Meeting 2017 Music Academy Regensburg 14. & 15. Oktober 2017
Hals- und Korpus-Schwingungen bei Solid-Body-Bässen und Gitarren: Mit freundlicher Unterstützung von Prof. M. Zollner Eine Einführung Tilmann Zwicker, München Mit freundlicher Unterstützung von Prof. H. Fleischer Nicht ganz so solid wie gedacht Hals- & Korpusschwingungen was ist die Wirkung? 2
Solid-Body-Bass & -Gitarre als mechanisches, elastisches Gebilde Das verwendete Holz ist hart und elastisch; es hat eine relativ geringe innere Dämpfung Die Formgebung begünstigt das Entstehen von Schwingungen, d.h. es gibt Vibrationen und Bewegungen von Korpus- und Hals- Teilen relativ zu einander. Die Formgebung und Masseverteilung ist ungleichmäßig: Schwingungen treten in verschiede Richtungen und an verschiedenen Stellen ganz ungleichmäßig auf. Hals- & Korpusschwingungen 3
Messung und Berechnung Shaker & Impedanz-Messkopf dieser Schwingungen Shaker & Laser-Scanning- Vibrometer Finite Element Method (FEM) Hals- & Korpusschwingungen 4
Bass-Schwingungsformen (bei jeweiliger Resonanzfrequenz!) Action Bass Precision Copy Schwingungs-Stärke stark übertrieben Hals- & Korpusschwingungen 5
Gitarren-Schwingungsformen (bei jeweiliger Resonanzfrequenz!) Squier Bullet Strat Schwingungs-Stärke stark übertrieben Wir wissen jetzt, dass die Gitarre (oder der Bass) Korpus- und Hals-Schwingungen nicht ganz abgeneigt ist aber was bedeutet das in der Praxis? Hals- & Korpusschwingungen 6
Wirkung der Schwingungs-Fähigkeit (1) Das Instrument schwingt mechanisch: es kann bei der jeweiligen Frequenz Energie aufnehmen. Wenn diese Energie von der Saite kommt, geht sie deren Schwingung verloren diese Interaktion interessiert uns, denn die Saitenschwingung macht den (elektrischen) Sound der Gitarre. Verlorene Saitenenergie kann zu Klangänderung und weniger Sustain führen insbes. beim Bass als dead spot bekannt! NOCHMAL: WENN DER KORPUS ODER HALS MIT DER SAITE SCHWINGEN, GEHT DAS SUSTAIN ZURÜCK! Saitenenergie kann nur an den Auflagepunkten der Saite entzogen werden: am Steg (der schwingt auch!) und am jeweiligen Bund bzw. am Sattel. Wie andere Teile von Korpus und Hals ansonsten schwingen, kann uns egal sein, weil es nicht auf den elektrischen Klang wirkt. Die Energie-Aufnahme-Fähigkeit wird durch die Größe der Konduktanz ausgedrückt Hals- & Korpusschwingungen 7
Wirkung der Schwingungs-Fähigkeit (2) Frequenzabhängigkeit der Konduktanz am jeweiligen Bund/Sattel und am Steg: Dies sieht die Saite im Betriebsfall! Je höher der Berg, desto mehr Energie kann bei dieser Frequenz und an diesem Ort in Hals oder Korpus abfliessen! Die Saiten-Energie wird absorbiert. Squier Bullet Strat Hals- & Korpusschwingungen 8
Wirkung der Schwingungs-Fähigkeit (3) Am Steg ist die Lage relativ einfach: alle Saitenschwingungen mit allen Frequenzen kommen da an. 0,01 Squier Bullet Les Paul KM Travelling Wilbury Strat SRV Strat Hard Tail Stegabsorption meist viel geringer als interne Saitenabsorption (rote Linie unten) - also meist ohne praktische Auswirkung! N.B.: Effekt liegt v.a. bei höheren Frequenzen Wirkung der internen Saiten-Dämpfung Wirkung der internen Saiten-Dämpfung Messung trifft rote Kurve nie Korpus Messung trifft rote Kurve nur 2x Steg Les Paul Std. Log. Darstellung! Hals- & Korpusschwingungen 9
Wirkung der Schwingungs-Fähigkeit (4) Am Hals ist die Lage komplizierter und gleichzeitig heikler: die Absorption der Saitenenergie kann (vor allem bei Bass) viel größer sein als am Steg, aber: die Absorption ist ortsabhängig - und an dem jeweilige Ort treffen nur bestimmte Frequenzen ein. Absorption am Hals kann - vor allem beim Bass - mehrfach viel größer sein als die interne Saitenabsorption! N.B.: Effekt liegt bei tiefen Frequenzen. Ein Overlay zeigt und die Saiten-Grundfrequenz am jeweiligen Ort an Beispiel: Action Bass G-Saite trifft Konduktanz- Berge > dead spot? Hals- & Korpusschwingungen 10
Wirkung der Schwingungs-Fähigkeit (5) Ein Overlay zeigt und die Saiten-Grundfrequenz am jeweiligen Ort an Beispiel: MM Stingray V G-Saite trifft nur kleinere Konduktanz- Berge > dead spot weniger signifikant Hals- & Korpusschwingungen 11
Resultate und Schlussfolgerungen Korpus & Hals von Gitarre und Bass sind schwingungsfähige Gebilde. Sie haben eine Rückwirkung auf die Saitenschwingung und beeinflussen so u.u. (je nach Stärke der Rückwirkung) den Sound. Die Rückwirkung kann nur an der Brücke und am Sattel bzw. am jeweiligen gespielten Bund passieren. Bei hohen Frequenzen: die Brücken-Schwingung hat einen kleinen bis völlig unbedeutenden Einfluss auf Sound und Sustain. Bei tiefen Frequenzen: die Hals-Schwingung kann vor allem beim Bass merkbaren Einfluss auf Sustain und Sound haben hier können merkliche dead spots (und auch live spots ) entstehen. Durch andere Hals- & Wirbelbrett-Formen, anderes Holz, andere Mechaniken oder Zusatz-Massen lassen sich die Resonanzen verschieben richten an der neue Position aber u.u. größeres Unheil an! Gitarren und Bässe haben IMMER Resonanzen und dead spots sie sind aber oft gar nicht merkbar. Wenn doch, so können sie u.u. für bestimmte Instrumente, Spiel- & Musikstiele optimiert werden. Hals- & Korpusschwingungen 12
Vielen Dank! Literatur: - Helmut Fleischer & Tilmann Zwicker: Dead Spots - Zum Schwingungsverhalten elektrischer Gitarren und Bassgitarren, 2. Auflage, in: Beiträge zur Vibro- und Psychoakustik, Herausgeber: Helmut Fleischer & Hugo Fastl, Heft 1/96, ISSN 1430-936X - Helmut Fleischer & Tilmann Zwicker: Investigating dead spots of electric guitars (Improved Version) Acustica united with acta acustica 85 (1999), 128-135 - Helmut Fleischer & Tilmann Zwicker: Mechanical vibrations of electric guitars (Improved Version) Acustica united with acta acustica 84 (1998), 758-765 - Manfred Zollner: Die Physik der Elektrogitarre, Regensburg, 2006, Kapitel 7, - http://www.gitec-forum.de Hals- & Korpusschwingungen 13
Carvin 6-String Hals- & Korpusschwingungen 14
Peavey Dyna Bass Hals- & Korpusschwingungen 15
Riverhead headless Hals- & Korpusschwingungen 16