„Pani kierowniczko, jak jest zima to musi być zimno. Takie jest odwieczne prawo natury!”. Obserwując zmiany klimatyczne ten klasyczny cytat z filmu „Miś”  przestaje być aktualny. Podobnie przebrzmiały staje się utarty pogląd mówiący o tym, że gitary i basy elektryczne brumią bo tak po prostu musi być.  Okazuje się, że niekoniecznie. Szumy i przydźwięki w gitarach i basach elektrycznych choć mogą mieć różne źródła, to można je skutecznie wyeliminować.

Szczególnie uciążliwie są zabrudzenia sygnału występujące razem z wyższymi składowymi harmonicznymi gdzie częstotliwość 100hz wybija się ponad 50hz których źródłem jest m.in. pętla mas, która powstaje w wyniku nieprawidłowego prowadzenia punktów łączenia ze sobą uziemienia, co może wywoływać  między nimi różnicę potencjałów.

Istotnym zagadnieniem jest także pole elektromagnetyczne, które wytwarzają urządzenia i przewody zasilające znajdujące się w otoczeniu instrumentu oraz zjawisko pojemności pasożytniczych, wynikające z nieprawidłowego ułożenia przewodów podczas produkcji lub w trakcie niewprawnego serwisu gitar i basów (któremu zostanie poświęcona oddzielna publikacja).

Kolejnym „brumiącym sprawcą” w gitarach i basach jest  ograniczona konduktywność układów elektrycznych. Na ograniczoną konduktywność może wpływać niska jakość materiału przewodzącego – co wynika z  obniżania kosztów produkcji instrumentów,  zła kondycja przewodów wynikająca  z ich „wysłużenia”, zjawisko naskórkowości oraz nieprawidłowy proces technologiczny lutowania.

Powyższą wiedzę powinien posiadać każdy szanujący klientów serwis gitar i basów. Niestety tak nie jest.  Widać to zwłaszcza po jakości wykonania połączeń lutowanych. Ta pozornie prosta czynność zależna jest bowiem od czynników fizycznych i chemicznych. Wykonywana przez lutników nieposiadających odpowiednich kwalifikacji  może wpływać na występowanie zniekształceń brzmienia. Szkopuł tkwi w spoiwie lutowniczym, które charakteryzuje się dużo niższą przewodnością właściwą na poziomie około 6,9·10⁶  1/ohm*m co jest wartością o ponad 85% niższą względem srebra (61,39·10⁶ 1/ohm*m) czy miedzi (58,6·10⁶ 1/ohm*m) z których wykonane są wysokiej jakości przewody.

A skoro o miedzi mowa, to warto przy tej okazji zwrócić uwagę, że niewprawne ekranowanie elektrycznych gitar i basów blachą z tego metalu, w celu redukcji przydźwięków, może powodować efekty odwrotne do zamierzonych  (np. w instrumentach z pickupami z backplate często pogarsza to sytuację), a w przypadku instrumentów z przetwornikami aktywnymi może doprowadzić nawet do ich uszkodzenia!

Mając to na uwadze,  serwis  lutniczy  Guitar Help oferuje usługę niwelowania szumów i brumów wykonywaną przez dyplomowanych inżynierów elektrotechników specjalizujących się w tym zagadnieniu.  Dzięki temu,  w instrumentach  klientów Guitar Help  można zredukować niepożądane szumy i przydźwięki do minimalnych wartości.

Ilustrują to oscylogramy poniżej, na których przed odszumianiem dwie składowe 50hz i 100hz występują w fazie, przez co powstaje efekt wzmocnienia zakłóceń, które po odszumianiu nie występują.

Gitara: Kramer XL 1

Przetwornik: single coil - S XL series 80’ original

W przypadku przetwornika single coil wartość napięcia międzyszczytowego przed odszumianiem wynosiła 21.5mV  natomiast po odszumianiu wynosi 1.12mV. Jest to różnica 25dB co równa się obniżeniu głośności szumów i przydźwięków niemal 6-krotnie!    

Wzór na przeliczanie różnicy dB (ΔL) na zmianę głośności:

Przetwornik: humbucker – HB XL series 80’ original

W przypadku przetwornika typu humbucker uzyskano różnicę poziomów wynoszącą 13dB czyli  2,5-krotną redukcję głośności zakłóceń.   

I to jest konkret. Można bez przesady stwierdzić, że Guitar Help jest jedynym serwisem w Polsce w którym  naprawa elektroniki gitar i basów traktowana jest z takim samym zaangażowaniem i profesjonalną wiedzą co świadczone od lat na najwyższym poziomie usługi lutnicze.  

Kluczowym bodźcem dla doskonalenia usług Guitar Help są opinie klientów. Użytkownicy odbierający instrumenty po serwisie zwracają uwagę na poprawę ich dźwięczności, strojenia i długości wybrzmiewania. Korzystne zmiany wynikają ze szczególnej dbałości o jakość obróbki progów, której proces został opracowany w Guitar Help przy współpracy laboratorium Instytutu Mikromechaniki i Fotoniki Politechniki Warszawskiej.

Dzięki uprzejmości zespołu naukowo-badawczego pod kierownictwem prof. dr hab. inż. Leszka Sałbuta oraz dr inż. Anny Pakuły udało się określić jaka technika obróbki pozwala doprowadzić powierzchnię progów do najniższego poziomu chropowatości oraz porównać ją do „sklepowego” standardu.

Weryfikacji dokonano dwuetapowo:

1. Porównanie chropowatości progów obrobionych z wykorzystaniem 18 różnych technik. Wybór techniki obróbki, dzięki której uzyskano najniższą chropowatość (próbka 3_2).

2. Pomiar chropowatości progów w instrumentach fabrycznie nowych i ponowna weryfikacja stanu powierzchni progów w tych samych instrumentach po zastosowaniu techniki obróbki wybranej w etapie 1.
   
   

   Taylor 618e 

             

    

   Epiphone Masterbilt DR-500 MCE/VS 

Analiza  wyników uzyskanych za pomocą profilometru optycznego (Wyko NT 2000 firmy Veeco Instruments) umożliwiła wybór techniki obróbki czterokrotnie zmniejszającej chropowatość progów szlifowanych fabrycznie (gitara Taylor 618 - Rq progów = 0,39 μm, po obróbce Guitar Help = 0,10 μm), i dziesięciokrotnie (sic!) w przypadku frezowanych metodą PLEK (gitara Epiphone Masterbilt DR 500 MCE/VS - Rq progów = 1,05 μm, po obróbce Guitar Help = 0,08 μm).

Naukowo zweryfikowana technika obróbki progów, jest standardem w ramach usług dedykowanych dla instrumentów serwisowanych w Guitar Help.

Przywracanie wilgotności instrumentom

Guitar Help jest jedyną pracownią lutniczą w Polsce  naprawiającą w sposób bezinwazyjny deformacje konstrukcyjne oraz degradację brzmienia  powstałe w wyniku przesuszenia instrumentów w sezonie grzewczym za pomocą zabiegu Hygro™.

Co to jest Hygro™?

Hygro™ to przywrócenie przesuszonego instrumentu do stanu w którym struny nie brzęczą, gryf nie jest skręcony, progi nie wystają, płyta rezonansowa się nie zapada a mostek nie odkleja. Proces polega na kontrolowanej adsorpcji wzbogaconej wody  oraz jej równomiernym rozkładzie za pomocą ultradźwięków w celu zniwelowania anizotropii skurczu będącej przyczyną deformacji drewna.

Wysychanie drewna instrumentów w sezonie grzewczym

Tajemnicą brzmienia instrumentów w których źródłem dźwięku jest drgająca struna (chordofonów) są walory akustyczne drewna z którego są one wykonane z których najważniejsze to sprężystość, przewodnictwo (prędkość rozchodzenia się dźwięku) oraz tłumienie. Wymienione cechy zależą z kolei od gatunku drewna oraz jego właściwości fizycznych z których najważniejsze to gęstość i wilgotność.

Przemysłowa produkcja gitar i basów związana z zapotrzebowaniem rynku na produkt w przystępnej cenie wpływa na obniżenie kryteriów jakościowych oferowanych obecnie instrumentów. Dotyczy to głównie parametrów drewna i jego cech rezonansowych. Instrumenty typu „custom” (z niewielkich manufaktur, lub budowane przez lutników) wykonuje się zazwyczaj z wyselekcjonowanego, sezonowanego na wolnym powietrzu surowca (powolne zmniejszanie wilgotności drewna w stabilnych warunkach). Sezonowanie powoduje równomierne rozmieszczenie wilgoci i doprowadza do wyrównania wewnętrznych naprężeń w drewnie. Instrumenty produkowane fabrycznie wykonuje się przeważnie z materiału o niższej jakości, suszonego lub wstępnie sezonowanego i „dosuszanego” sztucznie.  Może to powodować nierównomierny rozkład wilgotności suszonego drewna i w konsekwencji wpływać na jego cechy konstrukcyjne oraz brzmienie instrumentu.

Zachowanie się sztucznie suszonego drewna można zaobserwować w sezonie grzewczym, kiedy wilgotność w pomieszczeniach zamkniętych nie przekracza 30%.

Wykres wilgotności sezonowej

W sezonie grzewczym instrumenty wykonane z drewna o nierównym zróżnicowaniu wilgotności mają tendencje do odkształceń i wypaczeń.

Odkształczenie instrumentu w wyniku przesuszenia (60 godzin, wilgotność poniżej 40%)

O ile nie ma wpływu na sposób w jaki drewno, z którego zbudowany jest  instrument, zostało spreparowane w fazie preprodukcji o tyle  można ingerować w równomierny rozkład jego wilgotności a w konsekwencji na poprawę stabilności fizykochemicznej mającej wpływ na grywalność instrumentu oraz  brzmienia poprzez uzyskanie optymalnej proporcji pomiędzy współczynnikiem tłumienia, a prędkością dźwięku (fali akustycznej) zależną od gęstości drewna.

Współczynnik tłumienia

Prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej w drewnie (F. Kollmann 1982)

׀׀ – kierunek wzdłuż włókien

┴ - kierunek w poprzek włókien

Jak działa zabieg Hygro™?

Hygro™ likwiduje deformacje mechaniczne drewna wynikające z zaburzeń jego struktury powstałych na skutek utraty wilgotności na poziomie komórkowym. Działanie Hygro™ można zaobserwować w obszarze gryfu oraz elementów rezonansowych instrumentu.

Likwidacja brzęczenia strun o progi w gitarze Epiphone EJ-160E/VC z 2010 r. (96 godzin Hygro™)

Obniżenie akcji strun w gitarze Cort Action Bass Plus z 2016 r., w której pręt nie posiadał już możliwości regulacji (96 godzin Hygro™)

Likwidacja pęknięcia pudła rezonansowego w gitarze Tanglewood TW40OAN z 2015 r. (120 godzin Hygro™)

Dzięki Hygro™ można uchronić  instrument przed ingerencją serwisową co pozwala uniknąć wydatków związanych z naprawą.

Co istotne, oprócz  przywrócenia sprawności  konstrukcyjnej,  Hygro™ wpływa na wyraźną poprawę jakości brzmienia instrumentu. 

Dla zilustrowania  działania Hygro™ na poprawę jakości brzmienia przeprowadzono zabiegi testowe na instrumentach w których elementy rezonujące posiadają powierzchnie nielakierowane, bardziej podatne na przesuszenie.

Działaniu Hygro™ poddano następujące modele gitar Taylor:

Wilgotność docelową określono zgodnie z przyjętą normą która, jak zapewnia producent, pozwala na zachowanie optymalnych właściwości drewna oraz zachowanie jego odporności na zmiany temperatury i wilgotności powietrza.

Średnia temperatura w komorze Hygro™ podczas zabiegu to 23 st.C, czas trwania zabiegu: 120 godzin.

Metodologia próbkowania dźwięku

W celu oceny wpływu zabiegu Hygro™ na poprawę jakości brzmienia pobrano próbki dźwięku za pomocą  kontrolowanego elektronicznie urządzenia (TryTone), które umożliwia wydobycie dźwięku o takim samym natężeniu ze wszystkich strun. Urządzenie uwalniane jest zdalnie, co gwarantuje pozyskanie materiału do testów porównawczych.

Każdy testowany instrument - 10 próbek dźwiękowych co 24h Hygro™. Pomiar wykonywany pięciokrotnie (5x24h Hygro™), pomiar zawartości wody w drewnie w 4 miejscach płyty rezonansowej co 24h Hygro™ (5x24 Hygro™).

Działanie TryTone

Przebieg pomiarów

1. Tor pomiarowy (kalibrowany przed każdym pomiarem): niskoszumowy mikrofon pomiarowy, interfejs, software typu DAW.
2. Przygotowanie pomiaru:
3. Analiza próbek pod kątem powtarzalności wyników,
4. Analiza próbki reprezentatywnej,
5. Dobór parametrów
6. Opracowanie wyników
7. Analiza T40 (głośność w czasie),
8. Analiza widma w pasmach tercjowych,

Metodologia, konsultacje i analiza danych: Dr inż. Piotr Wrzeciono (adiunkt na wydziale Zastosowań Informatyki i Matematyki, Katedra Informatyki SGGW w Warszawie).

Wyniki testów

We wszystkich testowanych instrumentach nastąpiło wyrównanie tonalne czyli zrównoważenie brzmienia bez dominacji jakiegokolwiek pasma.

Porównanie próbki przed i po Hygro™ ilustrujące wyrównanie tonalne w gitarze Taylor 110e

Porównanie próbki przed i po Hygro™ ilustrujące wyrównanie tonalne w gitarze Taylor 110ce

Porównanie próbki przed i po Hygro™ ilustrujące wyrównanie tonalne w gitarze Taylor 320

Podsumowanie testów Hygro™

W testowanych instrumentach marki Taylor parametry brzmieniowe pogorszyły się w wyniku przesuszenia. Zabieg Hygro™ usunął te mankamenty w 120 godzin.

Wyrównanie tonalne  po zabiegu Hygro™ może świadczyć o zmniejszeniu współczynnika tłumienia i wzroście sztywności drewna pod wpływem wymuszonych drgań przy stałej wilgotności.  Jest to wynikiem powolnego przeniesienia się cząsteczek wody z poziomu wysokiego napięcia, a co za tym idzie wysokiego poziomu energii, do niższego stanu energetycznego (wielowarstwowa relokacja cząsteczek wody).

Hygro™ w badaniach naukowych

Na stronie IEEE.org  (Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników), pod adresem  https://ieeexplore.ieee.org/document/8502376, można przeczytać artykuł naukowy o badaniu przygotowanym wspólnie z Guitar Help w oparciu o technologię Hygro™ - "Guitar Sound Parameters to Assess the Impact of Atmospheric Conditions on the Acoustic Qualities of the Instrument".  Polecamy lekturę niedowiarkom :-)