Автор Тема: Древесина разных пород в звучании гитары со спектральным анализом и выбор пород  (Прочитано 1579 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Rolly Автор темы

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 8884
  • Мнение - не повод получить пулю сразу.
Шарился по интернетам и наткнулся на замечательную серию статей, где автор чуть ли не единственный на просторах провёл сравнительно внятное подтверждённое приборами исследование о влиянии пород дерева. Собственно, статьи на Хабре

https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/569756/
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/569930/
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/571966/
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/573070/
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/574052/
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/577072/

В первой статье:
Цитировать
Для первых опытов приобретён набор из сорока дощечек одного формата 130x50x11 мм
....
Снимать акустические колебания с образца дерева будем контактным микрофоном, в качестве которого выступит гитарный пьезозвукосниматель Schaller Oyster 16050101. Чтобы соединение датчика с образцом было быстросъёмным, воспользуемся в качестве клипсы каподастром для укулеле.
... пьезодатчик привнесёт в сигнал свою АЧХ — амплитудно-частотную характеристику, ведь это инструментальный звукосниматель, не в лабораторном, а в музыкальном значении этого слова.
...
Но у нас будет один датчик на протяжении всего опыта, потому мы услышим и увидим разницу не между звукоснимателями, а между образцами дерева.
...
Контактный микрофон будем включать в аудиоинтерфейс Presonus AudioBox USB 96. А это уже hi-fi устройство, с АЧХ, максимально приближённой к линейной. В качестве анализатора спектра воспользуемся штатным плагином Spectre Meter из программного пакета Studio One Artist.

Снимать в первом опыте будем отклик на импульс шума, в качестве которого послужит удар по образцу молоточком для настройки калимбы. При наличии анализатора спектра аудиосигнала, работающего на — быстром преобразовании Фурье, (БПФ, FFT), этот способ ничуть не хуже использования генератора качающейся частоты (ГКЧ) с измерением амплитуды выходного сигнала на разных частотах, применявшегося для изучения АЧХ во времена, когда приборы с БПФ не были доступны.

Именно таким способом, (проигрыванием заранее сформированного на компьютере щелчка белого шума), получают — импульсы отклика гитарного кабинета, широко применяемые современными музыкантами. Один импульс соответствует определённому положению одного микрофона, потому для полноты звуковой картины при сведении нередко используют несколько импульсов.
Стоит отметить весьма корректное описание условий опыта, хотя для большей приближености к практическим случаям хотелось бы увидеть образцы, примерно совпадающие линейными размерами с усреднёным корпусом электрогитары и усреднёным грифом электрогитары. Причём материал грифа я лично считаю важным примерно наравне с материалом корпуса, поскольку условно в среднем на гриф приходится большая часть длины колебания струны, а сам он заметно более податлив сгибанию натяжением струн, чем корпус. Тем не менее, можно предположить, что снятые в данных опытах спектры импульсных откликом либо целиком каким-либо образом сместятся в сторону более низких частот, либо в области первого, наиболее низкого, выделяемого резонанса. Возможно в 2-4 раза, или на 1-2 октавы.

Автор вводит понятия несколько качественных описательных характеристик, как "липовый пик", расположенный в области нижней середины (в данных опытах) в диапазоне 200-400 Гц, "ольховый пик", в области верхней середины около 2 кГц и "ольховый провал" в середине, около 600-1000 Гц
(нажмите чтобы показать/спрятать)

И для иллюстрации картинки корины и сапеле (в оригинальной статье больше образцов)
(нажмите чтобы показать/спрятать)
У корины выражены оба пика, а провал умеренный, у сапеле выражен только "липовый" пик, а далее просто небольшие неравномерности спектра.

Во второй статье рассматривается больше образцов распространённых у нас пород, как то липа, ольха, сибирский кедр или кедровая сосна, клён, граб, ясень, печёный ясень или термоясень, а также зебрано, падук и американский красный дуб.

(нажмите чтобы показать/спрятать)
И представленых результатов очень любопытным оказался печёный ясень, который вследствие обработки приобрёл выраженый "липовый пик" и по общей форме спектра стал напоминать корину
(нажмите чтобы показать/спрятать)
Печёный клён, к сожалению не приведён.

В третьей статье автор исследует влияние захвата рукой и расположения на мягком основании, а не жёстком, как в изначальных опытах, что немного отражает влияние прижатия к телу гитары, а также влияние звукоусиления с не более чем лёгким подгрузом.

Мягкое удержание, или демпфирование, существенно сдвигает общий спектр импульсного отклика в сторону высоких частот, но существенно не меняет форму. Тут стоит отметить, что при обычном положении электрогитары стоя или сидя, её корпус демпфируется существенно меньше, а вот гриф при плотном обхвате при игре может демпфироваться заметно больше, однако, это демпфирование практически постоянно в процессе игры и не замечается как существенно меняющее звук в процессе, во всяком случае оно маскируется и неотделимо от приёмов игры.

Влияние усиления даже с лёгким перегрузом выражается в ожидаемом изменении спектра в соответствии с АЧХ тракта. Породы различаются между собой.

В четвёртой статье проверяются две эмуляции моделей, Mesa F-100 на чистом и Peavey 5150 на перегрузе. Если в первом случае различимость пород сохраняется, то во втором, как определяет автор, падает до неразличимости. Не касаясь того, что использованы эмуляции, а не ламповые оригиналы, эта тенденция давно известна - увеличение перегруза и некоторые его виды сильно уменьшают зависимость итогового звучания от вида гитары.

В пятой статье автор продолжает с двумя другими эмуляциями моделей усилителей, Marshall JTM-45 на чистом и Diezel VH-4 на перегрузе. В последнем случае автор отмечает, что есть заметная разборчивость пород дерева. Также приводятся несколько новых пород с импульсными откликами в демпфированном положении и с пропусканием через эмуляторы. К сожалению, на мой взгляд, демпфированные импульсные выглядят менее информативными, чем от жёстко закреплённых образцов. Среди новых в исследовании белый клён явор, вишня, берёза, карагач или вяз мелколистный, тик, дуб и бук.

В шестой статье автор собирает на образцах пород некое подобие эмуляции электрогитары и также проводит измерения влияния на спектр двух новых эмуляций усилителей.




Итак, общий вывод по серии статей:
1.Инструментальный анализ в виде записи импульсного отклика образцов разных пород деревьев показал заметное различие пород, причём есть тенденция соответствия общепринятым стереотипам распространённых в производстве электрогитар пород.
2.Спектр закономерно подвергается эквализации грубыми средствами и при этом сохраняется различаемость пород.
3.После нелинейной обработки, например, перегруза спектр может изменяться до потери различаемости пород.
4.На спектр существенно влияет демпфирование образцов, а из этого можно сделать, что и конструкция инструментов, включая способ удержания инструмента.
5.Термообработка дерева, в результате которой появляются, например, термоясень и термоклён, могут существенно менять спектр.


Во вложении большой список пород с существенными механическими свойствами. Это не является прямым руководством по тембровой пригодности, но может быть любопытно сопоставить известные в гитарном применении породы
« Последнее редактирование: Сентября 25, 2025, 10:42:07 от Rolly »

Оффлайн SirPunk

  • Завсегдатай
  • ***
  • Сообщений: 366
  • GuitarPlayer.Ru fan!
Исследование интересное, но видится ошибочным из-за ручного звукоизвлечения. Стоило вместо молоточка ронять при помощи электромагнита стальной шарик - что на образцы деревяшек, что на струну. С одинаковым импульсом и в одну и ту же точку.
Там еще не упоминается, сколько опытов на каждом образце проводилось - подозреваю, что по одному только. А надо бы - по очень много, и усреднять, отбросив наиболее выпадающие из общей картины эпизоды.

Оффлайн Rolly Автор темы

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 8884
  • Мнение - не повод получить пулю сразу.
Исследование интересное, но видится ошибочным из-за ручного звукоизвлечения.
Не существенно для данной задачи. Важно показать общие тенденции, а не высокую точность отдельных измерений, которая была бы избыточна.

Оффлайн SirPunk

  • Завсегдатай
  • ***
  • Сообщений: 366
  • GuitarPlayer.Ru fan!
Представьте себе рядом натянутые две, допустим, 1-е струны - стальную и нейлоновую. Звукоизвлекли вручную. Только стальную дернули точно на 12 ладу пальцем и нежно, а нейлоновую - у бриджа и медиатором. У нейлона тембр окажется явно богаче, гармоник больше, хоть на самом деле это и не так.
В примере я немного утрирую, но на мелких дощечках - а они по 130 мм в этих опытах - изменение точки удара на сантиметр уже сильно повлияет на результат.

Оффлайн Rolly Автор темы

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 8884
  • Мнение - не повод получить пулю сразу.
Представьте себе рядом натянутые две, допустим, 1-е струны - стальную и нейлоновую. Звукоизвлекли вручную. Только стальную дернули точно на 12 ладу пальцем и нежно, а нейлоновую - у бриджа и медиатором. У нейлона тембр окажется явно богаче, гармоник больше, хоть на самом деле это и не так.
В примере я немного утрирую, но на мелких дощечках - а они по 130 мм в этих опытах - изменение точки удара на сантиметр уже сильно повлияет на результат.
Не сильно, здесь получается что-то вроде ксилофона, у которого принципиально похоже закреплены звучащие пластинки, которые звучат собственным резонансом. Опять же такой способ простукивания давно используется и показывает стабильный отклик.

Оффлайн Rolly Автор темы

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 8884
  • Мнение - не повод получить пулю сразу.
Дополнение насчёт выбора пород для разных элементов корпуса электрогитары.

Для начала интересная ссылка на таблицу пород с твёрдостью, плотностью и что в наиболее ценно в ней - стабильности при изменении атмосферной влажности. Хотя не понятен первоисточник таблицы, но она не раз встречается в русскоязычном интернете и может быть взята для ориентировки при выборе в первую очередь дерева для грифов.

https://dpva.ru/Guide/GuideMatherials/Wood/WoodHardness/

Далее, следуя выводу 4 из первого поста
Цитировать
На спектр существенно влияет демпфирование образцов, а из этого можно сделать, что и конструкция инструментов, включая способ удержания инструмента.
Стоит несколько развить
(нажмите чтобы показать/спрятать)

https://mash-xxl.info/info/368437/
Волновое сопротивление в древесине в удельном виде является для нашего случая акустическим сопротивлением, которое есть корень квадратный произведения модуля упругости на плотность древесины. Увеличение  волнового сопротивления уменьшает передачу энергии струны в конструкцию гитары, а значит увеличивает сустейн, что является важным качеством электрогитары. В этом принципиальное отличие от акустической гитары, для которой такая передача на деку желательна для увеличения громкости, а для электрогитары не столь важно. Но акустическое сопротивление увеличивают также различные дефекты, сучки и прочее, и в этом случае энергия колебания будет переходить не в полезный звуковые колебания, а в бесполезное трение, которое итак составляет более 90% поглощения энергии. Т.е. для наибольшего сустейна акустическое сопротивление должно быть сравнительно велико, но древесина при этом прямослойна. И здесь возвращаемся к тому, что акустическое сопротивление - величина удельная, а собственно применяться оно будет к трём основным деревянным деталям: корпус, гриф и накладка.

Как нам известно из практики, корпус является наиболее объёмной деревянной деталью обычной электрогитары, и поскольку в среднем плотность пород дерева редко разничается более чем в 2 раза, то это наиболее массивный и наименее подверженный демпфированию элемент, поэтому его волновое сопротивление на объём, что важно в конкретном случае и представляет из себя жёсткость корпуса относительно приложенного натяжения струн, всегда заведомо больше остальных деталей и он легко может выполняться из наиболее лёгких пород, типа той же липы. Также корпус за счёт своей толщины и массы наименее подвержен колебаниям от изменений влажности.

Гриф значительно меньше по объёму и массе среднего корпуса электрогитары, он более гибок и у верхнего порожка может значительно прогибаться под воздействием струн как статическим, так и динамическим, т.е. собственно при звучании. Его волновое сопротивление на объём значительно меньше корпуса, а на условную длину струны его доля больше. Т.е. гриф поглощает заметно большую долю энергии колебаний струны, и значительно более подвижен и следовательно, значительно больше изменяет тембр струны, который улавливают датчики. Чем тоньше и легче гриф, тем больше его влияние на звук электрогитары, но и выше подверженность демпфированию рукой гитариста во время игры. А также ниже сустейн. Увеличить его волновое сопротивление на объём можно увеличением объёма, т.е. толщины, увеличением плотности дерева, а также увеличением жёсткости - с помощью переклеев или уменьшением выступающей из корпуса части. Первые два способа больше влияют на составляющую массы, вторые - на составляющую модуля упругости. И тут стоит упомянуть что гриф наиболее подвержен изменениям от влажности воздуха, которая с различной скоростью проникает через разные покрытия, и практически не существует полностью исключающих влагообмен со средой. А значит, это влияет как на податливость грифа струнам, что компенсируется регулировкой анкера, так и возможностью кручения грифа вокруг оси, которая обычным одиночным анкером не компенсируется. Причём из-за свойств древесины подобные деформации могут закрепляться, а не возвращаться к исходной форме при нормализации влажности.

Накладка грифа как правило является значительно меньшей по объёму и массе деталью, чем гриф, прикреплена к нему очень большой площадью и её задача - как можно меньше демпфировать. Таким образом, для неё желательно высокое акустическое сопротивление, т.е. плотность и модуль упругости. А также достаточная твёрдость.

« Последнее редактирование: Сентября 25, 2025, 10:47:49 от Rolly »

Оффлайн Deviron

  • Ветеран форума
  • ******
  • Сообщений: 4645
Rolly, ничего не понял, но очень интересно. Я считаю что тонвуды в электрогитарах почти не используются, потому что стабильность и доступность материала для производства в приоритете.
Подбор чисто по параметрам тоже гиблое дело. Некоторые породы сильно ведет при высыхании и изменении влажности. Та же береза это кошмар для гитарного мастера.  Это не значит что из неё нельзя сделать тонвуд, просто выход полезного материала будет сильно меньше чем у проверенных временем решений.
Породы для накладок даже при идеальных цифрах параметров, не всегда подходят. Некоторые породы глухо проводят звук или трескаются. Ну или у меня детская травма от буковых накладок на советских и даже российских инструментах типа раннего Дофф.

Оффлайн Rolly Автор темы

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 8884
  • Мнение - не повод получить пулю сразу.
Rolly, ничего не понял, но очень интересно. Я считаю что тонвуды в электрогитарах почти не используются, потому что стабильность и доступность материала для производства в приоритете.
Подбор чисто по параметрам тоже гиблое дело. Некоторые породы сильно ведет при высыхании и изменении влажности. Та же береза это кошмар для гитарного мастера.  Это не значит что из неё нельзя сделать тонвуд, просто выход полезного материала будет сильно меньше чем у проверенных временем решений.
Породы для накладок даже при идеальных цифрах параметров, не всегда подходят. Некоторые породы глухо проводят звук или трескаются. Ну или у меня детская травма от буковых накладок на советских и даже российских инструментах типа раннего Дофф.
Древесина при начале работы над гитарой должна быть уже сухая. Для древесины указывается стандартная влажность 12%. Я кстати, собрал табличку с породами, где довольно интересные закономерности показались, скоро выложу. Разумеется, везде имеется ввиду радиальный прямослойный распил приличного качества.

Оффлайн Deviron

  • Ветеран форума
  • ******
  • Сообщений: 4645
Чтобы сделать тонвуд нужно распиливать заготовки максимально близко к тому размеру из которого будут изготавливать часть инструмента и поэтом это всё досушивать или выдерживть до максимального снятия напряжений.
Мне с китая прислали заготовку грифа из махагона кайя, так он весь аж сморщился. После выдержки древесины происходит весьма заметное уплотнение.

Оффлайн GunFighter

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 22067
  • Под наблюдением
чтобы понять насколько порода подходит к производству чего то надо разработать процесс , сделать прототип, улучшить его и произвести установочную партию. а также посмотреть кто делает из этого, что получается и какой результат.
заодно поизучать вообще историю использования материала. например махагон который заявлен твердым но слабым по короблению от влаги, использовался 200+лет в мореплавании, мебели для тропиков и строительстве портовых сооружений за то что хорошо обрабатывается и мало подвержен изменению объема и линейных размеров от влаги...


Оффлайн Rolly Автор темы

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 8884
  • Мнение - не повод получить пулю сразу.
Короче, вот, составил
(нажмите чтобы показать/спрятать)


... и добавил:

Из любопытного, американская липа, американская ольха имеют более высокую акустическую константу, чем европейские варианты породы. Павловния и Тюльпанное дерево, которые часто называют тополем в электрогитарах, тоже имеют высокую АК. Наши тополя на уровне тюльпанного дерева, и кстати, сюда же входит осина. Твёрдый канадский клён по АК не лучше Явора, но твёрже. Махагони гондурасский немного лучше по АК, чем африканский.

Но замечу, эти показатели мало говорят о тембральной составляющей, только о механических свойствах.

... и добавил:

чтобы понять насколько порода подходит к производству чего то надо разработать процесс
В табличке приведены уже широко используемые в производстве материалы, об их свойствах при обработке всегда можно найти информацию. Но нет спектральных откликов, которые определяют тембр в инструменте, и в этом ценность опытов автора статей на Хабре.

... и добавил:


заодно поизучать вообще историю использования материала. например махагон который заявлен твердым но слабым по короблению от влаги, использовался 200+лет в мореплавании, мебели для тропиков и строительстве портовых сооружений за то что хорошо обрабатывается и мало подвержен изменению объема и линейных размеров от влаги...
У меня в примере у него рейтинг стабильности размеров от изменения атмосферной влажности - 3, т.е. незначительные при незначительном. Это выше, чем у сосны, с рейтингом 2, например. Сосна для парусных мачт использовалась, как известно. У лиственницы - 2-3 рейтинг, тоже используется во всяких водных делах. Этот рейтинг другое показывает, а именно подверженность сезонным изменениям, если для грифа используется. Так в среднем бук, который использовался для грифов, гораздо менее стабилен, и этому есть множество свидетельств.

... и добавил:

Добавил экзотических пород в список

... и добавил:

Rolly, ничего не понял, но очень интересно. Я считаю что тонвуды в электрогитарах почти не используются, потому что стабильность и доступность материала для производства в приоритете.
Вообще, используется. У того же Фендера подбор пород корпуса - это всё лёгкие породы с весьма высокой акустической константой, т.е. хорошо излучающие звук. Кроме ясеня, но на болотный я не нашёл достаточно данных, кроме того, что он тоже лёгкий. И его звучание как раз весьма характерное. Клён - давняя порода для музыкальных инструментов. У Гибсона махагон - тоже давняя музыкальная порода и даже махагоновый гриф - наследие классической гитары. Кленовый топ на лесполах - очевидное использование тонвуда. Палисандр и чёрное дерево тоже, а это далеко не самые доступные материалы.
Подбор чисто по параметрам тоже гиблое дело. Некоторые породы сильно ведет при высыхании и изменении влажности. Та же береза это кошмар для гитарного мастера.  Это не значит что из неё нельзя сделать тонвуд, просто выход полезного материала будет сильно меньше чем у проверенных временем решений.
Из берёзы массово делали (и делают, наверное) грифы для русских народных инструментов, включая и гитару. Может немного менее удобен для обработки, но вообще у меня и акустическая константа получилась чуть повыше клёна и рейтинг стабильности вроде как выше, и дешевле в среднем древесина. Т.е. это проверенное-перепроверенное решение, только не для большинства наших ваятелей электрогитар, которые просто копируют максимально со штатовских, потому что практически все самоучки без школы и традиций.
Породы для накладок даже при идеальных цифрах параметров, не всегда подходят. Некоторые породы глухо проводят звук или трескаются. Ну или у меня детская травма от буковых накладок на советских и даже российских инструментах типа раннего Дофф.
Тут скорее проблема качества производства советских и видимо ранних доффов. Плюс, если рейтинг стабильности сравнительно достоверен, то бук и граб не лучший выбор и для накладок. Зато вот собственно клён, акации, а также дуб и ясень, если под лаком, чтобы поры не забивались, например. Ну и насчёт глухоты - нужны как раз спектральные слепки с нормированных образцов к в этом исследовании с Хабра, чтобы осознанно ориентироваться.

... и добавил:

Кстати, для меня одним из выводов статей на хабре стало, что это не у ясеня провал в середине, а у клёна. У ясеня просто нет выделенной середины, которая компенсировала бы кленовый провал. Зато при сочетании с грифами из всяких махагонов, венге, ятоб и т.д., у которых хорошая середина, звук получается хорошо сбалансированным. Иногда такие светлые умы встречаются, правда в массовом производстве больше в басах.
« Последнее редактирование: Августа 26, 2025, 00:16:08 от Rolly »

Оффлайн Rolly Автор темы

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 8884
  • Мнение - не повод получить пулю сразу.
Дополнил таблицу кучей дубов и клёнов и всяким прочим, скорректировал и вместо твёрдости по Бринелю вписал прочность на изгиб



... и добавил:

У махагони гондурасского получается 81 МПа, а у твёрдого клёна 109, почти на 40% больше.

... и добавил:

А у сапели 111, как у того же клёна твёрдого
« Последнее редактирование: Сентября 25, 2025, 10:36:06 от Rolly »

Оффлайн M1g

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 7081
  • The MUTILATOR
К чему это все, если 2 одинаковых грифа звучат по-разному и 2 одинаковых тушки по звуку отличаются? Результат всегда непредсказуем в какой то мере

Оффлайн Rolly Автор темы

  • Живу на форуме
  • *******
  • Сообщений: 8884
  • Мнение - не повод получить пулю сразу.
Всё-таки, сравнительно предсказуем. Плюс опять же интересно на большом масштабе посмотреть, какие породы традиционно используются и как делятся по группам. Иначе бы все подряд не строгали бы грифы из клёна, а брали бы что-нибудь по-разнообразнее. Кстати, клёна же много видов и далеко не все подходят.

... и добавил:

К тому же, если задаться вопросом, а как так известные производители взяли и начали использовать типа ни с того ни с сего овангкол, венге, ятобу. Потом смотришь - ага, имеет смысл.

... и добавил:

Добавил виды агатиса ещё
« Последнее редактирование: Сентября 24, 2025, 23:03:47 от Rolly »

Оффлайн тхе беатлес

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 1572
О мудрейшие, а кто-нибудь из вас лично занимался столяркой? Ну, чтобы трогать деревяшки ручками и обрабатывать их разными станками-инструментами?