Корпус гитары с акустической точки зрения

Последняя бука буква «р»

Ответ на вопрос «Корпус гитары с акустической точки зрения «, 9 букв:
резонатор

Альтернативные вопросы в кроссвордах для слова резонатор

Колебательная система с резко выраженными разонансными свойствами

Дека гитары как усилитель

Колебательная система музыкальных инструментов

И дека, и сурдина, и труба

Ящичек под камертоном

В парапсихологии и биолокации — образец, повышающий и (или) обуславливающий экстрасенсорные способности

Определение слова резонатор в словарях

Википедия Значение слова в словаре Википедия
Резона́тор — колебательная система , в которой происходит накопление энергии колебаний за счёт резонанса с вынуждающей силой. Обычно резонаторы обладают дискретным набором резонансных частот . В технике обычно встречаются резонаторы с колебанием электромагнитных.

Примеры употребления слова резонатор в литературе.

Они постепенно сходились над отверстием резонатора, исчезали в другом измерении, а затем вновь появлялись с другой стороны, однако когда он любовно провел ладонью по образованной ими упругой плоскости, раздался ужасно диссонансный аккорд.

Он состоял из двух полых коробчатых резонаторов, разделенных грифом со множеством струн.

При резонансе увеличиваются колебания воздушной пробки, в такт этому возрастает колебательное давление во внутренней полости резонатора по сравнению с давлением в свободном поле.

Бах увидел моторчик индивидуальной силовой защиты и с негодованием пнул его — защита надежно предохраняла от ручных резонаторов, но против рушащихся глыб была бессильна.

А в Заболотье по росам играют и пастух на трубе и подпасок на жалейке, что я за грех считаю, если случится проспать и не слыхать его мелодии на дудочке, сделанной из волчьего дерева с пищиком из тростника и резонатором из коровьего рога.

Источник: библиотека Максима Мошкова

Корпус гитары с акустической точки зрения

Добрый вечер! Здравствуйте, уважаемые дамы и господа! Пятница! В эфире капитал-шоу «Поле чудес»! И как обычно, под аплодисменты зрительного зала я приглашаю в студию тройку игроков. А вот и задание на этот тур:

Вопрос: Корпус гитары с акустической точки зрения (Слово состоит из 9 букв)

Ответ: Резонатор (9 букв)

Если этот ответ не подходит, пожалуйста воспользуйтесь формой поиска.
Постараемся найти среди 1 126 642 формулировок по 141 989 словам.

Корпус гитары с акустической точки зрения

Резонатор — Корпус гитары с акустической точки зрения

Разбор по буквам:

• Резонатор — Слово на Р
• 1 — я буква Р
• 2 — я буква Е
• 3 — я буква З
• 4 — я буква О
• 5 — я буква Н
• 6 — я буква А
• 7 — я буква Т
• 8 — я буква О
• 9 — я буква Р

Варианты вопросов:

translateSpanWord

Кроссворды, сканворды – доступный и действенный способ тренировки интеллекта, увеличения багажа знаний. Разгадывать слова, складывать пазлы – развивать логическое и образное мышление, стимулировать нейронную деятельность мозга и, наконец, с удовольствием коротать свободное время.

Гитара с точки зрения физики

•Люди живут в мире звуков. С точки зрения физики звук – это механическая волна, которая возникает в результате колебания упругого тела.

•Воздушная волна действует на нашу барабанную перепонку, и мы слышим звук.

Просмотр содержимого документа
«Гитара с точки зрения физики»

Гитара с точки зрения физики

Выполнил: Устинов Алексей, ученик 11 класса

• Люди живут в мире звуков. С точки зрения физики звук – это механическая волна , которая возникает в результате колебания упругого тела.
• Воздушная волна действует на нашу барабанную перепонку, и мы слышим звук .

• Гитара – струнный щипковый музыкальный инструмент. Применяется в качестве аккомпанирующего или сольного инструмента во многих стилях и направлениях музыки, среди которых романс, блюз, кантри, фламенко, рок, метал, джаз.

• Гитара представляет собой корпус с длинной шейкой, называемой «грифом». Лицевая, рабочая сторона грифа – плоская либо слегка выпуклая. Вдоль неё параллельно натянуты струны.

• Источником звука в гитаре являются колебания натянутых струн. Высота извлекаемого звука определяется силой натяжения струны, длиной колеблющейся части и толщиной самой струны. Чем тоньше, чем короче и чем сильнее натянута струна — тем выше она звучит.

различной амплитуды и частоты

Амплитуды разные, частоты одинаковые

Амплитуды одинаковые, частоты разные

Амплитуды одинаковые, частоты одинаковые

Почему гитара имеет продолговатую форму

• Колебания струны возбуждают воздушные волны внутри корпуса гитары, эти волны приводят в колебания поверхность корпуса, называемую декой, а уже эта поверхность «излучает» те волны, которые мы слышим. Поэтому именно дека составляет главную ценность хорошей гитары. Гитары изготовляют из дерева, а скорость звука в дереве вдоль волокон в полтора раза больше, чем поперек волокон. Для того, чтобы дека гитары резонировала как целое, нужно, чтобы возбуждаемые в деке волны «вдоль» деки и «поперек» нее имели одинаковые частоты. Для совпадения этих частот и неоходимо, чтобы длина волны вдоль волокон была примерно в полтора раза больше длины поперек волокон.

Люди живут в мире звуков. С точки зрения физики звук – это механическая волна , которая возникает в результате колебания упругого тела.

Воздушная волна действует на нашу барабанную перепонку, и мы слышим звук.

Музыка занимает в жизни человека большое место, будь то классическая или рок-музыка. При ее прослушивании в головном мозге человека происходят различные процессы, вызывающие синтез гормонов счастья

Какое значение имеет корпус гитары?

Как называется корпус гитары с акустической точки зрения?

Корпус акустической гитары, предназначен, что бы за счет вибрации (резонации) усиливать звук, по этому он внутри полый, с отверстием, и делается из дерева и тонкой фанеры. Чем больше гитара, тем она громче и ниже звучит. По тому же принципу, усиливается звук например в патефонах, или акустических проигрывателях пластинок. Корпуса таких проигрывателей (к примеру, электропроигрывателе­ й) сделаны так же из дерева, и имеют полость, и пустой корпус. Изготавливаются иногда, в виде тумбочки или шкафчика с дверцами, при открытии-закрытии которых, можно регулировать громкость. Чем больше у такого проигрывателя или патефона (граммофона) корпус, тем громче и лучше он звучит. По тому же простому принципу устроены, многие акустические музыкальные инструменты, в основном струнные. А у электрической гитары корпус, сплошной, из монолитной деревянной доски, и часто не только из дерева, но и еще из пластика, и других материалов, имеет несущее (для крепления струн, ручек, кнопок, грифа, и тд.) и отчасти декоративное значение.

КОНСТРУИРОВАНИЕ ФОРМЫ ГИТАРЫ.

пост murom » 28 ноя 2009, 12:34 » КОНСТРУИРОВАНИЕ ФОРМЫ ГИТАРЫ.

Настоящая статья явилась обобщением наблюдений и размышлений над закономерностями и принципами конструирования, а точнее, формообразования струнных инструментов классической традиции. Они рассматриваются здесь с учетом особенностей конструкторского творчества и инструментального мастерства музыкальной культуры эпохи Возрождения. Таким образом, я исследовал не только конкретный струнный инструмент, гитару, но также и общие законы конструирования. Читателю предлагается описание, в котором исследуется внутренняя логика построения гитары.

Исходя из специфики работы, я использовал различные методы, применяемые как в современном искусствознании (музыка, живопись, архитектура), так и в других областях человеческой деятельности. Основным же для меня является принцип модальности, как особый метод, который я использую при конструировании музыкальных инструментов. Это позволило показать содержательную логику конструкции музыкального инструмента, формировавшуюся в ходе длительной эволюции, основной смысл которой — в поиске закономерных взаимосвязей между эстетикой конструкции и эстетикой звучания. Именно логика конструирования, а не сумма отдельных элементов и их технология, является, наряду с акустикой, тем важным для мастера моментом, который позволит видеть в инструменте процесс становления звука, дает возможность в соответствии с эстетическими и математическими закономерностями выстроить авторский план конструирования инструмента.

Совершенно ясно, что любая конструкторская схема будет оставаться пустой, если не будет опираться на акустические закономерности, то есть на звук как конечный результат творчества инструментального мастера. В нашем исследовании я избирал такой метод, который дает возможность уравновесить два подхода: формообразование и звукообразование, — выявить в наиболее чистом виде смысловую основу гитары как конструкции и представить её как целостную, подобно конкретной, но в отличии от неё обобщенную модель инструмента, очерченную в идеальном конструкторском пространстве.

ГИТАРА КАК КОНСТРУКЦИЯ

Слово конструкция имеет отношение к различным вещам. Так, музыканты связывают его с композицией и аранжировкой музыкальных произведений. Конструкция широко используется в практике инженеров и изобретателей. Во всех случаях это слово относится к предмету человеческой деятельности.

В настоящей работе слово конструкция означает и предмет , то есть гитару, и процесс конструирования инструмента, включающего в себя такие понятия, как достижение идеи и результат. Если идея — образное представление будущего инструмента, то достижение идеи включает два процесса: реализация идеи вычерчиванием всего инструмента на бумаге и реализация идеи в изготовлении самого инструмента. Таким образом, и результат будет появляться дважды: в виде чертежа и самого инструмента. К тому же реализация идеи делится на промежуточные этапы, которые имеют свои результаты. Каждый предыдущий этап выступает детерминантой последующего, что образует алгоритмический ряд процесса конструирования музыкального инструмента.

Любой музыкальный инструмент, в том числе и гитара, является искусственным объектом, на который отложили свой отпечаток многие природные явления и формы. Произведения человека сходны с произведениями природы потому, что процесс образования первых сходен с процессом совершенствования природы. Абстрактное осмысление единства природных, естественных объектов с объектами искусственными, созданными руками и волей человека, приводит к мысли, что все искусственные объекты как бы выкристаллизовались из материала природы под воздействием сознательной деятельности человека. Другими словами, искусственное есть результат преобразования естественного.
Между естественными и искусственными объектами существует и принципиальное различие. Если первые являются непосредственно данными, они есть и созданы природой в процессе длительной эволюции, то созданию искусственных объектов предшествует конструирование или проектирование.

Каждому, кто знакомится с историей гитарного искусства, бросается в глаза, что инструменты, возникшие в эпоху Возрождения, обладают сходными чертами с другими произведениями искусства того времени. Даже при первом знакомстве с ними ощущается присутствие определенного объединяющего начала, их подчиненность общим принципам художественного мышления, например: концентричность композиции, т.е. понимание произведения искусства как законченного единства, в котором все компоненты полностью подчинены целому; и совершенная система пропорций.

Конечно, эти общности проявляются в каждом виде искусства в соответствии со спецификой «строительного материала» и художественного языка. Так в искусстве инструментальных мастеров совершенные пропорции ценны не сами по себе, а в общеконструкторском и акустическом планах. При этом важно подчеркнуть, что инструментальные мастера Ренессанса истоки прекрасного искали не в умозрительных моделях, а в реальной жизни, т.е. они создавали форму инструмента путем сочетания реально наблюдаемых объектов. Таким образом, творчество скрипичных мастеров Возрождения основывалось на тщательном изучении природы, а гитара (и другие струнные инструменты) формировалась по принципу «живой жизни» как органически целостное, внутренне согласованное произведение искусства.

Поэтому мы должны найти те закономерности, которые лежали в основе творчества старых мастеров, и заново воссоздать не только сам инструмент, но и алгоритм творческого процесса, путь размышления мастера. Сложность поставленной задачи очевидна. Ведь творческий процесс на каждом его этапе не столько следование каким-то правилам и программам, сколько их нарушение, пересмотр, которые создают новые правила, новую неизбежность.
Получается, что содержание художественного произведения не может предшествовать его созданию. Произведение раскрывается перед автором лишь творясь. Таким образом, творческий процесс в искусстве построения музыкального инструмента тем и парадоксален, что мастер, создавая новый инструмент, каждый раз создает и его алгоритм.

Создание струнного инструмента вообще и гитары в частности — это научное и художественное творчество. Осмысление и познание гитары как музыкального инструмента аналогично познанию любого явления и ассоциируется с двумя основными процессами: уподобление и приспособление. Уподобление — это процесс, посредством которого человек интерпретирует реальность на основе своего личного опыта и собственного взгляда на вещи; тогда как приспособление есть процесс изменения при помощи механизмов реальности, и внутреннего мира человека.

Если бы инструментальные мастера действовали наподобие технического конструктора, то есть сначала идея, чертеж, потом изготовление деталей, затем компоновка и, наконец, регулировка готового продукта, — то их творчество характеризовалось бы как технологическое. И тогда, анализируя различными способами только сами инструменты, определяя физические данные их составных частей, даже просто копируя, можно было бы повторить их звучание — ведь одни и те же причины порождают одинаковые следствия. Но скрупулёзное копирование не помогает, потому что качество звука определяется не только размерами и конструкцией инструмента, но и особенностями дерева, которое отличается одно от другого.

Так же в работе гитарного мастера присутствуют элементы художественного творчества, относящиеся не только к внешнему виду инструмента, но и к его звучанию, которое невозможно оценить никакими современными приборами, а только непосредственно человеком. Таким образом, качество звучания гитары является результатом слуховых возможностей мастера и его научных знаний.

Если на первоначальном этапе построения инструмента на первом месте стоит технологическая проблема, то в процессе работы главная роль постепенно переходит к художественному творчеству. Исходя из этого, творчество гитарного мастера следует рассматривать с точки зрения как точных наук, так и гуманитарных.

Говоря о форме гитары, следует подчеркнуть, что талия в инструменте нужна с акустической точки зрения. И совершенно не все равно, с позиции характера звука, играет музыкант на гитаре, которая имеет талию, или на лютне грушевидной формы. То же можно сказать и о других щипковых инструментах, звук которых заметно отличается друг от друга. При всем различии отдельных инструментов как мастеровых, так и фабричных, мы легко отличим домру от неаполитанской мандолины, или последнюю от мандолины с плоским дном. И эти отличительные тембровые признаки заложены в самой конструкции инструмента.
С акустической точки зрения восьмеркообразная форма музыкального инструмента должна рассматриваться как объединение двух резонаторов в один. Древние мастера иногда практиковали объединение в одном инструменте двух резонаторов. Так индийский струнно-щипковый инструмент вина имел два тыквенных резонатора под грифом (рис.1, а). Ситар тоже имел два резонатора из тыквы, но один являлся основным корпусом инструмента, а второй, меньшего размера, крепился в верхней части шейки (рис.1, b).

Рис. 1. а) вина; b) ситар; с) тар

Часто резонаторами служили глиняные горшки или долбленные из дерева чаши. Сначала два резонатора крепились вместе таким образом, чтобы больший находился внизу, а меньший — вверху, что образовывало «восьмерку». В некоторых случаях нижний резонатор покрывался мембраной или дощечкой, а верхний оставался открытым, как мы это видим в ситаре. Впоследствии восьмеркообразный корпус долбился из одного куска дерева. К струнно-щипковым инструментам с двумя резонаторами, соединенными вместе, можно отнести азербайджанский тар (рис.1, с), дагестанский чугур, грузинский тари и т.п.

Конструкция гитар создавалась и совершенствовалась в течение довольно продолжительного времени. Однако каких-либо теоретических источников для обоснования выбора формы и размеров корпуса, расположения пружин на деке не существует. Имеется теоретический расчет мензуры и разбивка ладов на грифе, расчеты некоторых узлов и деталей, которые подробно излагаются в различной литературе, например: Л.Бондас и И.Кузнецов. Производство и ремонт щипковых музыкальных инструментов. М. — 1983. — 288 с. Там же приведены различные варианты распределения пружин на деке.

В настоящей работе даны рекомендации по конструированию формы корпуса гитары. Геометрическому анализу подверглась классического испанская гитара с монтировкой грифа к корпусу на 12-м ладу.

В отличие от скрипки, где основные пропорции и характер кривых формы утвердились уже в XVII веке, форма и размеры гитары постоянно меняются. Мастера ищут свой тип гитары, который несет отпечаток их индивидуальности. Предлагая читателю анализ классической гитары, автор стремится помочь инструментальному мастеру в создании своей собственной конструкции инструмента, используя предложенную методику.

Если говорить о геометрии гитары, то возникает вопрос: Что ставить в основу ее конструирования — эстетическое начало (красота, изящество) или физическое (акустика, механика)? Пограничная полоса между научным и художественным творчеством оказалась довольно непроходимой для взаимного освоения, ибо по обе ее стороны лежат два разных мира — мир научных понятий и мир художественных образов. Геометрия, призванная построить мост между этими двумя мирами, с трудом прокладывает путь в области инструментоведения. Многочисленные распространенные приемы геометрического анализа струнных инструментов, созданных великими мастерами, не имеют никакого акустического обоснования, да и эстетическая целесообразность таких методов вызывает сомнение. Различные части скрипки и гитары вычерчиваются циркулем простым подбором радиусов, что, скорее, похоже на копирование, чем на поиск логических закономерностей.

Представление о развитии инструмента с позиции его конструирования является одной из форм интуитивного и математического обобщения множества видимых, распознаваемых и воспринимаемых геометрических образов, в которых глаз улавливает эффект развития. В этом плане нашей задачей представляется обнаружение такого модуля в конструкции гитары и определение её пропорций.

Конечно, и архитекторы, и инженеры во все времена при построении чертежа использовали циркуль и линейку. В этом нет ничего удивительного, так как в основном в конструкциях используются прямые линии и дуги окружностей. Но, например, при конструировании летательных аппаратов, скоростных автомобилей или радаров циркуль не поможет. Существуют и другие технические конструкции, которые вычерчиваются не циркулем, а при помощи какой-нибудь математической кривой. Нашей задачей является нахождение такой кривой, которая подходила бы к требованиям гитарного конструирования, а именно: она должна быть изящна и в большей мере соответствовать причудливым изгибам инструмента, отвечать критериям акустики и механики. Так как характер изгибов всего инструмента постоянен, мы должны использовать только один вид кривой, которую мы можем увеличивать или уменьшать согласно заданным участкам гитары. Другими словами, мы должны найти такой модуль, увеличивая и уменьшая который мы сможем построить любой струнный инструмент.

Анализируя различные математические кривые, я пришел к выводу, что существует только одна кривая, отвечающая всем требованиям построения струнных инструментов — это спираль Корню или клотоида (рис.2), очень важная в оптике и других инженерных расчётах.

Клотоиды используются в инженерном конструировании много лет. В прежние времена спирали вычерчивались вручную чертёжниками. Это была утомительная работа, которую я проводил сам ещё тридцать лет назад, впервые решая проблему конструирования струнных инструментов. Гораздо легче чертить и располагать клотоиды на чертеже при помощи компьютера. Проектная кривая гитары будет составляться из сегментов клотоид соединённых между собой таким образом, чтобы кривизна была непрерывная.

Рис.2: Спираль Корню (C и S так же называют интегралами Френеля).

Кривизна спирали определяется параметрами её длины так, что радиус в каждой точке спирали обратно пропорционален расстоянию этой точки от начала координат. В отличие от других спиралей клотоида обладает важным свойством: радиус кривизны ее начинается от бесконечности и стремится к нулю, постепенно приближаясь к своей асимптоте (центр завитка), а кривизна стремится к своей идеальной форме — кругу.
Контурная кривая гитары формируется соединением сегментов клотоид. Во всех случаях необходимо решать нелинейное уравнение, чтобы найти масштабный коэффициент а. Угол вращения касательной к каждой спирали будет находится эмпирически.

Другой очень важный момент в геометрическом построении гитары — это использование подходящих пропорций. Столетиями архитекторы и художники пытались установить идеальные пропорции. Предпочтительными пропорциями считались целочисленные отношения: 1:2; 2:3; 3:4; 4:5; 3:5 и др.,- но более популярная пропорция была золотое сечение ( 1.6180339. ), установленная древними греками. Согласно этой аксиоме, при делении целого на две неравные части отношение большей части к меньшей равно отношению целого к большей части. В математических выражениях я буду отмечать её буквой ф

Геометрически построить отрезки в отношении золотой пропорции очень легко. Рассмотрим, например, квадрат ABEF (рис.3).

Рис. 3. Золотой прямоугольник.

Разделим сторону квадрата пополам: АD = DF, тогда ВD гипотенуза прямоугольного треугольника с соотношением катетов 1:2. По теореме Пифагора длина гипотенузы в нем равна V5 ( в этом тексте знак радикала я буду писать буквой V) Соотношения сторон данного треугольника очень простые: АD/ АB = 1/2, ВD/ АD = V5/1, ВD/ АB = V5/2. Отсюда следует:

Если BEM дуга окружности с радиусом равным ВD, то AM/ AB = ф. Таким образом строятся отрезки длиннее данного отрезка пропорционально золотому сечению.
Прямоугольник АВРМ со сторонами АМ = ФАВ называется золотым прямоугольником. Так как четырехугольник АВEF — квадрат, то прямоугольник FEPM также золотой, поскольку EF = фFM. Если мы сейчас возьмём прямоугольник FEPM и вырежем из него квадрат EPTS, то получившийся прямоугольник FSTM также будет золотым. Этот процесс можно продолжать неограниченно долго. Таким образом мы получаем отрезки, кратные золотому сечению в сторону уменьшения.

Если пропорция ф или 1/ ф находится простым решением золотого прямоугольника, то пропорция 2/ ф или ф/2 (также очень важная в нашей работе) определяется следующим образом: из точки D, как из центра, радиусом DA чертим дугу до её пересечения с диагональю BD в точке N, которая делит BD пропорционально 2/ ф. Чтобы убедиться в этом, заметим, что DN = 1, а NB = V5-1. Если ф = ( V5 + 1)/2, 1/ ф = ( V5 — 1)/2 и 2/ ф = ( V5 — 1), то NB/ DN = 2/ ф.

Так как спектрограмма звучащего инструмента неадекватна тембру, который мы слышим, естественно спросить: «Можно ли вообще предугадать будущий звук музыкального инструмента, работая над акустикой его отдельных деталей?»

Если бы конечный результат зависел только от суммы тембральных характеристик отдельных частей инструмента, то эта проблема решалась бы простой настройкой этих деталей по определенному принципу, копируя уже известный инструмент. Но на деле все гораздо сложнее.

Звук производится, когда вибрирующая поверхность взаимодействует с окружающим её воздухом. Двигаясь вперед и назад дека сжимает и разряжает воздух вокруг себя. В результате этих сжатий и разряжений воздуха, прилегающего к деке, создаются звуковые волны, распространяющиеся со скоростью 331.29 м/сек. Звуковые волны от внешней и внутренней сторон деки различаются по фазе на 180 градусов, что соответствует половине длины волны.
Если бы корпус гитары представлял собой только одну деку, т.е. дека была бы в свободном воздухе, она бы вела себя как рыба на берегу. Чтобы понять, почему одинокая дека звучит плохо, обратимся к рисунку 4.

Рис. 4. Почему отдельная дека неэффективна для низких частот.

Знаки плюса показывают зону увеличения воздушного давления, а минуса — уменьшения (a). При смешении воздуха обеих зон наступает акустическое короткое замыкание. Звуки высоких частот смешиваются мало, однако длинные волны низких частот огибают поверхность деки и взаимоуничтожаются (b). Одна из важнейших задач корпуса гитары — это ограничить нежелательное смешение разнофазовых волн (c).

Так как корпус струнного инструмента имеет резонаторные отверстия, воздух внутри корпуса имеет возможность взаимодействовать с внешним воздухом как пружина, тогда как воздух в резонаторных отверстиях действует как излучатель. Этот дополнительный воздушный источник звука вибрирует в фазе с одними частотами и противофазе с другими. Таким образом, звук производится не только от движения деки и дна, но и от движения воздуха вовнутрь и наружу через резонаторное отверстие, образуя резонансную систему (как в резонаторе Гельмгольца). Частота резонанса в такой системе зависит от воздушного объема внутри корпуса и массы воздуха в отверстии.

Гитара излучает целый спектр различных частот. Благодаря конфигурации корпуса, фазы гармоник при выходе через отверстие имеют уже другой угол, что способствует не только вычитанию, но и сложению их амплитуд. Так как резонаторное отверстие с внутренним объемом воздуха корпуса гитары образуют резонансную систему, для музыкального мастера очень важно контролировать соотношение между этими двумя объемами воздуха. Баланс достигается как увеличением или уменьшением объема воздуха в корпусе инструмента за счет боковых стенок, так и изменением диаметра резонаторного отверстия. Немаловажное значение имеет и конфигурация самого корпуса.

Конечно, мы не забываем о распределении толщин и настройке как целых дек, так и отдельных их участков. Однако нет возможности исчерпывающим образом определить, какую работу надо провести со всеми деталями инструмента, чтобы получить нужный нам тембр. Любая попытка ограничить класс рассматриваемых явлений типом уравнения или перечислением каких-либо физических свойств обычно приводит к неудаче, так как всегда найдется пример, не укладывающийся в принятую схему.

Гитарный мастер пытается повторить физические параметры отдельных частей инструмента с тем, чтобы получить результат, сходный с результатом великих мастеров. «Информация», которую снимают исследователи с дек различными методами — это квантование происхождения звука. Ученые пытаются уменьшить шаг квантования с тем, чтобы получить как можно больше информации. Тем самым они усложняют процесс определения происхождения звука. Инструментальные же мастера прошлого в своем творчестве не квантовали информацию об инструменте, а пользовались аналоговыми формами. Это объясняется тем, что одинаковые физические условия порождают не всегда одинаковые результаты.

Волновые процессы, происходящие в системе корпус-отверстие-помещение, имеют сложный характер и должны описываться различными системами уравнений. Однако для понимания наиболее важных явлений, происходящих в данной системе (интерференции, дифракции, отражения и преломления, рассеяния и т.д.) нет необходимости анализировать исходные, вообще говоря, сложные системы уравнений. Простые эффекты, как правило, описываются простыми и потому универсальными математическими моделями.

Корпус гитары является замкнутым пространством для звукового поля (для данных объяснений резонаторное отверстие пока значение не имеет). Звуковые волны в замкнутом пространстве, многократно отражаясь от границ, образуют сложное поле колебательного движения воздуха, которое определяется не только свойствами источника звука (в гитарном корпусе такими источниками служат дека и дно), но также геометрической формой и размерами пространства, и способностью границ пространства отражать, пропускать и поглощать акустическую энергию. Наличие резонаторного отверстия ещё больше усложняет картину волновых процессов, происходящих в корпусе гитары.
Из-за малого объема корпус гитары не может быть диффузным, поэтому волны этого поля когерентны и в нем присутствуют устойчивые явления интерференции. В результате этого в корпусе гитары появляются вторичные источники звука, которые расположены между реальными источниками (декой и дном) в некоторой точке пространства (принцип Гюйгенса-Френеля). Благодаря своей конфигурации корпус гитары формирует этот вторичный источник в районе резонаторного отверстия.

Проектирование гитары — это скорее теоретическая стадия. Основываясь на уже известных фактах и своих собственных исследованиях, я представляю вашему вниманию математическую модель гитары, которая, я думаю, будет отвечать всем требованиям гитарного конструирования. Эта простая геометрическая модель выполнена на персональном компьютере. Более сложная модель, та, которая имитирует поведение акустической системы в динамике, должна производится на мощных ЭВМ (электронно вычислительных машинах). Такая модель может быть использована для наблюдения за теми изменениями, которые возникают в системе при изменении её отдельных параметров.
Для вычерчивания контурных кривых гитары я использовал шаблоны клотоиды. Все операции проводились при помощи компьютерной программы Adobe Illustrator. Клотоиду я вычерчивал в этой программе при помощи Spiral tool по нижеприведенным координатам (таблица 1).

. s. X. Y. R
0.00. 0.0000. 0.0000
0.10. 0.1000. 0.0005. 3.1831
0.20. 0.1999. 0.0042. 1.5915
0.30. 0.2994. 0.0141. 1.0610
0.40. 0.3975. 0.0334. 0.7958
0.50. 0.4923. 0.0647. 0.6366
0.60. 0.5811. 0.1105. 0.5305
0.70. 0.6597. 0.1721. 0.4547
0.80. 0.7228. 0.2493. 0.3978
0.90. 0.7648. 0.3398. 0.3537
0.1.00. 0.7799. 0.4383. 0.3183
0.10. 0.7638. 0.5365. 0.2894
0.20. 0.7154. 0.6234. 0.2653
0.30. 0.6386. 0.6863. 0.2449
0.40. 0.5431. 0.7135. 0.2274
1.50. 0.4453. 0.6975. 0.2122
1.60. 0.3655. 0.6389. 0.1989
1.70. 0.3238. 0.5492. 0.1872
1.80. 0.3336. 0.4509. 0.1768
1.90. 0.3945. 0.3733. 0.1675
2.00. 0.4883. 0.3434. 0.1592

Таблица 1. Координаты клотоиды.

Данная таблица составлена в относительных размерах a = 1. Чтобы вычертить заданную клотоиду, надо числа, приведенные в таблице, умножить на значение масштаба клотоиды, например: 100 мм.
Проектирование гитары мы начнем с расчета мензуры, то есть с определения рабочей части струны и разбивки ладов. Практически большинство гитар изготавливается с длиной мензуры (АВ) = 650 мм или 26 дюймов. Из этого расчета мы и будем исходить. В нижеприведенной таблице вы найдете данные по разбивке ладов с нарастающим итогом, начиная от порожка.
—————————————
Разбивка ладов.
—————————————
No лада — Расстояние от порожка до лада (мм)

1 — 36.48
2 — 70.91
3 — 103.41
4 — 134.09
5 — 163.04
6 — 190.37
7 — 216.17
8 — 240.52
9 — 263.50
10 — 285.19
11 — 305.66
12 — 325.00
13 — 348.23
14 — 360.45
15 — 376.70
16 — 392.04
17 — 406.51
18 — 420.18
19 — 433.08
—————————————
Таблица 2.

Если шейка крепится к корпусу на 12-м ладу, то расстояние от верхнего порожка до корпуса ( АС) будет 325 мм (13 дюймов) и это же расстояние будет от верхней границы корпуса до порожка на струннодержателе ( СВ).
Сначала мы построим рамку, которая покажет нам основные размеры корпуса гитары (рис. 5).

Рис. 5. Рамка геометрических пропорций гитары.

АВ (мензура) = 650 мм = 26 дюймов
АС (от порожка до 12-го лада) = СВ (от верхнего края корпуса до порожка на струннодержателе) = 325 мм = 13 дюймов.
СG (от края деки до резонаторного отверстия) = 108 мм. Диаметр резонаторного отверстия = 87.5 мм (3.5 дюйма).
СЕ (длина корпуса) = 475 мм = 19 дюймов.
АЕ = 800 мм = 32 дюйма.
Ширина струннодержателя 25 мм = 1 дюйм.

Порожек на струннодержателе делит ее по ширине на 18 мм вниз и 7 мм вверх. Это, конечно же, чисто теоретическое положение струннодержателя. На самом деле она должна стоять наискосок, укорачивая дискантовые струны и удлиняя, соответственно, басовые.
Самый нижний край струннодержателя лежит на линии самого широкого места в нижнем овале.
СF (положение самого широкого места в нижнем овале) = 344 мм. FE = 131 мм
CG (положение самого широкого места верхнего овала) = 97 мм. GE = 378 мм
FG (расстояние между центрами овалов) = 246 мм.
Если положение самого широкого места в нижнем овале мы определяем по нижней границе струннодержателя, то положение самого широкого места в верхнем овале не имеет строгой закономерности и определяется положением клотоиды, рисующей верхний овал. Таким образом, на нашем чертеже это положение я определил гораздо позже, рисуя овал клотоидой.

f1f2 (ширина нижнего овала) = 356.25 мм. Этот размер находится в пропорциональном отношении ¾ в общей длине корпуса, т.е. f1f2/ CE = ¾.
g1g2 (ширина верхнего овала) = 288.2 мм
h1h2 (талия) = 233.2 мм
Длина струннодержателя ( ДС) = 188.7 мм.
Интересно отметить, что отношение всех этих размеров между собой находятся в пропорции 2/f (2/ золотая пропорция) = 1.2360678, т.е. f1f2/ g1g2 = g1g2/ h1h2 = h1h2/ ДС = 2/f.
Линия талии делит длину корпуса в отношении 2/3.
Таким образом, CH = 190 мм, а HE = 285 мм.

Далее на рисунке 6 я покажу способ вычерчивания контура гитары при помощи клотоид.

Рисунок 6. Вычерчивание корпуса гитары.

Для удобства работы я удлинил ось Х всех клотоид, чтобы было удобно располагать ее на чертеже, связывая с другими деталями корпуса. Это стыковка самой клотоиды и продолжающейся линии Х отмечена маленькой черточкой и цифрой 0, как символ начала клотоиды.
Начнем с нижнего овала. Как видно из рисунка, ось Х клотоиды является касательной к резонаторному отверстию и идет вниз и в сторону под углом ровно 45º. Вырастающая из неё клотоида проходит через точку самого широкого места в нижнем овале и заворачивается спиралью вовнутрь корпуса. Размер клотоиды, т.е. a = 310.
При вычерчивании верхнего овала я расположил клотоиду ( a = 232.5) таким образом, что её ось Х проходит через точку В, уходит вверх и в сторону под углом 50º. Вырастающая из нее клотоида касается вертикальной линии, отмечает самое широкое место верхнего овала (линия g1g2) и заворачивается спиралью вовнутрь корпуса.
Соотношение размеров клотоид: a 310/ a 232.5 = ¾.
И как видно на чертеже, касательная к резонаторному отверстию внизу проходит точно через скрещивание клотоид верхнего и нижнего овалов.

Заполнение линий верхнего и нижнего овалов проводим с помощью клотоид произвольного размера и разворота, но так, чтобы все кривые плавно вписывались одна в другую, как показано на чертеже.
Талию также дорисовываем маленькими клотоидами, что хорошо видно на рисунке. Размер клотоиды и разворот не имеет большого значения — главное, чтобы они проходили через точку наименьшей ширины талии и касались соседних клотоид.

Ниже я показываю контур гитары, убрав все вспомогательные линии для большей наглядности полученного результата.

Рисунок 7. Контур гитары.

Совершенно справедливо будет заметить, что мастера прошлого никогда не пользовались для вычерчивания корпуса своих инструментов математическими кривыми, в том числе и клотоидой, в том виде, в котором я описал этот процесс выше. Они использовали для этого упругую струну или какую-нибудь длинную и гибкую линейку. Кстати, таким же способом краснодеревщики делали и фигурную мебель. Они не вычерчивали сложные кривые циркулем — они гнули линейки.
Так уж получилось, что у меня уже есть готовый материал по скрипке, где я показываю страдивариевский метод вычерчивания контура инструмента, который так же может наглядно показать гитарному мастеру способ выполнения предложенных выше кривых для гитары. Разницы между скрипкой и гитарой в этом вопросе я не вижу – это два почти родственных инструмента по своей геометрической конфигурации. Всё отличие скрипки от гитары заключается в углах и сводах.

МОДЕЛИРОВАНИЕ СКРИПИЧНОГО ПАТРОНА

Скрипичные шаблоны, которые оставил после себя А.Страдивари, имеют ряд круглых отверстий, которые помогают монтировать обечайки. Они располагаются около всех шести вырезов под клёцы. Но в шаблоне были и другие отверстия, которые превратились в полукруглые выемки в вырезах для верхнего и нижнего клёцев. В некоторых шаблонах такие выемки располагаются по центру выреза (например, модель В 6/12/1692 года), некоторые имеют по две выемки (модель PG 1689 года), некоторые три (модель Р 1705 года). Природу этих выемок, как бывших отверстий, я вижу в следующем: они были вспомогательными отверстиями при моделировании контура скрипичного шаблона.
Моделируя кривые при помощи упругой струны, мы можем держать последнюю как обеими руками, так и закреплять один конец струны любым известным способом. Сейчас я покажу один из возможных вариантов такого закрепления.
В отверстие, просверленное в доске для будущего шаблона на вертикальной линии симметрии, вставляется скрипичный колок так, чтобы маленькая дырочка для струны была точно на поверхности доски (рис. 8). В эту дырочку вдевается любая очень упругая струна, которая удерживается колком в заданном положении. Одной рукой мы изгибаем струну в нужном направлении, а другой очерчиваем кривизну струны карандашом. Как видно на фотографии, струна полностью повторяет контур клотоиды.

Рис. 8. Моделирование верхнего овала скрипичного шаблона от центрального отверстия.

Нелишне будет заметить, что в этом деле очень важен правильный угол разворота колка, удерживающего струну. Поворачивая колок в ту или иную сторону, мы тем самым изменяем конфигурацию струны, а вместе с ней и форму будущего шаблона. В нашем случая струна проходит сквозь колок под углом 54º к вертикальной линии.
Мне кажется, что положение этих отверстий определялось по опыту и не имело строго определенного места. На страдивариевских шаблонах мы видим остатки от этих отверстий самого разного размера: от глубоких вырезов (модель В-3/6/1692 года) до маленьких лунок (модель SL), и их полного отсутствия. Это объясняется различным расстоянием между отверстием и краем патрона.
Левая сторона шаблона строится аналогично правой. Некоторая несимметричность между левой и правой сторонами, какую мы видим в старинных инструментах, получается из-за того, что повторить эту процедуру абсолютно симметрично с такой гибкой вещью, как струна, практически невозможно, что совсем не портит общий вид инструмента, а даже вносит определенную индивидуальность в конечный контур скрипки.
На рис. 9 я демонстрирую моделирование нижнего овала скрипичного шаблона. Эта процедура ничем не отличается от предыдущей работы с верхним овалом. Угол, под которым струна проходит сквозь колок, равен 62º.

Рис. 9. Моделирование нижнего овала скрипичного шаблона.

Закончить моделирование овалов в районах верхнего и нижнего клёцев не представляет большого труда при помощи всё той же струны (рис. 10, 11).

Рис. 10. Завершение моделирования верхнего овала скрипичного шаблона.

Рис. 11. Завершение моделирования нижнего овала скрипичного шаблона.
_________________________________________________________________

Мензура 815 мм, крепление на 15-м ладу, 24 лада.

Разбивка ладов
———————
1 — 45.74
2 — 88.91
3 — 129.66
4 — 168.17
5 — 204.43
6 — 239.70
7 — 271.04
8 — 301.57
9 — 330.39
10 — 357.58
11 — 383.25
12 — 407.5
13 — 430.36
14 — 451.94
15 — 472.32
16 — 491.55
17 — 509.70
18 — 526.84
19 — 543.00
20 — 558.28
21 — 572.68
22 — 586.28
23 — 599.12
24 — 611.24
———————

АС (от порожка до края деки) = 342.68 мм.
СG (от края деки до резонаторного отверстия) = 138.92 мм
CE(длина корпуса) = 530 мм
f1f2 (ширина нижнего оала) = 430 мм
g1g2 (ширина верхнего овала) = 300 мм
h1h2 (талия) = 250 мм
Диаметр отверстия 105 мм х f (золотое сечение) = 170 мм (длина струннодержателя). Ширина струннодержателя = 36 мм.
СВ (расстояние от края верхней деки до порожка на струннодержателе) = 342.68 мм

Клотоиды на чертеже не имеют удлинений по оси Х и начинаются с центральной оси гитары.

И, под конец, только контур инструмента без вспомогательных линий:

Если кому-нибудь мои анализы покажутся не убедительными и он захочет поправить их или даже полностью изменить, то я скажу: «В добрый час!» Если эти новые исследования будут достаточно логичны и обоснованы, я готов прислушаться к ним.

Гитаростроение

Эта статья просто напрашивалась на написание, ибо тема лежит на поверхности, но до сих пор детально не рассмотрена. Российские и постсоветские мастера, производя хорошие инструменты, зачастую не могут объяснить природу звука их инструментов, рассказывая о «мастерстве», клеях, естественной сушке, лаках на основе природных смол и пр. А когда случается фэйл (чаще всего он постигает эксперименты мастера), то объясняется это обычно неудачным материалом. Разве не возникает желание контролировать звук будущего инструмента ДО момента выбора древесины и конструкции? ТОЧНО ЗНАТЬ, а не рисовать в воображении «рамки звучания» инструмента, путая себя и пугая клиента? Точное знание предполагает некие численные показатели и критерии; без них точное знание перестает быть знанием, а становится домыслом или, в лучшем случае, умозрительным заключением.

Я решил систематизировать знания и данные, касающиеся акустики цельнокорпусных гитар. Признаться, я начинал статью раза три, но, углубляясь в анализ, находил что-то, что заставляло меня возвращаться к самому началу. Собственно, начнем с самого начала.

Необходимое уточнение. Данная статья написана больше для меня самого, чтобы отчетливее все понять и разложить по полочкам. Никаких готовых рецептов не будет, так как любая наука требует самостоятельного мышления. При достаточном желании и подготовке (школьный курс физики/математики), все «рецепты» будут выведены вами за такой же срок, необходимый для понимания изложенного материала.

Распространение колебаний

Итак, что происходит такого в электрогитарах, что они все так по-разному звучат? Попробуем разобраться. Сначала для наглядности упростим модель гитары до бруска дерева со струной. Натяжение струны немного деформирует брусок. Если мы оттянем струну для извлечения звука, то сила натяжения так же немного деформирует брусок. Как только мы отпустим струну, произойдет следующее. Во-первых, струна начнет совершать свободные колебания, а во-вторых, в тот же момент, то есть до того, как звуковая волна от струны дойдет до опор, со своей собственной частотой начнет колебаться брусок. Брусок и струна будут колебаться в противофазе друг к другу. Как только поперечная волна струны достигнет опор, фаза свободных колебаний для бруска закончится, и он начнет колебаться с частотой струны.

Получив некоторое количество энергии, струна будет стремиться ее израсходовать. Часть энергии тратится струной на излучение в пространство, часть на преодоление ее собственного внутреннего сопротивления. Оставшаяся энергия передается бруску и тратится на преодоление внутреннего сопротивления бруска и излучение колебаний в пространство с поверхности. Струна, колеблясь, совершает работу по переносу массы бруска. Соответственно, чем больше масса бруска, тем больше энергии будет затрачиваться за каждый период колебания, и тем быстрее колебательное движение затухнет. Но только ли масса влияет на длительность и амплитуду колебательных движений? Если взять два одинаковых по массе бруска, один из древесины, а другой из пластилина, совершенно очевидно, что деревянный брусок будет дольше поддерживать колебательные движения. Кроме прочего, древесина отличается от пластилина упругостью. Упругость – свойство материала деформироваться обратимо, после снятия напряжений материал становится недеформированным. Сила упругости в простейшем случае описывается формулой:

где E – модуль упругости, Δx – величина деформации. Согласно третьему закону Ньютона, сила деформации бруска равна силе натяжения колеблющейся струны. Выходит, что чем выше модуль упругости, тем меньше величина деформации при той же силе. За один полупериод совершается меньшая работа по «переносу массы» бруска на расстояние Δx и преодолению внутреннего трения, а значит, затрачивается меньшее количество энергии за один полупериод, что делает расход энергии более длительным. Получается, что два физических свойства материала, масса и упругость, в удельных величинах – плотность ρ и модуль Юнга E, определяют способность материала колебаться. Эти величины объединяются в акустическую константу K_a:

Самые высокие значения акустической константы – у ели, кедра, пихты и сосны. Однако, у двух последних очень высокий разброс свойств, что ограничивает применение этих пород в изготовлении инструментов.

Как я говорил ранее, энергия струны в бруске расходуется на внутреннее трение (нагрев) и на излучение в пространство (собственно звучание). Характеристики материала, описывающие способность материала препятствовать колебательному процессу, называются внутренним сопротивлением и сопротивлением излучения. Чем выше внутреннее сопротивление, тем больше энергии будет затрачиваться на нагрев материала. Чем ниже внутреннее сопротивление, тем меньше энергии будет расходоваться на нагрев и больше – на излучение. Чем выше сопротивление излучения, тем больше энергии будет расходоваться в виде колебаний в пространство, тем выше будет амплитуда колебаний. Деки акустических гитар, например, обладают более высоким сопротивлением излучения, чем цельнокорпусные деки, поэтому звучат громче (правда, громкость обусловлена не только этим).

Теперь представим следующую ситуацию – наш брусок имеет такую же частоту собственных колебаний, что и струна. Что произойдет?

Произойдет резкое увеличение амплитуды колебаний бруска, вследствие совпадения частоты колебания струны с собственной частотой бруска. Это явление называется резонансом, а частота, на которой наблюдается резонанс – резонансной частотой. Что же происходит с энергией колебаний? Казалось бы, при увеличении амплитуды колебаний, увеличивается расход энергии в единицу времени, значит, длительность колебательного процесса должна сократиться, так как количество энергии в системе конечно и равно количеству энергии, переданному струне. Однако на практике наблюдается обратное явление – колебания увеличивают амплитуду и медленнее затухают. Дело в том, что на резонансных частотах система наиболее эффективно расходует энергию на колебания, а не на нагрев. На резонансных частотах отношение сопротивления излучения к внутреннему сопротивлению повышается. Почему так происходит? Дело в том, что резонансная частота f продольных волн нашего бруска нелинейно зависит от упругости материала, а точнее:

Отсюда следуют два важных вывода.

Акустическое КПД системы принимает наибольшие значения на резонансных частотах, так как на них упругость материала наиболее эффективно поддерживает колебания.

Зависимость упругости и резонансной частоты не линейна. Это объясняет разницу в длительности звучания дек разной толщины. Поясню на примере. Уменьшение толщины деки в два раза уменьшает массу деки в два раза (соответственно, в два раза уменьшается внутреннее сопротивление) и в два раза понижает резонансную частоту. Если бы соотношение упругости и резонансной частоты было линейным, то упругость деки понизилась бы так же в два раза, и в два раза понизилось бы сопротивление излучения. В таком соотношении получилось бы, что более тонкая дека расходовала бы энергию точно так же, как и более толстая. Тогда не было бы разницы в звучании акустических и электрогитар. Но поскольку резонансная частота и упругость связаны нелинейно, то уменьшение толщины деки в два раза понизит частоту в два, а упругость в четыре раза. Таким образом, отношение сопротивления излучения к внутреннему сопротивлению у такой деки будет ниже, чем у более толстой. Из-за этого возрастет амплитуда колебаний (дека станет более податливой) и увеличится расход энергии за один период колебаний, что сократит длительность колебательного процесса. Поэтому, при прочих равных, более тонкие деки акустик звучат громче, но с меньшим сустейном, чем более толстые.

Необходимо отметить, что резонанс будет наблюдаться в случае, если частота возбуждающих его колебаний ниже резонансной частоты и кратна ей в целое число раз, то есть резонансная частота будет являться гармоникой возбуждающей частоты. Если возбуждающая частота выше резонансной и кратна ей, то явление резонанса наблюдаться не будет, так как направление движения колебаний будет меняться в два раза чаще, чем у резонирующих колебаний, что приведет к их гашению. Это справедливо и в обратном направлении – брусок, резонирующий с частотой, в два раза превышающей частоту возбуждающих колебаний струны, будет ослаблять колебательные движения струны. Почему же тогда колебания струны не затухают сразу?

Все дело в добротности, характеристике, определяющей полосу резонанса и показывающей, во сколько раз запас энергии в системе больше, чем затраты энергии за один период колебаний. Добротность струны гораздо выше добротности деревянного бруска, и как колебательный элемент она в разы эффективнее. Следовательно, энергия ее собственных колебаний гораздо больше, поэтому резонанс деревянного бруска хоть и будет немного ее ослаблять, но не настолько, чтобы быстро погасить колебания.

Сколько же резонансных частот у бруска дерева? Логично предположить, что три – по одной на каждое измерение. Но это не так. Звук в твердых телах распространяется по более сложным законам, нежели в воздухе. В твердых телах есть волны сжатия/растяжения (поперечные), продольные (изгибные) волны, волны кручения и пр. Тело сложной формы, такое, как корпус электрогитары, может иметь достаточно большое количество резонансных частот, но наиболее выраженными будут резонансы изгибных волн вдоль относительно больших плоскостей и резонансы продольных волн вдоль и поперек волокон дерева.

Анизотропность древесины

Сейчас я хочу заострить ваше внимание на том факте, что мы будем рассматривать резонансы нашего бруска в направлении вдоль и поперек волокон. Почему? Дело в том, что дерево – материал анизотропный, его свойства очень зависят от расположения волокон. Модуль упругости вдоль волокон примерно в 20 раз выше модуля упругости в поперечном направлении. Необходимо заметить, что именно этот модуль используется для расчета акустической постоянной. Именно поэтому крайне важно отбирать хвойную древесину по распилу – акустическая постоянная выше в радиальном направлении.

Необходимо так же отметить, что анизотропность свойств древесины варьируется от породы к породе, поэтому инструменты из пород древесины с близкой акустической постоянной могут звучат различно.

Тембр гитарного звука

Очевидно, что физические свойства древесины влияют не только на излучение колебаний, но и на тембр звука. Каким образом?

Тембр звука – субъективная характеристика качества звука, позволяющая отличить звуки одинаковой интенсивности и высоты. Тембр характеризуется не только составом гармоник, но и характеристиками переходных процессов основного тона и обертонов, а так же негармоничность обертонов.

Еще раз рассмотрим колебания струны, но теперь с точки зрения колебательного процесса, а не энергии. Колебательный процесс принято делить на фазы, называемые еще переходными процессами. Для удобства будем называть их фазами. Первая фаза – атака, при которой амплитуда колебаний нарастает от нуля до максимального значения. После атаки наступает спад, когда амплитуда снижается до некоторого значения. С этого момента амплитуда начинает уменьшаться гораздо медленнее, эта фаза называется сустейном. И последняя фаза – затухание – колебания инструмента после того, как струна перестала колебаться. Эта фаза почти не представлена в гитарах, однако длинное эхоподобное затухание есть в звучании ситара. В рамках данной статьи мы пренебрежем этой фазой.

Итак, дергая струну, мы передаем ей импульс, заставляя ее совершать сложные колебания. Помимо основного тона рабочей части в звучании струны присутствуют гармоники основного тона и негармонические составляющие. Шумовые составляющие и колебания, частота которых не кратна основному тону, затухают гораздо быстрее собственной частоты струны и ее гармоник. Затухание шумовых и негармонических составляющих приходится на вторую фазу – спад. В спектре остаются только основной тон и его гармоники. При этом гармоники не кратны основному тону, а отличаются от расчетных значений. Причем, чем выше номер гармоники, тем больше это различие. Это явление называется негармоничностью обертонов и объясняется подвижностью опор струны и ненулевой поперечной упругостью струны. Соотношение амплитуд гармоник и их количество зависит от многих факторов: от массы, длины рабочей части, упругости, балласта (загрязнения), изломов и т.д., вплоть до места возбуждения колебаний (чем ближе к центру рабочей части, тем ярче выражен основной тон относительно гармоник). Спектральный состав звука – статическая характеристика тембра.

Но если бы тембры отличались только спектральным составом, то любые тембры получались бы из других обычной эквализацией. Однако тембры разных инструментов отличаются не только спектральным составом, но и характеристикой переходных процессов основного тона и обертонов. Другими словами, гармоники в составе тембров разных инструментов имеют не только различные относительные амплитуды, но и различные характеристики атаки-спада-сустейна-затухания.

Поскольку деревянная часть имеет гораздо меньшую добротность по сравнению со струной, то инструмент выступает, в общем-то, демпфером для струны. Огромная часть спектра струны затухает практически сразу. В составе спектра остается основной тон и гармоники, если они близки к резонансным частотам деревянной части. Как говорилось ранее, деревянная часть обязательно резонирует только в момент атаки, поскольку импульс передается так же и корпусу. В этот момент в спектральном составе атаки струны усиливаются частоты, на которых резонирует деревянная часть инструмента. После атаки для деревянной части наступает фаза вынужденных колебаний, и явление резонанса будет наблюдаться только в случае достаточной близости частот спектра струны и резонансных частот деревянной части. При этом увеличивается не только амплитуда гармоники, но и изменяется ее переходный процесс – такая гармоника будет медленнее затухать.

Таким образом, деревянная часть инструмента, имея некоторое количество резонансов, выступает в роли пассивного акустического фильтра, демпфируя одни составляющие тембра струны и усиливая другие. Причем резонанс древесины может как усиливать, так и демпфировать составляющие тембра струны. Об этом мы поговорим подробнее в другой раз.

Итак, механические свойства древесины влияют на звучание цельнокорпусных гитар. Задача гитарного мастера состоит в выявлении точной зависимости физических параметров деревянной части инструмента на общее звучание инструмента. Сложность состоит в том, чтобы формализовать субъективные характеристики, описываемые такими словами как «хороший сустейн», «взрывная атака», «плотный низ» и пр. В следующий раз мы попытаемся сделать шаг в этом направлении. При использовании данной статьи на других Интернет-ресурсах указание автора и прямая ссылка на guitar.ru обязательна!

25.12.2014, Jhav
Чем больше масса, тем больше энергии будет затрачиваться струной на 1 колебание, тем быстрее расходуется энергия струны — меньше сустейн.

В вашем случае необходимо понижение одного из резонансов инструмента. Я бы не рекомендовал ослаблять конструкцию, поэтому приемлемый способ — увеличение внутреннего объема и уменьшение диаметра голосника.

16.05.2014, Jhav
Vladimir,
Часть гитар копии, да. Но кто сказал, что они не делались с учетом акустики? Много моих решений, как по отбору пород древесины, так и по конструкции. Niigredo — почти холлоубоди гитара, сконструирована мной с нуля. Под копией дизайна может скрываться противоположность )

Опыт и чутье — это круто, но все это нарабатывается быстрее, когда точно знаешь, что ищешь, и, притом, в цифрах

21.04.2014, Jhav
>Статья, не спорю, теоретически грамотная, но я хотел бы спросить у автора, а сам он лично смастерил какой нибудь инструмент?