Резонатор

Резонатор

Резонатор гитары

В этой статье я расскажу об устройстве акустического резонатора, о том, какая сила позволяет многократно увеличить кинетическую энергию колеблющейся струны. В этой статье вы узнаете, какие факторы влияют на громкость и отзывчивость резонатора гитары. Также я покажу на фотографиях образцы качественной древесины для обечаек и задних дек акустических гитар.

Увеличение кинетической энергии колеблющейся струны

Затухающие колебания струны — это энергетически убывающий процесс, в ходе которого кинетическая энергия колебания струны расходуется на внутреннее трение материала струны и деформацию опоры. Громкость слышимого звука — это величина амплитуды и сила давления звуковой волны. Чтобы перенести энергию колебания струны в колебание воздуха, нужно приложить к точкам опоры струны упругий и лёгкий механический рычаг.

Тар щипковый музыкальный инструмент
Тар (персидское - "нить", струна). Древний щипковый инструмент

Рычаг этот — вся длина инструмента, включая гриф и его головку. Чем рациональней будет изменяться масса и упругость от головки грифа до края резонатора, тем громче и выразительней будет и звук, который мы услышим. Верхняя дека, несущая на себе опору струны и обладающая наибольшей амплитудой колебания, также является упруго-

инерционной системой. Её задача — вовлечь весь резонатор в колебания наибольшей амплитуды. Преемственность этих упругих деформаций можно уподобить устройству повышающего трансформатора. Сила, приводящая к многократному увеличению кинетической энергии колебания струны — это сила инерции, соотношение масс и упругостей всей конструкции музыкального инструмента.
Являясь упругим телом, резонатор имеет собственную резонансную частоту и резонансные частоты разной высоты в своих частях. Собственной резонансной частотой обладает и столб воздуха, заключённый в резонатор. Нет возможности, да и смысла добиваться от дек точной высоты тона. (см. статью «Настройка деки акустической гитары«) Резонансные свойства деки кардинально меняется после наклейки её на обечайки, после ошлифовки и покрытия лаком. Звукоряд, выстукиваемый по длине как верхней, так и нижней деки остаётся неизменным. Упомянутая выше статья имеет показательный видеоматериал. Хорошая гитара — это оптимальные толщины, качественная древесина, правильно спланированный и профессионально склеенный резонатор.

Место опоры струн на верхней деке и длина резонатора

Самым простым конструктивным решением является резонатор, длина которого приближена к длине струны. Примером может служить барочная лютня. Упругость её верхней деки используется не совсем рационально. Однако краевое закрепление струн в области, где упругость деки велика, имеет преимущество.

Брусок плотной древесины, на котором заплетены струны, предельно мал. Чем меньше элемент звукопередачи, тем меньше кинетическая энергия струны расходуется на внутреннее трение его материала. Являясь лишь плечом силы, приложенной к продольно упругим волокнам ели, опора приводит к колебаниям деки. Колебания деки вовлекают в резонансный процесс полусферу, на которой она закреплена, и далее весь инструмент. Преимущество лютни как акустического инструмента — наименьшая деформация резонатора силой натяжения струн. Свободная, легко подвижная дека её способна ясно доносить звучание обертонов струн с относительно малой силой натяжения. История щипковых инструментов насчитывает более 4-х тысяч лет. За редким исключением все они имели краевое расположение опоры относительно длины резонатора.

Контур резонатора

Вуэла
Картина Джироламо да Либри "Ангел играющий на виуэле" 16-й век.

На картине Джироламо да Либри «Ангел, играющий на виуэле» 16-го века можно впервые увидеть прообраз резонатора современной гитары. Виуэла произошла от виолы, смычкового инструмента, и поэтому напоминает скрипичный резонатор. Видоизменившись, она дала начало барочной гитаре. Одну из них, работы Антонио Страдивари, можно увидеть и услышать здесь.

Виуэла
Резонатор, прообраз барочной гитары

Именно краевое расположение точки закрепления струн на деке не позволило барочным лютерам услышать достоинства такой формы резонатора. Имея гораздо большую площадь деки, чем у гитары, барочная лютня звучала ярче и громче, потому была больше востребована. Очевидным кажется теперь, что, разместив точку опоры ближе к центру деки, можно добиться от неё гораздо больших амплитуд колебания, а значит, и больших амплитуд колебания всего резонатора и инструмента в целом. К началу 18-го века скрипка, как инструмент, завершила свою эволюцию. Положение её подставки красноречиво

Гитара Штауфера
Гитара венского мастера Штауфера
Мастеровая гитара
Трансформация масс и упругостей в контуре резонатора современной гитары

доказывало свою рациональность. Сложность перехода к современной гитаре состояла в том, что лютерам предстояло сделать два шага одновременно: перенести опору и модифицировать контур резонатора. Лишь в начале 19-го столетия благодаря новаторству мастера Йохана Георга Штауфера (1778 — 1853) возникла и стала востребованной модель так называемой венской гитары. Узкая талия обечаек позволила явственно выделить два полюса инерционности резонатора: малой массы и высокой упругости, обращённой к грифу, и большей массы, но меньшей упругости, ей противоположной. На приведённой фотографии полюс «малая масса — большая упругость» — зелёный цвет, ответный, противоположный полюс — красный цвет на фотографии обечаек. Рассматривая изгиб талии обечаек как рационально приложенный рычаг «от меньшего к большему» (на фото обечаек — красные стрелки), мы имеем

высоко упругий, лёгкий контур, а также инерционность резонатора, оптимально модифицированную для щипкового инструмента. Однако, чтобы добиться колебаний большой амплитуды от такой конфигурации, нужна и большая амплитуда колебания верхней деки. Переместив опору для струн в точку наименьшей упругости верхней деки, можно получить колебания такой амплитуды. Для этого потребовалось изменить распределение упругости в деке, увеличить массу опоры, модифицировать её конфигурацию. Опора и место закрепления струн на деке в современности называется бриджем.

Гитара Торреса
Гитара Торреса макет

Антонио де Торрес Хурадо (1817-1892) нашёл оптимальную длину мензуры, соотнёс её с общим контуром и размером резонатора, сконструировал деку современной классической гитары, определил конфигурацию и размер её бриджа. Чтобы добиться от малоупругой струны классической гитары громкого и выразительного звучания, понадобилась принципиально новая система пружин верхней деки.

Факторы, влияющие на звучание резонатора гитары

Цель статьи — показать значимость размера, контура и качества древесины резонатора гитары в целом. Ошибка полагать, что обечайки и задняя дека являются лишь жёсткими опорами для колебаний верхней деки. Исходя из ошибочных суждений среднего уровня гитаристов, приведу факторы, существенно влияющие на звучание инструмента, обходя стороной конструкцию верхней деки.
Итак, резонатор должен быть лёгок и упруг. Это значит, что древесина его должна быть радиального распила: верхней деки и её пружин — обязательно, обечаек и нижней деки — весьма желательно.

Окантовка деки гитары
Контуробечайка мастеровой гитары 4 мм
Мастеровая гитара
Задняя дека радиального палисандра и пружины
Задняя дека мастеровой гитары
Выстроганный купол арчтопа мастеровой гитары. Индийский палисандр радиального распила оптимальной мелкослойности.

Размер контур-обечаек — наименьший из возможных. Пружины задней деки должны задавать ей оптимальную, но не избыточную упругость. В качестве материала можно использовать радиального распила ель, клён, красное дерево, карагач, акацию с малым удельным весом древесины. Купол задней деки, заданный приклейкой пружин — существенное преимущество перед плоской декой. Плоская задняя дека допустима лишь в инструментах самой низкой ценовой категории. Резной арчтоп задней деки — большое преимущество. Вырезанная по подобию скрипичной, такая дека ощутимо повлияет на тембр, стройность звучания, существенно увеличит сустейн. Наибольший ущерб звучанию наносит избыточный слой лака именно на обечайках и задней деке.

Мастеровая гитара
Окантовка верхней деки древесиной палисандра
Окантовка деки гитары
Кленовый кант задней деки мастеровой гитары

Не приобретайте гитар, деки которых не окантованы. Кант не является элементом декора. Он препятствует испарению влаги из древесины дек, многократно увеличивая время её усыхания и растрескивания. Место склейки обечайки и деки есть ребро жёсткости. Поэтому на гитарах высокого качества важно и то, из чего изготовлен кант. Наилучшая

древесина для окантовки — эбен, палисандр, клён. Чем проще выполнена окантовка дек, тем лучше.
Приклейка контур-обечаек, пружин, дек должна осуществляться мездровым или рыбьим клеем. Наихудшим в изготовлении музыкальных инструментов является клей ПВА.

Мастеровая гитара
Радиальный палисандр на обечайках мастеровой гитары
Окантовка деки гитары
Деки мастеровой гитары окантованные палисандром
Мастеровая гитара
Переменная высота обечаек в резонаторе мастеровой гитары

На этих фото показан индийский палисандр и клён радиального распила и оптимальной мелкослойности для обечаек акустических гитар.
В следующей статье я расскажу вам о колебательных процессах в верхней деке современной акустической гитары. Наглядно покажу, к каким переменам привели изменение контура резонатора, смена положения бриджа на верхней деке, изменение её резонаторного отверстия. Приведу фотографии с образцами ели радиального распила и оптимальной мелкослойности. Там же я приведу образцы радиального распила клёна на задних деках мастеровых гитар.

Рекомендованные статьи

Верхняя дека гитары

Дека и её пружины. Деформации дек

Верхняя дека и бридж

Нет ничего устойчивее неустойчивых порожков. Заблуждения бесцветны, не имеют вкуса и запаха. Они являются частью наших суждений. Чем плох тот день, когда я понял, что в чём-то заблуждался?
Отправной точкой всех публикаций являются неведения и заблуждения тех, кто приходит ко мне с ремонтом.
С уважением к вам, Полётов Алексей Игоревич, музыкальный мастер.

Ростов-на-Дону 2024