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 Девеллис ↠ 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 нейрофизиологов, 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. В то же время, 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 замечательной 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, это 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 возьмете это на себя, будьте готовы.

Отличный пост! Что касается критики ... У меня довольно толстая кожа. Забавно, что эта тема привлекла физиков / инженеров AGF, а не подавляющее большинство людей, которые могут найти эту информацию новой или полезной.

Вы заметили, что многие вещи должны быть решены путем наблюдения , а не теория. К сожалению, проблемы, с которыми мы сталкиваемся при наблюдении, не делают это упражнение более легким.

Для некоторого облегчения я собираюсь вернуться к одной из тем «почему моя гитара лучше вашей гитары» ссориться с незнакомцами из-за более бессмысленных вещей. :)

Answer 2

Цитата:

Первоначально написал zmf ↠ Вы бы использовать людей в качестве инструментов для измерения различий. Пожалуй, самая чувствительная мера. С предубеждением из-за моего прошлого моей первой мыслью было сделать лучший спектральный анализ звуков, чтобы увидеть, если спектрограммы что-то выявили. 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.

Тони Райс классно играл на гитаре Ovation с композитным верхом и чашей сзади и по бокам на пару его самых ранних альбомов, в то время как большинство людей думали, что он играет свой довоенный Martin Dreadnaught со старым еловым топом и бразильским палисандром сзади и сбоку (который он также играл на нескольких треках). Другими словами, люди, в том числе некоторые очень опытные и самоуверенные слушатели, не могли отличить или были одурачены высококачественной записью традиционного дредноута со спиной и боками BRW по сравнению с чашей-спиной с композитной пластиковой спиной и боками. (Google Tony Rice Ovation; существуют разные аккаунты). Теперь, если кто-то знает ответ, он может вернуться назад, выслушать, выявить некоторые слуховые различия и объявить одно лучше другого в соответствии с личными предубеждениями после факта, но дело в том, может ли человек, ослепший, идентифицировать пластика против BRW? Очевидно нет.

Итак, вы говорите мне ;) И, я думаю, вы могли бы различить Smallman (Nomex с двойным верхом и решеткой) и Ramirez (верх из кедра, с веером), оба с BRW, гораздо проще, чем вы могли отличить Рамирес EIR от Рамирес Махагон, при прочих равных условиях.

Введение о-области не меняет моих предположений, на которых основывались разработанные гипотезы. Позвольте мне спросить вас - Если бы я показал вам следы осциллографа, не могли бы вы сказать мне, какие из них были из BRW, а какие из красного дерева, если один был маленьким, а другой - Рамирезом? Или, может быть, между одинаковыми следами видов может быть столько же различий, сколько между следами разных видов?

Теперь я ничего не сказал, что гитары не имеют различий и что некоторые гитары не звучат лучше для большинства люди, чем другие. Или что у конкретных производителей нет характеристик строителя, которые некоторые слушатели могли бы определить.

Но я подозреваю, что порода дерева имеет к этому мало отношения. 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.

Говорят, что Джулиан Брим оценивал 150 или более отдельных гитар до выбора той, которую он использовал в течение дюжины лет. Наслаждайтесь поездкой :)

Answer 3

Цитата:

Первоначально: zmf ↠ При этом уровень, кажется, есть предположения, которые требуют систем верований, которые могли бы привести к мифологиям. и при этом они не хотят быть. И при этом они не должны быть. Одним из наиболее интересных событий, связанных с изготовлением гитары, был семинар с Хосе Романиллосом. Он сделал все, чувствуя и испытывая. На том же общем мероприятии Ричард Шнайдер присутствовал на той же конференции, частью которой был семинар, и принес с собой одну из своих гитар. Он неоднократно говорил о таких вещах, как согласование импедансов, инерционных масс и т. Д. Если Шнайдер был «наукой», то Романилос был «религией». Я не сомневаюсь, кто делает инструмент, который я предпочитаю.

Answer 4

Цитата:

Первоначально написал Dina4 ↠ Техническая сторона гитары - 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!

Это правда. Люди, которые не просто знакомы с гитарами и гитаристами, обычно могут различать артиста по его тону и стилю, независимо от того, какую гитару играют или какие ее части.

Answer 5

Цитата:

Первоначально написал Аарон Смит ↠ I Меня также развлекает тот факт, что единственные люди, которые разместили здесь сообщения, - это те, кто уже точно знал, о чем я говорю, вероятно, больше, чем я, и каковы были ограничения. Люди, которым действительно нужно знать эти вещи, вероятно, не собираются вступать в эту ветку.

Когда-то у меня был превосходный учитель философии - лучший учитель, которого я когда-либо имел на любую тему. Он начал каждый урок со слов: «Каждый из вас должен приносить с собой в каждый класс словарь. К сожалению, те из вас, кто меньше всего в этом нуждается, всегда будут иметь его, а те из вас, кто больше всего в этом нуждается, никогда не будут». Он был прав.

Цитата:

Что в значительной степени доказывает, что вся эта штука в любом случае дурацкая.

Ну, первое правило эффективного общения - это определить целевую аудиторию. То, о чем вы говорите, не представляет большого интереса для широкой публики или обычного гитариста. Как грубое обобщение, они хотят «звуковые фрагменты», а не понимание.

Цитата:

Для некоторого облегчения я собираюсь вернитесь к одной из тем «почему моя гитара лучше вашей гитары», чтобы поссориться с незнакомцами из-за более бессмысленных вещей.

Теперь вы знакомы с дискуссионными форумами. :)))

Answer 6

Цитата:

Первоначально написал brucefulton ↠ Это правда , Люди, которые не просто знакомы с гитарами и гитаристами, обычно могут различать артиста по его тону и стилю, независимо от того, какую гитару играет или какие ее составляющие.

Воспроизведение музыки на самом высоком уровне компетентности и достижений - это всегда сотрудничество между музыкантом и инструментом.

Это правда, что музыкальные стили многих музыкантов легко распознаются образованным слушателем ... но это не обязательно все это идет на создание отличной музыки. Я не уверен, что можно расчленять ...

Answer 7

Цитата:

Первоначально написал Аарон Смит ↠ I Меня также развлекает тот факт, что единственные люди, которые разместили здесь сообщения, - это те, кто уже точно знал, о чем я говорю, вероятно, больше, чем я, и каковы были ограничения. Люди, которым на самом деле нужно знать эти вещи, вероятно, не пойдут в эту ветку. Что в значительной степени доказывает, что вся эта вещь в любом случае является дурацкой.

Вероятно, самонадеянное высокомерие новичка отвергло их.

Answer 8

Цитата:

Сообщение от zmf ↠ I ' Я удивлен, что никто не сказал, что, конечно, B / S гитары из розового дерева и красного дерева звучат по-разному.

Или, конечно, B / S из розового дерева и красного дерева звучат по-разному ;)

Но я открыт для того, чтобы услышать, что данный дизайн, конструктор, качество сборки и игрок вносят достаточный вклад в тон, чтобы скрыть или перекрыть различия.

Answer 9

Цитата:

Сообщение от Чарльз Таубер ↠ I Когда-то у меня был превосходный учитель философии - лучший учитель, которого я когда-либо имел, по любому предмету Он начал каждый урок со слов: «Каждый из вас должен приносить с собой в каждый класс словарь. К сожалению, те из вас, кто меньше всего в этом нуждается, всегда будут иметь его, а те из вас, кто больше всего в этом нуждается, никогда не будут». Он был прав.

Это приобрело особое значение.

Answer 10

Wooooooow. Спасибо за это, Алан. Лот там, чтобы жевать!