Все звукосниматели разделены на два основных вида:
- магнитные и
- пьезоэлектрические.
Пьезоэлектрические работают со струнами любого типа (стальными, нейлоновыми или жильными).
Магнитные звукосниматели работают только со стальными струнами и состоят из магнитов и катушек.
Датчики с одной катушкой (однокатушечные или синглы) чувствительны к магнитным полям, создаваемым трансформаторами, лампами дневного света и другими источниками помех, что приводит к возникновению посторонних шумов. Датчики с двумя катушками (двухкатушечные или хамбакеры) подключены специально так, чтобы эти шумы сводить до минимума. Поскольку катушки электрически находятся в противофазе, то синфазные сигналы (те, которые наводятся в обеих катушках с одинаковой амплитудой) взаимовычитаются. Месторасположение магнитов в датчиках бывает разным. В одних типах магниты в форме бруска или цилиндра, вставлены прямо в катушку. В других типах магниты находятся под катушками, а в катушках находятся сердечники из мягкого железа. Во многих случаях эти сердечники имеют резьбу, благодаря чему можно компенсировать разницу в уровнях высоты струн. На некоторых датчиках имеются металлические крышки для экранировки и защиты катушек; на других имеется пластмассовое покрытие, которое не обеспечивает экранировки; а бывают и такие датчики, где провод защищён только изоляционной лентой.
Принцип работы звукоснимателя
Магнитное поле проходит через катушки и струны. Когда струны находятся в покое, поток магнитного поля, проходящего через катушки, постоянен. Когда струна колеблется, поток меняется, из-за чего в катушке создаётся напряжение. Колеблющаяся струна создаёт переменный ток, имеющий ту же частоту, с которой вибрирует струна, и напряжение пропорционально скорости колебания струны (а не амплитуде). Кроме того, напряжение зависит от толщины и проводниковых свойств струны, от магнитного поля и от расстояния между магнитным полюсом и струной.
Помимо датчиков, которые поставляются с инструментами, существуют так называемые "сменные" датчики. Их производят фирмы, которые специализируются только на датчиках, а не на гитарах. У каждого датчика есть свой звук: у одного он может быть пронизывающий, металлический, а у другого — тёплый, мягкий. Но, если говорить правильно, у звукоснимателя нет звука, а есть только характеристика передачи. Датчики лишь снимают звуковой материал, получаемый от струн, и изменяют его каждый по-своему. Например, если установить один и тот же датчик на разные гитары – звук тоже будет абсолютно разным. Но даже самый лучший звукосниматель не сможет Вам помочь, если у гитары плохой корпус и плохие струны.Сменные звукосниматели позволяют гитаристу получить как бы новый звук, не покупая новый инструмент. Но опять же, помните, если корпус у гитары плохой, то не сильно рассчитывайте на улучшения звучания своего инструмента – звукосниматель изменит его на столько, на сколько это будет возможно, но в пределах разумного. Различные датчики имеют также различное выходное напряжение. Модели с высоким напряжением позволяют легко перегружать усилитель, добиваясь искаженного звука, а модели с низким — дают звук более чистый. Выходное напряжение большинства звукоснимателей находится в пределах от 100 мВ до 1В эффективного значения.
С точки зрения схемотехники, магнитный звукосниматель соответствует цепи, показанной на рис.
Если мы знаем резонансную частоту и высоту резонансного пика, можно сказать, что нам известно 90% информации о передающих характеристиках датчика; эти два параметра являются своего рода ключом к "секрету" звука датчика. Всё это означает, что обертоны в области резонансной частоты усиливаются, за этой частотой уменьшаются, а основная вибрация и обертоны до резонансной частоты воспроиводятся без изменений.
Влияние резонанса на звук
Резонансная частота большинства существующих звукоснимателей при нормальном гитарном кабеле находится в пределах от 2 до 5 кГц. В этой области человеческое ухо имеет наибольшую чувствительность.
Коротко простое и субъективное соотношение частоты и звука:
при резонансной частоте 2 кГц звук тёплый и мягкий, при 3 кГц — звонкий, на 4 кГц — пронзительный, на 5 кГц и выше — хрупкий и тонкий.
Но, конечно же, звук 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 (без крышки пик выше, что многим гитаристам нравится больше). Резонансная частота зависит как от индуктивности L (в большинстве звукоснимателей — от 1 до 10 Генри), так и от ёмкости С. С — это сумма ёмкостей катушки (обычно около 80 — 200 пФ) и кабеля (около 500 — 1000 пФ). Поскольку разные кабели имеют разную ёмкость, понятно что резонансная частота будет меняться также в зависимости от кабеля, а вместе с ней и общий звук.
Изменнение характеристик звукоснимателя
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, индукция снизится на четверть, а резонансная частота (при прочих равных) удвоится. Использование в хамбакере только одной катушки снизит индукцию вдвое, а резонансная частота увеличится на квадратный корень из двух (приблизительно 1,4). 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 ко вскрытию звукоснимателя. На некоторых однокатушечных датчиках для обеспечения подобной гибкости настройки имеется ответвление от катушки.
3. Изменить внешнюю нагрузку. 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 (рекомендуется от 470 пФ до 10 нФ). Это даст гораздо большее разнообразие звуков, чем обычный регулятор тембра (рис. 5).
Кроме того, добавление дополнительного буферного усилителя может предотвратить воздействие на датчик ёмкости кабеля, обеспечивая более яркий и громкий звук.
Гитаристам о звукоснимателях
Все звукосниматели делятся на две группы:
1) с эквализацией (пассивные и активные);
2) широкополосные (только активные).
Под активными подразумеваются не только датчики со встроенной электроникой, но и пассивные, разработанные для обязательной последующей работы с активной схемой.В зависимости от количества катушек и те и другие стараются подгонять под единые размеры. На гитарах это single-coil (сингл) и humbucke (хамбакер). На басах это precision (пресижн), jazz (джаз), soap bar (похож на "сникерс") и басовый хамбакер. Естественно, встречаются и исключения — на "телекастере" сингл, стоящий у грифа и т.д.
Группа с заложенной эквализацией
Эти датчики предназначены для того, чтоб в результате получился уже сформированный звук.
Важно: коррекция звучания инструмента происходит в самом звукоснимателе. Из-за этого в дальнейшем вам уже не удастся значительно изменить полученный результат.В большинстве случаев датчики этого класса не снимают высоких и низких частот, а середина представлена в виде острого резонанса в определенном производителем месте. Именно расположением и формой выделяемой частоты при идентичности конструкторского решения отличаются друг от друга звукосниматели этой категории.
Есть два вида создания магнитного поля:
1) под каждую струну подводится свой магнит (обычно в виде цилиндров)
2) или единый магнитопровод, похожий на рельс.
Разница довольно существенна: при едином магнитопроводе магнитное поле равномерно распределено от первой до последней струны, а при раздельном варианте оно неравномерно. Из-за этого громкость звучания струны при подтяжке будет меняться. Крайне редко встречаются инструменты, где все струны совпадают с раздельными магнитами.
Сингл (single-coil) — звукосниматель с одной катушкой.Звук снимается с узкого участка струны и поэтому хорошо "читается". Синглы используются, в основном, для игры на чистом звуке или с элементарным драйвом. При попытке подключить более мощные примочки-исказители шум и наводки вырастают до неприемлемого уровня. Включение двух синглов, стоящих в противофазе, хоть и снижает уровень наводок, но из-за разнесенности датчиков все положительные свойства сингла пропадают. Амплитуда струн и частоты, снимаемые каждым из синглов, будут слишком различны для получения читаемого искаженного звука. К отрицательным свойствам данной конструкции отнесем слабый сигнал и, как вы уже поняли, высокий уровень наводок. Средний уровень сигнала с сингла — 100 мВ, в случае его увеличения прозрачность звучания будет убывать. Синглами комплектуются инструменты традиционного направления: Strat, Tele, Rickenbacker и другие.
Хамбакер (humbucker) — звукосниматель из двух катушек.
Принцип работы хамбакера:
Горизонтальный вариант стандартного хамбакера.
Сигнал, снимаемый одной катушкой, складывается с сигналом другой катушки. Вся хитрость состоит в том, что сигнал второй катушки находится в противофазе к сигналу первой обмотки — он как бы с другим знаком. Результат работы каждой катушки является суммой, полученной от колебаний струны и наводок. Так как колебания струны в разных точках отличаются друг от друга, то в дальнейшем эта составляющая сигнала складывается, и противофаза ей не страшна. Наводки же, воспринимаемые каждой катушкой, практически одинаковы и при сложении взаимоуничтожаются. Но при этом уничтожаются также одинаковые составляющие от колебаний струны, в результате чего появляется легкий "кастрюльный" призвук. Но, большинство музыкантов, этого не замечает и даже с удовольствием использует эту особенность при извлечении искусственных флажолетов.
Вертикальный вариант стандартного хамбакера.
Катушки располагаются строго одна над другой.
1) Стандартный.Катушки (каждая размером с "сингл"), располагаются в горизонтальной плоскости. Ширина такого датчика примерно 38-40 мм. Магниты (магнитопроводы) бывают как цилиндрические, так и единые, средний выход колеблется около 250 мВ, и поэтому он значительно лучше "раскачивает" эффекты, построенные на жестком ограничении сигнала (distortion). Звук от такой конструкции слегка размыт, так как между центрами катушек расстояние в 15-17 мм.
2) Хамбакер в корпусе сингла (side-by-side single coil).В данном случае single coil указывает лишь на размер. Цилиндрических магнитопроводов на них не бывает — не позволяют габариты. По той же причине при идентичной намотке сигнал несколько слабее, чем у стандартного хамбакера, но несравненно прозрачнее и чище. Расстояние между центрами катушек 7,5-8,5мм, что и определяет лучшую "перкуссийность". В то же время, являясь полноценным хамбакером, такой звукосниматель дает возможность использовать дисторшн, не слишком досаждая исполнителю помехами.
3) Разделенный хамбакер (split humbucker).Каждая из катушек снимает по половине струн. Звук снимается с одной точки струны и по сути является "сингловым", но теперь он без наводок. Катушки помещаются или в независимые корпуса (датчик Precision bass), или в корпус хамбакера. Существуют звукосниматели с катушками, не используемыми для снятия сигнала. Назначение таких обмоток — компенсация наводок. Их расположение бывает как горизонтальным, так и вертикальным. Такой датчик называют humcanceller.
4) Вертикальный (stacked hum canceller) вариант. Размер "сингла".Катушки располагаются строго одна над другой. Каждая из катушек снимает со струны абсолютно одинаковый сигнал. Нижняя катушка находится от струны несколько дальше и, следовательно, хуже "слышит" колебания, а кроме того обычно на ней намного меньше витков. По этим причинам сигнал от струны все-таки остается жив, хоть и в несколько урезанном виде. Однако и от большей части наводок избавиться не удается: катушки-то разные.Единственное, что полноценно складывается в любой конструкции "хамканселера" — это тепловой шум обеих катушек. Самое значительное достижение такого варианта — это снятие сигнала с одной точки струны. Использовать такие звукосниматели с эффектом distortion могут только отчаянные люди типа И.Малмстина, с обязательным откусыванием хвоста сигнала "гейтом" (noise gate). При горизонтальном положении катушек вычитание сигнала не происходит, но повышенный тепловой шум остается. Звукосниматели басов строятся на тех же принципах, отличаясь лишь внешне. К недостаткам звукоснимателей этого класса относятся: тепловой шум, микрофонный эффект, недостаточная защита от электромагнитных наводок, неизменяемость звука. Наличие первых трех пороков объясняется невысокой ценой таких датчиков.
Лидеры массового производства пассивных звукоснимателей:
Di Marzio - крупнейший производитель пассива предоставляет наиболее широкий выбор звуков. Концепция фирмы заключается в ярко выраженной окраске звука. Это можно проиллюстрировать следующим образом: представьте себе стандартный 31-полосный эквалайзер, потом полностью уберите верх и низ, а в диапазоне средних частот поднимите до упора один движок – это и будет спектр большинства звукоснимателей.
Seymore Duncan — занимает второе место по объему продаж и ассортименту. Так как повторять чужую идею бессмысленно, то задираются уже 2-3 полосы. Примерно вдвое меньше и предлагаемый выбор. Диапазон СЧ не резиновый, а работать над оттенками при цене до $100 никакая компания не будет.
Bill Lawrence — находится где-то между лидерами. Звуки певучие, но совсем без верха. С точки зрения предлагаемого ассортимента фирма является образцом скромности.Все перечисленные фирмы выпускают осовремененные модели звукоснимателей 50-х годов. Верха и низа там нет, но середина более линейна и допускает последующую элементарную коррекцию. Для получения приличного выходного сигнала все пассивные датчики имеют большое количество витков и, следовательно, большой уровень теплового шума. Без сильного выхода наводки, которые неминуемо "сядут" даже на самый хороший шнур, будут слишком явно присутствовать в конечном звуке. Выигрываешь в одном, проигрываешь в другом: это правило действует в звукоснимателях в полной мере. И в большинстве случаев с возрастанием уровня выходного сигнала перкуссийность падает. Дальнейшее развитие музыкальных технологий привело к созданию активных систем.
Активные звукосниматели
Основными задачами создателей активных систем являлись уменьшение наводок и теплового шума. Оставив принципы построения звукоснимателей прежними, катушки стали делать с меньшим количеством витков. Шум с катушек убавился, но и сигнал стал слабее. Вот тут-то он и разгоняется до обычных величин предварительным усилителем. В результате от гитары идет мощный сигнал с незначительной долей наводок, ведь с меньшим количеством витков и наводок получается меньше. Хорошо нагруженный шнур тоже становится невосприимчивым для наводок, кроме того в нем не погибают остатки верха, звук становится "прозрачнее". Распространено мнение, что актив выдает неживой "пластмассовый" звук. На деле же инструмент с хорошей активной электроникой более чувствителен к динамике в игре, хотя бы по причине большего присутствия верха и общей яркости сигнала. Почему-то противники активной электроники забывают, что любая примочка — это еще и усилитель.Обычно вся внутригитарная электроника называется предусилителем (on-board preamp). Однако есть отличия между следующими категориями:
- предусилитель (preamp) - полное усиление сигнала с возможной частотной коррекцией;
- темброблок (tone control module) — возможность раздельной регулировки нескольких диапазонов частот;
- буфер (buffer) — только для согласования сопротивлений между датчиком и последующим темброблоком, возможно небольшое усиление.
Основные производители
Фирма EMG создала первый поточный звукосниматель со встроенным предусилителем. Долгое время являясь единственным лидером в этой области, EMG сумела создать гамму относительно недорогих датчиков и внутригитарных блоков — эквалайзеры, экспандеры и пр. Все звукосниматели, выпускаемые на EMG, являются активными, предусилитель находится в корпусе датчика. Создав неплохую защиту от наводок, фирма не смогла радикально изменить соотношение сигнал/шум. Причина кроется в ценовых ограничениях: в производстве используются недорогие микросхемы.
Фирма Bartolini выпускает звукосниматели как пассивного, так и активного направления. Особое место занимают пассивные датчики, специально разработанные для последующего внутригитарного усиления и эквализации. Электроника собирается на дискретных элементах и по этой причине шумит меньше, чем у конкурентов. Поставив более высокую планку, фирма не смогла уложиться в ценовые рамки недорогих звукоснимателей. Звукосниматели Ваrtolini на 10-15% дороже других, но и объективно качественнее. В настоящее время лучшими поточными датчиками для басов являются именно Bartolini. Предусилители, выпускаемые фирмой, не универсальны. В соответствии с уровнем выходного сигнала датчика, используется определенный тип усилителя.
ОЧЕНЬ ВАЖНО! Чтобы электронику монтировал специалист, иначе неумелая, бездумная и неаккуратная установка — и все идеи и труды инженеров EMG и Bartolini в пустую.
Студийный класс (широкополосные звукосниматели)
Максимально достоверная передача звучания инструмента без наводок, шума и микрофонного эффекта. В результате – целая палитра утонченных звуков и возможность их изменения. Звукосниматели реагируют на малейшие оттенки игры, столь необходимые настоящим музыкантам. Жесткие технические требования вынуждают выбрать из всей гаммы существующих схем и технологий датчиков лишь чистые хамбакеры. Это не лишает музыканта шанса получить "сингловый" звук — звучание даже стандартного хамбакера студийного класса несравненно чище и мягче "звучка" vintage single, обычно являющегося эталоном. Используя в дальнейшем эквалайзер, можно без труда получить нужную окраску.Звукосниматели студийного класса изготавливаются на заказ электронными отделениями мелкосерийных фирм и гитарных мастерских. Можно попробовать непосредственно обратиться на EMG, Bartolini и Schaller. Существенных отличий в спектре звукоснимателей, сделанных разными производителями, нет.
Индивидуальное звучание = звук самого инструмента + умения и фантазия музыканта.
Звукосниматели для акустических гитар
Различают два типа:
1) магнитоэлектрические
2) пьезокерамические.
Конструкция и принцип работы магнитоэлектрических полностью аналогичны датчикам, используемым на электрогитарах, но акустические “съемники” имеют несколько другие частотные характеристики. Поэтому не стоит установливать звукосниматель от электрогитары на акустический инструмент. Также следует помнить, что датчики этого типа можно использовать только на гитарах с металлическими струнами — на “классику” их тоже не поставишь. При покупке магнитного звукоснимателя необходимо сделать выбор между одинарной (single coil) и спаренной (humbacker) конструкцией. Первая: в большинстве случаев обеспечивает более яркое и прозрачное звучание, но имеет меньший выходной сигнал и немного фонит. Фон является неизбежным злом всех single-датчиков (включая электрогитарные), т.к. они представляют собой одну единственную обмотку (катушку индуктивности). Правда, этого недостатка лишены активные звукосниматели, где проблемы фона решены с помощью дополнительных (иногда встроенных в сам датчик, иногда отдельных) схем, но стоят они существенно — в 2-3 раза — дороже.Другое решение проблемы — звукосниматель типа humbacker. Конструктивно это уже 2 катушки, при определенном подключении гасящие фон (акустические датчики обычно скоммутированы подобным образом уже при изготовлении, так что ломать голову над тем, куда какой проводок, не придется). Humbacker имеет более мощный выход и его звук “плотнее и “гуще”.Все магнитоэлектрические звукосниматели устанавливаются в отверстие верхней деки гитары и, как правило, легко и быстро снимаются, что немаловажно, если вы не используете его постоянно.
Второй тип звукоснимателей для акустических инструментов – пьезокерамические (пьезокристалл преобразовывает механическое колебание струны в электросигнал).
“Пьезики” также бывают двух основных типов:
1) Недорогие съемные (“таблетки”) — обычно устанавливаются на “липучке” снаружи или внутри инструмента;
2) Дорогие, устанавливаемые стационарно под нижний порожек гитары — имеют, как правило, вид узенькой палочки. Установку такого датчика, если вы не имеете достаточного опыта, лучше доверить мастеру.Цены на подобные звукосниматели могут колебаться в пределах $20-40 за “таблетку” и $40-120 за стационарный вариант, в зависимости от фирмы-производителя и качества самого “звучка”. Очень часто датчики второго типа продаются в комплекте с предварительным усилителем/эквалайзером, что поднимает цену такого комплекта до $200 и выше. Но эта покупка может быть очень выгодной и оправданной, если у вас нет комбика (или усилителя), предназначенного специально для акустических инструментов (самые популярные от Carvin, Crate, Torque, Trace Elliot).
Производители: DiMarzio, EMG, Fishman, Schaller, Seymour Duncan.
На основании статьи немецкого эксперта в области гитарной электроники Гельмуту Лемме .
