Привет, Хабр! Brown Sound — это специфическое звучание электрогитары, ставшее визитной карточкой Эдди Ван Халена. Повторить уникальный звук великого гитариста пытались и пытаются многие. У каждого получается что-то своё.
Сегодня мы соберём и послушаем один из вариантов «дисторшна по ван-халеновски», используя интересную схему на полевых транзисторах с управляющим переходом (JFET).
Артистом, который максимально ярко показал и дал услышать всему миру, что цельнокорпусная электрогитара — это совсем не то же самое, что классическая испанская гитара или акустическая фолк-гитара со стальными струнами, был Джими Хендрикс.
Не только прекрасная музыка Джими с выразительными исполнительскими приёмами, но и его педали фуз и вау (квакушка), его спиральный шестиметровый кабель стали легендарными. До Хендрикса на электрогитарах так не играли.
А изобретательный и экстремально талантливый Эдди Ван Хален пошёл ещё дальше. Благодаря Эдди, электрогитара вышла на совершенно новый исполнительский уровень, с теппингом, машинкой тремоло «Флойд Роуз» и компрессированным звучанием с экстремально высоким гейном.
Если Джими Хендрикс показал, на что способен стратокастер, то Эдди Ван Хален изобрёл суперстрат — электрогитару для шреда. Так стали называть виртуозный исполнительский стиль Ван Халена и его последователей.
▍ Из истории гитары
На всех музыкальных инструментах можно играть виртуозно, и применительно к каждому инструменту виртуозность своя. Электрогитара эволюционировала из акустической гитары со звукоснимателем, который стали устанавливать просто для того, чтобы инструмент имел достаточную громкость для игры в оркестре или джаз-бэнде.
За историю человечества были изобретены тысячи разновидностей музыкальных инструментов, но мейнстримом стали далеко не всё. Имеют значение диапазон воспроизводимых звуков, стабильность и трудоёмкость настройки, удобство игры и транспортировки, и, конечно же, исполнительские возможности. А также громкость.
Электронные усилители звука появились только в прошлом столетии, потому неудивительно, что признанными концертными инструментами стали не всё подряд, а только громкие и очень громкие.
Из числа струнных инструментов арфа и фортепиано имеют длинные толстые струны, запасающие значительную энергию колебаний. Струны мандолины короткие и тонкие, зато сдвоенные. Скрипки и виолончели резонируют всем телом, передавая звуковые колебания воздуху, а энергию струнам постоянно добавляет смычок.
Акустической гитаре, особенно классической, с кетгутовыми или нейлоновыми струнами, не повезло. Корпус гитары эффективно отбирает энергию колебаний струн, превращая её в слышимый звук. Но инструмент щипковый, а не смычковый.
Колебания быстро затухают и имеют более-менее значительную амплитуду только в самом начале. Потому акустическую гитару в большом ансамбле, или по соседству с громкими инструментами, просто не слышно.
Не повезло акустической гитаре и с динамическим диапазоном — отношением максимального звукового давления к минимальному, выраженному в децибелах. Он составляет всего 14 дБ, в отличие от более 40 дБ у контрабаса и рояля.
Потому классическая испанская гитара — сольный камерный инструмент, который нужно слушать затаив дыхание. А на эстраде гитара со стальными струнами чаще всего служила инструментом, аккомпанировавшим вокалу.
Существует и двенадцатиструнная гитара, предназначенная преимущественно для игры аккордами, поскольку исполнять соло на сдвоенных струнах затруднительно.
▍ В погоне за громкостью
С развитием электронного усиления к акустической гитаре стали приспосабливать электромагнитный звукосниматель. И пионерами в этом перспективном деле стали не Орвилл Гибсон и Лео Фендер, а компания Stromberg Guitars.
Нет, это не Stromberg-Voisinet, она же Kay Musical Instrument Company из Чикаго, штат Иллинойс.
И даже не Stromberg-Carlson, основанная в том же Чикаго в 1894 году, когда истёк срок действия патента Александра Белла на телефон. Эта компания была крупным производителем телефонного оборудования и электроники, в том числе радиоприёмников, усилителей, громкоговорителей и микрофонов. Но не гитарных звукоснимателей.
Интересующая нас компания Stromberg Guitars основана шведским иммигрантом Чарльзом Стромбергом в Бостоне, штат Массачусетс, в 1905 году, и начала свой путь к успеху, как и мануфактура Орвилла Гибсона, с производства банджо и мандолин.
В 1920-х годах популярность банджо среди профессиональных музыкантов стала снижаться, уступая место гитаре. Не желая отставать от трендов, в 1927 году мастер Чарльз разрабатывает свою первую гитару с выпуклой верхней декой (арктоп) Stromberg G-1. А начиная с G-3, появились инструменты с вырезом в корпусе для облегчения доступа к верхним ладам. Такую форму назовут «синглкат».
За последующие 28 лет компания произвела всего-навсего порядка 640 экземпляров гитар, которые славились высоким качеством и представляют собой большую коллекционную ценность. Зато сегодня Stromberg NBE Corporation s.r.o. располагается в чешском городе Горжовице и продолжает производить бутиковые джазовые гитары.
Выпуклая верхняя дека, огромный размер джазовых «банок» и применение толстых струн были обусловлены всё той же громкостью. Попробуйте поиграть в биг-бенде с его оглушительной духовой секцией на акустической гитаре без усилителя!
К 16-дюймовому модельному ряду G вскоре добавилась 17-дюймовая серия Deluxe, а потом и 19-дюймовые «мамонты» Stromberg Master 300 и Master 400. Шириной (не длиной!) как диагональ 19-дюймового монитора, это были действительно огромные гитары!
В студии для записи акустической гитары и тогда, и сейчас использовали микрофоны. Для подзвучки на камерном концерте микрофоны также являются хорошим решением. Но если по соседству играют громкие инструменты, или необходимо озвучить большой зал, чем меньше микрофонов и больше датчиков на инструментах, тем лучше. Меньше риск самовозбуждения.
Итак, необходимо было искать другие пути повышения громкости гитары, кроме микрофонов и увеличения корпуса. И эти пути нашлись.
▍ Рождение звукоснимателя
Первый в истории электромагнитный гитарный датчик был создан компанией Чарльза Стромберга. Но это был не привычный нам звукосниматель, улавливающий изменения магнитного поля, вызванные движением струн, а преобразователь механических колебаний деки в электрические.
Стромберг воспользовался актуатором, или драйвером, применявшемся в громкоговорителях тех лет. Сегодня такую систему с уравновешенной арматурой можно встретить только в наушниках премиум-сегмента, а в те давние времена она использовалась для приведения в действие мембраны рупорного громкоговорителя.
На верхнем фото электромагнитный драйвер громкоговорителя компании Baldwin, произведённый в 1927 году. А на нижнем — гитарный звукосниматель Стромберга 1928 года.
Звукосниматель крепился на массивной металлической пластине, встраиваемой внутрь корпуса гитары, мандолины или банджо. Колебания деки передавались посредством стержня уравновешенному якорю звукоснимателя.
Изменения магнитного поля наводили ток в катушке, откуда электрический сигнал передавался ламповому усилителю, а оттуда — на громкоговоритель с электромагнитным актуатором. Потому что патент US1707570A на привычный нам динамический громкоговоритель с подвижной катушкой Эдвард Келлог и Честер Райс получат только в 1929 году.
Такой звукосниматель был сильно подвержен микрофонному эффекту, и музыкантам он не понравился, зато дал толчок к дальнейшим творческим изысканиям.
▍ Без лишних деталей
В 1931 году скрипача и слайд-гитариста Жоржа Бошама осенила гениальная идея. Что, если роль подвижного якоря в электромагнитном преобразователе будут выполнять сами струны?
Тогда не понадобится ни уравновешенной магнитной арматуры, ни механизма передачи механических колебаний деки, ни массивной металлической пластины, относительно которой эти колебания считываются.
На чертеже Бошама к патенту US2089171A мы видим все элементы знакомого нам гитарного звукоснимателя: катушку индуктивности вытянутой продолговатой формы, стержневой магнитопровод под каждой струной, расположение датчика на деке под струнами, и даже регулировочные винты с пружинками, позволяющие настроить оптимальное расстояние до струн!
Единственным архаизмом, унаследованным от актуаторов рупорного громкоговорителя, было использование для подмагничивания двух постоянных магнитов дугообразной формы, которые образовывали кольцо, окружавшее струны.
Запатентованная гавайская гитара предназначалась для игры слайдом, будучи горизонтально расположенной на коленях исполнителя, имела литой алюминиевый корпус, производилась Ro-Pat-In Company — компанией Жоржа Бошама и Адольфа Рикенбакера, и получила прозвище «сковородка».
В 1934 году компания переименована в Rickenbacker, и благодаря Джону Леннону из ливерпульской четвёрки получила мировую известность.
▍ А как же Gibson?
Однако при слове «электрогитара» большинство из нас вспоминают не Rickenbacker, а Gibson и Fender. И это целиком заслуженно.
В 1921 году сотрудник компании Gibson Тадеуш МакХью изобрёл регулируемый компрессионный анкерный стержень, который позволил не только прецизионно регулировать прогиб грифа под натяжением струн, благодаря чему можно настроить высоту над ладами в миллиметр или даже меньше, но и сделать гриф тонким, даже при использовании стальных струн.
Именно благодаря тонкому грифу с малым расстоянием от струн до ладов стали возможны умопомрачительные виртуозные соло. Электрогитара получила возможность стать примой в ансамбле, нисколько не уступая скрипкам и флейтам.
Что касается работы над звукоснимателями, то ею в компании Гибсон первым начал заниматься экстремально талантливый музыкант и инженер Ллойд Лоар. Тот самый, что разработал культовую мандолину с завитком и первым в мире создал гитару с эфами, как у виолончели, вместо традиционного круглого отверстия.
Эксперименты Лоара начались с ёмкостных звукоснимателей, принцип работы которых состоял в зависимости ёмкости конденсатора с воздушным диэлектриком от расстояния между обкладками.
Из-за экстремально высокого выходного сопротивления и чувствительности к влаге, экспериментальные звукосниматели Лоара не стали успешными. Много лет спустя ёмкостный гитарный датчик был всё-таки доведён до совершенства Винницким Центральным конструкторским бюро информационной техники (ЦКБИТ), и назывался «ОРФЕЙ» ВЧУУГ (высокочастотное устройство управления гитарой). Но и это устройство не вошло в мейнстрим, оставшись редкостным техническим курьёзом.
Далее Ллойд Лоар занялся электромагнитными звукоснимателями, а в 1933 году ушёл из Gibson, став соучредителем компании Vivi-Tone. К сожалению, таланта к ведению бизнеса у выдающегося лютиера не было, и компания не достигла коммерческого успеха.
▍ Чародей электрогитары
Зато Эдди Ван Хален был не только виртуозным музыкантом, талантливым самодельщиком и зажигательным артистом, но и умел преподнести себя в бушующем море шоу-бизнеса и индустрии музыкального оборудования.
Секрет фирменного «бурого звучания» Ван Халена на самом деле оказался довольно простым.
Что видели зрители на концертах за спиной Эдди? — Полный стек Marshall. То есть, два кабинета 4x12 с головой Plexi, как и у многих других рок-музыкантов.
Что же там было на самом деле? — Ламповая голова работала не на громкоговорители, а на электронную нагрузку, после которой сигнал проходил через фленжер, фейзер и дилей, а затем поступал на полупроводниковый усилитель H&H V800. И уже к этому усилителю были подключены кабинеты.
И это ещё не всё. Голова Plexi питалась не как полагается, напрямую от электросети напряжением 120 вольт, а через автотрансформатор, настроенный на 90 вольт. Таким образом, лампы работали в режиме значительного недокала и пониженного анодного напряжения.
Мы уже писали о том, насколько сильно режим питания влияет на звучание ламповых и транзисторных гитарных эффектов. Эдди Ван Хален это знал, и с успехом использовал.
▍ Схема педали
Можно раскочегаривать дорогой и массивный ламповый усилитель, а можно попробовать получить те же самые эффекты с помощью операционных усилителей или транзисторов. В 2001 году Эд Гулдри разработал весьма изысканную схему BSIAB — brown sound in a box, браун саунд в коробочке, — которую соберу сегодня и я.
Схема педали начинается с двух усилительных каскадов класса А без общей обратной связи со стабилизаторами тока на Q2 и Q4 в качестве нагрузки транзисторов Q1 и Q3. Такая схема включения транзисторов называется каскодной, а ещё мю-каскадом или каскадом с активной нагрузкой.
Первый каскад имеет в цепи истока RC-фильтр, состоящую из резистора R3 и конденсаторов C3a и C3b. Далее следуют пассивный фильтр C4R6C5 и тонкомпенсированный регулятор гейна R19C6. Нагрузкой третьего каскада на транзисторе Q5 является резистор R16.
Пассивный регулятор тона выполнен по схеме смесителя сигналов с фильтра верхних частот C8R8 и фильтра нижних частот R7C10. И наконец, перед регулятором громкости R21 включён двухступенчатый фильтр нижних частот R17C13R18C14.
▍ Сборка и звучание
Дисторшн собран из конструктора от фирмы GuitaraMania и заработал сразу без каких-либо проблем. Все компоненты достойного качества, набор можно рекомендовать.
Звучание этого эффекта мне нравится. В нём действительно есть характер Ван Халена, который он впоследствии воплотил в усилителях 5150, когда отказался сначала от Marshall Plexi, а затем и от Soldano SLO100.
Хотя шумит эта схема, как первобытно грубый Soldano, а не как утончённый 5150. В Torpedo Captor X, которым я пользуюсь, встроен пороговый шумоподавитель, потому нельзя сказать, чтобы шумы портили впечатление. Факт состоит в том, что они заметны, и впечатление дополняют.
Если установить плату в нормальный экранированный корпус, шумов будет меньше, но если верить отзывам других счастливых обладателей BSIAB, полностью избавиться от них невозможно.
Но разве не в этом и состоит прелесть бутиковой гитарной электроники? Мы не хотим, чтобы было идеально. Мы хотим, чтобы было интересно. Идеальной должна быть механика гитары для обеспечения играбельности. А несовершенство электроники делает звук живым и вдохновляет музыкантов и слушателей.
Узнавайте о новых акциях и промокодах первыми из нашего Telegram-канала ?
