The physics of playing guitar - Oscar Fernando Perez

Физика игры на гитаре — Оскар Фернандо Перес

Переводчик: Julia Ryzhaya Редактор: Anna Kotova

Hendrix, Cobain and Page.

Хендрикс, Кобейн и Пейдж.

They can all shred,

Все они отлично играют на гитаре,

but how exactly do the iconic contraptions in their hands

но как их руки

produce notes, rhythm, melody and music.

создают ноты, ритм, мелодию и музыку?

When you pluck a guitar string, you create a vibration called a standing wave.

Касание гитарной струны создаёт вибрацию, называемую «стоячей волной».

Some points on the string, called nodes, don't move at all,

Некоторые участки струны, называемые узлами, совсем не двигаются,

while other points, anti-nodes, oscillate back and forth.

тогда как колеблются другие участки, называемые антиузлами.

The vibration translates through the neck and bridge to the guitar's body,

Вибрация проникает через шейку и струнодержатель гитары к её корпусу,

where the thin and flexible wood vibrates,

тогда как тонкое и гибкое дерево совершает колебания,

jostling the surrounding air molecules together and apart.

сталкивая и расталкивая молекулы воздуха.

These sequential compressions create sound waves,

Эти последовательные деформации создают звуковые волны,

and the ones inside the guitar mostly escape through the hole.

и те, что создаются внутри гитары, в основном выходят через отверстие в деке.

They eventually propagate to your ear,

В конечном итоге они достигают вашего уха,

which translates them into electrical impulses

которое преобразует их в электрические импульсы,

that your brain interprets as sound.

воспринимаемые мозгом как звуки.

The pitch of that sound depends on the frequency of the compressions.

Высота этих звуков зависит от частоты компрессий.

A quickly vibrating string will cause a lot of compressions close together,

Быстро вибрирующая струна вызовет много компрессий в тесной последовательности,

making a high-pitched sound,

производя высокий звук,

and a slow vibration produces a low-pitched sound.

а медленная вибрация производит низкий звук.

Four things affect the frequency of a vibrating string:

На частоту вибрации струны влияют четыре вещи:

the length, the tension, the density and the thickness.

длина, напряжение, плотность и толщина.

Typical guitar strings are all the same length,

Обычно гитарные струны обладают одинаковой длиной

and have similar tension, but vary in thickness and density.

и имеют аналогичные напряжения, но различаются по толщине и плотности.

Thicker strings vibrate more slowly, producing lower notes.

Более толстые струны вибрируют медленнее, производя более низкие ноты.

Each time you pluck a string,

Каждый раз, касаясь струны,

you actually create several standing waves.

на самом деле вы создаёте несколько стоячих волн.

There's the first fundamental wave, which determines the pitch of the note,

В них есть первая главная гармоника, определяющая высоту ноты,

but there are also waves called overtones,

есть также волны, называемые обертонами,

whose frequencies are multiples of the first one.

чьи частоты кратны частотам первой волны.

All these standing waves combine to form a complex wave with a rich sound.

Все эти стоячие волны объединяются, чтобы создать сложную волну с богатым звуком.

Changing the way you pluck the string affects which overtones you get.

Меняя способы перебора струн, вы получаете разные обертоны.

If you pluck it near the middle,

Коснувшись струны ближе к середине,

you get mainly the fundamental and the odd multiple overtones,

вы получите основные и нечётные кратные обертоны,

which have anti-nodes in the middle of the string.

которые имеют антиузлы в середине струны.

If you pluck it near the bridge, you get mainly even multiple overtones

Касаясь струны ближе к струнодержателю, вы получаете чётные кратные обертоны

and a twangier sound.

и более звонкий звук.

The familiar Western scale is based on the overtone series of a vibrating string.

Западная нотная азбука основана на серии обертонов вибрирующей струны.

When we hear one note played with another that has exactly twice its frequency,

Когда мы слышим одну ноту с другой, имеющей в два раз бо́льшую частоту,

its first overtone,

её первый обертон,

they sound so harmonious that we assign them the same letter,

они звучат столь гармонично, что мы обозначаем их одним символом

and define the difference between them as an octave.

и определяем разницу между ними октавой.

The rest of the scale is squeezed into that octave

Остальная часть звукоряда вмещается в этой октаве,

divided into twelve half steps

разделённая на двенадцать полушагов,

whose frequency is each 2^(1/12) higher than the one before.

где частоты выше каждой предыдущей на 2^(1/12) тона.

That factor determines the fret spacing.

Этот фактор определяет расстояние лада.

Each fret divides the string's remaining length by 2^(1/12),

Каждый лад делит оставшуюся длину струны на 2 ^ (1/12),

making the frequencies increase by half steps.

увеличивая частоты на полтона.

Fretless instruments, like violins,

Безладовые инструменты, например, скрипки,

make it easier to produce the infinite frequencies between each note,

легче производят бесконечное число частот между каждой нотой,

but add to the challenge of playing intune.

но на них сложнее добиться чистого звукоизвлечения.

The number of strings and their tuning

Количество струн и их настройка

are custom tailored to the chords we like to play

индивидуально подобраны под аккорды, которые мы любим играть,

and the physiology of our hands.

и под физиологию наших рук.

Guitar shapes and materials can also vary,

Формы гитары и её материалы могут быть разными,

and both change the nature and sound of the vibrations.

и оба эти параметра меняют характер и звук вибраций.

Playing two or more strings at the same time

Играя на двух или более струнах одновременно,

allows you to create new wave patterns like chords and other sound effects.

вы создаёте новые образцы волн, например, аккорды и другие звуковые эффекты.

For example, when you play two notes whose frequencies are close together,

Например, когда вы играете две ноты, чьи частоты близки друг к другу,

they add together to create a sound wave whose amplitude rises and falls,

их совмещение создаёт звуковую волну, амплитуда которой поднимается и падает,

producing a throbbing effect, which guitarists call the beats.

производя пульсирующий эффект, который гитаристы называют боем.

And electric guitars give you even more to play with.

Электрогитары дают даже больше возможностей звукоизвлечения.

The vibrations still start in the strings,

Вибрации начинаются так же на струнах,

but then they're translated into electrical signals by pickups

но потом они переводятся адаптером в электрические сигналы

and transmitted to speakers that create the sound waves.

и передаются на динамики, которые создают звуковые волны.

Between the pickups and speakers,

Между адаптерами и динамиками

it's possible to process the wave in various ways,

есть возможность обработать волну по-разному,

to create effects like distortion, overdrive, wah-wah, delay and flanger.

для создания эффектов дисторции, овердрайва, «вау-вау», дилея и фленджера.

And lest you think that the physics of music is only useful for entertainment,

И чтобы вы не думали, что физика музыки нужна только для развлечения,

consider this.

подумайте вот о чём.

Some physicists think that everything in the universe

Некоторые физики считают, что всё во Вселенной

is created by the harmonic series of very tiny, very tense strings.

создаётся гармоничными рядами крошечных, очень напряжённых струн.

So might our entire reality

Может, вся наша реальность —

be the extended solo of some cosmic Jimi Hendrix?

лишь продолжительное соло некоего космического Джими Хендрикса?

Clearly, there's a lot more to strings than meets the ear.

Очевидно, тут всё гораздо сложнее, чем кажется на первый слух.