Физика переклея пород

Немного о физике звука в переклее пород.

Существует стереотип, мол, обогащение звука давно продумано и реализуется оно путем применения разных по резонированию пород. Да, для получения хорошего универсального звука этого вполне достаточно.  Для получения же чего-то большего этот метод имеет свои ограничения.

Собственно, именно пришедшее однажды понимание этого и подвигло меня на изыскания других решений.

Для понимания этих ограничений, вытекающих из особенностей взаимодействия разных материалов в единой колебательной системе, будет полезно рассмотреть следующее построение.

Предположим, мы имеем сквозной гриф, склейку из двух пород, существенно различающихся по тембру резонирования, что в принципе указывает на разницу в физикомеханических свойствах и позволяет предположить разную скорость распространения звука по волокну.

Скорость звука в древесине по волокну, по моим данным, в клене где-то в 16 раз быстрее, чем в воздухе. Это в прямослойном, а во всяких волнистых-крученых медленнее, соответственно степени "закручености". Впрочем, особая точность в цифрах тут совершенно не важна.

Допустим для простоты, что эти скорости различаются ровно на 25%, что не так уж и много в случае разных пород, т. е. 16х330=5280м/сек и 12х330=3960м/сек. Длина волны ноты ля 440Гц составит 11,82 метра и 9 метров соответственно. Поскольку нам интересен полупериод стоячей волны, делим полученное на 2. Имеем 5.91 и 4.5 метра.

 Далее, рисуем две волны на одной оси, и видим, что расхождение полупериодов составляет на дистанции 5.91метров около 45 градусов.
Поскольку длина гитары грубо где-то метр, делим 45 на (5,91/1,0) имеем округленно 7,6 градуса.
А расстояние между точками основного возбуждения 0,47(от 5 лада до нижнего порожка) метра. Делим 45 на (5,91/0.47=12,574468085), получаем 3,578 градуса.
Налицо существенные фазовые потери энергии в точках основного возбуждения и еще более существенные по длине всей резонирующей системы, читай гитары от кончика пера до нижней пуговицы. Потери энергии суть потери в сустейне.
Чем выше извлекаемая нота, тем в большей степени.
Отсюда понятно, почему длительность затухания струны у гитар обратно пропорцинальна высоте взятой ноты, ибо безупречных в отношении фазовых потерь кострукций нет (только зачем лишние потери создавать?)). Ля на октаву выше, на 17 ладу 880Гц, даст фазовый разнобой уже в 15,228 градуса для переклея метровой длины. Понятно также, почему при качании тремоло или просто вибрато пальцем на ладу, струна поет дольше. Постоянно смещая частоту мы частично снижаем фазовые потери.

Другими словами, звук, распространяясь по склеенным разномастным реечкам вразнобой, глохнет быстрее. Сказывается эффект дробления волны.
               Поясню это примером из реальной жизни. В концертных залах часто можно увидеть стены и потолок "ступеньчатые". Так гасится эхо. Звуковая волна достигает до каждой ступеньки-ребра и отражается от неё с крохотным временным сдвигом относительно соседней.
Разбитая на маленькие кусочки энергия волны оказывается как бы размазанной во времени.
Так вот, сустейн у гитары можно рассматривать как способность системы держать какое-то время эхо внутри себя. И чем длиннее это эхо, тем соответственно лучше у гитары сустейн. И волновой разнобой в деталях из разных по свойствам пород размазывает это эхо точно так же, как это происходит в концертном зале. Энергия от щипка размазывается в микросекундных интервалах запаздывания.
Или уж совсем тупо: в одном случае берем молоток весом 200 граммов и стукнем по доске, в другом случае берем два молотка по100 граммов весом и стукнем ими по той же доске доске с некоторым интервалом.
 

Простоты ради я не рассматриваю здесь влияние анкера. (К слову, скорость звука вдоль стального стержня близка к скорости в прямослойном клене по волокну, это многое обьясняет.)

Вот поэтому гриф (а еще лучше весь инструмент), «из одного бревна», дает заведомо лучший сустейн при прочих равных.

В электрогитаре хороший сустейн едва ли не главный параметр, без него о выразительности, чувствительности к звукоизвлечению говорить не приходится.

Традиционное у большинства изготовителей на сегодняшний день сочетание разных пород дека-топ или гриф-корпус является оптимальным в компромиссе "сустейн-спектр". Более пестрый переклей представляется малопродуктивным в свете вышеизложенного. Разве что подобрать породы с максимально близкой скоростью рапространения звука.

(По моим данным, в 2009м в России был запатентован ультразвуковой способ измерения звукопроводности древесины.  По идее, ничего сложного для радиолюбителя средней компетенции.
 Генератор, возбуждающий дерево пьезик, приемный пьезик, дифференциальный усилитель, индицирующее устройство. Можно прилепить к корпусу китайского тестера сзади и расширить его функции, заодно использовав тестер как индикатор прибора. Полезная штука, как-нибудь спаяю такую себе.)

Таким образом, возможности обогащения спектра, повышения чувствительности к нюансам звукоизвлечения, привнесения "объёма" путем применения разных «по резонансу» пород практически исчерпаны в существующих на данный момент конструкциях.
Иными словами, электрогитара традиционной конструкции существенно больше того, что она выдает, выдать не может, какое бы дерево вы ни взяли при изготовлении. Это заставляет повышать выразительность инструмента электронными средствами, что и практикуется.

Вот почему в поисках более эмоционального исходного звука придется изменять традиционную конструкцию. Это ничуть не умаляет значения такого параметра, как резонансные свойства применяемого материала, напротив, вся ставка делается на него,
поскольку цель -  достаточно эффективно извлечь на свет именно глубинный резонанс массива.  Какую музыку на такой гитаре играть - жизнь покажет, инструмент с характером обычно определяет это сам.

А в поисках "кошерного" звука следует двигаться в сторону магазина.

krokotill@yahoo.com