Физик объяснил любовь музыкантов к ламповым усилителям

Опубликовано: 2017-02-09 Дэвид Кипортс из колледжа Миллса (США) экспериментально выяснил отличия звука перегруженных ламповых усилителей от звука полупроводниковых усилителей. Физик проверил устоявшееся мнение о том, что ламповые усилители вносят в основном четные гармоники в сигнал, а в полупроводниковых усилителях оказывается значимый вклад нечетных гармоник, вносящих диссонанс. Исследование опубликовано в журнале Physics Education.

Электронный усилитель — прибор, увеличивающий силу тока, попадающего в него. Это происходит благодаря использованию специальных устройств — например, транзисторов или вакуумных ламп. Они способны менять свою электропроводность под действием управляющего сигнала, в простейшем случае «включая» или «отключая» ток через себя. При этом управляющий сигнал может быть достаточно слабым, по сравнению с током через устройство. Таким образом можно из слабого сигнала с небольшими скачками напряжения получить переменный ток большой мощности, достаточный, например, для воспроизведения звука или срабатывания детектора. 

Кипортс проверил одно из предположений, связанное с тем, что в полупроводниковых транзисторах сильнее оказывается вклад нечетных гармоник. Для этого физик использовал коммерчески доступное оборудование — гибридный усилитель Bugera BC15, в котором есть ламповый предусилитель и транзисторный основной усилитель. Анализ звука ученый вел с помощью программы Logic Pro X. 

Оказалось, что перегруженный ламповый предусилитель добавлял в основном вторую и четвертую гармоники к входному сигналу. Ученый отмечает, что удваивание частоты нот в аккорде не добавляет к звучанию диссонанса — физик подробно разбирает в работе пример с аккордом Cmaj7. Утраивание частоты — в случае с третьими гармониками — наоборот, добавляет «диссонансную» ноту. Именно это и происходило при использовании перегруженного транзисторного усилителя, вклад третьей гармоники был больше, чем у четных гармоник. Физик отметил, что сильная перегрузка лампового усилителя также приводит к возникновению нечетных гармоник. 

Ранее мы сообщали и о других исследованиях музыки. Так, в 2015 году американские физики разработали алгоритм, позволяющий дорабатывать металлические предметы для звучания с заданной частотой и амплитудой — это позволило создать металлофон из фигурок в форме зверей. А коллектив математиков из Великобритании, проанализировав гармонию в американской музыке 1960-2010 годов, описал три «революции», произошедшие в ней.

Владимир Королёв

N+1