影响拾音器音色的11个因素(翻译)
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原文出处:
https://www.skguitar.com/SKGS/sk/pickup_factors.htm
1. 磁铁:
一般来说,人们认为陶瓷磁铁(ceramic magnets)比铝镍钴磁铁(alnico也叫磁钢)更明亮,但这并不完全正确。一个磁铁比另一个更“明亮”的原因是它的强度,因为一个更强的磁铁会更明亮。由于陶瓷磁铁比磁钢便宜得多,所以在5级(或8级)以上的磁钢很少使用。高输出拾音器通常使用陶瓷磁铁。但是在一定程度上,对于给定等级/尺寸的磁铁,陶瓷磁铁实际上比磁钢更弱。在用于拾音器的尺寸中,磁钢更弱。使用磁钢磁柱的拾音器可以使用不同磁铁强度制作不同的磁柱,以突出或减少某些特定音色的特点。如果拾音器发出的声音或弦音不好,可能是因为某个磁铁与其他磁铁不匹配,(即不同磁柱上的磁铁的强度不同,这可能会导致声音失衡或者弦的音质不佳)或者磁柱被倒置了。
在制作磁钢的过程中会对它进行打磨和修整, 有些人说,这个过程的温度升高,磁钢就会出现失磁现象。如某个网站所示(文中网址已经失效),磁钢的最高 "实际工作温度为540*C(1004*F)。我不认为你用锉刀或研磨机能把它弄得那么热......
我在磨削硬化和回火钢时学到的一个技巧是让手指离磨削区域很近。如果手指感到很热,就把钢浸在水里。这仍然远远低于任何关键温度(某些钢材的关键温度约为350*F)(这里主要解释加工磁钢过程所产生的热量远不会让磁钢失去磁性)。
2. 线圈里面的导线
导线越细,通过的高频信号就越少。同时,对于同样长度的导线,细的导线会有更高的电阻。因此,使用43awg(AWG是一个用于规定导线的粗细的标准,较小的AWG数字代表更粗的导线,而较大的数字代表更细的导线)细线绕制的6k电阻(电阻值越大,输出信号的电压会降低,导致音量减小。这是因为输出信号的电压与电阻成反比关系。但是电阻值较大的电路可以产生更多的热噪声,因此要找到合适的平衡点来取得理想的效果。在拾音器中,电阻值的大小会影响输出信号的电压和电流,从而影响音量、音质和音色)拾音器的输出会比使用42awg细线绕制的6k电阻拾音器低。此外,绝缘材料的种类并不会影响拾音器的表现。不过,使用厚一些的绝缘材料(比如“double build”)会导致同样电阻/输出的绕线变得更宽(绕线如果更宽的话会接触更大的磁场面积)。此外,导线中还存在一种称为“肤效应”(skin effect)的特性,它在直径较小的导线中更为显著,因为这些导线的电阻较高。肤效应是指高频信号会沿着导线表面传播,而不是通过导线的中心传播。这也是高输出拾音器必须使用细线绕制的原因,同时也导致了这些拾音器的“脆”的声音特性。
3. 绕线圈数
圈数越多,拾音器的电容和电感就越大。由此,会产生更多的低频信号,增加输出功率(拾音器的圈数越多,电容和电感就越大,这会增加拾音器对低频信号的响应,同时会阻碍更多高频信号。由于拾音器产生的信号是交流信号,电容和电感会对信号的幅度和相位产生影响。具体地说,电容会使得低频信号在拾音器中产生更大的电势差,从而增强低频信号的输出功率;电感则会使得高频信号在拾音器中产生更大的电势差,从而抑制高频信号的输出功率。因此,拾音器圈数的增加会增强低频信号的输出功率,而抑制高频信号的输出功率,从而使得整个拾音器的声音更加厚实、丰满。但同时,高频信号的减少可能会影响到音色的清晰度和细节。因此,拾音器的设计需要平衡低频和高频响应,以获得最佳的音色)。此外,更多的绕线会使线圈略微变宽,这对于线圈的形状也有一定影响。
4. 接地
如果拾音器有金属底板或者覆盖,而且这些金属部件是接地的,那么一些最高频率的信号将通过一种称为"磁通耦合"的方式流向地面。(这是因为高频信号相比于低频信号具有更短的波长,它们会更容易受到金属基板或盖子的影响,并且更容易被导向地面。这种现象可以通过正确的接线和接地来利用,以帮助减少干扰并提高音频信号的清晰度)
5. 金属底座/盖板
在拾音器中,如果金属板是磁性的,并且没有接地,它将增加拾音器的电容和电感,就像更多的线圈一样。金属还会增加低频和中低频。
6. 线圈的形状
如果两个拾音器的输出相同,一个较高而窄,一个较短而宽,前者会听起来更清晰、更集中,略微更明亮。这是因为较短较宽的拾音器会感知到更广泛的琴弦区域,导致它所感知的信号有更多的变化。
7. 磁铁的放置方式
拾音器中磁铁的放置方式会影响拾音器的磁场及产生的信号。例如,P-90类型的拾音器(https://www.zhihu.com/question/537650107/answer/2532479431
)具有磁铁极性相互排斥的特性,与极性相互吸引的类似拾音器相比,P-90的声音似乎不太集中。
8. 磁铁老化
磁铁的老化会导致磁力的减弱,这会影响拾音器的音色和输出信号强度。一些人认为磁钢(Alnico)会随着时间而变弱,但是磁铁制造商声称磁力的损失速率约为每100年0.2-2%。然而,一些制造商正在通过加热磁铁来“老化”磁铁(后面有做解释,虽然磁铁的老化会导致磁力的减弱,但是磁铁老化也可以使磁铁的内部应力得到缓解,从而使磁铁更加稳定和可靠。)。测试表明,这种“老化”不会削弱磁铁(虽然在某个点上会有削弱磁力的情况),但它确实可以让磁钢退火(百度百科退火处理),减轻内部应力。在加热磁钢让它退火之前,测试结果显示相同“等级”的磁铁(例如铝镍钴磁铁5)之间的磁力强度常常不均匀,甚至同一磁铁的两个极之间也不均匀。加热后几乎总能让同一磁铁两极的磁力强度均衡,并减少了同等级磁铁之间的差异。然而,仍然有一些差异(我认为是显著的)。因此,现在我加热所有的磁钢并测试它们的磁力强度。此外,一家磁铁制造商提供的信息表明,通过这种方式退火的磁铁将不那么容易受到外界干扰。
9. 线圈老化:
测试和经验表明, 许多看上去是磁铁老化带来的影响其实是由线圈老化所导致的。线圈的绝缘材料(如formvar和enamel(Formvar和enamel都是一种绝缘材料,常用于电磁线圈中。Formvar是一种热塑性材料,通常是由聚氯化乙烯制成的。而enamel则是一种涂层,通常用于包裹电线和电磁线圈。这两种绝缘材料都有一定的耐热性和电绝缘性能,因此非常适合用于电子设备中。))会随着时间的推移变得硬化和脆化,这也会“硬化”线圈绕制,稍微改变其特性。此外,一些拾音器上旧的“漆封”(Lacquer potting)也会随着时间的推移显著分解,这也会产生明显的影响。
10. 绕线方法
机器绕制的拾音器绕制图案非常均匀,而定制的手工绕制和非常旧的拾音器通常具有不规则的绕制图案,称为“scatterwinding”。每次电线交叉时,生成的磁通线也会交叉和耦合,形成一个更大的不规则磁通线。这会使拾音器像一个整体一样反应,而不是像许多更细的磁通线相互作用和反应。这也使得分散绕制的拾音器几乎从不具有“脆性”,即使它们的音色是明亮的,分散绕制和磁通线耦合有助于消除“肤效应”(肤效应会使得高频信号在导体表层传输,而低频信号则在导体内部传输,导致高频信号的损失增加。对于音频设备而言,肤效应并不是一个好的现象,因为它会影响音频信号的传输质量)。除了分散“肤效应”外,它还会导致“分布式电容”,即一个绕线上的电容分布到线圈中的其他绕线上。分散绕制使电容分散到更多的绕线上(分布电容(distributed capacitance)是指电感元件中由于电感线圈线圈内部导体之间存在电介质而引起的电容效应。它是由于线圈内部的导体和绕组之间的互相耦合而产生的电容。当电流流过线圈时,电荷在导体和绕组之间来回移动,导致导体和绕组之间的电容产生变化,这就是分布电容。由于线圈的电容是分布在整个线圈中的,因此称为“分布电容”。 分布电容是一个不可避免的因素,会影响到电路的性能。对于高频电路来说,分布电容会导致电路的频率响应降低,同时也会影响电路的稳定性和噪声水平)。它还将最小化 "mutual (self) inductance(电感互感作用,和自身的电感)",即每个单独的绕线从相邻绕线中拾取和放大部分信号。
11. 封装
首先我要说的是这都是主观的,我并没有任何硬数据可以支持它...
拾音器的线圈封装在一定材料中以保护线圈免受外部振动和损坏。如果拾音器的线圈正确地绕制,那么就不需要进行封装。未封装的拾音器比封装的拾音器更具“音乐性”,但也更容易受到损坏,并且会更快地磨损。拾音器的绕制会随着电磁场的移动和主体的振动而产生微小的移动,这就是未封装的拾音器更具“音乐性”的原因,但如果线圈过松,拾音器就可能会出现微小的干扰,甚至可能会捕捉到人声(我怀疑声音会使线圈微微移动)。封装可以防止振动,从而消除微小声音的干扰。封装材料越硬,拾音器的音质就越“高保真”。这就是为什么环氧树脂封装的拾音器通常被认为是“无生机”的。 但这种缺乏泛音有助于在非常高增益的情况下使这些拾音器保持清晰(在高增益情况下,音频信号会被放大到非常高的水平,这可能会引起失真和噪音。如果拾音器产生大量的泛音,则这些泛音也会被放大,从而导致音频信号变得模糊不清。相反,缺乏泛音的拾音器,当信号被放大时,它们产生的信号基本上只包含原始音调的频率,因此可以更好地保持清晰度。这就是为什么一些人会发现,缺乏泛音的拾音器在高增益情况下保持清晰,但在低增益情况下可能会听起来过于平淡。)。此外,封装材料会影响拾音器的“谐振峰”,实际上可以改变拾音器“失真”或“反馈”的点和频率。(谐振峰是拾音器在频率响应曲线上的最高点,通常是其声音最明显和突出的位置。封装材料的硬度和厚度会影响拾音器的震动和响应,因此会对谐振峰产生影响。如果拾音器的封装材料较硬且厚度适当,谐振峰就会变得更高,这使得拾音器在高增益情况下能够保持清晰和明确的声音。但是,这也可能导致拾音器在某些频段上出现明显的失真或反馈)
我们现在通常所说的“显微干扰”并不是真正的显微干扰,而是拾音器因某个松动的部件而发出的尖叫声或反馈声,任何表面之间的任何空气间隙都会振动并引起尖叫声,非常常见的问题是拾音器盖板。这也是tele琴桥拾音器的一个常见问题,因为下面的铜板变得松动。封装填充了这些空隙并防止了振动,从而阻止了尖叫声。从生产角度来看,如果拾音器将用于非常大声或非常高增益的环境中,则没有封装会很容易出现问题,因此大多数拾音器从工厂开始就会进行封装(至少是“好的”拾音器,但也有一些例外情况)。我的解决方案是对线圈进行“部分封装”,只隔离外层的线圈,让内部的线圈可以移动。
文中所提到的因素中大部分本身并不太重要(一般来说,磁铁的强度是一个例外,它相当重要。线圈的形状/大小也很重要)。 但是将这些因素结合起来会对拾音器的声音产生重大影响。。因此,在尝试创造特定的声音时,必须考虑和平衡所有这些因素。从一个已知的起点开始,进行一些小的修改,比起从头开始尝试会更容易,因为有太多的因素相互作用,无法确定哪些因素造成了差异。