Как на уроках игры на гитаре, так и на басу, некоторые приемы часто требуют, чтобы вы щипали/ударяли/возбуждали струну в определенных местах. Например, очень часто можно увидеть, как басисты перебирают струны очень близко к бриджу. Некоторые классические гитаристы чередуют щипки очень близко к грифу и между грифом и бриджем.
При экспериментировании на собственном инструменте становится ясно, что существует градиент тембра, который зависит от того, где именно была возбуждена струна. Очевидно, что есть изменения, но для неподготовленного уха определить, что именно меняется, может быть сложно.
Итак, что происходит, когда струна играется в разных местах? Подчеркиваются ли низкие, средние или высокие частоты при перещипывании в определенных местах? А как же атака и распад? Что именно меняется со звуком и тоном?
Здесь нужно учитывать множество факторов. При анализе тона, создаваемого атакой, мы обычно используем упрощенную модель, в которой струна идеальна и закреплена на двух концах неподвижными жесткими связями. Мы также не учитываем изменения длины струны из-за растяжения при движении и т. д. Это неплохая модель твердотельного электродвигателя. Для классической и другой акустики бридж будет двигаться.
Струнная модель поддерживает бесконечный ряд гармоник, связанных с основной гармоникой (f0) соотношением n*f0. n = 1 — основная (нота, на которую настроена струна), а более высокие — n = 2, 3, 4 и т. д. n = 1 — это гармоника на 12-м ладу, которая находится на октаву выше f0, n = 3. это октава и 5-й, и т. д.
Можно атаковать струну разными способами: медиатором, смычком, ударами или постукиванием палочкой (некоторые гитаристы будут использовать барабанную палочку). И можно по-разному наклонять медиатор, чтобы получить разные тона. Действие медиатора трудно смоделировать. Некоторые рассматривают это как небольшое оттягивание струны от равновесия, а затем освобождение струны от состояния покоя. Другие могут относиться к струне как к соскальзыванию с медиатора, как по пандусу. Начальные условия струны в момент атаки (или момент после атаки) определяют количество гармоник, присутствующих в волновой форме, как механически в струне, так и акустически в звуковом поле, создаваемом инструментом. Моды, соответствующие каждой гармонике, представляют собой синусоидальные кривые из тригонометрии. Это закругленные, своего рода полукруглые дуги с «узлами» на концах и на ровных промежутках между концами.
Рассмотрим «натянутую струну» как начальную форму, которую внезапно отпустили и позволили двигаться, хотя это, вероятно, чрезмерное упрощение. Если медиатор очень маленький (узкий), его форма будет примерно треугольной (модель, используемая в некоторых книгах по базовой физике для обоснования анализа тона). Для описания исходной формы требуется множество синусоид, сложенных вместе. Таким образом, для любой атаки вы в основном производите целую серию гармоник. Используемая математика является базовым исчислением, но в скорлупе ореха вы можете предсказать силу (громкость) каждой гармоники. Одним из ограничений является то, что любая гармоника с узлом в месте пикировки не будет возбуждаться. Еще один момент, хотя и не являющийся математическим ограничением, заключается в том, что «обычно» (но не всегда) высшие гармоники имеют меньшие амплитуды.
Защипывание струны прямо в средней точке (в приведенной выше модели) обязательно УБЬЕТ все гармоники с узлом там, включая n = 2, 4, 6, 8 и т. д. Все четные гармоники отсутствуют. Кроме того, нечетные гармоники обычно будут слабыми. Если бы вы использовали большой палец, а не медиатор, первоначальная форма была бы менее заостренной и более округлой, похожей на настоящую синусоиду. В этом случае почти все n = 1 присутствуют в гармоническом спектре ноты. Игра ближе к бриджу обязательно убьет некоторые гармоники, но если вы действительно близко, вы можете убить 21-ю гармонику (которая уже слабая) и возбудить большую амплитуду n = от 2 до 20. Тот же тип анализа можно применить к хаммерованным и смычковые струны для предсказания присутствующих гармоник. Несмотря на то, что модели слишком упрощают атаку, они работают довольно хорошо.
Вот как это связано с тоном. Когда мы дергаем струну, мы не просто играем ноту, на которую настроена струна, а создаем гармонический спектр. Получается, что гармоники n = 4, 5, 6 образуют мажорное трезвучие. Так почему же мы не слышим мажорный аккорд в каждой ноте? Несколько причин. Во-первых, все они намного выше основного по высоте и очень низкой амплитуде. То, что мы слышим в качестве ноты, является основным, а гармонический спектр воспринимается нашим мозгом как качество тона (или, возможно, тембра, хотя я могу путать эти термины). «Яркие» звучащие ноты имеют более высокие гармоники (с заметной силой), тогда как «теплые» тона имеют меньше присутствующих гармоник или имеют их с гораздо меньшей амплитудой.
На эти результаты влияет отклик самого инструмента, акустического или электрического, наличие эффектов и т. Д. Уэс Монтгомери использовал большой палец и часто ударял по грифу (не только рядом с ним). Конечно, его установка, вероятно, была уже «теплой» с точки зрения электричества. Но использование большого пальца над грифом сделало его теплее.
Как я уже упоминал, можно настроить различные комбинации гармоник в одном и том же месте струны, регулируя атаку струны. Даже при щипковой атаке есть много способов наклона медиатора или пальца, которые изменят качество звука. Некоторые гитаристы фламенко перемещают палец ближе к мосту, чтобы облегчить быстрое тремоло, и это меняет тон. Я видел, как некоторые классические гитаристы меняют положение правой руки, чтобы изменить тон. Пепе Ромеро заметил, что было бы лучше отрегулировать угол атаки и другие факторы, оставив руку в оптимальном положении для лучшего звука. Конечно, на электрическом все это не нужно, но вы почувствуете разницу, если подключите его с чистой настройкой и начнете ковырять в разных местах.
Что касается электрики, вам необходимо учитывать размещение звукоснимателя. Звукосниматель реагирует на движение струны прямо над ним посредством электромагнитной индукции. Любая гармоника с узлом над звукоснимателем будет практически уничтожена в сигнале, посылаемом на усилитель. Следовательно, даже если вы играете рядом с бриджем, но у вас включен гриф (и выключен бридж), результирующий тон будет теплее, чем если вы переключите конфигурацию звукоснимателя.
Наконец, я упоминаю, что затухание будет зависеть от частоты. Простейшая модель, которую можно решить, предполагает линейную демпфирующую силу. Чем выше частота, тем быстрее затухание, но это всегда так и не зависит от атаки. Что зависит от атаки, так это начальная сила гармоник. В конце концов, все ноты затухнут, и основная гармоника останется преобладающей. Следует отметить, что ухо производит ауральные гармоники из-за нелинейности базилярной мембраны, поэтому маловероятно, что кто-либо из людей когда-либо слышал чистую синусоидальную волну.
Положение ощипывания влияет на высокие частоты примерно так:
Автор этой статьи утверждает, что смог написать алгоритм, который определяет место защипывания струны, слушая звук:
https://www.ee.columbia.edu/~dpwe/papers/TraubS01-guitar.pdf
Цитировать:
2. ВЛИЯНИЕ НА ВОСПРИЯТИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧКИ ОЩУПЫВАНИЯ
Защипывание струны близко к бриджу дает звук мягче по громкости, ярче и резче. Звук богаче высокочастотными компонентами. Это происходит при игре на гитаре sul ponticello . Другая крайность — играть sul tasto рядом с грифом или над ним, ближе к середине струны. В этом случае тон громче, мягче, менее богат высокочастотными компонентами.
В дополнение к общему яркому/мягкому аспекту точка защипывания влияет на набор генерируемых гармоник. Цитирование другой страницы https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/string/Fixed.html
паттерны стоячих волн, которые имеют узел в точке отрыва, не возбуждаются.
Если идеальная струна защипывается ровно на одну Nh расстояния от одного конца, в результирующем звуковом спектре не будет гармоник, кратных N. Но обычно точка защипывания не является точным кратным числом, и настоящие струны не идеальны. См. этот вопрос для получения дополнительной информации о гармониках: Что определяет относительную громкость гармоник при перещипывании гитарной струны?
Марселотеаркан