Акустические свойства музыкальной древесины, опыт 5: ещё 10 пород и 2 новых модели гитарных усилителей

Привет, Хабр! В предыдущем опыте мы выяснили, что дерево почти не влияет на звук... не то что электрогитары, но даже самого дерева, если сигнал пьезозвукоснимателя обрабатывается моделью усилителя Peavey 5150 с определёнными настройками. Тогда как в модели усилителей Fender и Mesa Boogie F100 звучания пород древесины прекрасно различимы, и на слух, и по показаниям анализатора частотного спектра на быстром преобразовании Фурье.

Сегодня посмотрим и послушаем звук ещё десяти пород дерева с моделями двух других гитарных усилителей: Marshall JTM45 и Diezel VH4. Дополнительно подключим на выход пьезодатчика осциллограф, чтобы увидеть амплитуду сигнала и её динамику, то есть, время затухания, сустейн, зависящий от добротности, или Q — quality-фактора образца.

Чем может объясняться невозможность различить звучание разных гитар во многих миксах и треках, в том числе некоторых видео, которые якобы доказывают несостоятельность понятия тонвуда или так называемой деревянной теории звука?

Сегодня проверим, зависит ли эта различимость от уровня гейна, или от чего-то другого. Ведь красный канал педальки Valeton Coral Amp хайгейновый, а зелёный с малым усилением. Сегодня настроим эти каналы на моделирование других усилителей, и узнаем, что будет.

В прошлый раз мы услышали и увидели на графике спектра, что определённые форманты пород древесины, которые принято использовать для накладок грифа, ярко и даже яростно прорезаются через частотный спектр сигнала, даже модели хайгейн канала Peavey 5150. Наиболее резкими оказались пау ферро, они же проявили максимальный микрофонный эффект. Видимо, неспроста знатоки говорят, что накладка грифа влияет на то, как звук электрогитары прорежет микс, то есть, будет читаться среди всего частотного спектра.

Почему до сих пор стучу в деревяшки без струн и электромагнитного датчика? — Потому что и без струн узнаём много нового о музыкальном дереве и гитарном усилении. Струны, возможно даже, с «волчками», (неприятными воющими модуляциями колебаний), будут скоро, но не сегодня. Сегодня будут 10 новых пород древесины и как всегда, несколько старых, для референса.

На зелёном «чистом» канале сегодня у нас модель винтажного Marshall JTM45, на красном хайгейновом модель модернового, митольного Diezel VH4. Предусиление установим на максимум, громкость на такой уровень, чтобы не сильно отличаться от чистого сигнала пьезодатчика, все регуляторы тембра на середину.

В качестве осциллографа воспользуемся карманным FNIRSI-5012H, полюбившимся многим за доступность и полосу пропускания 100 МГц, (хотя для спектра аудиосигнала она не так актуальна). Установим ждущую развёртку с перезаписью экрана по каждому триггеру, цену делений 100 мВ и 1 мс.

▍ Ольха

Амплитуда сигнала 676 милливольт. Это вполне достаточно для гитарного усилителя. Время затухания 6 миллисекунд, далее идёт послезвучание около 2 кГц.





Спектр ольхи мы хорошо помним, и модель JTM45 его не искажает. Все пики остались, только немного сдвинулись влево.

Так взаимодействуют резонансные контуры, и потому регуляторы тембра считаются интерактивными, то есть, взаимодействующими: они не только поднимают или снижают уровень той или иной частотной полосы, но и смещают её. Материалы инструмента, звукосниматели, шнур, педали, усилитель, кабинет, микрофон, — это последовательность фильтров, через которые проходит гитарный сигнал.

Кабинет «фокусирует» звук в гитарном диапазоне.



Модель VH4 внезапно делает то же самое, что и кабинет.



Кабинет снижает подъём басов и сильно режет высокие.

▍ Липа

У липы преобладает послезвучание вчетверо более низких частот (около 500 Гц), чем у ольхи.






На графиках хорошо видно, как усилитель и кабинет последовательно «фокусируют» звучание, сохраняя его особенности.




То же самое делает и модель VH4 с её кабсимом, только более акцентированно.

▍ Ясень

Уровень сигнала и время затухания зашкаливают. Напомню, что это не мягкий болотный, а твёрдый ясень.

▍ Обече (абачи, вава)

Сигнал глуше, чем у других пород древесины.

▍ Сукупира

Видим мощный сигнал и долгий сустейн во всех областях спектра.

▍ Макоре, вишнёвое махагони

Вот это поворот! Уровень сигнала и сустейн буквально зашкаливают по сравнению с предыдущими образцами. Неспроста разные махагони ценятся как материал грифов и корпусов электрогитар. И это не просто какие-то неуловимые интуитивные чувства при прослушивании записи, а фиксируется показаниями приборов и может быть выражено в цифрах. К махагони надо будет потом вернуться, а пока идём дальше.

▍ Клён

▍ Явор

Ещё один клён, сикомора или сикомор. Этим словом называют как минимум три разных дерева: смоковницу на Ближнем Востоке, платан в США, и европейский белый клён явор, он же псевдоплатановый, или ложноплатановый, или немецкий клён семейства сапиндовых, который как раз представлен этим образцом. Плотность 545. Согласно словарю Фасмера, не путать с драконом Фафниром из Дневного Дозора, именно из явора делались русские гусли. Этот клён очень свилеватый, годичные кольца образуют сложный, красивый рисунок c трёхмерным эффектом, который так и просится на что-нибудь музыкальное.



В сравнении с предыдущим клёном, более акцентирован липовый пик.



Нет, мы не забыли измерить и взвесить образцы, и рассчитать плотность. Просто захотелось поставить два клёна рядом.

▍ Вишня

Семейство розовые. Плотность 485. В гитаростроении встречается редко. В музыке применяется чаще всего в язычковых духовых инструментах, например, турецких. Вспомнилось, саксофон по классификации — это деревянный инструмент, потому что создающая исходные звуковые колебания трость деревянная. Влияет ли она на звук? Уж наверное, коль скоро саксофонисты, кларнетисты и так далее уделяют столько внимания тростям.

▍ Берёза

Семейство берёзовые. Плотность 581. Растёт в России повсюду, применяется везде, изредка и в гитаростроении. Например, верхние деки некоторых классических гитар производителя Saga. Зато очень ценится как материал корпусов кабинетов, то есть, акустического оформления громкоговорителей, из-за природного резонанса на низких и высоких частотах, которые динамикам воспроизводить особенно трудно. Потому берёзу называют «натуральным эквалайзером».

▍ Ироко

Африканский дуб, нигерийский тик, он же ороко, осан, мвуле, одум, камбала, руле морейра. Слова из какого-то вуду. Произнося это, как бы не вызвать ничего лишнего. Семейство тутовые. Плотность 621. Благодаря звонкости, используется в музыкальном инструменте чалапарта, название которого, хоть и звучит как бы по-индийски, но принадлежит баскам северной Испании и юго-западной Франции. В гитаростроении ироко применяется, например, мастерами Анатолием Прохорчуком и Евгением Кудрявцевым из Санкт-Петербурга.

▍ Карагач, или каргач, вяз мелколистный

Семейство вязовые. Плотность 662. Произрастает в юго-восточной Азии, на Кавказе, в средней полосе России. У древесины очень эффектный рисунок с трёхмерным эффектом, можно просто засматриваться. Фактура рельефная. Применяется в гитарах Khmelevsky.

▍ Тик, teak, тектона

Название намекает на то, что из этого дерева можно построить многое. Произрастает в Юго-Восточной Азии, семейство яснотковые. Древесина бархатистая, имеет благородный матовый блеск и терпкий аромат старой кожи. Судя по плотности 707, мой образец из старого дерева, а не с плантации.

Кроме штурвала крейсера Аврора, по неподтверждённой легенде, искажающего звучание тонвуда струнных инструментов в некотором радиусе вокруг себя, (видимо, потому Ленин предпочитал играть на терменвоксе,) из тика сделаны акустическая тревел гитара FLIGHT TR-1000 и мост Убэйн в Мьянме длиной более километра, построенный примерно в 1850 году. Это самый длинный и старый деревянный мост в мире. Можно купить такую гитару, поехать туристом на этот мост и сыграть на нём что-нибудь, сделать замечательные фото и видео. Но в комментариях кто-нибудь обязательно напишет, что материал моста не влияет на мост.

▍ Американский орех

А именно, чёрный орех, black walnut. Семейство ореховые. Плотность 720. В 1629 году был ввезён в Европу. Успешно культивируется в Средней полосе России и на Урале, где ради упрощения ремонта дороги спиливают исторические даурские лиственницы. Плоды съедобны. Текстура дерева интересная. Используется в акустических гитарах Martin, Lindo Neptune SE.

▍ Дуб, oak

Семейство буковые. Плотность 722. Использован в тонблоке и топе знаменитой полуакустической электрогитары Red Special Брайана Мея.

▍ Бук, beech

Семейство буковые. Плотность 735. Растёт повсеместно в умеренных широтах Евразии и Северной Америки. Прочная, тяжёлая древесина. Где она только не применяется? При обработке паром прекрасно гнётся без растрескивания, потому используется в венских стульях и других изделиях с гнутыми деталями. Как минимум, чувствительность к влажности накладывает определённые ограничения для применения в музыкальных инструментах. Встречается в советских электрогитарах, применяется в мастерской Northstar Guitars.


На осциллограмме виден интересный эффект «сложенной волны» (folded wave) в послезвучании.

▍ Лайсвуд или лейсвуд

Змеиное дерево, оно же шёлковое дерево, silky oak, — очень плотное и тяжёлое австралийское дерево с фактурой змеиной кожи, что очень пригодится и для глэм-металла, и для тяжёлой музыки с мистической атмосферой. И вообще красиво. Относится к экзотическому семейству протейных, куда входит орех макадамия. Плотность 962. Применяется в акустиках и укулеле Lichty guitars, басах Wyn Guitars, электрогитарах Poznysh Guitars, не говоря об ограниченных сериях Ibanez USA Custom Exotic Wood, Charvel SD-65 San Dimas Style, ESP M-II Hardtail Lacewood. Это дерево не только музыкальное, но и спортивное: знатоки бильярда ценят «эластичность» кия из лейсвуда, которая отчётливо чувствуется в игре.

▍ Выводы

Итак, несмотря на очень разные уровень гейна и формирование тембра, в модели усилителей Marshall JTM45 и Diezel VH4 характерные обертона разных пород дерева прекрасно различимы. Что и требовалось… нет, не доказать, а выяснить. Я вижу и слышу всё это вместе с вами. Мне интересно получать и осмыслять опытные данные.

Меня упрекают за упоминание фендеровского стекла и прочих художественных наименований. Но опыты были бы неполными и неинтересными без контекста: что за дерево, какой плотности, в каких музыкальных инструментах и иных целях применяется, что говорят о нём ценители электрогитары. Это не слепые тесты. Здесь мы слышим и видим, во что и как я стучу, как закреплен датчик, через что и в каком режиме подключен, видим график частотного спектра, а сегодня и осциллограмму.

По уровню ослабления сигнала тепловыми потерями, проявляющемуся в амплитуде сигнала пьезозвукоснимателя, длительности послезвучания и его гармоническому составу можно понять физические основы, приведшие к возникновению иерархии гитарных пород древесины.

Из сегодняшних образцов, наиболее популярных для корпусов электрогитар, рекордсменом по амплитуде и сустейну стало вишнёвое махагони макоре. Махагони — одна из самых желанных групп пород древесины для многих музыкантов. Отчасти потому, что на гитарах из этого дерева играют многие кумиры и звёзды рока, металла, блюза. Красное дерево ещё и красивое, престижное, не очень тяжёлое. Но Gibson и другие компании и лютье выбрали его не только поэтому. А прежде всего потому, что оно даёт тёплый звук с мощным сустейном.

Ясень, ольха, липа идут далее друг за другом. У липы больше сустейна, чем у ольхи, но он глуше, то есть, беднее гармониками. Зато богат гармониками и звонок, высокодобротен клён, потому и используется на топы и грифы, включая накладки (фретборды).

Кленовый топ на махагони у Gibson Les Paul, на липе в форме щита («лопаты») у Music Man Majesty. Les Paul — подписная модель Лестера Пола, (о чём многие не помнят), Majesty — Джона Петруччи из Dream Theater, (и эта гитара настолько хороша, что всё более и более становится стандартом, как когда-то Лес Пол).

Разные музыканты предпочитают для разных звучаний разные сочетания древесины: красное дерево с топом или без него, ольху, ясень, липу. Накладка из палисандра даёт более тёплый звук, чем эбони. Из пау ферро — более резкий. Выбор древесины ещё и зависит от калибра струн и их натяжения, то есть, строя, так как эти факторы влияют на добротность струны как колебательной системы, взаимодействующей с грифом и декой гитары.

Кроме собственно амплитудно-частотной характеристики, некоторое приближение к которой мы видим на графике частотного спектра отклика на удар молоточка, разным породам дерева свойственно разное время затухания сигнала на разных частотах, как и должно быть у сложных колебательных систем. На будущее планирую серию опытов по моделированию этого феномена в аналоговом виде.