Привет, Хабр! Сегодня я продемонстрирую простую, действенную и хорошо звучащую модификацию сдвоенного гитарного датчика, называемого хамбакером (англ. humbucker, что означает подавитель гула наводок от сети переменного тока).

Она особенно хороша для некового звукоснимателя, так как делает его звучание более разборчивым и привлекательным, а также позволяет усилителю не «захлёбываться» при перегрузе.

▍ История вопроса

Многие гитаристы не пользуются «низкочастотным» звукоснимателем, расположенным ближе к грифу («шее», англ. neck) и называемым нековым (neck pickup).

Существует даже немало электрогитар, снабжённых только одним датчиком — бриджевым, находящимся возле нижнего порожка — кобылки или моста (bridge). Таков, например, Gibson Les Paul Junior, выпускаемый с 1954 года и по сей день, хотя и с большими перерывами.



Концепцию данной модели можно охарактеризовать как «ничего лишнего», и она понравилась многим звёздным музыкантам, включая Джона Леннона, Боба Марли и Билли Джо Армстронга из группы Green Day.

Единственным хамбакером Gibson P.A.F. в бриджевой позиции пользовался и Эдди Ван Хален на своём «Франкенстрате». Нековый сингл никуда не подключался, как и горизонтально расположенный переключатель на месте среднего датчика. Эти лишние детали Эдди расположил на своём инструменте с целью придать ему загадочности.



На данном фото изображён не оригинальный «Франкенстрат» Ван Халена, а его копия, серийно выпускаемая брендом EVH из группы компаний Fender. Поэтому здесь мы можем наблюдать колёсико натяжения анкерного стержня, характерное для многих модерновых электрогитар.

Регулировать прогиб грифа посредством такой гайки гораздо удобнее, чем использовать специальный ключ со стороны пера грифа, не говоря уже о винтажных электрогитарах Fender, где для доступа к регулировке требовалось отвинчивать гриф.



Вопрос прогиба грифа особенно актуален для гастролирующих музыкантов, постоянно перевозящих гитары из одних климатических условий в другие. Колёсико за последним ладом позволяет осуществить регулировку прямо во время выступления, не ослабляя струн.

▍ Зачем электрогитаре несколько датчиков?

Частотный спектр сигнала электромагнитного гитарного звукоснимателя зависит от его расположения относительно концов колеблющейся части струны, то есть нижнего и верхнего порожка либо нижнего порожка и лада, если струна прижата к накладке грифа.

Колебания гитарной струны представляют собой стоячую механическую волну. На рисунке изображены пучности и узлы колебаний основного тона, а также гармоник со второй по четвёртую.


Расположение магнитопровода звукоснимателя под узлом колебаний определённой гармоники означает, что они не модулируют магнитное поле и не попадут в электрический сигнал. Наоборот, чем ближе к пучности, тем более высокой окажется амплитуда этой гармоники в аудиосигнале датчика.

Бриджевый звукосниматель находится близко к узлам самых низкочастотных гармоник, и поэтому его сигнал «яркий» и «подтянутый», хотя и недостаточно «глубокий».

Учитывая меньшую амплитуду колебаний возле кобылки, чем в районе соединения грифа с корпусом, бриджевый звукосниматель приходится устанавливать ближе к струне, снабжать более сильным магнитом и катушками с бо́льшим числом витков.

Поэтому индуктивность, паразитная ёмкость и омическое сопротивление бриджевого датчика часто бывают выше, чем у некового. Это аттенюирует верхние частоты в сигнале звукоснимателя, делая его звучание более сбалансированным.



Очень многие электрогитары оборудованы хамбакером в бриджевой позиции. А бриджевый звукосниматель телекастера — сингл, но смонтированный на массивном ферромагнитном основании, да ещё и с толстой стальной пластиной в нижней части.



Изначально это задумывалось Лео Фендером для усиления поля слабого магнита из сплава алнико 3. Ему требовалось не только получить из малой амплитуды колебаний струн возле бриджа достаточно сильный сигнал для тогдашних ламповых усилителей с низким коэффициентом передачи, но и добиться громкости полезного сигнала значительно выше уровня наводок от сети переменного тока.

Увеличение числа витков катушки датчика усиливало и наводки. Поэтому была изобретена не только улучшенная конструкция магнитопровода, но и «пепельница» — стальная крышка над узлом сёдел и звукоснимателя, служившая магнитным экраном.



Крышка мешала музыкантам глушить струны ладонью, поэтому гитаристы её снимали и часто использовали в качестве пепельницы на репетиционных базах. А фон переменного тока стал чуть ли не визитной карточкой винтажного звучания электрогитары.

Но это было терпимым при игре на чистом звуке или на грани перегруза (edge of breakup), когда амплитудное ограничение сигнала происходило только при сильной атаке медиатором. А если нужен серьёзный дисторшн, то жужжание электросети — это совсем не то «дж-дж», которого хочется музыкантам и слушателям.

Конечно, можно использовать пороговый шумоподавитель (англ. noise gate). Но в реалиях третьей четверти прошлого века он был недешёвым электронным устройством, требовавшим отдельной батарейки, за состоянием которой нужно следить, что ещё более усложняло непростую жизнь гитариста.

А самое главное, при низком соотношении «сигнал-шум» пороговый шумоподавитель уничтожает сустейн — то самое длительное послезвучание струны, которое стало определяющим в творчестве многих виртуозов, освоивших электрогитару.

▍ И пришёл Хамбакер

22 июня 1955 года разработчик гитарных усилителей Сет Лавер из компании Gibson подал заявку на патент, получивший номер US2896491A. Описанное там изобретение было гениально простым: две расположенные рядом идентичные катушки снабжались магнитопроводами с противоположной полярностью постоянного подмагничивания. И подключались они последовательно в противофазе.



Таким образом, получается удвоенная амплитуда полезного сигнала от модуляции магнитного поля звукоснимателя колебаниями струн, тогда как внешние наводки от электроприборов взаимно вычитаются и сходят на нет!

Для бриджевой позиции такой звукосниматель стал просто прекрасным вариантом, и сегодня большинство электрогитар оснащаются именно хамбакером в бридже.

Однако нековый хамбакер часто звучит слишком глухо, тускло и неразборчиво. Для джазового аккомпанемента на толстых струнах это даже хорошо, поскольку лишние гармоники придают диссонирующим сочетаниям нот, часто встречающимся в джазе, неприятные завывания.

Модерновый прогрессивный рок и металл, наоборот, требует разборчивости и кристальной ясности, чтобы в сложном «многоэтажном» аккорде было чётко слышно каждую ноту.

В контексте блюз-рока сигнал некового звукоснимателя достаточно обработать педалью овердрайва наподобие Тьюб Скримера. Это «подтянет» басы и поднимет середину, а также верхние частоты, если установить ручку регулятора тембра в соответствующее положение.

Однако такой винтажный тембр подчеркнёт диссонансы прогрессивных аккордов, выходящих далеко за рамки блюзовой пентатоники с добавленной пониженной третьей ступенью, если речь идёт о мажоре, или пониженной пятой, если это минор.

▍ Почему так получается?

Почему звук хамбакера так сильно отличается от звучания сингла? Дело в том, что катушки сдвоенного звукоснимателя расположены близко, но всё-таки под разными местами струны. Происходит взаимное подавление сигналов высоких гармоник, длина стоячей волны которых близка к расстоянию между магнитопроводами катушек.

У стратокастера данный эффект приводит к «стеклянному» звучанию промежуточных позиций, в которых задействованы два звукоснимателя. Чтобы сохранить это «стекло» во второй позиции переключателя, на страте с хамбакером в бридже можно предусмотреть автоотсечку катушки.



Однако от некового звукоснимателя мы хотим получить больше гармоник, ведь в колебаниях этого участка струны их амплитуда ниже, чем возле кобылки. И при этом не хотим использовать сингл из-за его чувствительности к наводкам от электросети.

▍ Катушка-болванчик

Одним из способов подавления электромагнитных наводок является использование так называемых катушек-пустышек, или болванчиков (англ. dummy coils). Они существуют в разных исполнениях. Например, есть вот такой компактный вариант с шайбой для крепления за резьбовую часть переменного резистора.



Если эта катушка обладает параметрами, близкими к присутствующим на гитаре синглам, то её параллельно-противофазное подключение позволит эффективно подавить помехи при минимальном влиянии на тембр аудиосигнала инструмента. Добиться наилучшего результата можно путём подбора резистора, присоединяемого последовательно с катушкой-пустышкой.

Но чаще всего она подключается в разрез сигнальной земли звукоснимателей, будучи шунтированной конденсатором. Такой керамический конденсатор как раз видно на фото изделия от Kloppman electrics.

▍ Широкодиапазонный хамбакер

Можно пойти и другим путём. Например, составить один сингл из двух половинок, имеющих противоположную магнитную полярность и подключённых в противофазе.



Также можно позаимствовать конструкцию из другого изобретения Сета Лавера, описанного во всё том же патенте US2896491A.



Именно эта разработка стала основой широкодиапазонных хамбакеров (wide range humbuckers) компании Fender.



Общим признаком, характерным для всех многочисленных вариантов бесшумных синглов и широкодиапазонных хамбакеров, является то, что под каждой из струн находится всего один подмагниченный магнитопровод. Таким образом, подавление гармоник с длиной волны, близкой к расстоянию между сердечниками противофазных катушек, не происходит.

▍ Широкополосный хамбакер своими руками

Бесшумная модификация телекастеровского бриджевого сингла — занятие трудоёмкое. Сначала нужно размотать катушку, и велика вероятность, что осуществить это не получится, особенно если она пропитана парафином для подавления микрофонного эффекта.

После срезания обмотки придётся аккуратно распилить каркас бобины, и затем намотать на образовавшиеся половинки требуемые тысячи витков нового обмоточного провода.

А можно просто взять готовый хамбакер и извлечь из него половину магнитоводов. Именно так я и поступлю.

Платформой для сегодняшнего эксперимента станет «народная» электрогитара Cort KX100. Надо сказать, что она представляет собой весьма приличный инструмент, особенно если вам нравятся широкие и относительно тонкие грифы D-образного профиля, характерные для семиструнов.



Нековый хамбакер имеет маркировку PTP2001-EG4-BLK-F-1P и сопротивление 9.96 кОм, тогда как сопротивление бриджевого датчика составляет 10.24 килоома.



Такие звукосниматели Powersound южнокорейская компания Cor-Tek Corporation производит для установки на недорогие электрогитары собственного бренда Cort, а также комплектует ими инструменты начального уровня, производимые для Ibanez.

Разборка хамбакера начинается со снятия внешнего слоя чёрной тканевой изоленты, и уже здесь нужно быть предельно внимательными.

На фото видно, что несколько витков тончайшей медной проволоки выступают за пределы внутреннего слоя изоленты, отдельного для каждой из двух катушек. Эту изоленту снимать не следует, и все последующие работы нужно производить так, чтобы избежать обрыва обмоток.



Вывернув четыре шурупчика, можно снять катушки с основания, также проявляя осторожность во избежание обрыва выводных проводов.



U-образная ванночка основания удерживает две пластиковые проставки, а керамический магнит полосовой формы зажат между магнитопроводами. Последние держатся за счёт силы трения и вязкости парафиновой пропитки, и их легко извлечь при помощи маленьких плоскогубцев.



После извлечения «лишних» магнитоводов можно снова собрать звукосниматель, который приобретает такой вид.

▍ Слушаем, что получилось

На видео представлено звучание некового хамбакера отдельно и вместе с бриджевым до и после переделки в широкополосный.

Видео на Rutube
Если опустить широкополосный хамбакер далеко от струн, то его звучание напоминает экранированный нековый сингл телекастера. А при установке на нормальной высоте, как на видео, получается нечто похожее на P-90, но с меньшим содержанием «жира» и «агрессии».

Магнитопроводы можно легко вернуть на место при необходимости, и я это сделаю. Не потому, что не понравилось звучание, а с целью осуществить модификацию темброблока, которая придаст инструменту больше универсальности. И это будет не банальная отсечка катушки, а нечто более продвинутое.

Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?