Техническая сторона гитар - что влияет на тон?

Question

Как биомедицинский инженер, я узнал много вещей, которые имеют непосредственное отношение к гитарам и игре на гитаре. Я узнал о вибрационных механических системах. Я узнал о материаловедении. Я узнал о дедуктивных рассуждениях и решении проблем. И я узнал о науке и исследованиях, и о бесчисленных способах, которыми мы можем обмануть себя с помощью предвзятости и плацебо.

Здесь часто есть темы о конструкции гитары, изменениях тона и ряде тем, которые показывают недопонимание в основы того, как все работает. Я подумал, что постараюсь помочь, изложив пару идей на языке непрофессионалов.

Итак ... давайте начнем с того, как понимать вибрирующие системы.

Простейшая вибрирующая механика Система, которую вы можете нарисовать такова:


Просто масса, подвешенная на пружине. Для практических целей пружина имеет постоянную жесткость независимо от того, как долго она растягивается. Когда масса перемещается, а пружина сжимается или растягивается, масса движется вперед и назад циклически. Если нет ничего, чтобы замедлить его, он делает это навсегда.

Но мы знаем, что в реальном мире эти системы "с потерями". Из-за трения часть энергии рассеивается в виде тепла, и вы теряете механическую энергию. Таким образом, более тонкая картина системы такова:


«R» - это демпфер, который представляет собой все вещество, которое отбирает энергию у вибрирующего движения и превращает ее в тепло .

Это изображение представляет собой полезную симуляцию большинства вибрирующих систем, включая гитары. И есть только три вещи, которые могут измениться: масса, жесткость (пружина) и демпфирование (демпфер).

В этой модели есть несколько интересных моделей поведения. Во-первых, он хочет вибрировать с определенной скоростью. Это «резонансная частота», о которой мы так много слышим. С другой стороны, вибрация инициируется одним «импульсом» энергии извне (скажем, гитарным грохотом) ... и вибрация продолжается в течение определенного периода времени, в зависимости от степени демпфирования. Вы можете думать об этом как сустейн.

Итак, что делать с гитарами? Ну, трудно представить их как единую массу, пружину и амортизатор. С системной точки зрения, они на самом деле состоят из сотен (миллионов?) Масс, пружин и амортизаторов, которые сложным образом связаны друг с другом. Даже вещи, которые не выглядят как изображения, которые мы нарисовали ведут себя точно так же, как эта картинка. Например, рассмотрим воздух внутри корпуса гитары:

Это просто масса воздуха, соединенная с пружиной воздуха - она ​​делает то же самое! Многие вещи о механике гитары можно понять таким образом. Вибрация струны, вибрация воздуха между гитарой и вашим ухом ... вся масса, жесткость и демпфирование.

Когда вы начинаете сложным образом соединять массы, пружины и амортизаторы, они начинают взаимодействовать друг с другом. Результаты этого взаимодействия могут быть очень сложными, и поэтому, казалось бы, мелочи могут иметь огромное значение, а, казалось бы, огромные вещи не могут иметь никакого значения вообще. Это зависит от того, как все эти массы, пружины и амортизаторы связаны. Но, несмотря на всю сложность, гитару можно рассматривать как систему масс, пружин и амортизаторов, и вы можете ответить на многие вопросы, посмотрев на нее таким образом.

Вот еще одна интересная вещь. Две из этих переменных (масса и жесткость) влияют только на скорость, с которой объекты будут вибрировать (частота), и на расстояние, которое они пройдут (амплитуда / отклонение). Одна из этих переменных (демпфирование) влияет только на продолжительность вибрации и на то, как быстро вибрационная энергия откачивается и превращается в тепло.

Итак, когда вы спрашиваете себя ", какое влияние оказывает XX на тон? ", вот серия полезных вопросов.

- изменение добавило или вычитало массу?
- изменение добавило или вычитало жесткость?
- изменение добавило или вычтло демпфирование?
- я добавило или вычло новые механические элементы (массы, пружины или амортизаторы)?
- изменение связало способ взаимодействия массы, пружин и амортизаторов?
- насколько я изменился?

Так что я открываю ветку для обсуждения и вопросов. Если кто-то нашел это полезным, я могу сделать что-то подобное для свойств материала. Я мог бы даже сделать один в отношении слуха, восприятия, предвзятости и плацебо.

Answer 1

Цитата:

Первоначально опубликовано brucefulton ↠ Мы не могли не соглашайтесь больше.

«Все должно быть сделано как можно проще, и не проще». - Альберт Эйнштейн

Answer 2

Цитата:

Сообщение от devellis ↠ Позвольте мне выбросить другую перспективу, просто чтобы держать вещи интересными. Идея нисходящего подхода уже была высказана, но позвольте мне немного ее конкретизировать. Если вы хотите знать, почему мы спим, что заставляет нас смеяться или почему у нас есть сознательное осознание, вы обычно не обращаетесь к физике. Если вы хотите понять, почему подсолнечник отслеживает путь солнца, существуют биологические объяснения, которые более убедительны, чем сведение всего процесса к физике, лежащей в основе реакции растения. Очевидно, что законы физики не приостанавливаются, когда мы спим или думаем, или подсолнух меняет свою ориентацию, но наука физики просто не лучший инструмент для решения этих вопросов. Ну, гитара не похожа на сон или осознанность. Но остается вопрос, каковы лучшие научные инструменты для понимания гитар? Я думаю, чтобы ответить на это, мы должны объяснить, что насчет гитары, мы хотим понять. Если то, что мы хотим понять, это то, что заставляет их «звучать хорошо», то я думаю, что нам, возможно, придется выйти за рамки физики. Под этим я подразумеваю, что мы могли бы использовать инструменты в дополнение к , а не вместо физики. Нейрофизиология, безусловно, одна из частей этого. Но могут быть и другие. Например, есть ли малоизвестные исследования ботаников, которые могли бы объяснить свойства древесины, которые имеют отношение к делу (я предполагаю, что ответ «нет», но я мог бы ошибаться там)? Существуют ли области молекулярной биологии или органической химии, которые могли бы дать представление об изменениях, происходящих по мере роста дерева, а затем переходов от живого существа к музыкальному инструменту? Физика - мощный инструмент, и он, безусловно, дал нам ценную информацию о том, как работают гитары. Но есть ли вовлеченные более высокие уровни организации, которые могут лучше подходить для перспектив, отличных от физики? Еще один способ думать об этом - спросить: «На каком уровне организации находятся наши исследования природы гитар? ?» Под «уровнем организации» я имею в виду континуум от субатомного, молекулярного, механического, биологического, поведенческого, социального, культурного до космического (указать лишь некоторые из множества ориентиров для размышлений об уровне сложности организации системы). Кажется, мы возвращаемся к механике, и это, безусловно, актуально. Но есть ли другие точки входа в понимание того, что делает «хорошую гитару», которая также может быть очень актуальной? Мы избегаем их, потому что считаем их слишком сложными для исследования или мы действительно думаем, что они просто не важны? Просто интересно.

Как Вы указали, все зависит от вашего уровня расследования. Базовая физика не может ответить, почему отличная гитара заставляет меня улыбаться. Может быть, можно ответить, почему спина и бока красного дерева звучат не так, как палисандр спинки и бока, конечно, с учетом других переменных.

Answer 3

Цитата:

Сообщение от Аарон Смит ↠ Там Есть несколько способов убедить людей в том, что просто не так.

Чем старше я становлюсь, тем больше поражаюсь тому, что люди могут убедить себя в быть правдой, часто без каких-либо обоснованных доказательств, или даже перед лицом противоречивых доказательств.

Answer 4

Цитата:

Сообщение от zmf ↠ Это Страшный комментарий, потому что это различие, AFAIK, лежит в основе системы убеждений в культуре гитары. Мне нравится задаться вопросом, насколько многое из того, что мы считаем правдой, на самом деле является лишь принятием данной системы убеждений. В этом контексте я хотел бы спросить, думаете ли вы, что есть разница в звуках палисандра и гитары из красного дерева, независимо от того, считаете ли вы, что имеется достаточная «документация». Не пытаюсь поставить вас на место. Просто любопытно.

I подозреваемый рандомизированные испытания с элементами управления могут поддерживать большинство или все следующие утверждения относительно спины и боков гитары :
A) Гитары схожей конструкции, изготовленные одним производителем разных видов, будут так же или более похожи по тону, чем гитары схожей конструкции, изготовленные разными производителями одного и того же вида, судя по слепым слушателям с контролем. (Создатель имеет значение)
B) Существует, по меньшей мере, такое же разнообразие, от образца к образцу, наборов древесины одного и того же вида, что и вариация от образца к образцу, деревьев различных пород. (Акустические свойства древесины непредсказуемо варьируются в зависимости от отдельного образца).
C) Существует достаточно различий, от образца к образцу, для древесины одного и того же вида, и выбор видов не позволяет надежно предсказать конкретные изменения тона, которые будут коррелироваться случайно с помощью слепых тестов прослушивания с контролем (древесина достаточно изменчива, чтобы выбор древесины только на основе породы не влиял на тон последовательным и предсказуемым образом).
D) Учитывая выборку гитар из разных пород дерева, слушатели не будут быть в состоянии надежно идентифицировать виды строительства в слепых тестах на слух с контролем на значительных уровнях или определить их относительный возраст (существует низкая корреляция между выбором древесины и определенными тональными характеристиками).

Чтобы быть убедительными, тесты должны быть научными и слепыми, с контролем, а не с опросами форума, личными анекдотами или удивительными историями). Должна применяться стандартная статистическая методология, с убедительным значением при p <=. 01. <br>
Важна концепция контроля. Предположим, что гитарный мастер всегда выбирает палисандр с уровнем тона касания x1 и методом строительства y1, в то время как тот же гитарный мастер выбирает красное дерево с тоновым сигналом тона x2 с методом построения y2. Гитары вполне могут быть достоверно разными, причем вид является наиболее очевидным видимым различителем, но различие заключается в сочетании специфических для пород видов практики практик, а также любых внутренних различий в самой древесине. Это делает этот вид тестирования сложным и более субъективным, чем хотелось бы.

Answer 5

Цитата:

Сообщение от Аарон Смит ↠ " Все должно быть сделано как можно проще и не проще ». - Альберт Эйнштейн

И самое сложное, что нужно сделать, - это применить упрощенные машинные принципы редукционизма к анизотропным системам, полагая, что их можно масштабировать. Редукционизм совершенно не подходит для квантового анализа, с которым у Эйнштейна были проблемы. И подумайте о динамике динамики, байесовской статистике и других не редукционистских подходах. Спасибо за помощь моей точке зрения!

Answer 6

Техническая сторона гитар - что влияет на тон?

Возможно, все технические аспекты, касающиеся физики тона, включая размер, массу, дизайн, демпфирование и т. Д. Гитары, могут быть уточнены до определенного набора эмпирических формул ... Наиболее важным фактором, который, по-видимому, оказывает такое же или большее влияние на техническую сторону тона гитары, является гитарист. Все факторы и характеристики, необходимые для анализа физики инструмента, относятся к гитаристу. Для меня это так же важно на каждом уровне, как и свойства гитары. Физические характеристики гитариста и связь гитары с игроком ... Отличная тема, Аарон!

Answer 7

Цитата:

Первоначально написал billgennaro ↠ Аарон, Вам также может понравиться чтение книги Эрвина Сомоги «Адаптивная гитара». Это не технический, но много говорит о жесткости, массе и демпфировании / сцеплении. Это откровенный «гитарный» разговор о том, как эти переменные настраиваются с помощью громкоговорителя для достижения желаемых результатов, и он имеет непосредственное отношение к тому, что вы говорите. Билл

Спасибо за отзыв, Билл. Еще одна книга для моего списка чтения!

Answer 8

Цитата:

Первоначально опубликовано brucefulton ↠ Но я Подозреваемый вид древесины имеет мало общего с этим. Я подозреваю, что это в основном дизайн - мастерство мастера по изготовлению и подбору материалов, или комбинированное мастерство фабрики - и немного удачи в розыгрыше, плюс грамотный выбор и обработка любых материалов, используемых мастером или фабрикой. выбирает для использования.

Твердый ответ.

Не брезгливо, но уже поздно. Когда приходит время, я очень стараюсь подстригать ногти, чтобы сохранить одинаковую форму, но когда я играю на гитаре, они звучат совсем по-другому.

Я удивлен, что никто не вмешался, чтобы сказать это, конечно Гитары из розового дерева и красного дерева звучат по-разному.

Answer 9

Цитата:

Сообщение от Аарон Смит ↠ Очень Хорошая мысль, так как большая часть действий гитары происходит вне областей, где все аккуратно и линейно. Кроме того, вход никогда не бывает простым, совершенным импульсом. Это хорошие модификации и дополнения к существующим идеям. Я не думаю, что связь может быть оставлена ​​вне обсуждения. Как только основы рассмотрены, это обсуждение. Это единственный способ добраться от пружины / массы / демпфера до гитары. Я бы сказал, что связь и взаимодействие - это большая часть дискуссии. Хотите объяснить, как это работает, в нескольких предложениях? ;) Это трудный путь, выходящий за рамки моих навыков и знаний. Однако, я думаю, вы можете предположить, что все хорошо взаимосвязано. Если бы они не были, гитара не была бы статичной системой. Все силы в гитаре разрешены равными и противоположными силами; иначе силы заставили бы это изменить формы. Но после того, как она сыграна, в течение разумного промежутка времени, гитара остается такой же, какой была до того, как была сыграна. Так что же тогда это за сопряженные интерфейсы? Маленькие крошечные версии механической системы в ОП. С массой, жесткостью и демпфированием.

Что касается граничных условий, я не говорю о нелинейных эффектах, я говорю о том, как граничные условия создают спектр стоячей волны.

Что касается связи, то другим базовым параметром в этой упрощенной модели является сила связи. Если бы вы математически моделировали эту простую систему, это была бы система связанных волновых уравнений, и чрезвычайно важным параметром, наряду с массой, жесткостью и т. Д., Является сила сцепления. Это было бы в самой простой формулировке.

Answer 10

Все влияет на тон.