木材切法

Скорость волны и специфический модуль сравнивают тенденции материала только в рамках модели с соответствующей геометрией, границами и режимом. Они не могут в одиночку предсказать наступление, громкость или динамический запас хода. Эластичный модуль измеряет жесткость, а не силу отказа. Отдельные образцы, толщина, крепление, струны и возбуждение должны оцениваться вместе.

Расчетное время чтения:

22-33 минут
5 150 слов

Выбор древесины для акустических гитар не должен останавливаться на эмпирических суждениях, таких как «это дерево звучит хорошо». Цена дерева также не показывает никакой корреляции инженерного уровня с акустической производительностью — она обусловлена дефицитом и рыночным спросом и предложением. Более точное понимание заключается в том, что разные части гитары выполняют различные функции и, следовательно, требуют разных параметров материала.

верхняя дека должен эффективно преобразовывать энергию струн в воздушное звучание; спина и бока действуют как энергетическая граница, отражающая структура и резонирующая оболочка; гриф является структурным членом при длительном напряжении струн; Фретборд и подставка подчеркивают твердость, износостойкость, стабильность и локальную передачу энергии.

Поэтому ядром выбора дерева для акустических гитар является не «дорогое дерево всегда лучше», а скорее:

Использование древесины с соответствующими параметрами в правильном положении и преобразование потенциала материала в стабильный звуковой результат за счет толщины, крепления, радиуса, склеивания и контроля влажности.

Я. Основные параметры акустических гитарных лесов

1. Плотность: ρ

Плотность является наиболее фундаментальным параметром, обычно выраженным в (кг/м3).

Историческая ботаническая иллюстрация сосудов, трахеи, волокон и лучей, показывающая различные компоненты анатомии древесины.
Историческая ботаническая иллюстрация сосудов, трахеи, волокон и лучей, показывающая различные компоненты анатомии древесины.
Источник изображения:Meyers Konversationslexikon, 1885; художник неизвестен · Общественное достояние

Плотность влияет на три аспекта:

  1. Масса
  2. резонансная частота
  3. Скорость отклика энергии

Более быстрая передача энергии в тело может сделать некоторые полосы громче, ускоряя распад струн. Внутренние потери, механическая пропускная способность подставки и радиационные потери действуют вместе; плотность, масса подставки или только виды с задней стороны не могут предсказать устойчивость. Сравните атаку, спектр и распад с соответствующими струнами, настройкой, возбуждением и условиями записи.

Для верхней деки чрезмерно высокая плотность обычно неблагоприятна, потому что топ должен быть «легким и жестким».
Для спины и боков высокая плотность не обязательно является недостатком, поскольку они в основном не отвечают за непосредственное излучение звука, а действуют скорее как энергетическая граница.

2. Модуль Юнга: E

Модуль Янга описывает способность материала противостоять деформации растяжения или изгиба, обычно выраженной в (GPa).

Модель изгиба луча с конечными моментами M и материалом, длиной и параметрами поперечного сечения, используемыми для описания структурного изгиба.
Модель изгиба луча с конечными моментами M и материалом, длиной и параметрами поперечного сечения, используемыми для описания структурного изгиба.
Источник изображения:Никогуру · CC0

Древесина — это сильно анизотропный материал Его жесткость сильно варьируется между направлениями:

  • Вдоль зерна: (E)L)
  • Радиальное направление (Е)R)
  • Тангенциальное направление (Е)T)

(ELобычно намного выше, чем (Е)R) и (ЕT).

Для гитарного верхней деки жесткость вдоль зерна имеет решающее значение, потому что струны прикладывают непрерывное напряжение и динамическое возбуждение через подставка. Недостаточная жесткость направления зерна делает верхнюю часть склонной к коллапсу, вялой в ответ и ограниченной динамическим потолком.

3. Специфический модуль:

Конкретный модуль является ключевым индикатором для оценки древесной плиты:

Specific modulus=Eρ\text{Specific modulus} = \frac{E}{\rho}

Он выражает «сколько жесткости обеспечивается на единицу массы».

Для верхней деки идеальным материалом является не просто высокая жесткость или просто низкая плотность, а:

Это основная причина, по которой ели уже давно являются основным материалом для верхней деки. Древесина обычно может обеспечить высокую жесткость направления зерна при относительно низкой плотности и, следовательно, предлагает высокую плотность. акустическая эффективностьВсе распространенные аккорды и композиционный звук.

4. Скорость звука: c

В упрощенной модели скорость звука по зерну в древесине может быть приближена к:

cL≈ELρc_L \approx \sqrt{\frac{E_L}{\rho}}

где:

  • (CL): скорость звука вдоль зерна
  • (ELМодуль Юнга вдоль зерна
  • ρ): плотность

Скорость волны и специфический модуль сравнивают тенденции материала только в рамках модели с соответствующей геометрией, границами и режимом. Они не могут в одиночку предсказать наступление, громкость или динамический запас хода. Эластичный модуль измеряет жесткость, а не силу отказа. Отдельные образцы, толщина, крепление, струны и возбуждение должны оцениваться вместе.

5. Механический импеданс: Z

Для одномерной продольной движущейся волны характерным импедансом материала является z = ρc = √ (Eρ), в Pa·s/m, для заданного направления и модели. Это отличается от частотно-зависимого мостового механического импеданса Z_b(ω) = F(ω)/v(ω), в N·s/m. Первый не предсказывает напрямую, как пластина реагирует или «отражает тон»; геометрия, поддержка, режимы, потеря и воздушная связь также имеют значение.

6. Коэффициент акустического излучения: R

Показатель излучения R = c/ρ = √(E/ρ³) служит индексом для выбора материала, а не безразмерным КПД преобразования энергии всей гитары. Его единицы — m⁴/(kg·s); необходимо указать направление E и условия измерения. Индекс образца не позволяет напрямую предсказать громкость, сустейн или качество готовой гитары. Реальная эффективность излучения пластины также зависит от размера, толщины, формы моды, длины волны и взаимодействия с другими элементами.

7. Внутренняя демпфация: η

Внутреннее демпфирование описывает способность материала преобразовывать вибрационную энергию в тепло.

Общим приближением является:

Q≈1ηQ \approx \frac{1}{\eta}

где:

  • Q: Коэффициент качества
  • (η): коэффициент потери или коэффициент демпфирования

Высокое демпфирование заставляет звук распадаться быстрее и уплощает пики; он может чувствовать себя мягче, теплее и менее резким.
Низкое демпфирование дает более длительные устойчивые, более четкие максимумы и более открытый динамический диапазон, но также может сделать звук более резким или более трудным для управления.

Для верхней деки обычно желательно низкое демпфирование, но ниже не всегда лучше. Слишком малое демпфирование может переоценить местные пики и сделать звук неравномерным.

Ван Емин
Ван Емин

Вторую. Логика выбора древесины для разных частей

1. верхняя дека: цель «легкая, жесткая, низкая демпфия, высокая эффективность»

верхняя дека является основным звукопроизводящим компонентом акустической гитары. Струнная вибрация проникает в верхнюю часть подставки, а верхняя затем заставляет воздух создавать звук.

Норвежская ель (Picea abies) древесный образец
Норвежская ель (Picea abies) древесный образец. Фотография иллюстрирует зерно; плотность, жесткость и демпфирование требуют измерения, поэтому внешний вид сам по себе не может установить тон верхней деки.
Источник изображения:Ахим Рашка · CC BY-SA 3.0

Основными целями для верхней деки являются:

ПараметрТребование
плотностьниже
Модуль направления зернавыше
Специфический модульвысокий
Скорость звукавысокий
демпфированиениже
Поперечно-зерновая жесткостьдостаточный
Стабильностьвысокий
Риск крэканизкий

Основная формула суждения для верхней деки может быть упрощена как:

Вот почему ели уже давно доминируют в основной позиции верхней деки.

Обычный верхняя дека Вудс

Елка, кедр, розовое дерево, махогани, клен и грецкий орех являются распространенными кандидатами. Названия и традиционное использование направляют короткий список, но не указывают акустические параметры образца или гарантируют тон. Измерьте отдельные части и сравните их в структурном дизайне.

Почему ты не можешь судить о верхней деке только по его зерновым линиям?

Даже прямое, четвертичное зерно является важным показателем, но не всей картиной, потому что звуковой исход определяется несколькими параметрами вместе:

f∝hEρf \propto h\sqrt{\frac{E}{\rho}}

где:

  • f): модальная частота пластины
  • h) толщина
  • E: упругий модуль
  • ρ): плотность

Обратите внимание, что толщина (h) оказывает большое влияние на частоту. Более полно изгибающую жесткость пластины можно аппроксимировать как:

D=Eh312(1−ν2)D = \frac{Eh^3}{12(1-\nu^2)}

где:

  • (D): жесткость изгиба
  • (E): Модуль Юнга
  • h) толщина
  • Соотношение Пуассона

Толщина имеет кубический эффект:

D∝h3D \propto h^3

Это означает:
Для одного и того же куска дерева различия в толщине могут изменять звук более непосредственно, чем различия между видами.

Таким образом, выбор верхней деки должен опираться не только на «вид» и «зерно»; он должен сочетать плотность, жесткость, толщину, крепление и целевой тон.

2. Спина и бока: цель — «стабильность, отражение, тональная окраска, граничные условия»

Спина и бока не являются основным источником звука, но они влияют на граничные условия звука, отражение энергии, резонансное поведение и устойчивые характеристики.

Задачи спины и боков включают в себя:

  1. Формирование структурной оболочки тела
  2. Ограничение движения верха
  3. Отражая часть звуковой энергии
  4. Участие в низкочастотном соединении
  5. Обеспечивает степень тональной окраски

Таким образом, приоритеты для спины и сторон отличаются от приоритетов верхушки.

ПараметрТребование
плотностьСредняя высокая плотность является общей
Импотенцияможет быть относительно высоким
демпфированиеИзбранный в соответствии с целевым звуком
Стабильностьвысокий
Изгибаемая работоспособностьХорошо.
Преодоление рисканизкий
внешний видВажный

Обычная спина и боковые леса

Елка, кедр, розовое дерево, махогани, клен и грецкий орех являются распространенными кандидатами. Названия и традиционное использование направляют короткий список, но не указывают акустические параметры образца или гарантируют тон. Измерьте отдельные части и сравните их в структурном дизайне.

Образец зерна махогани с большим листом (Swietenia macrophylla), сфотографированный как масляный шпон.
Образец зерна махогани с большим листом (Swietenia macrophylla), сфотографированный как масляный шпон.
Источник изображения:Филипп Зингер · CC BY-SA 3.0
Темнозернистый бразильский образец розового дерева, сфотографированный как масляный шпон, чтобы проиллюстрировать его внешний вид.
Темнозернистый бразильский образец розового дерева, сфотографированный как масляный шпон, чтобы проиллюстрировать его внешний вид.
Источник изображения:Филипп Зингер · CC BY-SA 3.0

Взаимосвязь между спиной/сторонами и верхом

Акустическая гитара может быть упрощена в связанную систему:

Strings→Bridge→Top↔air cavity↔Back\text{Strings} \rightarrow \text{Bridge} \rightarrow \text{Top} \leftrightarrow \text{air cavity} \leftrightarrow \text{Back}

Верхняя часть обрабатывает основное преобразование энергии; спина и бока влияют на то, как энергия сохраняется, отражается и рассеивается.

Если задняя и боковые стороны имеют низкое демпфирование и высокую плотность, звук может иметь более устойчивый и сложный подтекст.
Если их демпфирование выше, звук может быть более прямым, чистым и удобным для записи.

Вот почему розовый лес часто описывается как «сложный, богатый подтекстом, глубоко в низах», в то время как махогани часто описывают как «прямой, средний вперед, чистый».

3. Шея: цель «стойкая к изгибу, устойчивая к кручению, долгосрочная стабильность»

Шея не является основной звуковой пластиной, а структурным элементом, который несет напряжение струны в течение длительного времени.

Общее струнное напряжение стальной струнной акустической гитары обычно достигает десятков килограммов. Шея должна сопротивляться в течение длительного времени:

  1. Напряжение вдоль струн
  2. Деформация изгиба
  3. Торсиональная деформация
  4. Влажность меняется
  5. Крип
  6. Клей-совместный стресс между гребной доской и грифом

Ключевые показатели для материалов для грифа:

ПараметрТребование
Жесткость направления зерна (Е)L)высокий
Модуль сдвига (G)высокий
плотностьНе должен быть слишком высоким
СтабильностьОчень высоко
Скорость сокращениянизкий
Торсионное сопротивлениевысокий
работоспособностьХорошо.

Сопротивление изгибу сильно коррелирует с жесткостью материала и глубиной сечения. В упрощенной модели луча жесткость изгиба составляет:

EIEI

где:

  • (E): Модуль Юнга материала
  • (I): второй момент площади участка

Для прямоугольного сечения:

I=bh312I = \frac{bh^3}{12}

где:

  • b) ширина
  • h) толщина или высота

Это показывает, что сопротивление изгибу грифа зависит не только от дерева, но и от конструкции поперечного сечения грифа.

Обычный шейный лес

Елка, кедр, розовое дерево, махогани, клен и грецкий орех являются распространенными кандидатами. Названия и традиционное использование направляют короткий список, но не указывают акустические параметры образца или гарантируют тон. Измерьте отдельные части и сравните их в структурном дизайне.

Выбор грифа не должен преследовать легкость в одиночку. Шея, которая слишком легкая, но недостаточно жесткая, приводит к долгосрочным изменениям действия, беспокойному гудению, скручиванию и дрейфующему чувству.

Кварцевая твердая кленовая заготовка, иллюстрирующая ориентацию зерна, относящуюся к выбору шейного скота.
Кварцевая твердая кленовая заготовка, иллюстрирующая ориентацию зерна, относящуюся к выбору шейного скота.
Источник изображения:Стивен Ондич · CC BY-SA 3.0

Более разумной целью является:

То есть достаточного изгиба и торсионного сопротивления на единицу веса.

4. Fretboard: цель «жесткая, износостойкая, стабильная»

Фретборд непосредственно переносит длительное трение и локальное давление от пальцев, ладов и струн. Его акустическое влияние существует, но долговечность и стабильность имеют приоритет.

Ключевые соображения для материалов грифа:

ПараметрТребование
Жесткость Янкивысокий
плотностьвысокий
Носить сопротивлениевысокий
Размерная стабильностьвысокий
Жесткость сдвига (G)высокий
Надежность склеиванияХорошо.
Поверхностное ощущениеХорошо.

Общие материалы грифа:

Влияние грифа на звук больше похоже на «граничную утонченность», чем на основной источник звука. Это может изменить атаку, ясность и локальное демпфирование, но это не определяет основной акустический характер инструмента.

5. Мост: небольшая часть с большим влиянием

Несмотря на то, что подставка небольшой, он находится в точке входа энергии — ключевом компоненте, через который вибрация струн входит в верхнюю часть.

Бридж и Седл детали на акустической гитаре Kay K235, показывающие компоненты между струнами и верхней декой.
Бридж и Седл детали на акустической гитаре Kay K235, показывающие компоненты между струнами и верхней декой.
Источник изображения:Эльмшрат · CC BY-SA 4.0

Основные функции подставки:

  1. Передача энергии струн
  2. Обеспечить местную массу
  3. Изменение жесткости верха вокруг подставки
  4. Воздействие на высокочастотную реакцию
  5. Влияет на скорость начала

Слишком тяжелый подставка снижает чувствительность верха:

f∝kmf \propto \sqrt{\frac{k}{m}}

где:

  • f) системная резонансная частота
  • k): эквивалентная жесткость
  • m) эквивалентная масса

Когда масса подставки (м) увеличивается, резонансная частота падает, реакция может замедляться и максимумы могут уменьшаться.

Мостовые материалы, как правило, требуют:

ПараметрТребование
твердостьвысокий
плотностьСредний, но не слишком тяжелый
Показатели склеиванияХорошо.
Стабильностьвысокий
Сопротивление крэкуХорошо.

Общие материалы включают розовое дерево, эбен и африканское черное дерево. Эбони тверже и тяжелее; розовое дерево относительно легче с различными характеристиками демпфирования. Окончательный выбор должен сочетать максимальную толщину, крепление и реакцию на цель.

III. Как деревянные параметры влияют на звук

Параметры древесины в основном формируют тон через модальное поведение. Для более подробной информации см. соответствующие статьи здесь и здесь (или нажмите на ссылку карты ниже).

Эта статья не углубляется в модальную теорию; она сохраняет больше естественного языка, чтобы больше читателей могли следовать и понимать.

1. Скорость отклика

Скорость отклика в основном связана с массой вершины, жесткостью и демпфированием.

Модель масс-пружин, показывающая массу, жесткость пружины и равновесие, отправная точка для эквивалентных моделей вибрации.
Модель масс-пружин, показывающая массу, жесткость пружины и равновесие, отправная точка для эквивалентных моделей вибрации.
Источник изображения:Майк Рун · CC BY-SA 4.0

Грубо говоря:

Саундборды с низкой плотностью, высоким специфическим модулем и низким демпфированием обычно легче возбуждать легким прикосновением.

Вот почему ель Энгельмана и западный красный кедр часто считаются чувствительными к легкому прикосновению, в то время как ель Адирондак нуждается в более сильном возбуждении, чтобы полностью открыться в обмен на более высокий динамический потолок.

2. Динамический потолок

Динамический потолок можно понимать так: по мере увеличения игровой силы звук может оставаться четким, стабильным и несжатым?

Высокий динамический потолок обычно требует:

Пища Адирондак часто используется для игры с высокой динамикой, потому что ее жесткость и прочность хорошо работают, и она не сжимается слишком рано при тяжелой тренировке.

Кедровые вершины быстро реагируют на легкое прикосновение, но при сильной силе они легче сжимаются и теряют дефиницию.

3. Сохранение

Устойчивость связана с потерей энергии системой.

Ослабленное колебание: амплитуда уменьшается со временем, иллюстрируя потерю энергии и распад устойчивости.
Ослабленное колебание: амплитуда уменьшается со временем, иллюстрируя потерю энергии и распад устойчивости.
Источник изображения:Яхобр · Общественное достояние

В упрощенном виде:

Низкое демпфирование означает медленный распад энергии и более длительное поддержание.
Высокое демпфирование потребляет энергию быстрее; звук короче и чище.

Виды различаются по распределению плотности, жесткости и потери, с существенным изменением в пределах вида. Такие слова, как «теплый» или «богатый подтекстом», являются описаниями прослушивания, а не гарантированными материальными результатами. Спина и бока также участвуют через структурную и воздушную связь; «отражение» высокой плотности по сравнению с «поглощением» низкой плотности не является достаточной моделью. Оцените инструмент с толщиной, креплением, границами, струнами и измеренным откликом.

4. Высокочастотная яркость

Высокочастотное поведение связано с несколькими факторами:

Кривые резонанса с принудительной осцилляцией: горизонтальная ось является движущей частотой, разделенной на естественную частоту, а отношение D - демпфирование. Это модель, а не размеренный гитарный ответ.
Кривые резонанса с принудительной осцилляцией: горизонтальная ось является движущей частотой, разделенной на естественную частоту, а отношение D — демпфирование. Это модель, а не размеренный гитарный ответ.
Источник изображения:Geek3 · CC BY 3.0
  1. Жесткость верхней деки
  2. Мостовая масса
  3. демпфирование верхней деки
  4. Затухание пленки
  5. Отражение задних и боковых сторон
  6. Локальные граничные условия грифа и бордюра

Материалы с низким уровнем демпфирования легче сохраняют высокочастотные детали:

Но слишком много высот не сравнится с хорошим звуком. Если определенные модальные пики слишком сильны, результат может быть резким, тонким и пронзительным. Хороший дизайн — это не просто погоня за «яркостью», а контроль спектрального баланса.

5. Тональная сложность

Тональная сложность обычно возникает из-за связи между несколькими режимами:

Спина и бока розового дерева часто приносят более богатый оттенок; махогани и клен могут сделать звук более сфокусированным и прямым.

Сложность не является абсолютным преимуществом. В контексте записи, песни и ансамбля слишком много обертонов может занимать спектральное пространство; в контексте соло и стиля пальцев богатые обертоны могут усиливать выразительность.

IV. Обычные деревянные комбинации и варианты использования

Елка, кедр, розовое дерево, махогани, клен и грецкий орех являются распространенными кандидатами. Названия и традиционное использование направляют короткий список, но не указывают акустические параметры образца или гарантируют тон. Измерьте отдельные части и сравните их в структурном дизайне.

Акустико-электрический корпус гитары, показывающий относительные положения верхней части, звуковой скважины и подставки.
Акустико-электрический корпус гитары, показывающий относительные положения верхней части, звуковой скважины и подставки.
Источник изображения:Lilla Frerichs · CC0

Ви. Процесс выбора древесины при изготовлении гитары

1. Скрининг верхней деки

Сортировка топов с помощью визуального осмотра сама по себе не рекомендуется. Более надежным процессом является:

Различные гитарные браслеты, представленные в мастерской Alegre на Филиппинах
Различные гитарные браслеты, представленные в мастерской Alegre на Филиппинах. Материал, толщина и опорная структура должны рассматриваться вместе. Это примеры строительства, а не конкретные проекты продуктов Kepma.
Источник изображения:суваджек · CC BY 2.0
  1. Измерить вес
  2. Измеряемые размеры
  3. Расчет плотности
  4. Нажатие или возбуждение для измерения частоты
  5. Измерение отклонения
  6. Судья зернонаправление и скованность зерна
  7. Проверить зерно, узлы, трещины и выбег
  8. Решите стратегию толщины и крепления в соответствии с целевой моделью

Топ-рейтинг должен служить конкретным целям продукта.
Гитары с тяжелой стрельбой и гитары с легким касанием не должны использовать точно такую же логику оценки.

2. Спина и боковые экраны

Для спины и боков сосредоточьтесь на:

  1. Стабильность
  2. Риск крэка
  3. Изгибаемая работоспособность
  4. плотность
  5. тенденция к демпфированию
  6. Визуальный класс
  7. Устойчивость и соблюдение

Для спины и боков тяжелее не обязательно лучше, а тяжелее — не обязательно лучше. Для массового производства стабильность и урожайность переработки имеют большое значение.

3. Скрининг грифа

Сортировка грифа должна быть более структурной:

Незавершенные грифа, сфотографированные на заводе Fender, иллюстрируют этап в обработке шейных запасов.
Незавершенные грифа, сфотографированные на заводе Fender, иллюстрируют этап в обработке шейных запасов.
Источник изображения:Мистер. Маленький · CC BY 2.0

Ключевые чеки:

  • Является ли зерно прямым
  • Есть ли очевидное наклонное зерно
  • Есть ли риск деформации
  • Есть ли внутренний стресс
  • Если он полностью высушен
  • Подходит ли это для ламинирования или армирования из углеродного волокна
  • Остается ли он стабильным после влажности езды на велосипеде

Для грифа звуковые усиления должны уступить структурной надежности. Послепродажные проблемы от деформации грифа намного перевешивают выгоды от крошечных тональных различий.

VI. Содержание влаги и стабильность

Параметры древесины должны обсуждаться при определенном содержании влаги. При различных уровнях влажности, плотности, жесткости, демпфировании и размерах все меняется.

Измеритель влажности древесины, принимающий показания; интерпретация зависит от видов, настроек прибора и условий измерения.
Измеритель влажности древесины, принимающий показания; интерпретация зависит от видов, настроек прибора и условий измерения.
Источник изображения:Хрко · CC BY-SA 4.0

Равновесное содержание влаги (EMC) древесины определяется температурой окружающей среды и влажностью. Общая цель в изготовлении гитары — позволить дереву стабилизироваться в условиях, близких к его среде использования.

Если контроль влажности в цехе нестабилен, результатом могут быть:

  1. Звуковая доска взламывает
  2. Спина и бока сжимаются
  3. Деформация грифа
  4. Усадка борта, вызывающая росток ладана
  5. Повышенный риск склеивания подставки
  6. Сезонные изменения действий

Поэтому выбор древесины следует рассматривать вместе с управлением влажностью.

Эмпирически, акустические среды производства гитары обычно должны поддерживаться в относительно стабильном диапазоне температуры и влажности. Например:

ПунктРекомендация
Относительная влажность RHОколо 40-50%
температураСтабильность прежде всего
Взятие древесиныРекордная партия, вес, содержание влаги
Перед обработкойПолное состояние (акклиматизация)
Перед склеиваниемИзбегайте кратковременных колебаний влажности
Перед отправкойПовторно проверить стабильность

Размерные изменения в древесине являются направленными:

tangential shrinkage>radial shrinkage≫longitudinal shrinkage\text{tangential shrinkage} > \text{radial shrinkage} \gg \text{longitudinal shrinkage}

Вот почему верхушки и спины обычно подчеркивают четвертьсев. Материал, засеянный четвертью, более стабилен по ширине, прямее в зерне, с меньшим риском деформации.

Kepma Wood Equilibrium Moisture Content (EMC) — инструмент визуализации

Введите температуру и относительную влажность

Температура вводится в градус по Цельсиюотносительная влажность в проценты %. Горизонтальная ось представляет собой относительную влажность RH; вертикальная ось — EMC, то есть равновесное содержание влаги на основе массы печи.
Текущая температура: 20 °C
Текущий RH: 50 %, EMC — %

Кривая EMC

Кривая показывает, как равновесное содержание влаги в древесине изменяется с относительной влажностью при заданной температуре.

Математическая модель: уравнение Хейлвуда-Горробина

1. Основное уравнение EMC

Давай. h = RH / 100 быть десятичной формой относительной влажности. Тогда:

EMC(T, h) = (1800 / W) × [ (k × h) / (1 - k × h) + (k1 × k × h + 2 × k1 × k2 × k² × h²) / (1 + k1 × k × h + k1 × k2 × k² × h²) ]

2. Коэффициенты W, k, k1, k2, с T в градусах Цельсия

W = 349 + 1.29 × T + 0.0135 × T²

k = 0.805 + 7.36e-4 × T - 2.73e-6 × T²

k1 = 6.27 - 9.38e-3 × T - 3.03e-4 × T²

k2 = 1.91 + 4.07e-2 × T - 2.93e-4 × T²

3. Значение символов

  • EMCРавновесное содержание влаги, выраженное в %.
  • TТемпература окружающей среды, в °C.
  • RH: относительная влажность окружающей среды, в %.
  • h: десятичная форма относительной влажности; например, при RH = 50%, h = 0,50.
  • W, k, k1, k2: температурно-зависимые эмпирические коэффициенты соответствия.
  • Первый термин: растворенная вода в модели.
  • Второй термин: гидратированная вода в модели.

VII. Принцип термической обработки

Теплообработанная древесина, часто называемая торрентированной или жареной древесиной, производится путем термической обработки древесины в среде с низким содержанием кислорода, изменяя некоторые ее летучие компоненты и гемицеллюлозу.

Фигурные кленовые заготовки для грифа после термической обработки печи и перед формованием, показывающие внешний вид обработанного запаса.
Фигурные кленовые заготовки для грифа после термической обработки печи и перед формованием, показывающие внешний вид обработанного запаса.
Источник изображения:Стивен Ондич · CC BY-SA 4.0

Термическая обработка может принести:

  1. Снижение чувствительности к влаге
  2. Улучшенная стабильность размеров
  3. Чуть более низкая плотность
  4. Возможное улучшение скорости звука и конкретного модуля
  5. Возможно снижение демпфирования
  6. Темный цвет
  7. Возможно повышенная хрупкость

Его можно упростить как:

ρ↓,Eρ↑,η↓\rho \downarrow,\quad \frac{E}{\rho} \uparrow,\quad \eta \downarrow

Это может быть благоприятным для верха, поскольку это может привести к более быстрой реакции и сухому характеру, связанному с "пожилой"инструмент.

Но тепловая обработка не является безусловным обновлением. Чрезмерная тепловая обработка может вызвать:

  • повышенная хрупкость
  • Измененный риск склеивания
  • Сниженное сопротивление трещинам
  • тонкий звук
  • Снижение запаса прочности конструкции при высокой динамике

VIII. Приоритеты материалов для разных частей

Более конкретно:

Поперечное сечение площади подставки, показывающее струнный шар, сидящий против пластины подставки, иллюстрирующий местную якорную стоянку и перенос нагрузки.
Поперечное сечение площади подставки, показывающее струнный шар, сидящий против пластины подставки, иллюстрирующий местную якорную стоянку и перенос нагрузки.
Источник изображения:Ларри Якобсен · CC BY 2.0
  • верхняя дека: приоритет (E/ρ), демпфирование, скорость звука, стабильность зерна
  • Спина и бока: приоритет стабильности, плотности, демпфирования, изгиба работоспособности
  • Шея: приоритет сопротивления изгибу, сопротивление кручению, низкая деформация, низкий ползучесть
  • Фретборд: приоритет твердости, износостойкости, стабильности
  • Мост: приоритет твердости, массы, производительности склеивания, эффективности передачи энергии

IX. Распространенные заблуждения при выборе древесины

Заблуждение 1: Дорогое дерево всегда звучит лучше

Неправда.

Дорогая древесина может быть скудной, красивой и погруженной в традиции, но это не значит, что она обязательно лучше подходит для конкретной гитары. Звуковой исход происходит от совместного действия материала и структуры.

Final sound=f(wood parameters,thickness,bracing,body structure,process)\text{Final sound} = f(\text{wood parameters}, \text{thickness}, \text{bracing}, \text{body structure}, \text{process})

Древесина является лишь одной из входных переменных.

Заблуждение 2: Судя только по видам, игнорируя индивидуальные вариации плит

Вариации внутри одного вида могут быть большими. Две еловые пластины Sitka могут значительно отличаться по плотности, жесткости и демпфированию.

Радиально вырезанный западный красный кедр (Thuja plicata) деревянный образец, показывающий зерно, а не измеряющий аромат или тон.
Радиально вырезанный западный красный кедр (Thuja plicata) деревянный образец, показывающий зерно, а не измеряющий аромат или тон.
Источник изображения:G-Lignum · CC0

Более надежный подход заключается в том, чтобы измерять каждую пластину по отдельности, а не судить по маркировке вида.

Заблуждение 3: чем тоньше вершина, тем лучше

Более тонкий верх повышает чувствительность, но также уменьшает запас прочности конструкции.

Поскольку жесткость изгиба следующая:

D∝h3D \propto h^3

Небольшое уменьшение толщины заметно снижает жесткость. Слишком тонкий верх может показаться открытым в краткосрочной перспективе, но со временем склонен к коллапсу, деформации и недостаточной динамике.

Заблуждение 4: Спина и бок должны быть как можно более твердыми и тяжелыми.

Не обязательно.

Виды различаются по распределению плотности, жесткости и потери, с существенным изменением в пределах вида. Такие слова, как «теплый» или «богатый подтекстом», являются описаниями прослушивания, а не гарантированными материальными результатами. Спина и бока также участвуют через структурную и воздушную связь; «отражение» высокой плотности по сравнению с «поглощением» низкой плотности не является достаточной моделью. Оцените инструмент с толщиной, креплением, границами, струнами и измеренным откликом.

Заблуждение 5: Дерево грифа в основном определяет тон.

Древесина на грифе влияет на звук, но структурная стабильность имеет большее значение. Для массового производства и послепродажного обслуживания сопротивление изгибу грифа, сопротивление кручению, сушка и стабильность размеров перевешивают тонкие тональные различия.

Икс. Практические советы по выбору древесины

1. Если цель - круглая стальная струнная гитара

Рекомендуемое направление:

  • верхняя дека: Sitka Pruce
  • Спина и бока: Восточно-индийский розовый лес / махогани / грецкий орех
  • Шея: махагония или стабильная альтернатива
  • Фретборд: эбони, розовый лес, пау ферро

Логика:

Ситка ель прощающая, с широким динамическим диапазоном, подходящая для бряцания, пения-вдоль и пальцем. В паре с розовым деревом звук богаче, с махогани более прямым, с грецким орехом более сбалансированным.

2. Если цель тяжелая, то блюграсс и большая динамика

Рекомендуемое направление:

  • Исполнитель: Adirondack Pruce
  • Спина и бока: розовый лес или махогани
  • Тело: Дредноут или большое тело
  • Тормозной механизм: обеспечить структурную поддержку и динамический запас хода

Логика:

Пища Адирондак имеет высокий динамический потолок и не сжимается легко при сильном возбуждении.

3. Если цель - прикосновение пальцами

Рекомендуемое направление:

  • верхняя дека: ель Энгельмана, ель европейская, западный красный кедр, красное дерево
  • Спина и бока: розовый лес, грецкий орех, коа
  • Тело: OM, GA, маленький джамбо и т. Д.

Логика:

Прикосновение к стилю пальца требует низкого порога, богатой детализации и хорошей выдержки. Верх не должен быть слишком толстым, а масса подставки должна контролироваться.

4. Если цель - записывать дружелюбие

Рекомендуемое направление:

  • верхняя дека: ель ситка, ель европейская, красное дерево
  • Спина и бока: махоганы, грецкий орех, клен
  • Контроль над сложностью ядра

Логика:

В среде записи слишком много низкого конца и слишком много обертонов может быть трудно смешать. Более прямой, сфокусированный звук легче поместить в трек.

5. Если целью является стабильное массовое производство

Рекомендуемое направление:

Дисплей температуры и влажности в акустическо-гитарной комнате, иллюстрирующий мониторинг условий хранения.
Дисплей температуры и влажности в акустическо-гитарной комнате, иллюстрирующий мониторинг условий хранения.
Источник изображения:B137 · CC BY-SA 4.0
  • верхняя дека: надежно поставляемая ситка или ель европейская, или проверенные альтернативы
  • Спина и бока: леса типа махогани, сапеле, грецкий орех, стабильный розовый лес
  • Шея: стабильная махагония, сапеле, клен, ламинированная конструкция
  • Fretboard: устойчиво поставляемые заменители эбена, заменители розового дерева, инженерные материалы

XI. Сущность выбора древесины — это системное сопоставление

Суть выбора дерева для акустических гитар заключается не в поиске какого-то «волшебного дерева», а в установлении параметризированной системы суждений.

Интерьерный гитарный дисплей на заводе Тейлора, показывающий связь между верхним креплением и корпусом.
Интерьерный гитарный дисплей на заводе Тейлора, показывающий связь между верхним креплением и корпусом.
Источник изображения:Ричард · CC BY-SA 2.0

Верх должен быть легким, жестким, низко демпфирующим и эффективным; спина и бока устойчивыми, отражающими и тонально окрашенными; гриф изгибостойкая, торсионно-стойкая и деформационная со временем; бордюр твердый, износостойкий и стабильный; подставка сбалансированный между массой, твердостью и передачей энергии.

В одном предложении:

Верх определяет, как энергия возбуждается, спина и бока определяют, как она сохраняется и формируется, гриф определяет, остается ли система стабильной с течением времени, а бордюр и подставка определяют местные граничные условия и игровые детали.

Наиболее надежным методом выбора древесины при изготовлении гитары является не полагаясь на названия видов и эмпирические прилагательные, а построение замкнутого цикла данных:

wood parameters→structural design→frequency-response testing→listening evaluation→mass-production feedback\text{wood parameters} \rightarrow \text{structural design} \rightarrow \text{frequency-response testing} \rightarrow \text{listening evaluation} \rightarrow \text{mass-production feedback}

Только когда параметры материала, структурное проектирование и реальное тестирование образуют замкнутый цикл, выбор древесины превращается из эмпиризма в воспроизводимую инженерную способность.

2026 Кубок Kepma Соревнование по акустической гитаре
2026 Кубок Kepma Соревнование по акустической гитаре
Текстовая версия страницы

Еще два чтения, встроенные в эту статью

Полное содержание двух статей сайта встроено в тело этой статьи как дальнейшее чтение по этой теме.

Первый — «Основы концепций гитарных модалей», в котором представлены основные концепции режимов, хладнийские узоры круговой вибрации пластин, значение узловых линий и антиузлов, а также связь между естественной частотой, модулями Янга и плотностью с интерактивным симулятором формы режима круговой пластины.

Второй — «Акустическое моделирование гитары как сцепленной вибрирующей системы», в котором обсуждается, как гитара представляет собой не простую суперпозицию одиночных осцилляторов, а связанную вибрационную систему верхней, задней и телесной воздушной полости, и описывается, как связь влияет на частоту и реакцию и как обращаться с ней при моделировании.

Вместе с этой статьей две части образуют одну нить: от выбора древесины и параметров, до модального поведения верхней части, до акустической реакции соединенного целого инструмента. Предлагаемый порядок: эта статья, модальные основы, сопряженное моделирование.

Уравнение Хейлвуда-Хорробина оценивает равновесное содержание влаги в процентах от массы печи. Это не измерение текущей влажности древесины или предсказание времени уравновешивания. Первый термин представляет собой растворенную воду и вторую гидратированную воду в этой модели; их описания не должны быть изменены. Виды, история адсорбции / десорбции, тепловая обработка и градиенты влаги могут вызывать различия. Сама кривая не сертифицирует конкретную доску, готовую к механической обработке.

Более быстрая передача энергии в тело может сделать некоторые полосы громче, ускоряя распад струн. Внутренние потери, механическая пропускная способность подставки и радиационные потери действуют вместе; плотность, масса подставки или только виды с задней стороны не могут предсказать устойчивость. Сравните атаку, спектр и распад с соответствующими струнами, настройкой, возбуждением и условиями записи.

Проверки и условия

ПунктПравильное толкованиеПрактическая проверка
СаундтрекПлотность, направленная жесткость и демпфированиеОценка толщины и крепления; виды не гарантируют тон
Сзади и сбокуСтруктурная вибрация и воздушная связьПлотность или отражение сами по себе не могут предсказать устойчивость.
Шея, палец и подставкаЖесткость, стабильность размеров, масса и связьВыбор для каждого компонента и его структурных нагрузок
Влажность и содержание влагиОтносительная влажность окружающей среды не является содержанием влаги в древесинеРавновесная модель не является показанием влагометра

Источники и дальнейшее чтение

Виды различаются по распределению плотности, жесткости и потери, с существенным изменением в пределах вида. Такие слова, как «теплый» или «богатый подтекстом», являются описаниями прослушивания, а не гарантированными материальными результатами. Спина и бока также участвуют через структурную и воздушную связь; «отражение» высокой плотности по сравнению с «поглощением» низкой плотности не является достаточной моделью. Оцените инструмент с толщиной, креплением, границами, струнами и измеренным откликом.

Формула идеальной струны предполагает однородную линейную плотность, постоянное напряжение, малую амплитуду и фиксированные концы, пренебрегая жесткостью изгиба. Плотность струн раны не может быть просто вычислена как ρA для однородного цилиндра. Фреттинг растяжения, конечного соответствия, компенсации и негармоничности также влияют на частоту. Эта модель объясняет тенденции, а не полностью предсказывает интонацию или ощущение игры.