Разновидность и устройство гитарных звукоснимателей
научный журнал «Актуальные исследования» #5 (32), февраль '21

Разновидность и устройство гитарных звукоснимателей

В данной статье рассказывается об основных видах звукоснимателей, их устройстве и принципе действия.

Аннотация статьи
магнитное поле
индуктивность
сигнал
обмотка
катушка
звукосниматель
Ключевые слова

Электроакустическая гитара – это струнный щипковый музыкальный инструмент, звучание которого осуществляется благодаря колебанию струн, усиливаемому за счет резонирования полого корпуса. Такие гитары имеют встроенные звукосниматели: магнитные или пьезоэлектрические. Они позволяют усилить воспроизведение звука и добавить к нему постэффекты при подключении к звукоусиливающему прибору.

Абсолютное большинство датчиков на электрогитарах – это магнитные звукосниматели. Независимо от того, активные они или пассивные, магнитные датчики работают по одному принципу. В них находится магнит или несколько магнитов, вокруг которых установлена обмотка. При звукоизвлечении (ударе по струне) струна вибрирует. Магнитное поле, создаваемое магнитом благодаря явлению электромагнитной индукции, создаёт электрический ток в обмотке, преобразовывая таким образом вибрацию струны в электрический сигнал. По похожему принципу работает и большинство микрофонов. Они преобразуют акустическую энергию в слабый электрический сигнал, который Вы потом можете усилить.

Рис.

Для обеспечения оптимального уровня сигнала, катушка звукоснимателя должна обладать высокой индуктивностью, а это возможно только при большом количестве витков. В среднем этот показатель колеблется в пределах 5000-10000 витков на катушку. Чтобы уместить такое количество витков в катушку адекватного размера, диаметр провода обмотки должен быть очень маленьким: 0.05-0.07 мм, что сравнимо, и даже тоньше, чем человеческий волос. На индуктивность, а значит и на уровень сигнала, влияет также геометрия катушки: чем ниже и шире катушка, тем выше индуктивность. Индуктивность звукоснимателя влияет не только на уровень выходного сигнала, но и на его частотную характеристику. Иначе говоря, чем мощнее звукосниматель, тем глуше он звучит.

Простейший звукосниматель магнит и катушка (Singe-coil pickup или просто сингл) очень чувствителен к электромагнитному излучению, поскольку катушка воспринимает не только изменения магнитного поля вокруг, но и электромагнитное излучение «из эфира». Однако, существуют звукосниматели с шумоподавлением. Исторически первыми были сдвоенные звукосниматели, называемые хамбакерами (humbucker). Дело в том, что фаза сигнала в звукоснимателе зависит от двух факторов: направления намотки (по часовой стрелки или против) и полярности магнитов. Сменить фазу сигнала можно либо поменяв местами выводы катушки, либо изменив полярность магнита. При этом, фаза электромагнитных наводок не зависит от полярности магнитов – они действуют напрямую на катушки. В звукоснимателе с шумоподавлением фаза полезного сигнала переворачивается на 180 градусов два раза – катушки имеют противоположную направленность обмоток и противоположные полярности магнитов, то есть, с точки зрения сигнала катушки работают синфазно. А вот с точки зрения наводок звукосниматель работает в противофазе.

От синглов хамбакеры отличаются не только шумоподавлением, но и большим уровнем сигнала и меньшим количеством высоких частот – у хамбакеров две катушки, а значит индуктивность у такого датчика выше при последовательном соединении катушек.

Как упоминалось выше, магнитные звукосниматели делятся на пассивные и активные. Пассивный звукосниматель регистрирует колебания струны и посылает на гитарных выход абсолютно чистый и сырой сигнал без какой-либо дополнительной обработки – регулируют его только выставленные на гитаре настройки громкости и тона, которые помогут сделать сигнал менее интенсивным или слегка урезать высокие частоты.

Активные звукосниматели имеют менее мощные магниты, а также меньшее количество витков – из-за этого сигнал с активной электроники более насыщен высокими и низкими частотами, он имеет более полный и монументальный характер. Проблемой такого строения является значительное ослабление сигнала, который не сможет «раскачать» усилитель или другое гитарное оборудование – особенно, если музыкант использует длинный кабель.

Для компенсации потери в мощности выхода на активную электронику устанавливаются минипредусилители. Чаще всего из-за этого они имеют более мощный выход по сравнению с пассивными датчиками.

Особенность пассивной электроники – необходимость наличия большого количества витков намотки, чтобы достаточно слабый сигнал с них мог нормально «прогреть» тракт звукообработки. Из-за этого возникает проблема частичного ослабления низкого и высокого частотного диапазона, которые могут усугубляться еще и потерями в сигнале из-за некачественных шнуров.

Пьезо-звукосниматель же очень отличается. Во-первых, как правило, Вы даже не увидите его на гитаре. В отличии от магнитных датчиков, которые совсем несложно увидеть под струнами между грифом и бриджем, пьезо-датчики на электрогитаре, как правило, находятся внутри бриджа. Причина простая – «пьеза» снимает непосредственно вибрацию струны и инструмента, а не перемещение металлической струны в магнитном поле. Они состоят из пьезокристалла – сердца датчика, которое окружено проводниками. Используют такие звукосниматели чаще всего для подзвучки акустических и классических гитар – в данном случае они преобразуют в электросигнал не только колебания струн, но и резонирование корпуса инструмента. Именно поэтому пьезо-датчики обычно используют на акустических гитарах, например, с нейлоновыми струнами, на которых магнитный звукосниматель просто не сможет работать.

Резонансная частота большинства существующих звукоснимателей при нормальном гитарном кабеле находится в пределах от 2000 до 5000 Гц. В этой области человеческое ухо имеет наибольшую чувствительность. Вкратце субъективное соотношение частоты и звука таково, что при резонансной частоте 2000 Гц звук тёплый и мягкий, при 3000 Гц – звонкий, на 4000 Гц – пронзительный, на 5000 Гц и выше – хрупкий и тонкий. Звук, конечно же, зависит и от высоты пика. Высокий пик даёт мощный, характерный звук; низкий пик даёт более слабый звук, особенно на цельнокорпусных гитарах, которые не имеют выраженного акустического резонанса. Высота пика на большинстве существующих датчиков находится в пределах от 1 до 4 (от 0 до 12 дБ), в зависимости от магнитного материала звукоснимателя, от сопротивления внешней нагрузки и от наличия металлической крышки, а также от внутреннего сопротивления звукоснимателя.

Резонансная частота зависит как от индуктивности L, так и от ёмкости С. С – это сумма ёмкостей катушки и кабеля. Поскольку разные кабели имеют разную ёмкость, понятно, что резонансная частота будет меняться также в зависимости от кабеля, а вместе с ней и общий звук.

В отношении звукоснимателей существует три разных способа изменить звук гитары:

  1. Поставить новые звукосниматели. Это самый распространённый, но и самый дорогой способ.
  2. Изменить распайку катушек в существующем звукоснимателе. Это можно сделать практически со всеми хамбакерами. Обычно обе катушки подключены последовательно. Если подключить их параллельно, индуктивность снизится в 4 раза, а резонансная частота (при прочих равных) удвоится. Использование в хамбакере только одной катушки снизит индуктивность в 2 раза, а резонансная частота увеличится в квадратный корень из двух. В обоих случаях звук станет более высоким. На многих хамбаккерах есть четыре выходных провода (по два на каждую катушку), чтобы можно было пробовать разные комбинации, не прибегая к вскрытию звукоснимателя. На некоторых однокатушечных датчиках для обеспечения подобной гибкости настройки имеется ответвление от катушки.
  3. Изменение внешней нагрузки. Этот метод, несмотря на дешевизну, может оказаться очень эффективным. Лишь немного потратившись на электродетали, можно регулировать звук в широких пределах. Стандартные регуляторы тембра снижают резонансную частоту благодаря параллельному подключению конденсатора к звукоснимателю (обычно используя для управления переменный резистор). Поэтому одним из способов изменения звука является замена обычного регулятора тембра поворотным переключателем, который подключает к датчику конденсаторы различной ёмкости. Это даст гораздо большее разнообразие звуков, чем обычный регулятор тембра.

Кроме того, добавление дополнительного буферного усилителя может предотвратить воздействие на датчик ёмкости кабеля, обеспечивая более яркий и громкий звук.

Текст статьи
  1. Колпаков В. Звукосниматели и их основные свойства [Электрон. ресурс] // guitar.ru – 2003. – Режим доступа: http://guitar.ru/articles/pickup/sound-pickup_317.html (дата обращения 15.01.2020).
  2. Скачков И. Анатомия электрогитары [Электрон. ресурс] // WAVEFORUM – 2020. – Режим доступа: https://zen.yandex.ru/media/id/5cd9699e7a7fdb034967111c/anatomiia-elektrogitary-chast-4-kak-vybrat-zvukosnimateli-5f44334c6c0a3c6d62f4a38a (дата обращения 15.01.2020).
  3. Хмарук С. Устройство звукоснимателя электрогитары [Электрон. ресурс] // Блог. Твоя гитара – 2016. – Режим доступа: http://tvoya-gitara.ru/ustroystvo-gitary/ustroystvo-zvukosnimatelya-electrogitary (дата обращения 15.01.2020).
  4. Strunki.ru Апгрейд гитары: всё о звукоснимателях [Электрон. ресурс] // Strunki.ru – 2020. – Режим доступа: https://www.strunki.ru/helpfull/apgrejjd-gitary-vse-o-zvukosnimatelyakh-chast-1 (дата обращения 15.01.2020).
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 27 февраля по 05 марта
Осталось 2 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
09 марта
Загрузка в elibrary
09 марта
Рассылка печатных экземпляров
15 марта