Звукосниматель хамбакер: история и принцип действия.

Введение

Электрогитарный звукосниматель

Хамбакер, звукосниматель с компенсацией гула, или звукосниматель с двумя катушками – это гитарный звукосниматель, использующий две обмотки для подавления нежелательных помех, характерных для звукоснимателей с одной катушкой. Хамбакерные обмотки также применяются в динамических микрофонах для устранения электромагнитного гула. Хамбакеры – один из двух основных типов гитарных звукоснимателей. Другой тип – звукосниматель с одной катушкой.

История

"Гумбакинг-койл" был изобретен в 1934 году компанией Electro Voice, американским производителем профессионального аудиооборудования, базирующимся в Саут-Бенде, штат Индиана. Компания была основана Аль Каном и Лу Берроузом в 1930 году с целью производства портативного оборудования для публичных выступлений, включая микрофоны и громкоговорители. Гитарный звукосниматель с двумя катушками, изобретенный Арнольдом Лести в 1935 году, выполнен в формате хамбакера, а патент USRE20070 описывает принципы подавления шума и суммирования тока в такой конструкции. Это "электрическое переводящее устройство" использовало обмотки звукоснимателя для намагничивания стальных струн путем кратковременной подачи постоянного тока перед переключением на усиление. В 1938 году А. Ф. Кноблаг изобрел звукосниматель для струнных инструментов с двумя последовательно расположенными катушками, описанный в [источнике]. Этот звукосниматель предназначался для использования в пианино, поскольку он работал в компании Baldwin Piano в то время. В апрельском выпуске журнала Radio Craft Magazine за 1939 год показано, как изготовить гитарный звукосниматель из двух идентичных катушек, намотанных на самомагнитящиеся железные сердечники, при этом одна из них переворачивается для создания обратной намотки и обратной полярности, что обеспечивает эффект подавления шума. Железные сердечники этих звукоснимателей были намагничены таким образом, чтобы их северный и южный полюса располагались на противоположных концах сердечника, а не в более распространенной ориентации "верх-низ". Для решения проблемы гула в гитарах Сет Лавер из Gibson разработал звукосниматель с подавлением шума по указанию тогдашнего президента Теда Маккарти. Примерно в то же время Рэй Баттс разработал аналогичный звукосниматель, который был принят компанией Gretsch. Хотя патент Gibson был подан почти за два года до патента Gretsch, он был выдан на четыре недели позже. Оба патента описывают пару катушек с обратной намоткой и обратной полярностью. Успешным ранним хамбакером был тип, который сегодня известен как "PAF" (дословно "Patent Applied For" – заявка на патент), изобретенный Сетом Лавером в 1955 году. Благодаря этому, а также благодаря его использованию в гитаре Gibson Les Paul, популяризация хамбакера тесно связана с Gibson, хотя хамбакеры использовались во многих различных конструкциях гитар другими производителями и ранее. Rickenbacker предлагал звукосниматели с двумя катушками, расположенными в конфигурации с подавлением шума, начиная с конца 1953 года, но отказался от этой конструкции в 1954 году из-за воспринимаемого искаженного звука с более выраженными средними частотами. Gibson Les Paul стала первой гитарой, в которой хамбакеры использовались в крупносерийном производстве. В последующие десятилетия варианты практически каждого типа электрогитары также оснащались хамбакерами, даже те, которые традиционно ассоциируются с синглами, такие как Fender Stratocasters и Telecasters. В частности, замена бриджевого звукоснимателя в гитаре типа Stratocaster на хамбакер, в результате чего получается конфигурация звукоснимателей HSS (начиная с бриджевого звукоснимателя: H – хамбакер, S – сингл), приобрела большую популярность. Гитары в этой конфигурации иногда называют "Fat Strats" из-за более плотного и округлого тембра, обеспечиваемого хамбакером, и также тесно связаны со стилем гитары "Superstrat".

The "humbucking coil" was invented in 1934 by Electro Voice, an American professional audio company based in South Bend, Indiana, that Al Kahn and Lou Burroughs incorporated in 1930 for the purpose of manufacturing portable public address equipment, including microphones and loudspeakers. The twin coiled guitar pickup invented by Arnold Lesti in 1935 is arranged as a humbucker, and the patent USRE20070 describes the noise cancellation and current summation principles of such a design. This "Electric Translating Device" employed the solenoid windings of the pickup to magnetize the steel strings by means of switching on a short D. C. charge before switching over to amplification. In 1938, A. F. Knoblaugh invented a pickup for stringed instruments involving two stacked coils described in This pickup was to be used in pianos, since he was working for Baldwin Piano at the time. The 1939 April edition of Radio Craft Magazine shows how to construct a guitar pickup made with two identical coils wrapped around self magnetized iron cores, where one is then flipped over to create a reverse wound, reverse polarity, humbucking orientation. The iron cores of these pickups were magnetized to have their north south poles at the opposite ends of the core, rather than the now more common top bottom orientation. To overcome the hum problem for guitars, a humbucking pickup was invented by Seth Lover of Gibson under instruction of then president Ted McCarty. About the same time, Ray Butts developed a similar pickup that was taken up by Gretsch guitars. Although Gibson's patent was filed almost two years before Gretsch's, their patent was issued four weeks after Gretsch's. Both patents describe a reverse wound and reverse polarity pair of coils. A successful early humbucking pickup was the type which is nowadays known as the "PAF" (literally "Patent Applied For") invented by Seth Lover in 1955. Because of this, and because of its use on the Gibson Les Paul guitar, popularization of the humbucker is strongly associated with Gibson, although humbuckers had been used in many different guitar designs by other manufacturers before. Rickenbacker offered dual coil pickups arranged in a humbucking pattern beginning in late 1953 but dropped the design in 1954 due to the perceived distorted sound, which had stronger mid range presence. The Gibson Les Paul was the first guitar to use humbuckers in large scale production. Over the following decades, variants of practically every type of electric guitar have also been equipped with humbuckers, even types which are traditionally associated with single coil pickups, like Fender Stratocasters and Telecasters. In particular, the replacement of the bridge pickup in a Stratocaster type guitar with a humbucker, resulting in a pickup configuration noted as H S S (starting at bridge pickup: H for humbucker, S for single coil) has gained much popularity. Guitars in this configuration are sometimes referred to as "Fat Strats", because of the "fatter", "rounder" tone offered by the humbucking pickup, and are also closely related to the "Superstrat" style of guitar.

Функция

В любом магнитном звукоснимателе вибрирующая струна гитары, намагниченная постоянным магнитом внутри звукоснимателя, индуцирует переменное напряжение в его катушке. Однако катушки из проволоки также являются отличными антеннами и, следовательно, чувствительны к электромагнитным помехам, вызванным переменными магнитными полями от сетевой проводки (сетевой гул) и электроприборов, таких как трансформаторы, двигатели и экраны компьютеров, особенно старые ЭЛТ-мониторы. Гитарные звукосниматели воспроизводят этот шум, который может быть достаточно слышен и звучит как постоянный гул или жужжание. Это особенно заметно при использовании дисторшна, фузза, компрессоров или других эффектов, которые, добавляя усиление сигналам низкого уровня, снижают отношение сигнал/шум и, следовательно, усиливают нежелательные помехи относительно сигнала от струн. Звукосниматели хамбакер работают, объединяя катушку, у которой северные полюса магнитов ориентированы "вверх" (к струнам), с другой катушкой рядом с ней, у которой южные полюса магнитов ориентированы вверх. Соединяя катушки вместе в противофазе, помехи значительно уменьшаются за счет фазовой компенсации: сигналы от струн обеих катушек складываются, а не гасятся, поскольку магниты расположены с противоположной полярностью. Это значительно улучшает отношение сигнал/шум. Эта техника имеет общие черты с тем, что инженеры-электрики называют "подавлением синфазного сигнала", и также встречается в сбалансированных линиях, используемых в аудиооборудовании. По соглашению, обе катушки хамбакера наматываются против часовой стрелки. Катушки могут быть соединены последовательно или параллельно для достижения эффекта подавления гула, но звукосниматели хамбакер обычно соединяются последовательно, поскольку это удваивает сигнал от струн, сохраняя при этом уменьшенный гул. Некоторые типы звукоснимателей хамбакер могут быть разделены вручную (с помощью переключателя или внутри селектора звукоснимателей), так что активна только одна катушка.

Мини-гумбукеры

Многие гитары с цельным корпусом имеют полости, предназначенные только для синглов. Установка полноразмерных хамбакеров в такой тип гитары требует дополнительной фрезеровки корпуса и/или вырезания пикгарда, если он есть. Если процесс выполнен неаккуратно, корпус и пикгард инструмента могут быть повреждены. Во многих случаях, чтобы сохранить внешний вид и/или функциональность гитары, от этой процедуры отказываются, чтобы избежать связанных с ней рисков. В результате многие производители звукоснимателей теперь выпускают хамбакеры, скомпонованные в размер сингла. Различные виды мини-хамбакеров доступны от множества производителей и обеспечивают широкий спектр звучания. Наиболее распространенная конструкция аналогична традиционному хамбакеру.

Складываемые катушки

Как концепция, схожая с мини-хамбакерами, каскадный звукосниматель предлагает более тонкое и деликатное звучание, характерное для сингла, при этом сохраняя способность подавлять шум, свойственную хамбакерам. Одна из катушек просто не содержит магнитов, поэтому инвертированный сигнал этой катушки служит лишь для компенсации наведенного шума другой катушкой, в то время как сигнал от струн остается неизменным. Это часто используется в бас-гитарах, где тип используемого звукоснимателя оказывает большее влияние на общее звучание инструмента, а низкий диапазон нот и их основные частоты могут совпадать с частотами, обычно более подверженными наводкам. Такой звукосниматель часто называют "каскадным", поскольку катушки чаще всего располагаются "каскадом" вертикально, при этом катушка с магнитами размещается ближе к струнам.

Шкиперы

Другая конструкция, известная как рельсовый хамбакер, имеет единый магнитный элемент, простирающийся на всю ширину струн инструмента. Эти звукосниматели выглядят как обычные мини-хамбакеры, но без характерных точек, обозначающих полюсные наконечники. Иногда эту конструкцию расширяют до стандартного размера "квадрорель" или двойного хамбакера, эффективно объединяя 4 катушки, соединенные последовательно, для получения звукоснимателя с чрезвычайно высоким выходным сигналом. Kent Armstrong "Motherbucker" – пример такого мощного звукоснимателя. Такой же тип рельсов можно встретить и в хамбакерах стандартного размера. Гитарист в стиле хэви-метал Dimebag Darrell активно использовал этот тип звукоснимателей, установленных в бриджевом положении. Они, как правило, звучат более насыщенно и обладают более высоким выходным сигналом и басовой отдачей, чем звукосниматели размера сингла. DiMarzio разработал и продал множество подобных звукоснимателей.

Разделитель катушек и катушечные краны

Некоторые гитары, оснащенные хамбакерами, имеют функцию "разделения катушек", позволяющую пикапам работать как "псевдо-синглы", либо закорачивая, либо отключая одну из катушек. Электрическая схема пикапа упрощается до схемы настоящего сингла, поэтому эффект подавления шума отсутствует. Обычно эта функция активируется миниатюрным переключателем или DPDT-переключателем, установленным на потенциометре. Некоторые гитары (например, Peavey T 60 и Fender Classic Player Jaguar HH) используют схему с переменным разделением катушек, позволяющую гитаристу регулировать количество сигнала со второй катушки – от чистого сингла до полного хамбакера и всех промежуточных значений. Аналогичным вариантом является переключатель последовательного/параллельного соединения, который в одном положении соединяет катушки параллельно, а не последовательно. Это сохраняет шумоподавляющие свойства хамбакера и обеспечивает звук, близкий к звучанию двух синглов, используемых вместе. Разделение катушек часто ошибочно называют "отводом от катушки" (coil tapping). Отводы от катушки чаще встречаются на сингловых пикапах и подразумевают добавление дополнительного подключенного провода при изготовлении пикапа, чтобы гитарист мог выбрать, использовать все витки обмотки для более плотного, мощного звука с выраженными средними частотами, или переключить выход на "отвод" в точке, меньшей, чем полная катушка, для более яркого, тихого и чистого звука. Например, полная катушка может содержать 10 000 витков провода, а "отвод" – 8000 витков. Из-за путаницы между разделением катушек и отводами от катушки, а также редкости последних, сложно найти в продаже сингловые пикапы с отводами. Однако производитель пикапов Seymour Duncan предлагает версии с отводами для многих своих моделей Telecaster и Stratocaster. Звук пикапа с разделенными катушками может мало походить на звучание популярных синглов, таких как пикапы Fender и P 90 от Gibson, из-за других различий в конструкции пикапа.

Some guitars which have humbucking pickups feature "coil splits", which allow the pickups to act as "pseudo single" coils by either short circuiting or bypassing one coil. The electrical circuit of the pickup is reduced to that of a true single coil so there is no hum canceling effect. Usually, this feature is activated using a miniature toggle switch or a DPDT push pull switch mounted on a potentiometer. Some guitars (e. g., the Peavey T 60 and the Fender Classic Player Jaguar HH) make use of a variable coil split circuit that allows the guitarist to dial a variable amount of signal from the second coil, from purely single coil to full humbucker and everything in between. A similar option is a series/parallel switch, which in one position causes the coils to be connected in parallel rather than in series. This retains the humbucker's noise cancellation properties, and gives a sound closer to that of two single coil pickups used together. Coil splitting is often wrongly referred to as a "coil tapping". Coil taps are most commonly found on single coil pickups, and involve adding an extra hook up wire during manufacture of the pickup so the guitarist can choose to have all the windings of the pickup included in the circuit, for a fatter, higher output sound with more midrange, or switch the output to 'Tap' into the windings at a point less than the full coil for a brighter, lower output and cleaner sound. For example: a full pickup coil may be 10,000 turns of wire and the "Tap" may be at 8000 turns. Because of the confusion between coil splits and coil taps—and the rareness of coil taps in general—it is difficult to find tappable single coil pickups for sale. However, pickup manufacturer Seymour Duncan offers tapped versions of many of their Telecaster and Stratocaster pickups. The split single coil may bear little resemblance to popular single coil pickups such as those made by Fender and the P 90 made by Gibson, owing to other differences in pickup construction.

Другие конструкции пикапов, уменьшающие шум

Хотя оригинальный хамбакер остается наиболее распространенной конструкцией звукоснимателя с подавлением шума, изобретатели пробовали множество других способов снижения шума в гитарных звукоснимателях.

Комбинирующие две одноколесные фиксаторы

Многие инструменты объединяют отдельные синглы в конфигурации, подавляющей шум, путем инвертирования электрической фазы одного из звукоснимателей. Эта схема аналогична схеме хамбакера и эффективно снижает уровень помех. Примерами являются Fender Jazz Bass, представленный в 1960 году, который использовал пару синглов, один у бриджа, а другой примерно посередине между бриджем и грифом, и многие гитары в стиле Stratocaster, которые часто оснащаются тремя звукоснимателями, при этом средний из них инвертирован электрически и магнитно. Стандартный пятипозиционный переключатель обеспечивает два режима, имитирующих хамбакер, используя инвертированный средний звукосниматель параллельно с бриджевым или грифовым. Если звукосниматели соединены последовательно, а не параллельно, результирующий звук близок к звуку обычного хамбакера. Он становится еще ближе к звуку хамбакера, если катушки расположены ближе друг к другу.

Собственный дизайн

В 1957 году Fender представил разделенный звукосниматель для своей бас-гитары Precision Bass, в котором одна катушка обслуживает струны E и A, а другая – струны D и G. Эта конфигурация часто называется звукоснимателем с "разделенными катушками", что не следует путать с возможностью "разделения катушек" обычного хамбакера, как было описано выше. Обе катушки подвержены практически идентичным внешним электромагнитным помехам, и поскольку они соединены последовательно в противофазе, эффективно подавляют эти помехи. Однако большая часть звукового сигнала от каждой отдельной ноты генерируется преимущественно одной из катушек, поэтому уровень выходного сигнала и тембральные характеристики близки к обычным синглам. Полученный звукосниматель "P Style" обычно считается ключевым элементом звучания "P Bass", и многие производители предлагают различные варианты этой конструкции. Позже эта концепция была развита в звукосниматель "Z coil" от G&L, который используется в стандартных гитарах, таких как модель Comanche. В 1985 году Lace Music Products представила звукосниматель Lace Sensor, использующий запатентованные экранированные катушки для снижения шума при сохранении тембра сингла. В начале 1980-х годов DiMarzio представила заменные звукосниматели для гитар Stratocaster и Telecaster. Они имели конструкцию со сложенными катушками, где нижняя катушка предназначена исключительно для подавления шума. Звукосниматель DiMarzio "Super Distortion", представленный в 1972 году, стал первым aftermarket-звукоснимателем для гитары. Благодаря значительно увеличенному выходному сигналу по сравнению с хамбакерами, устанавливаемыми на гитары того времени, он сразу же завоевал популярность среди многих гитаристов хард-рока и остается востребованным выбором для модернизации звукоснимателей и спустя десятилетия.