10 разных махагони: исследуем акустические свойства древесины, часть 1

«Дерево не влияет на звук струнного инструмента с электромагнитным датчиком и последующей аналоговой и/или цифровой обработкой сигнала.» Проще говоря, электрогитары. Динамическая головка (громкоговоритель), её акустическое оформление (кабинет), микрофон с его расположением, (или их импульс), усилитель, датчики, — всё это влияет. А материал, из которого изготовлена несущая струны конструкция, будто бы нет. Ведь она немагнитная, а на электромагнитный звукосниматель воздействуют только ферромагнитные струны. И в это многие верят, в том числе музыканты. Истина или заблуждение?

Начнём серию экспериментов с деревом, струнами, звуковыми колебаниями и их отображением в электрической форме. Послушаем сами, посмотрим, что покажут приборы.

Для первых опытов приобретён набор из сорока дощечек одного формата 130x50x11 мм, содержащий 35 пород древесины, (4 из 40 — образцы граба, обработанные морилками разных цветов, что тоже пригодится, ещё два — ясень обычный и печёный, то есть, подвергнутый термообработке).

В этой статье рассмотрим 10 образцов древесины, применяющегося в корпусах (деках) гитар. Сегодня это будут разные виды красного дерева махагон и близких по свойствам, а также c ботанической точки зрения.

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.

Совершенно верно, пьезодатчик привнесёт в сигнал свою АЧХ — амплитудно-частотную характеристику, ведь это инструментальный звукосниматель, не в лабораторном, а в музыкальном значении этого слова.

▍Инструментальные датчики, усилители, громкоговорители, в отличие от hi-fi, — high fidelity, — аппаратуры для воспроизведения звукозаписи с минимальными искажениями сигнала, — искажают сигнал, и создаются специально для этого, чтобы должным образом преобразовывать звук для получения художественного эффекта.

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.

Для полноты эксперимента, измерим и взвесим все плашки:

▍Африканское белое дерево вава, абачи или обече

Семейство мальвовые. Плотность 316. Древесина очень лёгкая и мягкая. Когда впервые взяла в руки, подумала, что это бальза, хотя бальза ещё более чем вдвое легче и мягче. Вава известна как лучший материал для сидений в саунах, потому что свободна от смол и заноз, а самое главное, она — прекрасный теплоизолятор, потому не обжигает.

Из абачи сделана накладка грифа очень красивой гитары Gibson Les Paul Studio Swirl. Для гитарных корпусов обече применялся фирмой Hayman & Shergold и, например, пермской мастерской Владимира Сысоева Fashionguitars. Идеальный выбор, если нужна максимально лёгкая дека, а звучание при необходимости можно скорректировать топом, например, как в Music Man Majesty.

На спектрограмме образца абачи видим крутой подъём от 200 Гц до первого пика 400 Гц, плато от 500 до 1000 Гц и далее пологий спад.

▍Меранти, филиппинский махагони

Самый лёгкий из всех махагони, если не считать абачи. Тоже Семейства мальвовых. Плотность 434. Не содержит танина, поэтому со временем цвет меранти не изменяется. Из меранти изготовлены корпуса электрогитар Cort G100, X250, Ibanez RG421. Когда в ваши руки попадает неожиданно лёгкая гитара из красного дерева, скорее всего, это меранти.

У меранти крутой подъём на вершину АЧХ со значительным завалом в районе 150 Гц. Вершина представляет собой плато от 300 до 800 Гц с крутым завалом на 450 Гц. После плато идёт пологий спад.

▍ Хайя или кайя, африканский махагони

Плотность 480. Рисунок древесины очень похож на меранти, цвет более красный. Но это дерево семейства не мальвовые, а мелиевые, как и настоящее махагони свитения. Используется, например, в грифах акустических гитар Lag.

Кайя имеет один выраженный пик на 250 Гц, крутой подъём на который начинается со 150. Далее крутой спад до 450 Гц и пологое восхождение до второго пика на 700 Гц. Второй пик ниже первого на 12 децибел. Далее пологий спад.

▍Макоре, или вишнёвое махагони, африканская вишня, баку, абаку и дука

Плотность 540. Относится к семейству сапотовые, к которому принадлежит известное как источник косметического масла дерево ши. Используется в корпусах и отделке кастомных гитар.

Макоре — очень линейное и широкополосное дерево. АЧХ представляет собой пологое восхождение на плато от 300 Гц до 10 кГц, после которого идёт крутой спад. Плато имеет небольшой завал на 750 Гц и пик в районе 2 кГц.

▍Кото, или птеригота африканская, авари, вари, кефе.

Семейство мальвовые, что роднит её с абачи, липой и меранти, но кото плотнее и твёрже этих трёх. Судя по плотности 576, мой образец из дерева Pterygota macrocarpa. С плотностью 670, это бы была Pterygota bequaertii. Наружный слой из древесины кото на ракетке для настольного тенниса делает удар спортсмена более жестким и хлестким. Так что дерево влияет на атаку и другие параметры импульса не только в музыке, но и в спорте.

Кото имеет резкий подъём со 190 до плоской вершины 220-290 Гц, оттуда крутой спад до 400 Гц, далее плато до 4 кГц.

▍Цедер, cedar, цедрела душистая, испанский кедр

Плотность 587. Запах смолы, которой дерево отпугивает насекомых, напоминает настоящий кедр, отсюда такое название. Семейство мелиевые , как и махагон кайя. Произрастает в Южной Америке. Так что этот испанский кедр не кедр, и не из Испании. Цедер — близкий родственник гондурасского махагони, и имеет очень похожие свойства, но при этом более лёгок, потому стал любимым деревом Juha Ruokangas. Для тех, кто впервые слышит это имя, он создатель топовых электрогитар, ценимых по всему миру. Так что цедрела — очень музыкальное и очень гитарное дерево.

Цедер проявил пологий подъём до 200 Гц, далее плато с небольшим завалом на 400 Гц, далее пологий подъём до пика 2 кГц, спад до 3.5 кГц и плато до 7 кГц.

▍Корина, жёлтый махагони, королевский махагони, офрам, лимба, терминалия великолепная

Семейство комбретовые. Плотность 620. Использована в Gibson Explorer 1957 года и Flying V, с той поры активно применяется в гитаростроении. Древесина корины ассоциируется с классикой хард-рока и хеви-метала, к тому же, очень красива, потому часто упоминается ценителями.

Что же такого особенного у тона корины? Первый пик как у кото, второй как у макоре и цедера.

▍Анегри, осан, мукангу, «нигерийская береза» или «дерево солнца»

Произрастает в Африке. Принадлежит к семейству сапотовые, как и «вишнёвое махагони» макоре. Плотность 625. Перламутровый блеск придаёт брускам анегри подобие металлическим слиткам. Запах, свежий, похож на аромат кедра. Применяется в эксклюзивных гитарах, таких, как ESP STREAM-GT Custom Antique Tea Sunburst.

Спектрограмма анегри похожа на корину, только спад после первого пика имеет выраженный завал.

▍Биболо, aфриканский орех, ловоа, дибету, tiger wood.

Плотность 642.Африканское дерево семейства мелиевые, как африканский махагон кайя и настоящее махагони свитения. Примеры использования — корпус комбоусилителя Fender Custom Shop Mustang GT 40 Masterbuilt Lovoa. В гитаростроении применяется MMG Custom Guitars.

У биболо со 160 Гц крутой подъём до 300, далее спадающее плато до 650 и крутой подъём до 900, далее плато до 10 кГц. На плато имеется крутой пик в районе 2.5 кГц.

▍Сапеле

Дерево из Африки, семейства мелиевые. Плотность 694. Как и махагон хайя, из того же семейства, cапеле называют африканским махагони. Обладает очень красивой фактурой с трёхмерным эффектом, широко используется для изготовления электро и акустических гитар. Намного плотнее, чем кайя, плотность которой 480.

Звучание сапеле имеет крутой подъём от 100 до главного пика 200 Гц, оттуда крутой спад до 300 Гц, далее плато до 5 кГц и округлый спад: сначала пологий, затем крутой.

▍Ольховая махагонность

❖ Значительный пик в диапазоне 200-400 Гц, (напоминаю, у нас образцы формата 130x50x11 мм), замечен у:

• абачи,
• меранти,
• кайя,
• кото,
• анегри,
• корины
• сапеле.

И этот пик характерен для самого распространённого (не только) в гитаростроении, самого доступного, и при этом прекрасного музыкального дерева — липы.



❖ Второй пик в районе 2 кГц имеют все рассмотренные образцы махагони с плотностью выше 500 килограммов на кубический метр. И это пик, характерный для ольхи — второго по распространённости дерева гитарных дек, знакомого всем по характерному фирменному звучанию Fender Stratocaster.



Такую липовую и ольховую махагонность мы можем слышать своими ушами и видеть глазами на экране анализатора спектра, когда речь идёт об образцах древесины. Звучание электрогитары в сборе, разумеется, сложнее. В следующих публикациях нам предстоит познакомиться с другими его составляющими.

▍Выводы и перспективы

❒ Тезис. Мы увидели и услышали разницу в звучании одинаковых ударов одного молоточка по образцам разного дерева одинакового размера, снимаемых одним пьезодатчиком, причём хорошим, широкополосным, немецкой фирмы Schaller.

Образцы разных пород музыкального дерева, то есть, применяемого в изготовлении музыкальных инструментов, а именно, гитар, проявили повторяющуюся склонность к нижнему и верхнему пику АЧХ, которые можно назвать соответственно «липовой» и «ольховой» формантами. Этими словами нередко характеризуют звучание электрогитар знатоки, а сегодня мы увидели их физический смысл на экране анализатора спектра аудиосигнала.

❒ Антитезис. Понятно, что удар молоточка, даже если это молоточек для настройки калимбы, — это не полноценный импульс белого шума высокой скважности, которым снимают импульсы кабинетов.

❒ Синтез. Логичное продолжение опыта — создание установки, в которой можно будет подать на образец дерева звуковые колебания с любого генератора, или плеера, или с той же гитары, чтобы протестировать образцы на разных сигналах. Датчик уже есть, нужен излучатель вибрации звуковой частоты с не совсем убогой амплитудно-частотной характеристикой. На базе маленького мощного динамика из телевизора, или чего-то подобного. Это в дальнейших планах.

Натягивать на образцы струны и снимать колебания электромагнитным датчиком будем, разумеется, тоже. Для этого в скором времени будет построен стенд с возможностью быстрой смены тонблока — испытуемого образца древесины.

Далее изучим на опыте и прохождение аудиосигнала через инструментальный аудиотракт: влияние, прежде всего, предусилителя и кабинета, АЧХ которых особенно сказываются на гитарном звуке.

Эффекты перегруза, — овердрайв, дисторшн (искажение), фуз (распыление), кранч (хруст), — привносят в сигнал новые гармоники, и обычно имеют свои регуляторы тембра. Влияет на звук и оконечный усилитель, который в классическом варианте ламповый, и подвержен насыщению магнитопровода выходного трансформатора.

И наконец, выясним, насколько особенности дерева электрогитары слышны в миксе, и почему некоторые музыканты с опытом концертных выступлений, (особенно любители жирного перегруженного звука, играющие в стандартном строе на стандартных калибрах струн), их отрицают.

Спойлер: если манера игры и музыкальный стиль исполнителя подразумевают получение определённого звука, под этот звук он и настраивает аппарат, и подстраивает свою игру, в чём дерево и другие особенности инструмента могут выступать как подспорьем, так и помехой. Эта подстройка естественным образом доводится до автоматизма, который гитарист может перестать замечать. В результате из его комбика или стека может доноситься одинаковый звук при разных гитарах.

Разных тонкорректирующих «примочек» в виде раздельных темброблоков на каналах усилителей, аппаратных педалей и программных плагинов очень много, становится и будет становиться всё больше. Всё потому, что разные музыканты ищут и находят свой звук, на который материал деки и грифа не может не оказывать влияния.