Принцип шумоподавления в хамбакере
Richard Irons помогает разобраться в том, как минимизировать наводки, не повредив сигналу гитары.
Когда я писал «FAQ: Распайка хамбакера для чайников», я отдельно подчеркнул, мол, не буду рассказывать принцип работы хамба в деталях. Так вот, я нашел отличную статью от Richard Irons, который понятно и доступно рассказывает, что к чему. Настолько просто и понятно, что даже как-то настроение улучшилось.
Также я начал проглядывать в запросах по сайту всякие фразы типа «как сделать хамбакер», поэтому данная статья придется для таких энтузиастов очень кстати. Приятного чтения!
How Hum-Cancelling Works
Когда мы проектировали схемы распайки звукоснимателей, одним из моментов, которые принимались во внимание, было то, нужен ли в конкретной схеме принцип шумоподавления. Разумеется, если в ней присутствует хамбакер, то он гасит фон самостоятельно. Но еще, как вы, возможно, знаете, можно вызвать аналогичный эффект с помощью двух синглов, один из которых развернут по фазе и намотан в обратную сторону.
Секрет шумоподавления в том, что при двух активных катушках такого типа, мы получаем шум в противофазе, а сигнал гитары — в фазе. Чтобы понять, как достигается такой эффект, давайте разберем сами основы работы звукоснимателя.
Грубо говоря, звукосниматель — это катушка с проводом и магнит, в одном корпусе. Иногда в них используются магнитные сердечники, в других случаях — отдельный магнит, воздействующий на металлические стержни. Эффект одинаковый. Из-за того, что гитарные струны сделаны из магнитных материалов (сталь, как правило), они намагничиваются, будучи вблизи датчика, а при касании, начиная двигаться, они нарушают магнитное поле, вызывая в катушке индукционный ток. Это и есть сигнал нашей гитары. Все нормально.
Однако катушка также ловит и другие колебания, окружающие магнитное поле и вашу электрогитару. Конечно же, наиболее распространенным шумом является частота электрических сетей (50 или 60 герц, в зависимости от страны), которую действительно трудно игнорировать.
Давайте рассмотрим простейший пример — вот так выглядит сигнал сингла — звукоснимателя с одной катушкой:
Рис.1 — сигнал сингла.
Coil 1 Strings — сигнал струны; Coil 1 Hum — наводки; Coil 1 Total — итоговый сигнал.
Разумеется, в обычных условиях частота шумов будет куда ниже, а сигнал, полученный от струн, будет иметь куда более сложную форму. Это просто условное изображение, которое передает суть. Извивающаяся линия (Total) — это совокупность двух волн, итоговый сигнал, идущий к вашему усилителю.
Чтобы погасить наводки, мы должны подать сигнал, аналогичный этому шуму, но в противоположной фазе. И подать их одновременно. Но как же нам «перевернуть» шум?
Давайте посмотрим, что будет, если мы подсоединим вторую катушку, намотанную в обратную сторону (или просто поменяем местами начало и конец катушки в схеме, эффект будет аналогичный):
Рис.2 — сигнал двух катушек, одна из которых (Coil 2) намотана в обратную сторону.
Хмм… Мы «перевернули» шум, но вместе с ним перевернулся и наш «полезный» сигнал от струн. Если мы объединим две такие катушки по этой схеме, то фаза и противофаза погасят друг друга, и в итоге мы получим абсолютную тишину!
Другая вещь, которую можно попробовать — сохранить порядок намотки второй катушки такой же, как на первой, но изменить полярность этого датчика:
Рис.3 — Coil 2 имеет полярность, противоположную Coil 1. Наводки в одной фазе, сигнал — в разных.
Как и в предыдущем случае, сигнал от струн идет в разных фазах. Но шум не «перевернулся»! А все потому, что он не индуцируется магнитным полем звукоснимателя — в данном случае наводки появляются из других магнитных полей в окружающей среде. Объединив эти два сигнала, мы увидим, что сигнал от струн гасится целиком, но при этом мы получаем двойной шум! Это абсолютно противоположно тому, что нам нужно. Интересно…
Я уверен, что вы уже догадались, что к чему, и обогнали меня в рассуждениях, но что будет, если мы применим оба момента одновременно? Если мы изменим направление намотки, то «перевернутся» оба сигнала (и гитара, и наводки), но если при этом мы еще и поменяем полярность этого датчика, то «полезный» сигнал от струн вернется в нужную фазу, а вот шум, в свою очередь, останется в противофазе:
Рис.4 — Coil 2 с другой полярностью и намотана в обратном направлении. Сигналы суммируются, шумы уничтожаются.
Прекрасно — полученный сигнал от двух катушек мы можем объединить в один, и погасить лишние наводки, сохраняя при этом необходимый нам сигнал, идущий от струн! Как видно на Рис.4 — мы получаем весь звук гитары, и никакого шума.
Стоит отметить, что в реальных условиях мы никогда не сможем полностью избавиться от паразитных звуков по такой схеме — катушки должны быть абсолютно идентичными, и находиться в одном и том же месте, что, конечно, невозможно. Поэтому сигнал, снимаемый разными катушками, будет чуть-чуть отличаться, следовательно — шум не будет уничтожаться целиком, да и гитара не будет звучать так, как если бы мы использовали сингл.
Остается решить, как правильно соединить две катушки — последовательно, или параллельно? В первом случае — сигналы суммируются. Во втором — усредняются. Для шумоподавления это не играет никакой роли, так как, к примеру, сумма чисел 5 и -5 равна нулю, и среднее между 5 и -5 тоже будет равняться нулю.
В обычном хамбакере, как правило, катушки соединены последовательно. Сделано это затем, чтобы получить более мощный гитарный сигнал — он будет усиливаться, поступая от двух катушек, в то время, как шумы будут взаимоуничтожаться, повернутые друг против друга по фазе. Впрочем, на гитарах с синглами, работающими по вышеописанной схеме, звукосниматели соединяются параллельно. Это имеет смысл, так как при последовательном включении сигнал будет намного громче, и разница особенно будет ощущаться при переключении с двух синглов на один.
Надеюсь, я достаточно понятно объяснил, как две катушки могут быть объединены, чтобы избавиться от шума, не нанося при этом вреда сигналу. Подобные знания помогают нам, когда мы планируем схему подключения наших гитар, и используем разные катушки в попытке минимизировать все возможные наводки.
Автор оригинальной статьи — Richard Irons. Переведено специально для Inhalath.com
