Книга: Чердак. Только физика, только хардкор!

7.4. Почему звук электрогитары отличается от обычной?

7.4. Почему звук электрогитары отличается от обычной?

Звук скрипки похож на звук виолончели, звук трубы похож на звук тромбона. Инструменты одной категории звучат одинаково, но вот гитара и электрогитара – кардинально разные вещи. И там, и там – струны, гриф, дека. Но звук разный.

Все знают, насколько мощной и злой может быть электрогитара, чего нельзя сказать об обычной гитаре, звук которой мягок и мелодичен. Откуда возникает такая большая разница? Ведь и то, и то – гитара!

Тот резкий звук, который мы ассоциируем с электрогитарой, – это только эффект, который можно применить и к виолончели, и к фортепиано и так далее. Это – эффект дисторшн (англ. distortion – искажение). Но исторически он возник именно на гитаре, и настоящие ценители любят только тот, который нашли гитаристы в середине прошлого века. Давайте поговорим именно об этом звуке.

Классическую акустическую гитару люди слушают уже давно. До нее были всякие похожие на нее инструменты, но принцип у них одинаковый. Звук обычной гитары образуется благодаря гармоническим колебаниям струны и усиливается декой благодаря резонансу. В итоге получаются плавные звуковые волны, которые и есть звук гитары.

Сотни лет людей устраивала громкость инструментов, но с развитием музыкальной индустрии все больше и больше людей хотели послушать известных музыкантов. Гитару стали подключать к электроусилителю, чтобы она звучала громче. И вот тут понеслось!

Усилок берет сигнал, а именно переменный ток, с гитары и увеличивает амплитуду этого тока. И если играть не очень громко, то усиление без искажений и звук нормальный. Кстати, отчасти из-за этого в электрогитарах отказались от большого резонатора, потому что усиление происходит в усилке, а не в деке.

Но вот если играть очень громко, то усилок не справляется, так как в любой схеме есть ограничение по амплитуде. В реальности у него есть какой-то предел, дальше которого он не может ее увеличивать. Гладкие синусоиды срезаются, и в результате получается совсем другой, резкий звук. На усилителях тех времен это звучало достаточно мелодично, и этим начали пользоваться многие музыканты – перегружать усилитель.

В этом основная разница, но можно рассмотреть этот эффект еще более детально. Есть такая штука – преобразование Фурье. Если такое преобразование провести с синусоидой, то получится функция-точка, показывающая частоту этой синусоиды. Если произвести преобразование Фурье для сложного колебания, которое является смесью «простых» гармонических колебаний, у нас получится несколько точек, показывающих, какие отдельные частоты содержатся в этом сигнале. И если мы преобразуем перегруженный звук гитары, то окажется, что в нем, помимо основной частоты, появляется много дополнительных частот! Их называют гармониками, и они окрашивают звук электрогитары и еще больше отдаляют ее от акустической.

То есть в резкий звук электрогитары больший вклад вносит усилок, нежели сама гитара.

И еще один факт. Электрогитара обязана своим звучанием магнитам! Если б не они, возможно, мы бы сейчас не слушали Queen и AC/DC и Metallica. В самых популярных звукоснимателях с помощью магнитов колебания струны преобразуются в электросигнал.

Под каждой струной есть постоянный магнит. Он создает магнитное поле, в котором колеблется струна. В ней возникает переменный электрический ток, который создает вокруг себя еще одно магнитное поле, только уже переменное. Оно, в свою очередь, создает в катушке, намотанной вокруг магнита, электрический ток, который колеблется в такт струне. Вот такая длинная цепочка, но благодаря ей возможно бесконтактным способом превратить колебания струны в ток.

Так что для электрогитары подходят только металлические струны.

На самом деле музыкальные инструменты всегда были и являются объектом исследований. Сейчас с невероятной скрупулезностью изучены спектры многих инструментов, построены их математические модели, которые с успехом используют в синтезаторах. В наше время придумано море синтетических звуков, музыку можно писать на любом компьютере. Однако настоящий звук перегруженной гитары по-прежнему извлекают по старинке – на старых гитарах и усилителях. Настолько он особенный.