「看参数、辩音色」不找试听,选拾音器照样儿不抓瞎!

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作者: Moa-metal

我们沿着电吉他的发声过程,一路从「琴弦振动,拾音器的换能」:

拾音器如何工作?切割磁感线么,可能和你想的不大一样!

聊到信号过音量电位器,我们于是谈了些「电阻对音色的影响」:

你以为吉他旋钮就没说道了?在它下面大有学问!

随着信号走向了音色钮,我们主要聊了下「容值对音色的影响」

玩电容就换59年的大黄蜂?就属你们弹电吉他的最玄学!

甚至还有清洁电位器


小编我在做拾音器系列首期的时候,在文章末尾开了个坑,

许诺要跟大家聊「看参数,辨音色」

而在本期最终篇,小编在梳理前几期要点的同时,也要把这个坑给填上,为本系列收尾~

本系列以本期内容为宜,因往期内容发现有小疏漏,本次措辞稍作修改。

 


线圈匝数、线圈粗细、拾音器磁柱、甚至拾音器盖子和拾音器底板等等都在影响,这还只是拾音器,拾完之后还要走电路嘞,继续过电阻电容嘞。

听起来很繁杂,但只要我们稍微梳理一下拾音路线,就能从这些繁杂的「小要点」里归纳出几个较大的要点了。

拾音器以及之后的电位器电路等,会构成一个「RLC谐振电路」。


客官留步!

我听到你们骂我“不说人话”的碎碎念了!

我知道吉他手乍一看这图可能有点懵,如果没看过前几期就更懵。

其实没有,哪怕大家不看前几篇,只要看完本篇,回来看这图,大家肯定能懂!Believe me!

因为本期会再次讲出前几期的要点,然后通过这张图,梳理出拾音器信号大致的工作流,便会对拾音器音色组成理解的更深刻。


上图的电路模型呢,叫做「RLC谐振电路」,如果此时有看过前几期的朋友,会对谐振峰值、谐振频率,这词有印象吧?他们都带一个「谐振」,那么他们是有什么联系么?

我们先来温习下谐振频率的含义~

谐振频率点附近的泛音被提升放大,在这个点以上的泛音会很快的衰减并逐渐趋于听不见,在谐振频率点以下的泛音正常。谐频只作用于泛音,基音不受影响。

同时,谐振频率在被其他电阻电容影响后,峰值的情况和频率点都会发生变化,我们称那个在谐振频率中达到最大峰值的谐振频率点为谐振峰值。

此图可以说很直观了:随着谐振频率点的来临,信号被放大的曲线上升越来越陡,随着谐振频率点到来,分贝激增达到峰值,峰值点过后骤降。

比如拾音器,如果它的谐振峰在 200Hz 附近,那这个拾音器肯定闷。


而谐振电路是指在电路中,信号通过时,某个频率附近达到最大响应。而超过或低于这个频率时,电路的响应都很小。


大家发现了吧,无论是电学还是声学中,谐振点都是这么个玩意儿。

结合声学中谐振频率的含义,我们便理解拾音器的「RLC谐振电路」里谐振的意思了吧~

然后 RLC 的意思就是

R——电阻

L——电感

C——电容


既然我们知道了「RLC谐振电路」是啥意思了

接下来就回头来看这张图。


我们从最左边的电压开始说。

小编我在本系列首期里讲拾音器工作原理时,提到了:

「不是琴弦晃动在切割下面的磁场,而是被拾音器磁体所磁化的琴弦,已经反过来产生了自己的磁场。当琴弦被拨动时,我们来想象一个“相对运动与相对静止”的场景。」

实际情况是:吉他琴弦下面的线圈切割了琴弦的这个磁场。


因为「法拉第电磁感应定律」,

此时磁通量发生变化,线圈产生电压。

那么好,我们知道这个电路图最左边儿的电压是咋来的了。


接下来我们说 L——电感

电感很重要,因为我们表象上所观察到的「线圈匝数、线圈粗细、陶瓷磁体、磁钢磁体等」都在改变着电感。

比如双线圈拾音器,当切单时是在闭掉其中一个而成了单线圈工作,此时就是电感量下降

线圈匝数、粗度的增大会带来电感量增大。伴随而来的便是输出高、谐振频率点低即高频少。

再比如陶瓷磁体比磁钢磁体输出大,也是因为陶瓷磁体使得电感量更大

可以见得:我们印象中双线圈拾音器的音色,就有一部分是大电感量带来的。


所以又线圈粗细、形状、匝数、磁体材料、拾音器底板、拾音器盖子的,

别看这么多,全归到了电感。

电感高导致音色很有所谓「双线圈音色」的感觉:出力大、低频多、扎实

而电感低会带来「单线圈」音色的感觉:输出弱、高频多、薄脆


电感的影响还可参考如下视频,

拾音器盖子的音色对比,来听听有盖和没盖的区别吧。

明显有盖子更闷,也就是我们先前说的电感高,谐振频率点更低。


蓝色为双线圈的谐振频率,红色为单线圈谐振频率。

可以看到双线圈的谐振频率点,来的要更往前,即频率更低。单线圈来到谐振点时,双线圈早都开始滚降了。所以双线圈更闷也是当然的啦。而且双线圈的输出也比单线圈输出大了很多。

图表完全符合我们对于单双线圈听感的印象。


除此之外,曲线中其实还有一点是我们之前没有提的

峰值陡的程度

它可以用「带宽」表述

电感也会影响带宽!

电感增大,带宽减小,即频率峰更陡

电感减小,带宽增大,即频率峰较缓


我们再回头看这图,是不是完全符合?

总结一下电感对音色的影响:

电感大——输出大、谐振频率低、带宽小,即双线圈音色特点来源之一

电感小——输出小、谐振频率高、带宽大,即单线圈音色特点来源之一


我们通过计算公式,来看一看单独变化电感量时,在RLC谐振电路中所带来的影响。


第二项 Inductance 就是电感的意思,小编我两次分别设置为 2H 和 5H。其余参数不变。resistance(电阻)8kΩ,capacitance(电容)25nf。 

可以看到 Inductance(电感)的增大导致 Resonant frequency(谐振频率)降低,以及 Bandwidth(带宽)减少。


可我们一般很少能直接得到确切的电感量,但我们可以直接得到另一个参数—— DC resistance。

直流电阻

这个参数能反应线圈是怎样的状态,所以也能判断电感量是怎样一个趋向,

也就能初步判断拾音器的部分音色趋向:

直流电阻数值越大,输出越足,

同时谐振频率偏低,也就是高频较少,峰值带宽更窄

若直流电阻数值小即反之。

便于大家消化,小编我举两个例子。

有请一位不肯透露姓名的 ColdSweat 拾音器,我们注意它的直流电阻和三频。

琴桥 13K、琴颈 8.3K,声音高频偏多。


然后是 WarPig 。21.5K!!!

高出力,而且三频和 ColdSweat 大相径庭,WarPig 低频最多,高频最少。


所以小编我再重复一下电感和直流电阻的影响,助于大家记忆消化:

直流电阻数值越大,输出越足,

同时谐振峰值偏低,也就是高频较少,峰值带宽窄,若直流电阻数值小即反之。

电感大——输出大、谐振频率低、带宽小,即双线圈音色特点来源之一。

电感小——输出小、谐振频率高、带宽大,即单线圈音色特点来源之一。


RLC谐振电路中的L讲完了,接下来是

R——电阻

我们先来看左半边的「拾音器部分」,这里的LRC实际就L(电感)影响比较大,因为这里的R(电阻)和C(电容)仅是拾音器部分所产生的RC,比如线圈。而这部分所产生的RC数值不大。

但右半边的「外部负载」里的RC就不一样了,数值比较大。外部负载的RC指的就是音量钮和音色钮,如果再往后延伸的话,还可以有吉他线的电容值等等。

R和C都会影响高频信号,他们的数值越大,信号的高频衰减越多。

就像我们吉他线长度如果悬殊大的情况下,做对比,音色是不一样的,高频衰弱同时细节缺失,俗称「吃tone」。

所以这个电路图才有「二阶低通滤波」字样,通过电阻、电容、以及电感量的变化,拾音器电路实际就是在做低通滤波,很多高频都衰减掉了。

所以,如果读者老爷能好好读到这里,

应该已经理解电路图里中文标注部分的缘由了。


对于音量旋钮的阻值

单线圈一般250K、双线圈500K。

使用高阻抗的电位器可以让谐振点附近增加输出

谐振峰值的顶点高度更高

出力增大的同时,电阻也在影响谐振峰的带宽。

阻值升高,带宽减小;阻值降低,带宽增大。

如图,只有 Resistance (电阻)变化,Bandwidth(带宽)也变了。

而谐振频率点的移动,要靠我们之前提到的电感值。

小电感值,高谐振频率;大电感值,低谐振频率。


C——电容

电容会直接影响高频的衰减,尤其外部负载那部分,即吉他电路中和吉他线。

这是我们把tone钮旋到最小后时,不同容值所带来的谐振对比图。

可以看到,容值为 10nf 的时候,谐振点最低,音色闷。而 no load 音色最亮,0.56nf 其次亮。


电吉他常用的容值在 0.01uf —— 0.047uf 之间

像传说中的大黄蜂电容,就是 0.022uf。

横轴纵轴分别为频率与分贝。


不同颜色曲线所代表的是不同容值电容与不同tone钮位置的搭配,

在右侧已分别注释出来。

电容容值从 0.01uf —— 0.047uf,即 10nf —— 47nf。(1uf=1000nf)

tone钮旋转位置从0至10,0即旋掉,10即旋满

每种颜色为一组,每组内是展示的同刻度下的不同容值。


我们可以见得:

tone开满,频率范围最大,且曲线峰值点也在频率较高的位置,即音色较亮。

旋下音色钮就是在滤走高频,

这个我们练琴时就体会得很明显了。

所以,小编我要说的是另一个现象:


tone关掉时,不同容值对音色的影响达最大化;

而tone钮刻度在6以上时,同色曲线几乎重叠,

不同容值对音色影响微弱!


这次我们从250k电位器的单线圈拾音器,换成了配备500k电位器的双线圈拾音器。


我们对比两张图可以见得:

双线圈的谐振频率要比单线圈更低、同时曲线更往上顶,你们看那条黑线多明显。

也就是双线圈音色更闷!并且出力更大!

这又涉及到了他们的电感。


除此之外,从这两张图的所得到的信息基本吻合:

tone钮刻度在6以上时,同色曲线几乎重叠,电容容值对音色影响微弱。


所以常年把tone钮打满的人,就别折腾电容啦!

音色大变不过是心理作用占主。

那些把旋钮拧低的 Fusion、Blues 爱好者,折腾下电容倒还能感受明显音色变化。

金属乐手们就别老折腾这了~

身为金属乐手,倒是可以换电容,换个工艺靠谱,容值合适的即可,音色会有改观。金属乐手也不必太深究这个,很多人追求元年电容,比如59年的大黄蜂,工艺落后,且表面开裂直漏油,伊拉克成色,这就算了。


可能此时有吉他手说:

「通篇的音色问题与频率挂钩,

频率响应和频率范围能说明多少音色问题么?

不是明亮度而已么?」

频响是不能代表全部音色问题,但也能看出相当大的音色问题了。

比如让刘欢和费玉清都唱个中央C,

音高此时一样,基频440Hz,

可是他们泛音的差异着实影响了很大一部分音色区分度。


红色条为此种乐器基频可触达的频段,
黄色条则为基频无法触达的泛音区

提升不同的频段可获得不同的音色特点,比如温暖、肥厚、硬朗等等

这已经造成了各种各样的丰富音色特点。

通过看这些,我们甚至可以脑补出各种各样的音色~

就像是单线圈谐频很高,音色透亮

双线圈谐频低,音色闷屁!


除了谐振频率和谐振峰值外,也有聊频率峰值的拾音器厂商。像是类似于EQ,拾音器会有多种频率峰值供吉他手选择,形成不同音色味道,比如 Fishman Fluence 就提供这样的选择。



结语

现在大家看这个图,能明白不少了吧。

我们从头捋一边,首先通过切割磁感线和法拉第电磁感应定律,我们可知:

拾音器的线圈与上面被磁化的琴弦相互作用,磁通量变化,产生感应电动势,又因为拾音器这边又与之后的效果器啊音箱啊形成了闭合回路,继而有了电压、感应电流等等。


电感的影响

线圈的变化、磁体的变化、拾音器的形式都可以影响电感值。

比如匝数多、线圈粗、拾音器有盖子、陶瓷磁体,都会使电感增大。


电感大——输出大、谐振频率低、带宽小,即双线圈音色特点来源之一

电感小——输出小、谐振频率高、带宽大,即单线圈音色特点来源之一


拾音器这边会产生一些R(电阻)和C(电容),但数值没有外部负载的大。外部负载部分即电位器,甚至可以继续往后延伸至线材。

电阻的影响

对于音量旋钮的阻值,

单线圈一般250K、双线圈500K。

使用高阻抗的电位器可以让谐振点附近增加输出

谐振峰值的顶点高度更高

出力增大的同时,电阻也在影响谐振峰的带宽。

阻值升高,带宽减小;阻值降低,带宽增大。


电容的影响

电容会滤走高频,容值增大,谐振频率降低。

最明显的例子就是长吉他线。

但对于tone钮来说,

tone关掉时,不同容值对音色的影响达最大化;

而tone钮刻度在6以上时,不同容值对音色影响微弱。

经常扭低旋钮的吉他手,不同容值还可玩。

对于打满tone的吉他手,玩不同容值的电容没有区别。

只需要换个工艺靠谱,容值参数正常的即可。


「看参数、辩音色」,其实有点吹了,原谅小编我小小的标题党,因为对于音色来说,构成因素没法如此简单的就聊完,除了参数外,还是需要找试听的啦~

但通过本篇,小编我希望对拾音器参数没有概念的吉他手朋友,能对于选购拾音器不抓瞎,最起码厂商提供的参数,能看懂一些,甚至能猜到是什么样的声音趋向。

同时不仅仅是拾音器,如果大家对其他设备的理解甚至音色构建的理解,也获得了新思路,那就更好了。


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拾音器全系列文章:

从「琴弦振动,拾音器的换能」开始

拾音器如何工作?切割磁感线么,可能和你想的不大一样!

信号过音量电位器,我们于是谈了些「电阻对音色的影响

你以为吉他旋钮就没说道了?在它下面大有学问!

随着信号走向了音色钮,我们主要聊了下「容值对音色的影响」

玩电容就换59年的大黄蜂?就属你们弹电吉他的最玄学!

甚至还有 清洁电位器

直至最后的「看参数、辩音色」不找试听,选拾音器照样儿不抓瞎!


一次搞懂电吉他拾音器磁体,陶瓷VS磁钢


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