С чисто физической точки зрения звукосниматель (или датчик) – это приспособление, которое преобразует один вид энергии в другой. В случае магнитного датчика происходит преобразование колебания струны в магнитном поле в электрический сигнал переменного тока, который затем подается на усилитель. А если говорить о пьезозвукоснимателе, то в нем механические колебания деки или корпуса гитары трансформируются в те же самые электрические импульсы.
На электрогитарах обычно устанавливают магнитные датчики, хотя на современных моделях могут дополнять и пьезо. Что касается акустических инструментов (гитар, скрипок, виолончелей, контрабасов и так далее), то здесь преимущественно используется пьезоподзвучка. Правда для акустических гитар делают и магнитные датчики, которые устанавливаются прямо на деке в резонаторном отверстии.
Виды звукоснимателей для электрогитары
Сингл (одиночный датчик) – это звукосниматель с ярким, полноценным, чистым звучанием. Как говорят многие музыканты: «стеклянный оттенок», «дающий стекло». В основу его конструкции обычно входят 4 (бас-гитарный вариант) и 6 (шестиструнный инструмент) постоянных магнитов, вокруг которых намотано от 7 до 10ти тысяч витков медной проволоки толщиной 0,06 мм. Благодаря высокому качеству звука эти датчики пользуются огромной популярностью. Однако, к большому сожалению, они обладают одним существенным недостатком в виде паразитных наводок, вызываемых множеством электромагнитных полей. Например, сеть 220 Вольт излучает наводки частотой 50 Гц. В результате, кроме звучания струн мы слышим ещё и посторонний шум.
Итак, все катушки звукоснимателей чувствительны к электромагнитному излучению. Это значит, что они ловят наводки от любых, расположенных неподалеку электрических приборов.
Хамбакер (сдвоенный датчик) – по своей конструкции не подвержен воздействию наводок. Он состоит из двух идентичных катушек, которые соединены последовательно, но в противофазе, причем каждая из них обращена к струнам разными полюсами магнитов. Вследствие этого любой паразитный шум снимается обеими катушками, а при суммировании их сигналов происходит их взаимовычитание. Чтобы тоже самое не произошло с полезным сигналом от вибрирующих струн, магниты обеих катушек располагаются в противоположных направлениях. Поэтому верх одной катушки – это «север», а верх другой – «юг». В результате сигналы обеих катушек не вычитаются, а складываются, и выходной уровень хамбакера, кроме всего прочего, оказывается вдвое выше, чем у сингла. Однако звучание хамбакера получается более бедным, низким и лишенным «верхов». Причина этого кроется в том, что разнесенные в пространстве катушки дают два различных сигнала, что приводит к вычитанию некоторых высокочастотных составляющих. Кстати, впервые этот эффект реализовал в 1955 году Seth Lover – инженер, работавший на фабрике «Gibson». Поэтому выпускаемые с середины 50-ых годов инструменты этой компании неизменно стали комплектоваться датчиками типа humbucker. Кроме подавления наводок, эти датчики обладали характерным жирным и толстым звучанием, которое заметно отличало их от синглов.
В истории электрогитары приверженность к той или иной конструкции звукоснимателей проявилась в извечном соперничестве фирм «Fender» и «Gibson». Для оборудованных синглами классических моделей «Fender» характерен яркий чистый звук с полноценными «верхами», а для стандартных моделей «Gibson» с хамбакерами типичен совершенно иной, плотный и округлый саунд.
В техническом плане хамбакер – это:
- Две катушки;
- Их обмотки соединены в противофазе;
- Магниты имеют обратную полярность.
Слово «humbucker» переводится как «шумоподавитель». Если его разделить на две катушки, то можно получить яркий звук при уровне сигнала гораздо более слабом, чем у большинства синглов. Такое происходит потому, что катушки хамбакера обычно меньше по размеру и имеют меньшее количество витков, чем катушки синглов.
Тем не менее, некоторые конструкции хамбакера подразумевают вертикальное расположение катушек в корпусе, благодаря чему такой звукосниматель (stacked) помещается в стандартные прорези для датчиков на «Стратах» и «Телекастерах». Правда при этом нижняя катушка лишена магнитов и служит только для подавления наводок. Многие из них через решение проблемы с наводкой выдают традиционный сингловый звук.
Конструкторы датчиков традиционно ищут компромисс между мощностью выходного сигнала и его частотной характеристикой. Чем меньше витков намотано на катушке (при прочих равных условиях), тем ярче звук. Увеличив количество витков в пользу повышения уровня сигнала, мы пожертвуем «высокими частотами». Ранние стратовские и телекастеровские датчики имели большее количество витков по сравнению с поздними моделями. Другой знаменитый сингл – гибсоновский «P-90» - звучал плотнее и мощнее любого стратовского датчика по той же причине.
«Со старыми гитарами происходит такая неприятная вещь. Если просто снять датчики и размагнитить их, то гитара теряет свою накопленную годами ауру. Энди Саммерс однажды прокатился со своим «Телекастером» в одном из лондонских поездов. Он сидел около электромоторов и его датчики размагнитились. Гитару переслали мне и я вновь намагнитил звукосниматели. Когда Саммерс приехал за своим инструментом, он обратил внимание на то, что гитара стала звучать более звонко. С тех пор я знаю, как сделать звучание датчика более теплым. Его просто надо слегка размагнитить. Кстати, датчики могут размагничиваться от перегрева, удара или длительного нахождения возле усилителя или динамика», - Сеймур Данкан.
Варианты конструкции звукоснимателей
Существует множество вариантов устройства электрогитарных датчиков. В большинстве моделей разница в уровне сигнала от различных струн компенсируется регулировкой расстояние от струн до ближайшего полюса магнита.
В некоторых вариантах конструкции вместо отдельных цилиндрических магнитоводов применяются металлические пластины, что позволяет более полно снимать колебания каждой струны. Датчики для бас-гитар могут иметь по два магнитовода для каждой струны – это продиктовано более широкой амплитудой колебаний толстых струн этого инструмента.
Есть датчики, состоящие из двух отдельных половин (split), которые могут размещаться либо рядом, либо со смещением, если этого требует конструкция. В таких звукоснимателях каждая половина обслуживает свою группу струн, при этом катушки соединены в противофазе. В результате звукосниматель имеет звучание сингла, сохраняя при этом шумоподавляющие свойства хамбакера.
Датчик типа lipstick представляет собой простейшую разновидность сингла. В нем обмотка располагается вокруг плоского магнита, и вся эта конструкция помещается в хромированный корпус, напоминающий футляр от губной помады.
Активные звукосниматели подразумевают подключение в корпусе гитары миниатюрной усилительной схемы, которая питается от батарейки типа «Крона». Это позволяет получать звук с высоким уровнем выходного сигнала, который уже не так сильно подвержен дальнейшим наводкам по проводам между педалями эффектов и комбиком, например.
Сопротивление звукоснимателей электрогитары
Сопротивление звукоснимателя постоянному току можно измерить при помощи омметра. Для большинства синглов это значение будет лежать в пределах 6 – 7.5 кОм. А для хамбакера оно должно находиться в диапазоне 8 -14 кОм. Вообще говоря, чем больше витков на катушке, тем мощнее сигнал. Но при этом, чем больше витков, тем тоньше должна быть проволока, тем выше сопротивление постоянному току, тем менее разборчивым будет звучание датчика. Значение сопротивления по постоянному току легко измерить, но оно даст вам лишь приблизительное представление о звучании звукоснимателя.
Как определить контакты звукоснимателя
Нужно включить тестер на измерение сопротивления до 20 кОм. После этого промерить любую пару контактов. Если прибор показывает разрыв, значит, эти контакты принадлежат разным обмоткам. Продолжая держать один из контактов, проверьте оставшиеся, пока прибор не покажет значение какого-либо сопротивления. Это значит, что вы нашли контакты одной обмотки. Запомните цвета этих двух проводов. Два оставшихся провода – это контакты второй обмотки. Один из этих проводов нужно запаять к металлическому корпусу, а другой – к одному из проводов первой катушки. Здесь разница только в фазе, либо противофазе, в зависимости какой провод вы поймаете: начало, либо конец обмотки. Таким образом, у нас получится один сигнальный провод и один провод заземления (с металлического корпуса).
Схемы распайки наиболее популярных типов электрогитар
Местоположение звукоснимателя: neck, middle & bridge position
Положение датчика, в котором происходит колебания струн, является важнейшим фактором звучания. Оно также определяется обертонами или гармониками. В отличие от основного тона, это дополнительные более высокие по частоте тона, громкость которых уменьшается с возрастанием частоты. Форма колебания струны зависит также от того, в каком месте произошло звукоизвлечение. Взятая у нижнего порожка струна звучит намного жестче, чем взятая у грифа. Это происходит потому, что у подставки образуется большое количество обертонов. В идеале, гармоники являются производными от частоты основного тона. Спустя полгода даже новые струны изнашиваются, вытягиваются и обедняются обертонами. Гармоники начинают высить или низить.
Когда датчик располагается около струнодержателя лили машинки, размах колебаний струны, а следовательно и выходной сигнал будет меньше. Поэтому чтобы сохранить баланс с передним (нековым) звукоснимателем, задний имеет большее количество витков.