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 написал Аарон Смит ↠ Хорошо , вы можете либо начать с простых основ и продолжить сложную работу, пока не получите что-то полезное, либо вы можете исходить из предположения, что все непостижимо для Магии (!), и работать в обратном направлении, пока не получите ... что?

Аарон - Редукционизм - обоюдоострый меч, и в некоторых случаях имеет отрицательный оттенок. Нейронаука может стать почти «волшебной», когда вы задаете вопрос, например, что является основой сознательной мысли Вы можете понять все компоненты того, как работает мозг с помощью редукционистского подхода - свойства мембраны, пластичность синапсов, даже анатомически наметить все нервные цепи в мозге - но когда у вас все это есть, вы все равно не понимаете не знаю, как возникает сознательная мысль. Требуется еще одна парадигма, и, в конце концов, я проверил, никто не уверен, что это будет.

В любом случае, иногда вы получите отрицательный ответ на редукционистский подход, являющийся ответом на все проблемы. Но я согласен с вами, что это хороший подход для понимания гитары. Может быть. Это все те неприятные нелинейные взаимодействия между компонентами, которые могут вызвать проблемы.

Answer 2

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 существуют ли более высокие уровни организации, которые могут лучше подходить для других целей, чем физика?

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.

Answer 3

Цитата:

Сообщение от zmf ↠ Аарон - - Редукционизм - обоюдоострый меч, и в некоторых случаях имеет отрицательный оттенок. Нейронаука может стать почти «волшебной», когда вы задаете вопрос, например, что является основой сознательной мысли Вы можете понять все компоненты того, как работает мозг с помощью редукционистского подхода - свойства мембраны, пластичность синапсов, даже анатомически наметить все нервные цепи в мозге - но когда у вас все это есть, вы все равно не понимаете не знаю, как возникает сознательная мысль. Требуется еще одна парадигма, и, в конце концов, я проверил, никто точно не уверен, что это будет. В любом случае, иногда вы получите отрицательный ответ на редукционистский подход, являющийся ответом на все проблемы. Но я согласен с вами, что это хороший подход для понимания гитары. Может быть. Все эти неприятные нелинейные взаимодействия между компонентами могут вызывать проблемы.

Поверьте, я вижу это повсюду. Болезнь сердца вызвана холестерином в стенках артерий. Поэтому, если мы просто будем есть меньше холестерина, мы вылечим болезнь сердца. Правильно?

В вашем примере вы не можете использовать эти сокращения для объяснения сознательного мышления. Вы можете использовать их для разработки лекарств и лечения некоторых заболеваний. Стоит?

Я думаю, мы упускаем из виду разницу между сокращением и избыточным сокращением. Я согласен, что некоторые из моих заявлений в ОП были слишком далеко идущими, и я их отредактировал. Но в конечном итоге вопрос, на который вы пытаетесь ответить, определяет, насколько вы можете упростить.

Answer 4

Цитата:

Первоначально написал WordMan ↠ Отличный материал , но разве ответ не амальгама многих уровней? Есть базовые, механические свойства, а дзен в системе плеер / гитара? И все это хорошо!

Я бы так подумал. Вот почему я сказал другие уровни в дополнение к вместо вместо физики.

Answer 5

Меня также развлекает тот факт, что единственные люди, которые разместили здесь, это те, кто уже точно знал, о чем я говорю, возможно, больше, чем я, и каковы были ограничения. Люди, которым на самом деле нужно знать эти вещи, вероятно, не собираются вступать в эту тему.

Что в значительной степени доказывает, что вся эта вещь в любом случае является глупой.

Answer 6

Цитата:

Первоначально написал Аарон Смит ↠ As 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.

Не установлено Мое удовлетворение в том, что спина и бока красного дерева звучат иначе, чем спина и бока из розового дерева, если единственной независимой переменной является порода дерева.

В нескольких настоящих случайных слепых тестах, о которых я знаю, некоторые на других инструментах, даже опытные слушатели, не могут правильно соотнести инструмент определенного возраста или дерева с их оценкой звука. Дело не в том, что инструменты не звучат по-разному, а в том, что люди а) не могут продемонстрировать способность правильно определить возраст или выбор дерева для инструмента и б) не оценивают звук инструмента, изготовленного из определенного дерева или возраста в соответствии с традиционными предположениями, например, что старые скрипки звучат лучше или что конкретное дерево дает лучший звук.

Answer 7

Ну, не ко всему нужно подходить редукционистским образом, чтобы работать. Аспирин работал так же столетие назад, как и сейчас, и никто не знал, что это за механизм.

Лично я думаю, что для понимания сложных систем нужно понимать процессы на разных уровнях сложности. Что-то, что всегда кажется мне немного странным, - это сосредоточенность на физике того, как звучит гитара, и на относительном пренебрежении любым вниманием, уделяемым приемнику, то есть на том, как наши нервные системы обрабатывают эту физическую энергию. Вроде как построение передатчика без учета характеристик радио, которое будет захватывать сигнал. Я подозреваю, что причина кроется в том, что в их ремесле больше инженеров, чем в нейрофизиологии, но больше лютеров, но я могу ошибаться.

Итак, на одном уровне существуют самые простые переменные, которые в отдельности на самом деле не отдавай должное сложному явлению. С другой стороны, это сложная система, включающая в себя так много переменных и взаимодействий между этими переменными, что она не поддается полному пониманию с помощью инструментов, которые у нас есть.

Мне кажется, что наш выбор - либо мешать вся идея в том, чтобы понять, почему гитара звучит так, как она звучит, или избавиться от этой сложной проблемы как можно лучше. Иногда это может повлечь за собой редукционистский подход, в то время как в других случаях это повлечет за собой более целостный подход. Модель для понимания сложных систем, которая мне всегда нравилась, - это то, что я (по крайней мере, я) назвал осциллирующей моделью, где вопрос идет назад и вперед между упрощенной лабораторной работой и более целостной полевой работой. Выясните что-нибудь в лаборатории, а затем посмотрите, как это происходит в реальном мире. Если возникают расхождения (и они будут), вернитесь в лабораторию, чтобы смоделировать их. По общему признанию, материал, над которым я работал, заметно отличается от того, о чем мы здесь говорим, но, кажется, по крайней мере, стоит обдумать.

А пока мне понравилось резюме, предоставленное Аароном. Иногда полезно вспомнить об основах - и признать их ограничения.

По моему опыту, самые сложные темы могут быть изложены таким образом, чтобы образованные непрофессионалы могли понять. Но это очень сложно. Во-первых, человек, пытающийся это сделать, должен по-настоящему понять материал - не только уметь излагать факты, но и глубоко понимать внутреннюю работу. Затем они также должны развивать в себе умение передавать это нетехническими словами. Это неизбежно повлечет за собой значительную потерю деталей. Хитрость заключается в том, чтобы понять, какие детали не являются абсолютно необходимыми для базового понимания учащегося.

Я видел, как люди делают это с удивительной ясностью и значительной глубиной во многих областях, включая физику элементарных частиц, генетику и иммунитет, чтобы упомянуть несколько, которые приходят на ум. Это непросто, и неуспешное выполнение этого не означает, что кто-то не знает своих вещей. Знание этого и живое общение - это разные вещи.

Так что, для меня, я был бы рад видеть Аарона (и других), который больше говорит об этих темах. Это не будет интересовать всех, но каждый из нас уже пропускает множество тем, которые нас не интересуют, я подозреваю.

С другой стороны, принятие этого - приглашение к критике. Мы все хотели бы разделить волосы в наших собственных областях специальных знаний. «Это слишком просто» или «Это слишком сложно» будет критикой, которую можно выровнять при большинстве дидактических усилий (иногда одновременно). Так что, если вы это сделаете, будьте готовы.

Answer 8

Пролистав пять страниц и ничего не поняв, я не понимаю, почему никто не задумывался о важности звуковой дыры в драматическом улучшении тона.

Answer 9

Цитата:

Первоначально: robj144 ↠ I ' Я не пытаюсь, ОП есть ... У меня уже есть доктор философии. :)

Хорошо, вы извинены. :)))

Answer 10

Цитата:

Сообщение от brucefulton ↠ I подозреваемый рандомизированные испытания с элементами управления могут поддерживать большинство или все следующие утверждения относительно тыльной и боковой сторон гитары :

Вы бы использовать людей в качестве инструментов для измерения различий. Пожалуй, самая чувствительная мера.

С предубеждением из-за моего прошлого я впервые подумал о том, чтобы сделать лучший спектральный анализ звуков, чтобы увидеть, показывают ли спектрограммы что-либо. Меня поразило, что они не могут. Я думаю, что мы в основном говорим о различиях в тембре. Сыграйте открытую струну на двух гитарах, и на этой частоте, очевидно, будет много энергии, но тонкие различия в гармониках или тонкой структуре вокруг «А» могут не сказать вам много.

Но мой вопрос был действительно, при отсутствии таких доказательств вы склонны верить, что есть разница? Да, но, может быть, отчасти потому, что гитарные форумы говорили мне, что есть.