IRYW：エレキギターはアコースティック楽器である

音楽学校や音楽雑誌、あるいは家族の夕食の席などで耳にする言葉がある。それは、少し意味深な微笑みを浮かべながら語られるものだ。「エレキギター 本物の楽器エレキギター 。他の楽器に比べて、楽器としての価値が低い」。こうした発言の中には、社会的クラス 込められているものもあるが、それについては別の巻で取り上げることにする。そのほとんどは、単なる科学的な無知に起因している。

私たちが暮らすこの世界では、あらゆる固体には音響的な性質があります。橋にもあります。建物にもあります。ワイングラスには、特定の音程で割れてしまうほど、その性質が顕著に現れています。

歴史上、最も多く製造され、演奏されてきた弦楽器が、例外だと言うのですか？

これは間違っている。しかも、具体的かつ測定可能で、実証可能な形で間違っている。本書では、このことを決定的に実証していく。要点は、弦がピックアップの上で振動したときに何が起こるのか、そして楽器の他の部分がその振動を形作る上でどのような役割を果たしているのかを、できるだけ平易に説明することにある。結論は、その説明から導き出される。

エレキギター はアコースティック楽器エレキギター 。

したがって、エレキギターは存在しない。

物理的な説明に入る前に、ひとつ補足しておきます。以下で説明する仕組みは、楽器がどのような働きをするかを示すものであり、何が好みであるべきかを指示するものではありません。ダンピングの強い楽器には、サステイン 音楽的な役割があります。共鳴の強い楽器は、密度の高いミックスの中では時に過剰に響きすぎてしまうこともあります。あるギターを精密な道具にするのと同じ物理的原理が、別のギターを鈍器のような楽器にすることもあり、その「鈍器」のような楽器が必要とされたレコードも存在します。ここでは仕組みを説明しているだけで、好みをランク付けしているわけではありません。

このエッセイの最後には、物理学の理論が読者の耳という壁にぶつかり、その耳が最終的な判断を下すことになるだろう。 

それが当然のことです。

ただのマイク

まずは変換を行う装置から見ていきましょう。磁気ピックアップ 変換器ピックアップ 。これは電磁誘導を通じて、ある形態のエネルギー（機械的な動き）を別の形態のエネルギー（電気電圧）に変換します。

弦はピックアップ永久磁石によって磁化されます。弦が磁場の中を通過すると、コイルを貫く磁束が変化します。この磁束の変化により、コイルの両端に電圧が誘導されます。この電圧は、弦の動きに直接比例する波形を持つ、連続的で時間的に変化する信号です。

これは物議を醸すような説明ではありません。物理学の教科書にも記載されています。特許出願書類にも記載されています。ペンシルベニア州立大学物理学部の教育用ページにも掲載されており、そこではピックアップ 、ファラデーの法則に基づいて弦の速度を測定する変換器であるとピックアップ 。

ピックアップ 音色を生み出すピックアップ 。ピックアップ 動きをピックアップ 。弦が動くことはすべて、ピックアップ 。弦が動かないことは、ピックアップ 勝手に作り出すことはピックアップ 。

その結果は単純明快です。ピックアップ 帯域幅とインピーダンス特性の範囲内において、アウトプットジャック からの信号はアウトプットジャック 弦が時間とともにどのように振動しているかを表したグラフアウトプットジャック 。もし弦が、強い基音と弱い倍音とともに振動している場合、信号にも強い基音と弱い倍音が含まれます。もし弦が第3倍音では急速に減衰し、第5倍音ではゆっくりと減衰している場合、信号にはその減衰エンベロープがそのまま反映されます。

ピックアップ は独自のフィルターピックアップ ――コイルのインダクタンスと静電容量によって決まる高周波域のロールオフ、磁石の磁力とコイルの巻数によって決まる出力レベル――しかし、そのフィルターが処理する基となる信号は、完全に弦の動きによって決まります。

つまり、「エレキギター はどのようなエレキギター 」という問いは、ほぼ完全に「その弦がどのように動くのか」という問いに帰着する。そして、このエッセイの他のすべての部分は、まさにその問いについて論じているのである。

何事も単独で振動することはない

図表を説明するMITの研究者。X軸：私が正しい理由 ― Y軸：私が正しい理由（ただし縦軸）

2点で固定された張力のかかった紐は振動する。最も単純な物理モデル――完全に剛体である支持点に固定された理想的な紐――では、その紐は長さ、張力、および単位長さあたりの質量によって決まる基本周波数で振動し、さらにその周波数の整数倍の周波数で倍音が生じる。

各倍音はそれぞれ独自の減衰速度で減衰していく。この理想化されたモデルでは、支持点は無限に剛性が高い。それらは動かないし、エネルギーを吸収することもない。そのため、弦は半永久的に振動し続ける。

そのような状況では、実際の文字列は存在しません。

支えとなる部品――一端のナット 、サドル 、より大きな機械的システムの一部を構成しています。ネック 、ボディもたわみます。ブリッジ 動きます。それぞれの支えには機械的インピーダンスがあり、これは特定の周波数でそれを動かすのにどれだけの力が必要かを表す指標です。

弦がブリッジ引っ張ると、ブリッジ わずかにブリッジ 。その動きによって、弦からエネルギーが奪われます。そのエネルギーはボディに伝わり、ボディはそれ自身の周波数で振動し始めます。そして、そのエネルギーの一部が弦に戻ってきます。その戻り方は、弦が生み出している周波数に対してボディがどのような反応を示すかによって、同相でも逆相でも、速くても遅くても、さまざまです。

これが「カップリング」の意味するところです。弦とボディは別々のシステムではありません。それらは一つのシステムであり、エネルギーを交換し合っています。ある瞬間の弦の動きは、弦自身の物理的挙動に加え、ボディの反応、ネック反応、そして支え部分の反応が複合的に作用した結果です。各倍音の減衰エンベロープは、それぞれの倍音が楽器の他の部分へとどれだけのエネルギーを放出しているかによって形作られます。

2021年に『Materials』誌に掲載された研究では、アッシュ ウォルナット で作られた2つの同一エレキギター ウォルナット この点を直接測定しましたウォルナット 組み立てられた楽器の固有振動数は、2つの木材間で数十ヘルツの差がありました。減衰係数も異なっていました。ピックアップ測定された開放弦の高調波減衰率にも、測定可能な差が見られました。 同じ弦、同じピックアップ、同じハードウェア、同じプレイヤー。異なるボディ材。出力される信号も異なる。

ピックアップ はピックアップ 。弦が変わったのは、その弦が結合されていたシステムが変わったためである。

バック ゴフの初期の研究では、結合系における構造共振と弦の共振との間の解析的な関係が導き出された。その結果は一般的なものであり、構造モードが弦のモードと一致する場合、弦はその周波数において優先的にエネルギーを失う。モードが離れている場合、結合は弱く、弦は鳴り続ける。 楽器のモード構造は単なる装飾ではない。それは、ピックアップ が弦を検知ピックアップ 弦に適用されるフィルターなのである。

体を揺らそう

ボディは弦と結合する最大の機械的要素であり、業界が最も長く「無反応である」と装ってきた部分でもあります。しかし、ボディは無反応ではありません。それは質量、剛性、内部減衰を持ち、共振モードの集合体となる幾何学的形状を備えた木片なのです。通常、ソリッドボディの場合、その共振モードの範囲は80Hzから600Hzであり、最も低いモードが可聴的な結合効果の大部分を占めています。

身体には4つの特性があります。

まず、密度についてです。他の条件が同じであれば、質量の大きい体は、弦から加わる一定の力に対して、よりわずかな動きしかしません。ブリッジでのインピーダンスが高くなります。1サイクルあたりのエネルギー消費量が少なくなります。その結果、弦サステイン 。

第二に、剛性です。剛性の高い体は、弾性領域での変形が少なく、エネルギーの返還が速く、固有振動数が高くなります。 

第三に、内部減衰です。これは、1サイクルあたりに木材自体が振動エネルギーをどれだけの熱に変換するかを示す指標です。減衰が大きいということは、ボディに入ったエネルギーがバック意味します。減衰が小さいということは、ボディに入ったエネルギーが長時間共鳴し続け、ひいては弦に戻ってくる可能性があることを意味します。

第四に、幾何学的構造です。木材がどこにあるか、どのような形状をしているか、ボディの節線に対してブリッジ どこに固定ブリッジ ――これらすべてが、どのモードが励起されるか、またその強さを決定づけます。

最初の3つの特性、すなわち密度、剛性、減衰は、まさに振動トーンウッド 法で測定される特性そのものです。

楽器用木材の非破壊検査は、決して新しいものではなく、特定の機関に限ったものでもありません。フランスのCIRADをはじめ、こうした手法を開発してきた研究機関は数多く存在します。重要なのは、どの機関かということではありません。重要なのは、こうした手法がすでに存在し、何十年も前から用いられてきたということ、そしてソリッドボディの製作者がそれらを用いているのは、アコースティックギターの製作者が表板に対して行っている作業と何ら変わらないということです。

彼らは、材料を切断する前にその特性を評価しています。なぜなら、材料の機械的特性によって、完成した器具の性能が決まるからです。

同じ樹種であっても、個々の板材ごとのばらつきは極めて大きい。異なる木アッシュ 、あるいは同じ木の異なる部位アッシュ された2枚のアッシュ の板材では、密度に20％の差が生じ、減衰率の差はそれ以上に及ぶこともある。

目視による選別や種名のみによる選別では、音響特性が広範囲にわたって実質的にランダムな部材群が生み出される。一方、測定による選別では、組み立て前に、その部材がどのような音響的特性を発揮するかを、施工者がおおまかに把握できる部材群が生み出される。

だからこそ、ソリッドボディギターにおいてトーンウッド かどうかをめぐる議論は、そうした議論が行われる一般のフォーラムでは、決着がつかない傾向にあるのです。

それぞれの主張は、異なる楽器のグループに関しては正しい。

ランダムに選定された板材から切り出され、大雑把なポケットに組み込まれ、厚く仕上げられたボディの場合、その他の構造要素によるノイズの背景に比べれば、木材の選定がもたらす影響は小さい。一方、寸法を正確に測った板材から切り出され、精密に組み込まれ、薄く仕上げられたボディの場合、木材の選定は測定可能かつ聴覚的に認識できる要素となる。

意見の相違は物理学そのものにあるわけではない。それは、議論の当事者たちがどのような楽器を演奏してきたかという点にあるのだ。

ハーフライフ

ネック はもう一つの主要な共鳴要素ネック 、ソリッドボディ では、多くの場合、これが最も重要な共鳴要素となります。 ボディは大きく、剛性が高い。一方、ネック 長く、細く、片持ち梁状ネック 。そのため、ネックはボディよりもモード周波数が低くなる。通常、その最低の曲げモードは、長さ、質量、剛性、ヘッド に応じて、100 Hzから250 Hzの間のどこかに位置する。これらの低いモードは、ギターの低音域が強力な高調波エネルギーを発生させる範囲に確実に含まれている。したがって、結合は避けられない。

これを最も如実に示しているのが、デッドスポットだ。

デッドスポットとは、弦とネック 同じ周波数、あるいはそれに極めて近い共鳴 音のことです。これが起こると、結合が強くなります。弦の動きに応じてネック 大幅にネック 、弦からネックへとエネルギーが急速に吸収されてしまいます。その結果、その音のサステイン 。

ピックアップは、音を忠実に拾い、アンプに短い信号を送ります。これはセットアップ ではありません。 これは構造上の問題であり、音響学の文献においてパテ、ル・カルー、ファブレらによってその特性が明らかにされています。彼らの結論によると、デッドスポットは、ネック系の構造モードがフレットを押さえた弦のモードと重なる場所で発生し、その周波数における結合によって減衰時間が十分に長くなり、サステイン低下として知覚されるというものです。

これらの共振の発生位置は、基本的な力学の法則によって決まります。共振周波数は、剛性を質量で割った値の平方根に比例します。ネック が高いほど、共振周波数はネック 。ヘッド 重いほど、共振周波ヘッド 。トラスロッド 有効剛性に影響を与えます。ネック接合部の形状も有効剛性に影響します。完全に密着した適切にフィットしたボルトオン接合は、隙間のある緩いボルトオン接合とは挙動が異なり、接着されたネック さらに別の条件が加わります。

これらはすべて、決して謎めいたことではありません。これは、たまたま楽器である物体に適用された、連結片持ち梁の基礎的な力学に過ぎないのです。

これが、ヘッド 音色が変わる理由でもあります。ヘッド 重いクランプヘッド いわゆる「ファット・フィンガーヘッド を取り付けると、ベンディングモードで最も活発に振動する端に質量が加わることで、ネック共振周波数が低下します。この対策によって、デッドスポットが演奏に使える音から離れることもあります。 そのメカニズムは単純明快です。反節点における質量が変化したため、共鳴 。ペグ 異なるペグ より小さな範囲ではありますが、同様の効果が得られます。これらを信じる必要は一切ありません。午後1時間あれば検証可能です。

フレットボード ネック フレットボード ネック ネックの剛性や減衰特性に寄与しています。エボニー、ローズウッド、メープル、および各種の高密度な代替材は、互いに置き換え可能というわけではありません。これらは、密度や剛性、ネック 占める周波数帯における減衰特性において異なります。フレット 質量として寄与しています。

断面積フレット 、あるいはより硬い合金フレット 、ネック特性を測定可能なほど変化させます。これらの変化は、単独で見ればいずれも大きなものではありません。それらは累積的に作用するものです。ネック 、その構成要素すべてが一体となって生み出す結果ネック 。

Qは「静か」

ここで役立つ2つの用語があり、それらを明確に定義しておく価値があります。Q（品質係数）とは、共鳴 どれほど鋭く共鳴 表す無次元の尺度です。 高Q共鳴 周波数帯域が共鳴 、励起後も長く鳴り共鳴 。低Q共鳴 周波数帯域が共鳴 すぐに消えて共鳴 。減衰とは、振動1周期あたりにどれだけのエネルギーが失われるかを表す、これに関連する性質です。減衰が大きいということはQが低いことを意味し、減衰が小さいということはQが高いことを意味します。これらは同じことを表す2つの言い方です。

これらの用語は、楽器のあらゆる共振要素に当てはまります。ボディには各モードごとにQ値があり、ネック にも各モードごとにQ値ネック 。弦にも各モードごとにQ値がありますが、張力のかかったスチール弦はそれ自体でエネルギーをほとんど散逸させないため、通常、そのQ値は非常に高くなります。弦のエネルギーは、主に支持部へと失われていきます。

ピックアップでは、これはどんな音に聞こえますか？

高Qの楽器――剛性が高く、ダンピングの少ないボディとネック、ぴったりと接合された接合部、薄い仕上げ 長いサステイン、時間の経過とともに持続する豊かな倍音、そして個々の周波数が明確に分離されているため、明瞭な響きを生み出します。一方で、同じ楽器はデッドスポットが生じやすい傾向もあります。これは、強力で狭い共鳴 弦の周波数と共鳴 、結合が極めて強くなるためです。 

低Qの楽器――木材の減衰が強く、仕上げ厚く、接合部が緩い――は、サステイン短く、高次倍音の減衰が速く、周波数帯域全体にわたってエネルギーの分布が滑らかになります。同じ楽器は、特定の共鳴 弦の共鳴 劇的に奪い去るようなことがないため、デッドスポットが生じにくい傾向があります。どちらの特性も「正しい」というわけではありません。これらは設計空間における異なる点に過ぎないのです。

モード密度も重要な要素です。モードの間隔が狭い楽器ほど、周波数帯域全体にわたってより均一なレスポンスを示します。一方、モードの間隔が広く、数が少ない楽器では、レスポンスに山と谷が生じます。胴体の形状、木材の選択、そして組み立て方法の選択が、これらすべてに影響を与えます。熟練した製作者は、どのようなレスポンスを目指すべきかについて、確固たる見解を持っています。

これらの特性はどれも、ピックアップには隠れることはありません。それらはすべて、弦の動きに影響を与えるため、アウトプットジャック信号に反映されます。ピックアップは忠実な変換器であるため、そのすべてをケーブルを通じて伝送します。

家具のように頑丈に作られている

というのも、ほとんどのエレキギターでは、その大部分がそうではないからです。ボディは、その構造自体のノイズフロアによってその寄与が圧倒されてしまうように作られています。木材は、振動特性ではなく、歩留まりや色合いに基づいて選定されています。また、組み立て時の公差を考慮して、ネジ穴の溝は広く削られています。

ネックには隙間が設けられており、そこを仕上げ シムで埋めています。この仕上げ 、すべての外面で減衰層として機能するほど十分に厚く塗られています。ハードウェア 薄い金属板を介してボディにボルトでハードウェア 、これについては誰も何も指定していなかったため、設計者が想定していなかった方法でエネルギーが伝達されています。

これは悪意を非難するものではありません。これは製造経済学の説明に過ぎません。エレキギター 、その誕生当初から「ボディは重要ではない」という枠組みでエレキギター 、その枠組みから派生した製造手法が、その枠組みを現実のものとしたのです。

その後、その証拠は、それを生み出した理論を裏付けるものとなった。これは循環論法ではあるが、同時に安定したものである。40年間同じモデルを製造し続けてきた工場は、ボディ材 前提を改めて検討する必要はない。これらの楽器は、その構造上、ボディ材 ほぼ互換性ボディ材 楽器となっている。

この仮定は局所的には正しい。

その対象集団から、作り方が異なればエレキギター どのようなエレキギター という問いへと一般化してしまうのは誤りである。それらの工場で生産される楽器は、ある一つの設計思想に基づくものである。

他にも例があります。世界中に点在する、数は少ないもののブティック 、本稿で述べたあらゆる要素を制御すべきパラメータとして扱うという、異なるデザイン哲学に基づいて活動しています。これらの工房が製作する楽器は、普遍的な意味において「優れている」とも「劣っている」とも言えません。それらは単に「異なる」のです。

これらは、工場製の楽器とは異なる音響的特性を示しますが、それは意図的にそう設計されているからです。

ホロウボディやセミホロウのエレキギターを例に挙げると、この点がより分かりやすくなる。335やアーチトップ ボディが音作りに寄与していることは、誰も否定しない。なぜなら、アンプに接続していなくても、ボディから聴こえる音が放出されるからだ。

ソリッドボディ は、放射される出力が小さいため、より難しいケースソリッドボディ 。しかし、ボディは同じ役割を果たしています――結合、減衰、減衰エンベロープの形成、モード構造の決定などです。

そのエネルギーは空気ではなく、弦の動きに費やされます。いずれにせよ、ピックアップ はその音をピックアップ 。

リンゴとリンゴ

アコースティック楽器としてのエレクトリック楽器に対する批判は、ほとんどの場合、2つの具体的な例を挙げてなされる。

厳選された木材を使用し、すべての接合部に音楽院レベルの細心の注意を払い、手作業で音色調整が施されたハイエンドなコンサート用アコースティックギター。一方、工場生産ソリッドボディ ギターは、全体的に標準的な構造となっている。

この比較は、あたかもそれが問題を解決したかのように提示されている。しかし、そうではない。これは、2つの楽器のカテゴリーを比較しているのではなく、2つの製作哲学を比較しているのだ。

逆の比較をしてみましょう。現在製造されている最高級のソリッドボディ ――その水準は高いですが、そのようなメーカーは確かに存在します――を、今年販売された平均的なアコースティックギターと比較してみてください。コンサート用ギターではなく、あくまで平均的なものです。

機械加工されたブレーシング、ロボットによる仕上げ、収率に基づいて選別された乾燥済みトップ材、そして音響的な最適化よりも組み立ての信頼性を優先して決定された構造設計を備えた、工場生産のアコースティックギター。 音響への配慮という木材の選択 振動特性木材の選択 、エネルギー伝達のための部品の組み合わせ、構造のヴォイシング、ダンピングの制御――のいずれで測っても、ブティック には、工場生産のアコースティックギターよりも多くの音響的な配慮が注がれている。これはカテゴリーの問題ではなく、製造工程における労力の違いによる事実である。

これは、電気式の方が音が良いという主張ではありません。

この2つの楽器の音色が全く似ていないのは、そもそも異なる楽器だからです。つまり、「アコースティック」や「エレクトリック」という分類は、音響的な意図の深さではなく、構造上のカテゴリーを表すものであり、各カテゴリー内における個体間の差異は、カテゴリー間の差異よりもはるかに大きいという主張です。実際、アコースティック楽器の中には、エレクトリック楽器よりも音響的な配慮があまりなされていないものもあります。

そのラベルは、楽器を不注意から守るものではないが、かといって、不注意にさらされる運命に追いやるわけでもない。

役立たずの耳

このエッセイの内容はすべてメカニズムに関するものである。それは、測定可能な物理的な観点から、その装置がどのような働きをするかを説明している。誰がそれを気に入るかについては触れておらず、また、誰が何を作るべきかについても述べていない。

ここで物理学と心理音響学がぶつかり合い、心理音響学が勝利を収める。 聴き手は、固有振動数や減衰係数、減衰エンベロープといったものをそのまま耳にするわけではない。彼らが耳にするのは、速い、遅い、木質、ガラスのような、生き生きとした、乾いた、身近、遠いといった「感触」を持つ音である。楽器の物理的特性とこうした知覚的カテゴリーとの対応関係は一対一ではなく、演奏者によっても異なり、文脈によって大きく左右される。

密度の高いロック・ミックスの中で、高Qの楽器は聴き疲れるような音に聞こえることがある。一方、シンプルなアレンジの中で同じ楽器が、画期的な響きを奏でることもある。高ダンピングの楽器は、ある特定のレコードには最適なツールであっても、次のレコードでは不向きな場合もある。プレイヤー 使わない音にデッドスポットがあるギターは、そのプレイヤーにとってはデッドスポットのないギターに他ならない。このエッセイには、順位付けを行うような記述は一切ない。あるのは、メカニズムの説明と、プレイヤー耳による判断だけである。

この説明が示しているのは、その仕組みが存在すること、そしてそれを制御したり無視したりできるということだ。それを制御するビルダーは、神秘性を加えているわけではない。彼らは単にパラメータを調整しているだけなのだ。

それを無視する製作者は、謙虚な楽器を作っているわけではない。彼らは、パラメータがたまたま生み出す結果をそのまま受け入れているのだ。どちらの選択も正当なものだ。どちらも、人々が演奏する楽器を生み出す。しかし、その結果を「自ら設計した」と正直に言えるのは、そのうちの片方だけである。

エレキギター ティックエレキギター 。弦は空気中で振動し、ボディとネック がそのネック 。弦の動きは、それが固定されている構造体のあらゆるパラメータによって形作られる。ピックアップ は、その動きをファラデーの法則に基づくトランスデューサーと同様の忠実度で、つまり忠実に、電圧ピックアップ 。

この楽器の音響的特性が、決して無関係になることはない。

無視することはできる。しかし、回避することはできない。 

製作者が下すべき選択は、自ら設計するか、それとも既存の設計を受け入れるかという点にある。その選択の先にあるすべて――ギターの音色、その用途、誰が好むかといった点――は別の議論であり、本稿ではそれらについて言及しない。

しかし、この議論を「体は重要ではない」という前提から始めることはできない。その前提は謙虚さなどではなく、誤りである。最初のソリッドボディ 以来、それはずっと誤りだった。この楽器は最初からずっと真実を語り続けてきた。そして、意見を形成する前に、静かな部屋でアンプラグドの音を耳を傾けてみる気がある人なら、誰でも10秒ほどでそれを自分の耳で確認できるだろう。

弦が動く。木もそれに合わせて動く。その音には、アンプから生まれたものではない形がある。その形こそが楽器なのだ。それ以外はただのワイヤーに過ぎない。

それに覚えておいてほしいんだけど、科学だの物理学だの、そんなのはどうでもいいんだ。大事なのは、僕が正しいってこと、そして君が間違ってるってことだけなんだ。

また次回お会いしましょう

注：当サイトの記事はすべてフランス語で執筆された後、翻訳されています。翻訳にあたっては、単に単語を逐語的に置き換えるのではなく、必要に応じて対象言語により適した表現へと意訳しています。これにより、文体や内容に多少のニュアンスの変化が生じる場合がありますが、当サイトはこれを容認し、その方針に同意しています。