Принцип работы звукоснимателя для гитары

Устройство звукоснимателя электрогитары

Опубликовано: 2016-01-11 / Автор: Сергей Хмарук

Звукосниматель — это то место, откуда берет свое начало звук электрогитары, благодаря ему родилась рок-музыка. Вот поэтому сегодня мы будем изучать устройство звукоснимателя электрогитары, принцип его работы, а также разновидности гитарных датчиков. Будет интересно!

Предисловие

Звучание электрогитары зависит во многом от разных факторов. Звукосниматели равнозначно ответственны в звукообразовании, также как и древесина, из которой изготовлен сам музыкальный инструмент. Поэтому между музыкантами и сегодня ведутся нескончаемые дискуссии на тему достоинств и недостатков различных моделей звукоснимателей.

Суть этой дискуссии – непонимание главных физических принципов во время преобразования колебаний струны в электрический сигнал. Подогревают еще эти дискуссии производители, которые пользуются отсутствием знаний у начинающих музыкантов и приводят иногда заведомо неверную информацию о своей продукции, для того чтобы заработать больше денег и при этом насолить своим конкурентам.

Устройство звукоснимателя

В 1831 году физик из Великобритании Майкл Фарадей экспериментальным путем заметил, что магнитное поле, изменяемое над катушкой, внутри которой находилась медная проволока, вызывает возникновение электрического тока. Благодаря этому открытию, с развитием технического прогресса стало возможным создание различных технических устройств, в том числе и гитарных звукоснимателей.

Звукосниматель же представляет собой устройство, которое преобразовывает колебания, возникшие в момент удара по струне, в электрический ток. Выходной сигнал от звукоснимателей после обработки через различные звуковые эффекты подается на усилитель, а от него уже на акустические системы. Они широко применяются в бас-гитарах, электрогитарах и полуакустических гитарах. Известно также их применение в электроскрипках.

Сам процесс преобразования колебаний струны в сигнал, происходит так: струна колеблется в поле, которое создает постоянный магнит (магниты) датчика. Когда внутри катушки в проволоке, которая намотанная вокруг магнитов возникает ток, то он по проводам подается в усиливающее устройство, например, комбик или же усилитель.

Как правило, датчики существенно могут повлиять на окраску звука, имея различный уровень сигнала, компрессии, а также различные АЧХ (амплитудно-частотные характеристики). Исходя из вышесказанного, можно сказать, что заменив датчики можно изменить и само звучание инструмента.

Звукосниматели бывают пьезоэлектрическими и магнитными. О последних, мы поговорим более подробно, так как они наиболее распространены и чаще всего устанавливаются на современные электрогитары.

Типы магнитов

Если когда-нибудь вы захотите сменить свои звукосниматели, то крайне важно, в первую очередь, учитывать тип установленных магнитов. В сингловых датчиках это могут быть обычные магниты, а в хамбакерах рельсовые. Но не так важна их форма, сколько материал, из которого они сделаны.

Чтобы лучше всего понять, что именно вам подойдет, нужно обратить внимание на сам магнит. Звукосниматели обладают довольно многими параметрами, влияющими на звук, но вот тип магнита – это первоначальный этап, с которого и нужно начинать поиск своего собственного звучания.

На сегодняшний день многие производители в устройстве своих звукоснимателей применяют различные типы магнитов. Это могут быть, как самые распространенные Alnico (сплав из алюминия, никеля и кобальта), так и металлокерамические (смесь керамики и оксида железа). Магниты алнико, в свою очередь имеют несколько подвидов.

Но чем же собственно все эти магниты отличаются друг от друга? Все довольно просто! Самым сильным магнитным полем обладают металлокерамические, чуть слабее у alnico-5 и самое слабое поле у alnico-2, alnico-3 — что-то среднее между двумя предыдущими, но такие магниты попадаются крайне редко. А теперь более подробно о каждом из них.

• Ceramic – это самый сильный тип магнита и соответственно, много своего привносит в колебания струны. Из-за большой мощности на выходе такого звукоснимателя получается долгий и хороший сустейн. В звуковых характеристиках наиболее преобладают средние и верхние частоты, в результате чего получается довольно мясистый перегруз, а вот чистый звук немного пустоват. Устанавливается на активных звукоснимателях EMG-81, а также на мощных пассивных датчиках DiMarzio «Super Distortion». Звукосниматели с такими магнитами в основном используют в тяжелых стилях музыки, таких как thrash, death-metal и др.
• Alnico-5 – золотая середина среди магнитов типа «алнико». Характеризуется в меру округлым, в меру визгливым и в меру теплым звучанием, как с перегрузом, так и на чистом звуке. Сустейн у Alnico-5 тоже не хуже, чем у металлокерамического, сильная атака и много динамики. Звукосниматели с магнитами Alnico-5 сегодня наиболее популярны и поэтому их ассортимент довольно велик. Из ярких примеров можно выделить разве что «JB™ Model» от Seymour Duncan и «The Tone Zone®» фирмы DiMarzio. Спектр применения в музыкальных направлениях тоже довольно широк: от джаза до металла.
• Alnico-2 – самый слабый из всех магнитов, который с наименьшей силой притягивает струну. Благодаря такому магнетизму, струна колеблется наиболее естественно, из-за чего ее звук получается теплым и округлым с преобладающим спектром низких и средних частот. К недостаткам можно отнести небольшую выходную мощность и сустейн у звукоснимателей с Alnico-2. На перегрузе характер звучания такой же, мягкая атака. ярким примером будет сингл фирмы DiMarzio «Virtual Vintage® 54 Pro» и «Alnico II Pro™ Staggered» от Seymour Duncan. Датчики с Alnico-2, однозначно любят джаз, блюз, кантри и поп-рок.

В системах магнит + сердечник можно выстроить следующую последовательность по уровню неравномерности магнитного поля от меньшего к большему:

1. Полосовой магнит без сердечников.
2. Полосовой магнит с рельсовыми сердечниками.
3. Полосовой магнит с цилиндрическими сердечниками.
4. Цилиндрические сердечники-магниты.

Исходя из этого, можно сказать, что чем магнитное поле более неравномерное, тем больше будет уровень динамических и нелинейных искажений, при этом звукосниматель будет давать более индивидуальное звучание.

В итоге, когда вы будете выбирать звукосниматель, внимательно изучите, какие на нем используются магниты, и не торопитесь делать поспешных выводов о его звучании. Четко определите для себя, что вы хотите получить.

Виды звукоснимателей

Сингл

Сингл (Single) – это звукосниматель для электрогитары с одной катушкой. Ему характерен чистый и четкий звук с мягким оттенком. Чаще всего их используют в джазе или блюзе. В конструкцию синглов входит от 4-х до шести постоянных магнитов с количеством витков около 10 тысяч. Проволока имеет толщину 0,06 мм.

Эти датчики пользуются хорошей популярностью благодаря качественному звуку. Но и не стоит забывать об одном существенном недостатке. На датчик могут воздействовать паразитные электромагнитные поля, что добавит посторонний шум или фон к основному звуку, особенно это заметно при использовании эффектов дисторшн или овердрайв. Данный недостаток можно устранить путем их экранирования.

На сегодняшний день многие производители выпускают синглы с эффектом хамбакера, так называемые «разделенные синглы». В них две обмотки соединены в противофазе, где каждая окружает собственную половину магнитов, которые в свою очередь имеют противоположную полярность.

В конечном счете, устраняется проблема наводок и посторонних шумов, но при этом сами датчики выдают классический сингловый звук. Например, Fender Stratocaster – самая знаменитая гитара с синглами. На изображениях ниже приведены два вида современных синглов.

Хамбакер

Хамбакер (Humbuker) – в отличие от сингла в своей конструкции имеет две катушки, которые расположены рядом или же одна над другой и всегда включены в противофазе. Такая конструкция позволила нейтрализовать шумы, создаваемые электрическим фоном, за счет суммарного сложения сигналов от двух электромагнитных катушек. Однако звук самого хамбакера более бедный, низкий и лишенный «верхов».

Причина этого недостатка заключается в том, что катушки, разнесенные в пространстве дают два совершенно разных сигнала, а это в итоге приводит к тому, что вычитаются некоторые высокочастотные составляющие. На чистом звуке хамбакеры имеют сглаженный округлый саунд, но с использованием overdrive звучат довольно агрессивно, четко и без фона. Такая гитара как Gibson Les Paul – яркий пример электрогитары с хамбакерами. Существует всего их три основных вида:

Тип звукоснимателей

Пассивные звукосниматели

На всех электрогитарах и бас-гитарах сигнал, получаемый на выходе возникает вследствие того, что датчики преобразовывают энергию колеблющейся струны в сигнал, затем он попадает на вход усилителя. Однако «пассивные» датчики посылают не преобразованный сигнал на гитарный комбик или усилитель, а вот пассивная регулировка тона и громкости в темброблоке может только ослабить уровень громкости ВЧ (высоких частот).

Но чтобы сигнал, мог подгрузить и «подогреть» усилитель, снимаемый с пассивных датчиков, на них должно быть довольно большое количество намотанных витков. А вот это в свою очередь немаленькое сопротивление и высокая индуктивность, что в следствии, вызовет эффект ослабления отдачи по НЧ и ВЧ, и делать сигнал наиболее подверженным к ухудшению в цепи примочек и в кабеле на пути к усилителю.

Хоть это и не совсем хорошо выглядит, но это одна из причин, по которой такие звукосниматели звучат сильно и мощно. Человеческое ухо наиболее восприимчиво в основном к средним частотам, в то время как НЧ и ВЧ немного ослаблены. Множество витков и сильные магниты в пассивных датчиках, могут еще и привести к необычным электромагнитным взаимодействиям между сердечниками и ближайшими струнами. Это такие явления как затухание колебания струн, на которые действует магнитное поле звукоснимателя, а также другие динамические эффекты (странное звучание, волчки и т.п.), которые никогда на активных звукоснимателях не наблюдаются.

Благодаря этим факторам пассивные звукосниматели обладают своим уникальным звучанием и чаще всего используются музыкантами в разных стилях музыки. И о гитарном кабеле тоже не стоит забывать, так как он может сильно влиять на звук вашей электрогитары. Поэтому рекомендуется выбирать более дорогие и качественные кабели. Кабель имеет свое сопротивление и емкость, и может работать как RC-фильтр НЧ. А чем меньше значение этих показателей, тем меньше будет искажений кабель вносить в звук электрогитары. Но чтобы почувствовать разницу между дешевым и качественным кабелем, для этого нужна очень хорошая аппаратура.

Активные звукосниматели

Устройство активного звукоснимателя выглядит следующим образом. Такой звукосниматель чаще всего состоит из 2-х катушек, как у хамбакера. Схема такого датчика имеет операционный усилитель, в котором присутствует дифференциальный вход (как на микрофоне) расположенный и встроенный в корпусе звукоснимателя. Благодаря этому исключено присутствие лишних проводов с разной длинной и входной разделительной емкостью, которая присутствует во всех буферных каскадах, а это в свою очередь приводит к значительному снижению уровня шума, нелинейных искажений, наводок и исключает влияние на активный звукосниматель всех дальнейших элементов электрической схемы.

Конструктивно такой звукосниматель помещен в пластиковый корпус, где предварительно залит в вакуумной камере вязким компаундом. Это в свою очередь обеспечивает ему хорошую защиту от окисления. В итоге, получается довольно хороший, надежный, широкополосный, малошумящий и долгоживущий звукосниматель с прекрасными динамическими свойствами. К недостатку можно отнести то, что для его питания необходимо наличие батарейки, расположенной в корпусе электрогитары. Но не стоит так сильно переживать, такая батарейка прослужит достаточно долго. При игре на гитаре каждый день по 8 часов ее хватит примерно на 1 год.

Выводы

В заключении можно сказать, что каждый вид звукоснимателя имеет свое собственное и неповторимое звучание. Для того чтобы понять какой лучше, нужно попробовать все и тогда уже можно будет определиться какой конкретно вам подходит. О выборе звукоснимателей мы обязательно поговорим в одной из следующих статей (читать здесь), где будут даны некоторые рекомендации и советы.

Источник

Звукосниматели для гитары

Звукосниматель — это устройство, которое преобразовывает механические колебания струны, в электрический ток. Выходной сигнал от него подается на усилитель, а от него уже в динамики. Звукосниматели широко применяются в струнных щипковых инструментах таких как электрогитары, басы и даже электроскрипки.

Процесс преобразования колебаний струны в сигнал, происходит следующим образом: струна колеблется в поле, которое создает постоянный магнит (магниты) датчика. При этих колебаниях струны, в датчике начинает появляться электрический ток соответственной частоты (закон Фарадея), который потом подается на усилитель.

Датчики могут существенно влиять на окраску звука. У разных типов и моделей свои частотные характеристики (АЧХ), сопротивление, уровень сигнала и т.п. Исходя из вышесказанного, можно сказать, что заменив датчики можно изменить и само звучание инструмента.

По типу преобразовываемой энергии звукосниматели делятся на пьезоэлектрические и электромагнитные. Пьезо более распространены среди акустических гитар, а звукосниматели для электрогитары, как правило электромагнитные. Поговорим об этих типах более подробно.

Пьезоэлектрические звукосниматели

Пьезоэлектрические звукосниматели при более сложной физике преобразования механической энергии в электрическую, являются довольно простыми устройствами. Пьезозвукосниматель представляет собой пьезокристал с обкладками из проводника, поэтому его свойства заранее определены физическими свойствами этого кристалла. Пьезодатчик это, в 90% случаев, звукосниматель для акустической гитары. Также в силу своего принципа работы, пьезодатчики работают со струнами абсолютно любого типа. Даже с нейлоном.

Пьезозвукосниматели бывают в основном двух типов:

• Стержень, который кладется под порожек и снимает колебания струн;
  
• Кружочки разного размера (площади), которые прикрепляются к корпусу гитары и снимают колебания деки.
  

Электромагнитные звукосниматели

Электромагнитный звукосниматель представляет собой магнит с катушкой индуктивности. Катушка — это сердечники с намотанной на них медной проволокой. Устройство звукоснимателя показано на рисунке ниже.

При колебании струн в постоянном магнитном поле, в катушке индуктивности возникает электродвижущая сила (ЭДС). Это явление открыл физик Фарадей и называется оно электромагнитной индукцией. Именно так в звукоснимателе возникает электрический сигнал, который потом, проходя цепь примочек и усилитель, попадает нам в уши и слышится, как звук гитары.

Если вы захотите поменять звукосниматель для гитары, то первое на что следует обратить внимание это тип магнита. Звукосниматели большим рядом параметров, влияющим на звук, но вот тип магнита – это первое с чего нужно начинать поиск звука. Магниты, которые используются в звукоснимателях, делятся на 3 типа: Alnico 2 , Alnico V и металокерамические (Ceramic). Алнико это сплав алюминия, никеля и кобальта. Рассмотрим магниты подробнее.

• Alnico-2 – самый слабый магнит. Благодаря слабому магнитному полю, струна колеблется наиболее естественно. Звук получается теплым и округлым с преобладающим спектром низких и средних частот. Алнико 2 имеет небольшую мощность и сустейн. На перегрузе характер звучания такой же как и на чистом. То есть мягкая атака и округлый теплый звук. Датчики с Alnico-2используют в легких стилях типа джаз, блюз, поп рок и т.п.
• Alnico-5 – уже более мощный магнит по сравнению с Алнико-2. Характеризуется в меру округлым, в меру верхастым и в меру теплым звучанием, как с перегрузом, так и на чистом звуке. Сустейна у Alnico-5 тоже побольше, чем у второго. Звукосниматели с магнитами Alnico-5 сегодня наиболее популярны и поэтому их ассортимент довольно велик. Используются звучки с Алнико-5 почти повсюду, от блюза до экстремальных поджанров метала.
• Ceramic – это самый сильный магнит и соответственно он очень сильно влияет на колебания струны. Из-за большой мощности такой звукосниматель дает хороший сустейн. В частотном спектре больше преобладают средние и верхние частоты, в результате чего перегруженный звук получается очень жирным и мясистым. Используются металлокерамика в активных звучках EMG 81. Звукосниматели с такими магнитами в основном используют в тяжелых стилях музыки, таких как thrash, death-metal и др.

Конструкция электромагнитных звукоснимателей

Итак, по конструкции, звучки делятся на 2 типа: сингл звукосниматели (Single Coil) и хамбакеры (Humbucker). На вид сингл как бы одинарный, а хамбакер двойной.

Сингл	Хамбакер

Синглы (Single Coil)

Синглы – это звукосниматели с одной катушкой. Синглы выдают чистый и стеклянный звук с мягким оттенком. В конструкцию этих датчиков входит от 4-х до шести постоянных магнитов с количеством витков около 10 тысяч.

У синглов есть один неприятный недостаток: они довольно сильно фонят. Это особенность конструкции. Также на датчик могут воздействовать различные паразитные поля, что также добавляет море фона к полезному сигналу. Особенно это заметно на перегрузе.

Чаще всего синглы используют в легкой музыке, например в блюзе, где необходим кристально чистый и мягкий звук электрогитары.

Хамбакеры (Humbuckers)

Так как синглы довольно сильно фонят, инженерами был разработан другой тип звукоснимателя — с двумя катушками вместо одной. Они расположены рядом друг с другом, а катушки у них намотаны в противоположные стороны. Благодаря такой намотке существенно снижается фон, потому что паразитные наводки складываются в противофазе и взаимоуничтожаются.

Звучание хамбакеров отличается от звучания синглов. Хамбакеры дают более громкий звук, без фона. Они хорошо справляются на перегрузе. Звук получается более мощный и агрессивный. Чистый же звук хамбакера менее стеклянный и соответственно менее «верхастый». Причина эта в том, что катушки, разнесенные в пространстве дают два совершенно разных сигнала, которые в итоге при сложении в один, теряют некоторые высокочастотные составляющие.

Как было сказано выше, звукосниматели хамбакеры хорошо подходят для дисторшена и овердрайва. Поэтому их повсеместно используют в тяжелой музыке и ее поджанрах.

О том как распаять звучки на гитаре, читайте здесь: Распайка звукоснимателей (H+S+S).

Пассивные и активные звукосниматели

По наличию усиления в датчике, звукосниматели подразделяются на пассивные и активные .

Пассивные звукосниматели

Принцип работы звукоснимателя, как мы уже знаем, состоит в том, что механические колебания струны под действием магнитного поля, преобразуются в колебания электрического тока. Далее этот сигнал поступает на вход усилителя. Пассивные датчики посылают сырой сигнал, без различных преобразований, а регулировки громкости и тона могут только ослаблять уровень громкости высоких частот. В их схеме кроме магнитов и катушек больше ничего нет.

Сигнал с пассивного, да и любого другого датчика будет тем громче, чем большее количество витков намотано на его катушках. А большое количество витков – это высокая индуктивность и большое сопротивление. Это приводит к ослаблению сигнала по верхним и нижним частотам. Получается будто в звуке с пассивных звукоснимателей больше выражены средние частоты. Поэтому одна из причин, почему пассивы могут звучать мощно и сильно — наше ухо более восприимчиво именно к средним частотам, в то время как высокие и низкие ослаблены.

Большое количество витков на катушках и сильные магниты в пассивных звукоснимателях, могут привести к тому, что магнитное поле датчика будет влиять на колебание струн. Проявляются это как их более быстрое затухание колебания струн, а так же всякие волчки и т.п.

Все эти и другие факторы придают пассивным звукоснимателям свое уникальное звучание.

Активные звукосниматели

Самые популярные среди активных датчиков это звукосниматели EMG. Также в линейке Seymour Duncan есть активные модели датчиков — это Blackouts.

В отличие от пассивного датчика, активные имеют на борту катушки с очень малым количеством витков. Сопротивление такого датчика будет ниже, а также и меньше ослабление низких и высоких частот. Звук с активов получается более широкодиапазонным, более полным. Но сырой сигнал с этих датчиков будет очень слабым, чтобы раскачать усилитель. Поэтому в их конструкции был предусмотрен миниатюрный усилитель звукоснимателя, который усиливает сигнал до нужных значений.

Активные звучки дают как правило более высокий уровень сигнала, чем пассивные (естественно после предусиления). Поэтому вам не нужно будет сильно выкручивать гейн на усилителе, который может добавить фона.

Конструктивно звукосниматель помещен в пластиковый корпус, залитый компаундом, что обеспечивает ему хорошую защиту от окисления. Недостаток активных звучков это то, что для их питания необходимо наличие батарейки, расположенной в корпусе электрогитары. Хотя конечно она прослужит вам довольно долго, например, если играть часов по 5-6 в день, то на год ее вполне хватит. Но сядет она в самый неподходящий момент, это точно. =)

В плане разницы звука у пассивов и активов, обычно говорят, что активные датчики менее «живые», звук у них более стерильный по сравнению с пассивными датчиками.Ну а вообще конечно я рекомендую никого не слушать, а прежде послушать самому и сделать собственные выводы. Большое количество известных гитаристов мира используют активы и довольны ими. Может и вам стоит попробовать?

Источник