Звукоусиление
|       Автор: Николай Савинов       Дата публикации: 27 марта 2001 г. |
Для получения желаемых результатов озвучивания все элементы системы должны быть хорошо подобраны и состыкованы, в особенности это относится к звукоснимателю.
Р оль звукоснимателя – преобразование звуковых колебаний в электрическое напряжение, которое затем усиливается и, в свою очередь, преобразуется опять в звук, но более громкий. Не лишне повторить, что именно тип звукоснимателя накладывает свой определенный отпечаток на характер звучания и вносит присущие только ему акустические особенности. При рассмотрении различных звукоснимателей мы будем всегда их оценивать с позиции, насколько они реально соответствуют ранее сформулированным требованиям, и меньше внимания обращать на рекламные заявления. А для стоимостной оценки того, о чем идет речь (что тоже немаловажно для музыканта), я постараюсь указывать цены, взятые мной из различных источников – проспекты, прайс-листы, интернет, да и просто московские магазины.
Когда мы говорили об акустике гитары, то выделили три составляющие звука:
- излучение верхней декой основной части звуковой энергии в диапазоне 80-8000герц;
- излучение звуковым отверстием самых низких звуков вблизи частоты резонанса объема воздуха;
- и высокочастотные призвуки в диапазоне 12000-15000 герц, исходящие от струн, ногтей, медиатора и пальцев.
Следовательно, полный спектр частот, излучаемый акустической гитарой, занимает диапазон 80-15000герц, что превышает рабочий диапазон электрогитары, и это одна из причин, почему электрогитарная звуковоспроизводящая аппаратура не совсем подходит для «акустики». Наш слух воспринимает сумму этих составляющих, как единый звуковой образ, и, разумеется, лучшим звукоснимателем будет звукосниматель, подобный уху, то есть микрофон. Действительно, только микрофон, способный передать всю звуковую палитру гитары, и является основным инструментов в студийной работе и на сцене для озвучивания классической гитары. Надо уточнить, что сейчас речь идет о высококачественном микрофоне, (да может быть и не одном, это виднее звукорежиссеру), расположенном на оптимальном расстоянии от гитариста. При изменении этого расстояния сразу же изменятся тембр и громкость. Проблема с акустической обратной связью – «заводом» в студии тоже решается просто – достаточно изолировать гитариста от звукового поля колонок. Для «тепличных» условий студии такое решение вполне приемлимо, но в сценических условиях применение микрофона требует определенного опыта и зависит от конкретной акустической ситуации, а в компании «громких» коллег – электрогитар, ударных и других электроинструментов и вообще бесполезен, поскольку ловит все посторонние звуки и легко «заводится». Здесь мы не будем вдаваться в подробности студийной работы гитариста — это другой круг задач, мы обратим основное внимание на озвучивание гитары на сцене.
Некоторые фирмы выпускают миниатюрные инструментальные микрофоны, Например, американская фирма Donnel предлагает небольшой конденсаторный микрофон Mini-Flex ($133), закрепляемый вместе с элементом питания и выходным джеком на гитаре возле звукового отверстия. Такое расположение микрофона уменьшает влияние посторонних звуков и достигается хорошее качество, но при этом микрофон может перегружаться на нотах, соответствующих резонансу деки и воздуха, где отдача гитары сильно увеличивается (а это приблизительно третья и пятая открытые струны), и как результат – появление искажений. Вероятность «завода» при увеличении общей громкости тоже очень велика. Наличие на сцене мониторов еще более усложняют эту проблему и требуют экспериментальных поисков взаимного расположения гитары и монитора.
Другой вариант установки микрофона – внутри инструмента, но возникают другие проблемы, потому, что микрофон снаружи и внутри, как говорится, — «это две большие разницы». Внутри корпуса гитары, как в любом резонаторе, звук, отражаясь от стенок, образует стоячие волны, где некоторые ноты усиливают друг друга, другие же ослабляются, появляется эффект «гребенчатого фильтра» и тембр приобретает резонирующий, «бочкообразный» оттенок, зависящий к тому же от места расположения микрофона. В результате внутренний микрофон, как единственный звукосниматель, как правило, не применяется, а служит в гибридных системах лишь для подмешивания к сигналу пьезозвукоснимателя для ощущения акустического объема. Примером такого микрофона может служить опять же Mini-Flex ($137) упомянутой фирмы Donnell, только уже внутреннего применения. Это небольшой конденсаторный микрофон, расположенный на конце длинной гибкой «гусиной шее», заканчивающейся гитарным джековым гнездом, который закрепляется в клеце гитары. Там же находится и питание микрофона – один пальчиковый элемент. Гибкая «шея» позволяет фиксировать микрофон в месте с нужным вам тембром. Другой пример – конденсаторный микрофон фирмы Crown ($140), используемый известной американской фирмой Fishman в своих гибридных гитарных системах, где он работает в паре с пьезозвукоснимателем.
Микрофон, как звукосниматель, по естественности звучания ближе всего отвечает требованиям идеальной системы озвучивания, не влияет на акустику и конструкцию гитары, но, пожалуй, на этом плюсы и заканчиваются, за них приходится расплачиваться и низким порогом громкости до появления «завода», и ограниченной сферой применения, слабой помехозащищенностью, и что немаловажно, относительно высокой стоимостью.
ЗВУКОСНИМАТЕЛИ, РЕАГИРУЮЩИЕ НА КОЛЕБАНИЯ СТРУН
Эта категория, куда можно отнести магнитные и пьезозвукосниматели, расположенные под нижним порожком, «чувствует», в основном, только струны — источник энергии гитары — еще до того, как эта энергия будет преобразована резонатором (декой) в акустический звук. Следовательно, и ожидать в полной мере акустического, микрофонного звучания от них трудно. Вибрация струн в магнитном звукоснимателе изменяет его магнитное поле, а в пьезо – давление нижнего порожка на звукосниматель, в обоих же случаях генерируется электрическое напряжение, далее используемое для усиления звука.
Магнитные звукосниматели, обычные для электрогитары, в акустике применяются реже, и не только потому, что по своему принципу действия могут работать только с металлическими струнами, но и в силу присущих им недостатков. Они проигрывают пьезоэлектрическими звукоснимателям, которые фактически стали стандартом при озвучивании акустической гитары. Тем не менее, большинство фирм-производителей на фоне огромного количества электрогитарных «звучков» предлагают и несколько моделей для акустических инструментов. Конструкция может быть различная, но способ крепления у всех одинаков – с помощью специальных зажимов они закрепляются в розетке гитары. Если многообразие электрогитарных «звучков» объясняется тем, что каждый производитель старается получить свой «фирменный» звук, непохожий на других, то применительно к акустическому стоит одна задача – как можно точнее передать весь спектр колебания струны, следовательно, основное отличие акустического звукоснимателя от электрогитарного – широкий рабочий диапазон (вплоть до 10-12кгц) и более линейная частотная характеристика.
По своей конструкции, как и электрогитарные, акустические звукосниматели бывают с одной катушкой – синглы, и с двумя – хамбакеры. Синглы более высокочастотные, имеют яркий звук, но и больший уровень наводок от сети переменного тока, тиристорных регуляторов освещения и мощных радиостанций. Конструкция хамбакера позволяет радикально уменьшить уровень наводок, но при этом ухудшается воспроизведение высших частот. А этот параметр, мы убедились, крайне важен для акустического звука. Поэтому для расширения диапазона и выравнивания частотной характеристики такие звукосниматели делаются низкоимпедансными и, как результат, — меньший выходной сигнал. Для этой же цели некоторые фирмы, например, Fishman, в последнее время стали применять редкоземельные магниты с повышенной остаточной намагниченностью и малой массой.
Следует отметить такие положительные стороны акустических магнитных звукоснимателей — из всех типов звукоснимателей они меньше всего подвержены «заводу», быстро и легко устанавливаются и не требуют модификации гитары, не изменяют естественного тембра инструмента и могут непосредственно подключаться к гитарному усилителю. К недостаткам следует отнести невозможность получения настоящего акустического тембра (он — что-то среднее между акустическим и электрическим), работоспособность только с металлическими струнами, слабая помехозащищенность синглов, необходимость подключения только к высокоимпедансным усилителям, влияние длины кабеля на качество звука. Магнитные звукосниматели могут использоваться как отдельно, так и совместно с пьезо в гибридных системах, очень удачно дополняя друг друга.
Вот некоторые их модели:
синглы — фирмы Lawrence ($56), S-2 ($150) фирмы Sunrise, активная модель PRO-REP-101 ($160) фирмы Fishman
хамбакеры — DP136 ($89) и DP138 ($89) фирмы DiMarzio, Acoustic Tube ($67) фирмы Seymour Duncan, и активные модели фирмы EMG — ACS ($173) и PRO-REP-102 ($210) фирмы Fishman.
Большинство звукоснимателей имеют встроенные регуляторы громкости и выходной кабель с джеком.
Пьезоэлектрические звукосниматели, устанавливаемые под нижний порожек в подставку гитары (under-the-saddle pickups), пригодны и для металлических, и для нейлоновых струн, и являются самыми распространенными, — подавляющее большинство музыкантов имеет дело с системами озвучивания, использующих именно эти звукосниматели. Поэтому следует на них остановиться подробнее.
Чувствительным элементом для этого типа служит тот или иной искусственный пьезоматериал, способный вырабатывать электрическое напряжение в зависимости от приложенного к нему механического давления. Почему искусственный пьезоматериал? Да потому, что в природе существуют и естественные, например, кварц, но они в звукоснимателях не применяются. Искусственные более эффективны и здесь используется два типа материалов – пьезокерамика и полимеры (пластик). Необходимо различать звукосниматели по применяемому пьезоматериалу, так как это важно и музыканту с точки зрения тембра и акустических свойств звука, и мастеру для правильной его установки. Звукосниматель находится в очень ответственном месте – между нижним порожком (косточкой) и подставкой, то есть в цепи передачи звуковой энергии от струн к деке. Именно здесь для лучшей передачи должны использоваться твердые материалы. Нижний порожек потому и называют косточкой, так как обычно он делается из твердой кости, например, коровьей, хорошо передающей вибрацию струн. Естественно, и сам звукосниматель должен быть достаточно твердым и не поглощать звук; пьезокерамика этому требованию вполне удовлетворяет. Полимерный материал, конечно, мягче керамики и может вносить некоторое искажение, поглощая верхние частоты. Другое дело, насколько это будет услышано музыкантом. Может быть, это будет субъективно восприниматься, как улучшение тембра — все зависит от конкретного инструмента и музыкального вкуса.
Конструктивно такие звукосниматели очень просты и имеют вид палочки прямоугольного сечения с соединительным проводом на одном конце. Внутри находятся либо небольшие пьезоэлементы по количеству струн, либо полоска пьезополимера во всю длину звукоснимателя. Для экранировки это все помещается в металлический корпус-кассету или заворачивается в металлическую фольгу. Отдельные пьезоэлементы для нормальной работы звукоснимателя должны располагаться строго под соответствующими струнами, иначе возможна различная громкость у разных струн, или, как говорят, нарушение баланса громкости. Поэтому такие серийные звукосниматели выпускаются, в основном, в расчете на два стандартных расстояния между центрами крайних струн – 55-56мм для эстрадной гитары и 58-59мм для классической. Что касается русской семиструнной гитары, то к ней серийно звукоснимателей не выпускают; их необходимо делать на заказ. Звукосниматели же на основе полимера одинаково чувствительны по всей своей длине и годятся для любого межструнного расстояния, разумеется, в пределах рабочей части звукоснимателя (она всегда указывается в спецификации).
Все подставочные звукосниматели в связи с их очень малой выходной емкостью требуют применения предварительного усилителя, расположенного как можно ближе к самому звукоснимателю. Это минимизирует наводимые помехи и исключает ухудшение качества звука. При попытке подсоединения такого звукоснимателя длинным кабелем к внешнему усилителю резко возрастает фон, уменьшается и искажается выходной сигнал.
Другой важный размер в звукоснимателе – это его ширина. Опять же имеется два основных варианта: узкий – 90/1000 дюйма (2,2мм) и широкий – 120/1000 дюйма (3,0мм). Пазы в подставке и толщина косточки для них соответственно 3/32 дюйма (2,4мм) и 1/8 дюйма (3,2мм). Принципиальной разницы в звуке между звукоснимателями различной ширины нет, просто на более толстой косточке имеется больше возможностей для индивидуальной компенсации длины каждой струны.
Теперь об акустических особенностях. Разумеется, они есть у каждой модели звукоснимателя и определяются пьезоматериалом и конструкцией. Звукосниматели с отдельными пьезокерамическими элементами, как уже отмечалось, меньше влияют на акустику гитары, чем полимерные, но очень слабо воспринимают колебания верхней деки, ее изгиб. К этому можно добавить наличие собственных резонансов керамических пьезоэлементов и элементов конструкции звукоснимателя, придающих звуку окраску. Полимерные хорошо реагируют не только на давление косточки, но и на изгиб подставки вместе с декой и меньше вносят окраски в снимаемый звук. Отсюда можно сделать вывод о более «акустичном» звуке полимерных звукоснимателей, но и большей склонности «заводиться». Простой эксперимент позволяет оценить акустичность установленного в гитаре звукоснимателя, достаточно постучать пальцем по деке включенной гитары. Чем громче этот стук слышен в динамике, тем лучше звукосниматель «чувствует» деку и при меньшей громкости может «завестись».
Моделей звукоснимателей в подставку достаточно много, и почти каждый производитель утверждает, что именно его звукосниматель «придаст вашему инструменту истинно акустическое звучание». Это, мягко говоря, не совсем соответствует действительности, если под акустическим звучанием подразумевать то, как мы слышим инструмент своими ушами. Тем не менее, это наиболее универсальный и самый распространенный в практике озвучивания тип звукоснимателя. Вот некоторые наиболее распространенные модели:
AG-094 ($100) и AG-125 ($100) — звукосниматели c пьезокерамическими элементами фирмы Fishman, соответственно для узкого и широкого размеров нижнего порожка (2,4мм и 3,2мм), есть варианты для различного межструнного расстояния.
AT93U ($60) и AT125U ($60) — звукосниматели фирмы EMG с полимерным чувствительным элементом для узкого и широкого нижнего порожка соответственно. Комплектуются джековым гнездом. Межструнное расстояние на гитаре может быть любым.
LB6 ($77) и LB12 ($77) — пьезокерамические звукосниматели фирмы L.R.Baggs, уже вмонтированные в косточку и представляющие с ней единое целое.
RibbonTransducer ($75) — очень тонкий, менее миллиметра, полимерный звукосниматель той же фирмы.
Shaller предлагает две модели с пьезокерамикой: 747 ($28) и 749 ($28) на разное межструнное расстояние.
Integrated Pickup IP-1 ($144) фирмы Highlander представляет совокупность круглого коаксиальной конструкции звукоснимателя и предварительного усилителя, вмонтированного в джековое гитарное гнездо.
Звукосниматели корейской фирмы Belcat ($10-15) — очень дешевый и, естественно, не очень качественный пьезокерамический вариант.
Некоторые фирмы – Takamine, Yamaha комплектуют свои гитары собственными керамическими звукоснимателями. Особо можно выделить оригинальную конструкцию звукоснимателя, устанавливаемого в Takamine, дающего очень хорошее приближение к акустическому звуку.
ЗВУКОСНИМАТЕЛИ, «ЧУВСТВУЮЩИЕ» ДЕКУ
Эти звукосниматели (soundboard transducers) в музыкальной практике часто называют «таблетками». На самом деле под этим псевдонимом подразумеваются две разновидности контактных звукоснимателей: первая — это тонкие металлические диски с наклеенным на них пьезоэлементом, и вторая – акселерометры, подобные тем, что применяются в технике для измерения ускорения, параметра вибрации.
К первой, пьезодискам, можно отнести основную массу, имеющуюся на рынке, и их изрядное количество. Принцип их действия крайне прост: с помощью двухсторонней липкой ленты они наклеиваются на верхнюю деку и изгибаются вместе с ней при ее колебании, при этом генерируется электрическое напряжение, которое можно в дальнейшем усилить. Но поскольку дека, как мы уже выяснили, совершает достаточно сложные колебания и различные ее участки колеблются с различными частотами и фазами, то поместив такой звукосниматель в какое-то конкретное место, мы будем снимать, в основном, только колебания этого конкретного участка деки, то есть небольшую составляющую общего звука. Для съема же полной звуковой картины потребовалось бы такими «таблетками» обклеить всю деку, что, согласитесь, нереально. Компромисс находят, используя два, три или максимум четыре таких звукоснимателя, соединенных параллельно и расположенных в разных точках деки. Кстати, для подключения этого типа звукоснимателей требуется специальный экранированный помехозащищенный кабель — guitar noiseless cable (иногда именно так на нем и написано), иначе возможно появление фона, а также шумов при перемещении кабеля. Такие «таблетки» желательно подключать к высокоомному гитарному усилителю с многополосным эквалайзером для необходимой коррекции тембра и фильтром, подавляющим акустическую обратную связь (notch-filter). В этом случае достигается звук почти микрофонного качества, правда, и с микрофонной способностью «заводиться».
К явным преимуществам «таблеток»-пьезодисков следует отнести простоту их установки и применения, акустические свойства получаемого звука, достаточно большой выходной сигнал. К сожалению, они непрочны и легко могут повредиться, особенно при неаккуратной попытке отклеить, поэтому их желательно использовать для постоянной установки. Другим явным недостатком является нежелательные шумовые помехи от любых колебаний или движения соединительных проводов.
Особенно большую номенклатуру контактных звукоснимателей такого типа выпускает американская фирма K@K Sound Systems:
Twin Spot Classic ($59) — два пьезодиска диаметром 12,7мм.
Pure Western ($115) – три соединенных параллельно диска для гитары с металлическими струнами.
Pure Classic ($115) — четыре диска для гитары с нейлоном.
При добавлении к двум последним звукоснимателям предварительного усилителя они приобретают, соответственно, названия Ultra Pure Western ($199) и Ultra Pure Classic ($199).
Fishman предлагает одинарный пьезодиск с держателем выходного гнезда и соединительным кабелем длиной 3,5 метра — STB ($80).
Фирма Shaller выпускает несколько подобных моделей, но уже помещенных в металлический корпус:
Oyster721 ($12) – одинарная «таблетка».
Oyster722 ($23) – двойные, которые монтируются на подставку гитары; одна со стороны тонких струн, другая — со стороны басовых. Тем самым достигается сбалансированное звучание всех струн.
Oyster725 даже имеет встроенный пассивный регулятор громкости и тембра. Металлический корпус этих звукоснимателей конечно хорош с точки зрения экранировки (что, между прочим, страдает у подобных звукоснимателей других фирм), но его вес и размеры вызывают невольную аналогию с противотанковой миной. Все же на деку нежелательно крепить такие тяжелые предметы – качество звука от этого явно не улучшается.
Другая разновидность контактных звукоснимателей – акселерометры, «чувствующие» не изгиб деки, а ее ускорение. Они действительно могут походить на таблетки, потому что обязательно имеют корпус либо круглый, либо прямоугольный. Не вдаваясь в технические подробности, достаточно сказать, что конечный результат – звук — у них практически одинаков, но акселерометры, подчеркивая верхние частоты и имея меньший выходной сигнал, требуют усиления и обязательной коррекции тембра. К достоинствам следует отнести большую механическую прочность, что позволяет их использовать как съемный вариант, и отсутствие каких либо помех при движении соединительных проводов. Металлический корпус служит идеальным экраном и уровень наводимых помех очень мал. Примером тому может служить звукосниматели:
SA-2 ($170) совместно с предварительным усилителем фирмы Seymour Duncan.
Acoustic Lens ($150) фирмы Trance. Этот звукосниматель снимает все колебания деки, происходящие в трех плоскостях, и, как утверждают производители, имеет чрезвычайно акустическое звучание. Естественно, к нему требуется предусилитель.
К контактным звукоснимателям относятся также и контактный микрофон, производимый фирмой AKG, это C411 (110$), содержащий небольшой микрофон, питаемый одним пальчиковым элементом и закрепляемый на деке инструмента с помощью липучки.
Источник