разницы между двумя направлениями защипывания практически не наблюдается. Из результатов эксперимента, которые были мне предоставлены, можно предположить, что некоторые из высших обертонов сильнее возбуждаются при параллельном защипывании, а остальные … при перпендикулярном. Создается впечатление, что начальное направление колебаний струны не так важно на более высоких частотах, как на низких. Вероятней всего это объясняется тем, что значительная часть звука, излучаемого на самых высоких частотах, исходит вовсе не от корпуса гитары, а непосредственно от струны. (Например, на частоте 5 000 Гц длина воздушной волны составляет всего 6.9 см; по сравнению с ней диаметр струны все еще мал, но уже не настолько, чтобы им можно было пренебречь.) Одним из подтверждений этого является тот факт, что хотя «безкорпусная» гитара, упомянутая в начале этой главы, и звучала весьма жалко и слабо на более низких частотах, при игре очень близко к подставке почти приблизилась к моей гитаре Ramirez.
Независимо от причины, это дает возможность приглушить звуки в басовом и среднем диапазонах, не теряя высоких частот, заставляя струну колебаться параллельно верхней деке. В следующем разделе мы увидим, почему иногда это может быть полезно. Однако преднамеренно заставлять струну колебаться параллельно деке должно быть исключением, а не правилом. Если нужно получить плотный звук, то гитаристу лучше всего будет сконцентрироваться на перпендикулярном компоненте, не обращая внимания на параллельный.
Если вам кажется, что это переворачивает знакомое правило с ног на голову, а это действительно так, то не следует делать скоропалительных выводов о том, что все, что следует из этого правила также ошибочно. Если быть точным, то идея о том, что струна должна всегда колебаться параллельно верхней деке назначалась причиной того, что апояндо (щипок с опорой) и тирандо (щипок без опоры) должны выполняться максимально возможно одинаково, из одного положения кисти, и того, что при тирандо ноготь должен проходить как можно ближе к следующей струне, не задевая ее6. Это на самом деле здравый совет, но так получилось только потому, что в этом случае две теоретических ошибки в сумме дали правильный практический совет. Эта путаница возникла из-за непонимания природы движения защипывания, что мы и увидим в следующей главе.
3.5 Стартовый переход
В разделе 1.5 утверждалось, что немузыкальный звук, слышимый в начале ноты, является важной характеристикой любого инструмента, и кратко описывалось происхождение этого стартового перехода. Теперь мы знаем достаточно о поведении двух вовлеченных сторон … струны и верхней деки … чтобы узнать еще немного об этом явлении. По ходу исследования мы воспользуемся возможностью использовать несколько идей из первых трех глав, что станет достойным завершением этой, в основном теоретической, части книги.
Рассмотрим струну, оттянутую диагонально вниз, к верхней деке, перед самым ее высвобождением. Как мы узнали из раздела 2.6, фактически струна в данный момент удерживается в готовности к колебаниям по сумме форм, соответствующих ее деформированной форме. Но в предыдущем разделе мы узнали, что любое усилие, приложенное к струне, будет действовать в том же направлении на верхнюю деку. Разумеется, дека будет практически неподвижна в параллельной плоскости, но перпендикулярный компонент усилия вызывает небольшую деформацию верхней деки. Таким образом, верхняя дека также удерживается в готовности к колебаниям по сумме своих форм, соответствующих этой деформации.
Когда струна высвобождается, верхняя дека также высвобождается из своего деформированного состояния, и одновременно происходят два колебания: колебание струны со своими гармоническими формами и колебание верхней деки, частоты форм колебаний которой обычно не соотносятся гармонически ни друг с другом, ни с частотами форм струны. Следовательно, это второе колебание представляет собой шум, отчетливо отличаемый от музыкального звука ноты, но быстро затухающий из-за сильного демпфирования верхней деки … поэтому оно и называется «стартовый переход». Струна в это время продолжает колебаться и передает свои колебания верхней деке. То есть музыкальный звук, производимый струной, слышен с самого начала и продолжает еще долго звучать после окончания стартового перехода при условии, что колебаниям струны ничто не мешает.
Читатель, наверное, уже заметил сходство между этим описанием стартового перехода и описанными в разделе 3.3 звуками, возникающими при ударе по верхней деке. Действительно, у этих двух звуков есть много общего: высвобождение струны имеет почти такой же мгновенный эффект на верхнюю деку, как и легкий удар по подставке. Импульс в области подставки, как было описано ранее, подчеркивает низкочастотные формы колебаний верхней деки, в особенности … главный воздушный резонанс. Поэтому стартовый переход обычно звучит похоже на слабый глухой удар в начале ноты. Характер стартового перехода, также как и музыкальные качества ноты, зависит от манеры, в которой была извлечен звук. Чем резче высвобождение, тем резче будет импульс, воздействующий на подставку, и тем больше переход будет похож на «стук» или «щелчок». Кроме этого, переход весьма чувствителен к направлению защипывания, поскольку он возбуждается в основном перпендикулярным компонентом оттяжения струны до ее высвобождения. Если струну заставить колебаться параллельно верхней деке, то низкочастотный шум перехода исчезает, что можно легко проверить с помощью следующего эксперимента.
Эксперимент 6. Заглушите струны с помощью куска мягкой ткани, поместив его между струнами и грифом. Это не заглушит их колебания полностью, но сравняет их длительность с длительностью колебаний верхней деки. Теперь, независимо от того, какую струну защипывать, легко услышать «удар» перехода верхней деки, смешанный с непродолжительными колебаниями струны. Можно легко продемонстрировать доминирующую роль отклика воздуха, закрыв розетку. При этом звук перехода станет намного тише. Теперь сравните звук, производимый любой струной, если ее оттянуть (a) перпендикулярно или (b) параллельно верхней деке, способом, использованным в Эксперименте 3. Гулкий удар, слышный в случае (a), исчезает в случае (b).
Если струну защипывать перпендикулярно деке, с одинаковым усилием, но в разных точках струны, то можно услышать, что переход становится все более и более весомым по мере приближения точки защипывания к подставке. (Это вызвано тем простым фактом, что все большая часть усилия защипывания передается верхней деке, а не верхнему порожку.) Но в разделе 2.7 (Рис. 2.6) мы показали, что одно и то же усилие вызывает колебания меньшей энергии по мере приближения к подставке. Иными словами, при защипывании около подставки мы получаем больше шума и меньше музыкального звука.
Перкуссионный звук, получаемый вблизи подставки, иногда можно использовать с поразительным эффектом, но он также может быть и сильной помехой, например, при исполнении высоких флажолетов на дискантных струнах. В разделе 2.10 мы показали, что для того чтобы заставить четко прозвучать пятую гармонику, струну необходимо защипывать на расстоянии примерно три дюйма (7.62 сантиметра) от подставки; но если при защипывании внести сильный перпендикулярный компонент, то шум перехода сразу почти полностью заглушит нежный звук гармоники. Примем во внимание, что на первой струне флажолет на пятом ладу имеет частоты форм колебаний равные 1319, 2637, 3956, 5274 Гц, и так далее. Поскольку все они, кроме первой, лежат в высокочастотном диапазоне, в котором звук излучается практически одинаково хорошо, независимо от того, начались ли колебания параллельно или перпендикулярно верхней деке, то мы практически ничего не потеряем, но многое приобретем, сведя в этом случае перпендикулярный компонент колебаний до минимума. Этот же подход можно использовать, если нужно получить тонкий и слабый звук, в частности при игре на дискантных струнах вблизи подставки.
Надеюсь, что в этой главе вы нашли полезные базовые знания о том, как работает гитара. Основную идею главы, которая будет использована в части книги, посвященной технике звукоизвлечения, можно выразить очень кратко. Теперь мы знаем, что направление колебаний струны имеет значительный эффект на количество и качество получаемого звука. Из этого вытекает, что гитарист должен владеть техникой управления направлением высвобождения в как можно более широком диапазоне. В частности, обычное защипывающее движение должно вносить заметный перпендикулярный компонент в колебания, поскольку верхняя дека приводится в движение в основном им. Это основные цели, и теперь мы готовы к обсуждению того, как их можно достичь на практике.
Источник