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:

Сообщение от zmf ↠ I ' было бы интересно услышать больше на эту тему. Каковы наиболее распространенные мифологии?

С риском звучать легкомысленно или недоброжелательно, просто прочитайте общий форум в течение нескольких дней: вы найдете их много. Вы можете начать со старой диаграммы Taylor, которая пытается графически показать тональный результат использования одного «дерева тона» против другого. Если вас это не интересует, выберите любую нить, касающуюся смазки грифов и «подачи» древесины. Или выберите один при чистке отделки, или другой о том, как полировать до блеска матовую поверхность, или тусклые блестящие следы на матовой поверхности. Прочитайте один о том, как размер тела, форма, вырезы влияют на звук. Возьмите любую нить на регулировочных стержнях фермы, и какова ее цель и как это сделать - не поворачивайте гайку более чем на 1/8 оборота, затем подождите один день и поверните ее еще на 1/8. Прочтите, какую ель следует использовать с такой-то задней и боковой древесиной, чтобы получить звук «х». И так далее.

Answer 2

Алан, просто хочу сказать спасибо за помощь в обсуждении. Я узнал кое-что из каждого из ваших постов.

Я никогда прежде не рассматривал зависимость жесткости зерна от поперечной жесткости и как это повлияет на различные режимы вибрации.

Я не гитарный строитель, но я много занимался любительской работой по дереву. Меня всегда удивляло, что разные породы дерева так сильно отличаются друг от друга во многих отношениях: плотность, жесткость, расширение / сжатие в зависимости от содержания влаги, свойства обработки и обработки и т. Д. Мне интересно, что вы найдете такой широкий спектр свойств в пределах одного и того же вида древесины. Всякий раз, когда я обращался с чем-то вроде красного дерева, вишни, клена, бубинга, это всегда казалось очень последовательным и похожим от доски к доске, предполагая одинаковую ориентацию зерна. И вы никогда не могли бы принять клен за вишню или вишню за красное дерево и т. Д. Разница в свойствах в пределах вида удивляет меня.

Answer 3

Когда Ричард Гувер проводит вас по семинару в Санта-Круз, он останавливается на разных станциях и рассказывает о физике, демпфировании, жесткости, вибрации и всевозможных идеях, которые я никогда не рассматривал после физики в средней школе.

Он дает науку для чайников таким способом, который легко доступен.

Answer 4

Цитата:

Первоначально написал Аарон Смит ↠ Плюс Я думаю, что многие фабриканты выбирают древесину только по внешности. Если вы посмотрите на то, как Martin оценивает их лучшие леса, это все по внешности. Самые чистые, самые безупречные доски - это ААА и т. Д. Я не думаю, что многие из них делают много для оценки физических свойств или для настройки сборки гитары на основе этих качеств.

Но разве вы не думаете, несмотря на то, что Martin сортов только по внешнему виду, они покупают свою древесину самого высокого качества у очень надежного поставщика древесины, который постоянно поставляет древесину, которая производит гитары того, что Martin считает высокого качества?

Просто мысль.

Билл

Answer 5

Цитата:

Первоначально написал robj144 ↠ Это было бы [результат] в простейшей формулировке.

Так почему же все мы, «кандидаты в доктора наук», пытаемся найти простейшую формулировку, такую ​​простую, что он больше не представляет объект реального мира, который мы пытаемся смоделировать? :)

Answer 6

Цитата:

Первоначально опубликовано billgennaro ↠ Тем не менее, мне кажется, из 100-х и 100-х Martin гитар, которые я играл и ремонтировал (я не большой фанат Martin, кстати), что их 40 Series 'гитары сделаны с топами более высокого класса звучат лучше на регулярной основе, чем их 28 серия. Единственный ответ, который я могу придумать, заключается в том, что они покупают свою древесину для 40-й серии у конкретного поставщика, который постоянно поставляет им не только древесину с лучшим внешним видом, но также древесину с лучшими тональными качествами. Есть мысли?

Да, я понимаю, что вы говорите. По сути, как критерии выбора древесины, так и характеристики здания могут отличаться для серий 40, GE, Authentic и других специальных серий, чем для стандартных серий. Если кто-то принимает практические решения о том, какие доски подходят для этих более высоких сборочных характеристик, прогон для рассматриваемой серии должен быть довольно небольшим, чтобы избежать "горлышка бутылки", когда кому-то приходится выбирать лес для непрактично больших количество инструментов.

Answer 7

Цитата:

Первоначально написал Аарон Смит ↠ Однако Я думаю, вы можете предположить, что все хорошо взаимосвязано.

Я прочитал от нескольких уважаемых мастеров, что акустическая гитара работает с 5% эффективностью. когда дело доходит до передачи энергии оторванных струн в конечный результат создания звуковых волн в воздухе. Имея это в виду, связь (наряду с другими факторами, которые вы обсуждали) становится сверхкритической. Потеря только 1% передачи энергии из-за связи может привести к потере до 20% общей выходной энергии. Хорошо сделанные гитары могут быть «хорошо связаны», но я думаю, что все они не «одинаково» связаны.

В любом случае, о чем подумать!

Билл

Answer 8

Цитата:

Первоначально написал Алан Каррут ↠ Брюс Фултон писал: «Породы дерева - гораздо менее важная проблема для арендатора, у которого есть некоторые способы узнать, что такое древесина на самом деле, и поработать или выбрать древесину по этим свойствам.

Ваши последние несколько постов звучат так, будто вы опасно близки к поддержке гипотез, которые я выложил для проверки ранее в теме (или, может быть, это была другая) :)

Answer 9

Цитата:

Сообщение от Чарльз Таубер ↠ Итак почему, опять же, все мы, «кандидаты в доктора наук», пытаемся найти простейшую формулировку, настолько простую, что она больше не представляет объект реального мира, который мы пытаемся смоделировать? :)

Я не пытаюсь, ОП есть ... У меня уже есть докторская степень. :)

Answer 10

Аарон Смит писал:
«Я согласен с вами по основному вопросу. Есть много вещей, которые, как кажется, имеют значение для тона, которые, вероятно, теряются ниже порога обнаружения в практической обстановке. И я думаю, что делать правильно спроектированные, слепые и контролируемые испытания чрезвычайно сложны с гитарами. "

Аминь и аминь ...

Любая проверка древесины, кроме простой косметической классификации, требует времени, а человеко-часы самый дорогой ввод в производственных условиях. Вот почему они идут на такие длины, чтобы уменьшить их. Недавно я слышал, что Taylor измеряет плотность вершин, которые они используют, что является отличным показателем для модуля Юнга вдоль зерна, и это довольно быстро сделать, если вы начнете с кусочков одинакового размера. Сортировка по плотности по трем или пяти классам, распределение по толщине и назначение дерева соответственно, могли бы помочь им лучше контролировать тон. Я не знаю, действительно ли они это делают, но это имело бы смысл.