ソリッドボディ・エレクトリックギターにおけるトーンウッドの真実

はじめにと背景

トーンウッド論争：ギターのコミュニティでは、「トーンウッド」（ギターのボディ、ネック、指板に使用される樹種）がサウンドに与える影響について熱い議論が交わされてきました。アコースティック・ギターでは、木材の選択が楽器のトーンとレゾナンスを強く形作ることはよく知られている。しかし、ソリッド・ボディのエレキ・ギターでは、共鳴するサウンドボックスではなく、マグネティック・ピックアップとアンプに依存しているため、木材の影響はあまり明白ではなく、しばしば疑問視されている。.メーカーは長い間、エキゾチックな木材や重い木材をエレキ・ギターのサスティーンや トーンを向上させるものとして販売してきたが、懐疑論者はピックアップやエレクトロニクスがサウンドを支配していると主張している。

アコースティックとエレクトリック：アコースティックとエレクトリックを区別することは非常に重要です。アコースティック・ギターでは、木製の響板とボディが直接音を生み出し、音を彩ります。木の硬さ、密度、ダンピングが振動する空気を形作り、音色を形成するのです。対照的に、ソリッド・ボディのエレキ・ギターでは、弦の振動（マグネティック・ピックアップによって感知される）が主な音源であり、木製のソリッド・ボディの役割は主に構造的なもの（弦とピックアップを保持すること）です。ソリッド・ボディはもともと、アコースティック・フィードバックや不要なボディの共振を最小限に抑えるために導入された。理想的には、ソリッド・ボディはアコースティック・サウンドボックスのように聴感上「鳴らない」ほど硬く、重厚である。そのため、多くの人はソリッド・エレクトリック・ギターの木材の選択はトーンにほとんど影響を与えないと思い込んでいます。しかし、これから説明するように、弦と木材の微妙な機械的相互作用は、エレキ・ギターの振動減衰、周波数レスポンス、演奏フィーリングに影響を与えます。

研究範囲この論文では、ソリッドボディのエレキギターにおけるトーンウッドの効果を科学的なレンズを通して検証する。音響学と心理音響学の査読済み研究に焦点を当て、木材が弦振動に影響を与える物理的なメカニズムを探り、これらの効果に関する実験的な測定結果を検証し、人間の耳に実際に聞こえる違いは何かを議論し、検証された結果を用いてトーンウッドに関する一般的な神話を否定または確認します。木材の影響が顕著なアコースティック・ギターとは対照的に、木材の影響が微妙なソリッド・ボディのエレクトリック・ギターに重点を置いている。引用されている証拠はすべて、管理された実験、信号分析、または厳密なモデリングによるもので、中立的かつ技術的根拠のある視点を保証します。

物理的メカニズム木材が弦の振動に与える影響

弦と構造の結合：ソリッドボディのエレキギターでは、弦はブリッジとネック（ナットまたはフレットを経由）で木製の構造体と結合しています。弦が振動すると、電磁ピックアップで音が出るだけでなく、ギターのボディやネックにも力が加わります。木材や構造が無限に硬いわけではない場合、それ自体がわずかに振動することで反応します。これはフィードバック・ループを引き起こします。弦のエネルギーの一部は、弦の動きに留まるのではなく、木材に移動します（ボディやネックの振動を刺激します）。物理学の用語では、弦は振動システム（ギターのボディ/ネック）と結合しており、両者は機械的に結合したシステムを形成しています。この結合の度合いは、弦の取り付け部における機械的インピーダンスまたはコンダクタンス、つまり基本的に、構造体が弦によってどれだけ容易に振動させられるかによって決まります。硬く重厚な支柱はコンダクタンスが低く（動きに抵抗する）、柔軟な支柱や共鳴する支柱はコンダクタンスが高い（より多くの動きを許容する）。

• 剛性と柔軟性：もしギターのボディとネックが無限に硬く、質量があったとしたら、弦はあたかも不動の物体に固定されているかのように振る舞い、エネルギーを保存し、より長く振動するでしょう。現実には、すべての木材はある程度の弾性を持ち、質量も有限です。より軽く、より柔軟な木材は、弦に反応してより振動し、弦のエネルギーを吸収する役割を果たし、弦の振動の減衰を早めます。一方、密度が高く硬い木材は、より剛性が高いため、弦から伝わるエネルギーが少なくなり、より長いサスティーンが得られます。そのため、エレキ・ギターの言い伝えでは、より重く硬い木材がより良いサスティーンをもたらすとされているのです。例えば、ギターのボディをより硬い木材（アッシュ）と柔らかい木材で作ると、構造の共振周波数が高くなり、弦からのエネルギー損失が減少します。.

• 木材のダンピング：剛性と質量だけでなく、木材には内部ダンピング特性（振動エネルギーを熱として放散する性質）があります。広葉樹（メイプル、アッシュなど）の中には内部ダンピングが低い（鳴りが大きい）ものもあれば、マホガニーやバスウッドなどダンピングが高く、振動を素早く「吸収」するものもあります。エレキ・ギターでは、ダンピングの高い木材は弦のエネルギーを素早く吸収し、サスティーンを短くしますが、ダンピングの低い木材はエネルギーをより効率的に前後に伝えたり、より長く蓄えたりします。.アッシュ材とウォルナット材のボディを直接比較した最近の実験によると、ウォルナット材（剛性が低く、ダンピングが高い）のギターは、アッシュ材のボディと比較して、楽器の最低共振モードにおける振動減衰が測定不能なほど高く、サスティーンが短いことが判明しました。.注目すべきことに、この効果は木材の振動レスポンスと実際のピックアップ出力信号の両方で観察され、木材のダンピングが弦の聴感上のサスティーンに影響を与えたことを示している。.

共振とデッド・スポット木材のボディとネックは、多くの共振モード（振動を好む固有振動数）を持つ複雑な物体を形成しています。弦の周波数（またはその倍音の1つ）が構造的共振と重なると、エネルギー伝達が増幅され、弦はその周波数でより容易に木材にエネルギーを捨てます。これにより、指板全体で減衰時間が不均一になり、デッド・スポットという悪名高い現象が発生します。デッド・スポット」とは、弦のエネルギーがネックやボディの共振振動に吸い取られるために、隣の音よりも著しく早く消えてしまう音のことです（通常、特定のフレットの1弦）。

• ネックのコンダクタンス：フライシャーとズウィッカーによる先駆的な測定（1999年）は、デッドスポット周波数において、ギターのネックのメカニカル・コンダクタンス（可動性）が局所的に非常に高いことを示しました。彼らは実際のギターで音の減衰時間を測定し、ネックのその場振動測定と相関させました。その結果、明らかな逆相関が見られました。ネックが強く振動している（コンダクタンスが高い）場所では、弦の減衰時間（サスティーン）は短く（デッド・スポット）、逆もまた然りでした。図1はこの効果を示しています。サンプルのエレキギターでは、3フレット（デッド・スポット）でフレットされたG弦は、6フレット（通常の「ライブ」ノート）よりも2倍近く速く減衰しており、これはデッド・スポットの周波数でネックが顕著に共振していることに対応しています。このことは、木材の特性や構造（特にネックの木材、取り付け方法、ヘッドストックのデザイン）が、周波数に依存したサスティンの変化を生み出す可能性があることを強調しています。ベースやギターを弾く人の多くは、楽器の特定のデッド・ノートを知っています。科学的には、これらのデッド・ノートは、楽器の素材や構造がその音に反応してどのように振動するかに関連しています。

全体と部分 - ボディ、ネック、指板：一般的なソリッド・ボディ・ギターでは、ネック（多くの場合メイプルやマホガニー）、指板（ローズウッド、メイプルなど）、ボディ（アルダー、アッシュ、マホガニーなど）といった複数の木材が使用されます。ネックは比較的細長く（がっしりしたボディよりも剛性が低い）、弦の張力によってたわむ可能性があるため、ネック＋指板のアセンブリは、ボディ単体よりも弦振動に大きな影響を与えることが多い。.実際、研究によると、弦と構造のカップリングは、多くの周波数において、ボディよりもむしろネックで主に発生する。このことは、ネックの木材や構造（ボルトオンネックとセットネックなど）が、サスティーンやデッドスポットに強く影響することを意味する。プレイヤーは一般的に、例えばメイプル指板とローズウッド指板の違いを聴き分け、明るさやスナップを一方と他方に帰着させると主張します。物理学的な観点から言えば、指板は振動するネック・システムの一部であり、その密度や剛性の違いはネックの共振周波数やダンピングを変化させます。Patéらによるある実験では、指板材のみを交換したところ、ギターの周波数レスポンスとサスティーンに、わずかではあるが測定可能な違いがあることが判明しました。このように、ボディの寄与はゼロではありませんが、ネック/指板材は弦の振動挙動に同等かそれ以上の影響を与える可能性があります。

振動モードと周波数特性：木材の特性は、ギターのモーダル・周波数（基本的に、ギターの構造が振動を好む特定のトーン）のステージを設定します。一般的に、硬くて密度の高い木材は、柔らかくて軽い木材に比べて共振周波数が高くなります（ギターのモードは高いピッチで発生します）。例えば、2021年のMaterials誌の研究では、アッシュ材とウォルナット材のボディを使用した同一のギターを比較し、アッシュ材（弾性率が高い）の方が楽器全体のモード周波数が高くなることを発見しています（例えば、ボディとネックの最低共振モードは、アッシュ材が約118Hzであるのに対し、ウォルナット材は約108Hz）。共鳴が高いということは、楽器が低いギターの音と強く相互作用しにくいということであり、これは有益なことです。実際、同じ研究で、アッシュ材のギターは、重要な低周波数モードにおける全体的なダンピングが減少し、それに応じて低い音とその倍音のサスティーンが長くなることがわかりました。逆に、ボディのコンプライアンスが高いウォルナットの楽器は、これらの周波数でより大きなダンピングを示し、低音のアタックがソフトになったり、減衰が早くなったりする可能性がある。

ソリッド・ボディ・ギターは通常、音楽的に最も重要な音域での共振を避けるか、少なくとも控えめにして、かなり均一なレスポンスを実現することを目指していることに注意することが重要です。ラウドネスやトーン・カラーのために）強い共鳴が望まれるアコースティック・ギターとは異なり、エレクトリック・ギターの理想は弦からエネルギーを奪わない「無限のビーム」に近いかもしれません。実際には、完全に剛性の高い木材は存在しないため、どのエレキ・ギターにもある程度の共鳴とダンピングがあります。

マグネティック・ピックアップと木材の相互作用よくある質問は、ピックアップ自体（マグネット）が木材との関係でサスティーンやトーンに何らかの影響を及ぼすかどうかというものです。高強度ピックアップのマグネットは、弦に小さな抗力（マグネティック・ダンピングと呼ばれることもある）を与えることがありますが、実験によると、この影響は通常のセットアップでは無視できるものです。ある厳密な研究では、2つのダンピング・メカニズム（弦の固有損失とギターとのカップリングによる損失）を分離し、電磁ピックアップが弦の振動に追加のダンピングを与えないことを明確に示しています。.言い換えれば、ピックアップは弦を感知するだけで、弦の動きを妨げることはない。さらに、ピックアップは主に弦振動の特定の極性に敏感で、水平方向の動きよりも垂直方向の動き（面外、つまりギター本体に垂直な動き）をより多く「聴き取る」のです。つまり、木材の振動によって弦がわずかに異なるパターンで動くと、ピックアップは振幅やサスティーンに変化を感知します。ある研究では、ソリッドボディのピックアップの振動は弦信号の1%未満であり、小さすぎて問題にならないとしています。したがって、木材は間接的にエレキ・ギターのサウンドに影響を与えます。アコースティック・ギターのようにそれ自身のアコースティック・サウンドを加えるのではなく、弦の振動減衰とスペクトルに影響を与えるのです。

実験的証拠：エレクトリックにおけるトーンウッド効果の測定

サスティーンと減衰時間の測定木材の違いによって振動弦の減衰速度（サスティーン）がどのように変化するかは、多くの対照実験によって定量化されている。Paté, Le Carrou, and Fabre (2014)による画期的な研究は、J. Acoust.Soc. Am.に掲載されたPaté, Le Carrou and Fabre (2014)による画期的な研究は、エレキギターのサスティーンに関する理論と実験の枠組みを提供した。彼らは、弾かれた弦の2つの主な減衰源を特定した：(1)弦の内部損失（空気抵抗、金属内部摩擦など）、(2)ギターのネック/ボディとの機械的結合。孤立した弦とギターに取り付けられた弦を測定することで、弦が楽器上でどれだけ速く減衰するかを定量化した。重要なのは、弦自身の減衰とギターのネックにおける機械的コンダクタンスが分かれば、任意の音の減衰時間（T30）を予測できたことだ。この予測は、測定されたサステイン時間とよく一致し、ネック部の木材による減衰が、指板全体でサステインが変化する主要因であることを立証した。さらに、エレクトリック・ギターのピックアップが、これらの減衰の変化を忠実に捉えていることも確認された。ピックアップの出力は、センサーで測定されたのと同じ不均一な減衰時間（デッドスポットなど）を示し、エレクトロニクスを追加しても、サスティンの違いを覆い隠したり変化させたりすることはなかった。

Rayらによる別の研究（2021年）では、ボディ材の影響を分離するために、アッシュボディとウォールナットボディの2本の同じギターを直接比較した。加速度計、インパルス加振、入念な弾弦を用い、開放弦のモード減衰とサスティーンを測定した。アッシュボディのギターは、より硬く重いため、最低モードのダンピング（tanδ）が低く（例えば、1stモードではウォールナットの0.121に対して0.093）、それに対応してE2、A2、D3の低弦倍音の減衰時間が長くなった。この差は統計的に有意であり、例えばウォールナットのボディは、第1モードで約30％高いダンピングを引き起こし、上方倍音に対応する高周波数モード（～0.046対0.026）ではほぼ2倍のダンピングを引き起こした。実際のエレクトリック出力を比較すると、ウォルナット・ギターの低音はアッシュ・ギターよりも減衰が速く、ピーク振幅も低かったのです。これは、増幅されたサウンドにおいても、木材によるサスティンの違いが現れることを裏付けています。しかし、その大きさにも注意が必要です：Rayらは、ほとんどの弦の基本周波数に有意な減衰時間の差はないことを発見した。主な違いは、低音弦の特定の倍音（高次倍音）と、高音弦のある特定のモードで生じた。言い換えれば、音の全体的なサスティーン（基本音に支配される）は、木材の違いによって非常に似ている可能性があり、音の高い周波数成分には違いが忍び寄るということである。このニュアンスの異なる結果は、エレクトリックにおけるトーンウッドの効果は実在するが微妙であり、特定の周波数成分には影響を与え、他の周波数成分には影響を与えないことを示唆している。

周波数スペクトラムとティンブル：サスティーン以外にも、研究者は木材の違いによってエレキギターの音のスペクトラム（音色）が変わるかどうかを調べている。木材によって特定の周波数が有利になったり弱まったりするため、弦振動の倍音のバランスが変化する可能性がある。Jasińskiら(2021)は、様々なボディ材を使用した特別なテスト・ギターで一連の音を録音し、出力されたスペクトルを分析することで、この問題に取り組んだ。その結果、木材の種類によってスペクトル・エンベロープ（周波数間のエネルギー分布）に測定可能な違いがあり、全体的な信号レベルにも違いがあることがわかった。例えば、ある木材は基本波がやや強いが高域の倍音の減衰が早いのに対し、別の木材は高域の倍音を少し長く鳴らすといった具合だ。これらの違いを定量化し、既知の音響心理学的閾値と比較した。心強い結果は、スペクトルの違いの大きさが、文献で報告されている音色の変化に対するジャスト・ノーティスブル・ディファレンス（JND）を超えていたことだ。平たく言えば、木材の交換による音色の変化は、平均的な耳が感知できる最小の差よりも大きく、理想的な条件下では聴き取れるはずだということを示唆している。実際、この研究では非公式なリスニングテストを行い、平均的なリスナーはコントロールされた環境で異なるトーンウッドの音を確実に聞き分けることができたと報告している。これは、木材がエレキ・ギターの音色に、たとえそれが微妙なものであったとしても、知覚可能な「指紋」を与えることができるという証拠を示している。

一方、他の研究では、特定の音色メトリクスへの影響は最小限であることがわかった。Puszynskiらによる2015年の実験では、様々な木材で作られたギターから録音されたエレキギターの音について、標準的な音響心理学的パラメータ（シャープネス、ラフネス、特定のラウドネス）を測定した。彼らは、ボディの木材を変えても、これらの音色記述子には有意な変化は生じなかったと報告している。木材の種類は、音のエンベロープと最大振幅（サスティーンとアタックの違いと一致する）に影響を与えたが、これらの指標によって定量化される明るさや粗さのような質は、顕著に変化しなかった。さらに、音がマグネティック・ピックアップで録音されたか、外部マイクロホンで録音されたかにかかわらず、結果は変わりませんでした。ピックアップで録音された音色は木材の違いに影響されないわけではありませんが、その違いは劇的なスペクトルの再形成ではなく、振幅と減衰にあることが補強されました。

これらの発見をどのように調和させるか？木材によるスペクトルの違いは存在するようですが、それは弦の主音に重ね合わされた比較的小さな変化です。例えば、ある木材がギターの出力の特定の周波数帯域に1～3dBの差を生じさせるかもしれません。ヤシンスキーらが示したように、孤立した状態（静かな部屋、単音）では、耳は何を聴くべきかを知っていれば、このような違いを検出することができる。しかし、このような違いは、「シャープネス」のような大まかな指標や、（フルバンドミックスのような）大きくマスクされた信号では、実質的に針を動かさないかもしれません。まとめると、マテリアルの選択はギターの出力のEQを微妙に形成することができますが、根本的に異なる声を作り出すほどではありません。

ケース・スタディ - 指板材多くのエレキギターがメイプル対ローズウッドの指板オプションを提供しているため、指板（フレット）材が音色に影響するかどうかが一つの焦点となっている。Patéら（2015）による対照試験では、指板の材質（黒檀対ローズウッド）以外はすべて同じギターを製作し、ギタリストによる試聴実験を行った。その結果、プレイヤーは違いを聞き分けることができたが、その影響は大きくなく、明るさとアタックの微妙な変化として現れた。音響的には、黒檀（密度が高く硬い）はローズウッドよりもわずかにサスティーンが長く、初期トランジェントが明るい。これは、より硬い木材は弦のエネルギーを反射して高周波の振動を長く維持し、より柔らかい木材は弦の振動から「エッジ」を少し吸収するという一般的な法則と一致している。興味深いことに、プレイヤーはその違いを定性的な言葉で表現し、客観的なスペクトル・データと一致した。このレベルの厳密なテストは、ピックアップやアンプのEQに比べれば二次的な効果ではあるものの、適切な条件下では小さな木材の変化でさえも聴き取ることができることを補強している。

測定のまとめ：高精度の測定結果を総合すると、以下のことが確認された：

• サスティーン／ディケイ：木材の特性（密度、弾性率、ダンピング）は弦の減衰時間に大きく影響します。より硬く、ダンピングの小さい木材はより長いサスティーンをもたらし、よりしなやかでダンピングの大きい木材は、特に特定の共振周波数において短いサスティーンをもたらします。デッドスポットはその極端な例で、木材とネックの共振に根ざしています。

• 振幅：音の最大振幅（または最初のアタック）は、木材によって異なることがあります。おそらく、エネルギーを素早く吸収する木材は、ピックアップ信号のピークがわずかに低くなるためでしょう。ある研究によると、木材の種類は、録音された音の最大音圧レベル（アッシュとアルダーなど）に大きく影響し、木材によっては「よりパンチの効いた」アタックが得られることを示唆している。

• 周波数コンテンツ：倍音成分には微妙な変化があります。例えば、ある種の木材では倍音に対して基本音が少し強く鳴ったり、その逆もあります。スペクトルの違いは観察されており、管理されたテストでは聴覚の閾値を超えることもあります。しかし、例えばピックアップやトーン・ノブを大きく変えた場合のように、全体的な音色の特徴を根本的に変えることはありません。音響心理学的分析では、木材の違いによるラフネス/ブライトネスのメトリクスに大きな変化は見られず、この違いが控えめであることが確認されました。

• 一貫性：多くの実験は、違いが単なる演奏のばらつきでないことを確認するために、再現性を重視している。信頼できる研究では、複数回の試行後に統計的に有意な結果が報告されるため、（たとえわずかな差であっても）その差が本物であり、ランダム性ではなく素材によるものであるという確信が深まる。

音響心理学の視点：その違いを聴き分けられるか？

結局のところ、エレキギターにおけるトーンウッドの実用的な重要性は、物理学が測定する違いを人間の耳と脳が知覚できるかどうかという音響心理学にかかっている。制御された条件下での可聴性を示唆するリスニング・テストについてはすでに触れた。ここでは、木材に関連する違いが、既知の聴力閾値や知覚的要因とどのように比較されるのか、さらに掘り下げていきます：

Just Noticeable Differences（JND）：様々な音の属性に対するJNDは、聞き取りやすさの目安となる。ラウドネス（音の大きさ）の場合、JNDは中音域で1dBのオーダーである。周波数/ティンブルの場合はもっと複雑で、スペクトルの少なくとも一部で有意な変化がなければ聴こえません。金管楽器の音色に関するある研究では、ある種のスペクトル・エンベロープの変化は、フォルマントの振幅が数パーセント変化する程度のJNDを持つことがわかりました。ギターの場合、木材の変化により、例えば特定の倍音で2～3dBの差が生じる場合、これは閾値を超え、わずかな音色の違いとして聴こえる可能性があります。一方、多くの周波数にわたって 0.5 dB の差しかない場合は、気づかないかもしれない。Jasińskiらの研究では、木材によるスペクトルの違いが、音色の一般的なJNDを上回っていることを明示しており、これは可聴性を示唆している。彼らはさらに、非熟練リスナーがチャンスよりも良い割合で録音を聞き分けることができた非公式のリスニングテストによって、これを裏付けた。

サステインの知覚：人間のサステインや減衰時間の知覚は、その差が大きくない限り、あまり鋭敏ではありません。ある音が1秒で消え、別の音が3秒鳴り続ければ、奏者は確かに気づくでしょう（これがデッドスポットのシナリオです）。しかし、例えばディケイ・タイムの5％の変化は微妙なもので、音楽的背景や演奏スタイルによって覆い隠されてしまうことがよくあります。ウッドAで作られたギターのサスティーンが5.0秒で、ウッドBのサスティーンが4.5秒だった場合、リスナーが通常の演奏中にその10％の違いを感じ取れるかどうかは疑問です。しかし、デッド・スポット（サスティーンが半分になる）のような極端なケースは絶対に目立ちます。ギタリストは日常的に、すぐに「音が詰まってしまう」特定のフレットを特定しています。ミュージシャンは、音と同じように感触を重視することが多いことは注目に値します。速く死んだ音は、弾いた感触が異なり（指へのフィードバックが少ない）、奏者の音色の知覚を偏らせる可能性があります。演奏の感触を排除したブラインドテスト（録音を再生する）では、小さなサスティンの違いを検出するのはさらに難しくなるかもしれません。

マスキングとコンテキスト：フルバンドミックスや激しいディストーションでは、わずかなスペクトルやサステインの違いがマスキングされてしまうことがあります。人間の聴覚システムにはマスキング効果があり、大音量や複雑なミックスでは、1つの楽器のわずかな音色の違いを聞き分けることが難しくなります。例えば、クリーンで孤立したギターの音色では木材による違いが明らかでも、ドラムやベース、飽和状態のアンプが加わると完全にかき消されてしまう。音響心理学的には、木の効果は実験室では測定できても、現実的な場面では聴こえる閾値の下にあるかもしれません。ソロやスタジオの環境では、マホガニー・ボディの方がアルダーよりも暖かく聴こえると断言できるかもしれないが、ライブ・バンドの環境では、その区別はほとんどなくなってしまうかもしれない。

音響心理学的指標：前述のように、Puszynskiの研究では、シャープネス（知覚される高周波数コンテンツに関連する）やラフネス（振幅の揺らぎや不協和音）といった指標をチェックしたが、木材による有意な影響は見られなかった。特定のラウドネス（臨界帯域内のラウドネス）も木材によって有意な変化は見られなかった。これらの結果は、広範な音響心理学的見地からは、木材に関係なく音色は同じ範囲内に収まっていることを示唆しています。つまり、これらの標準的な尺度で評価した場合、ボディの木材だけが原因でギターが「ブライト」から「ダーク」に変化したり、「スムース」から「ハーシュ」に変化したりすることはないのです。変化する可能性があるのは、エンベロープ・シェイプ（時間の経過とともに音がどのように変化するか）や細かいスペクトルのディテールといった、より繊細な部分です。耳は非常にゆっくりとした振幅の変化には比較的鈍感なので、ディケイ・テールの違いは、カットオフ・ポイントを注意深く聴かない限り気づかないかもしれません。一方、音符のアタック部分は知覚的に重要です（私たちは楽器の音を最初の数ミリ秒から識別します）。木材がアタックのトランジェントに影響を与える場合（例えば、硬い木材はよりスナッピーでパーカッシブなアタックを生み出します）、サスティーンに違いがなくても、それは聴き取れるかもしれません。一部のギタリストの逸話によると、非常に硬いボディ（アクリルや金属ボディなど）のギターは、木製のものよりもアタックが鋭く、フル・ボリュームになるまでの立ち上がりが早いそうですが、これは弾き始めの瞬間のダンピングが低いことが関係しているのかもしれません。アタックのトランジェントに関する厳密な研究はあまり行われていませんが、音響心理学的分析にはうってつけの分野です。

ブラインド・テストとリスナーのバイアス：ギターのコミュニティでは、リスナーがギターをトーンウッドで見分けようとする非公式の「ブラインド・テスト」が行われてきました。その結果はしばしばまちまちで、多くのリスナーは、ブランド、ピックアップ、その他の要素が一定である場合、耳だけでトーンウッドを確実に見分けることができませんでした。このことは、期待バイアスが一役買っていることを示唆しています。あるギターが高価な木材で作られていると知っていれば、より豊かな音色を期待し、その結果、そのギターを聴いたと報告するかもしれません。検出率を真に定量化するためには、適切な二重盲検試験（エレキギターについてはほとんど公には存在しない）が必要である。Acta Acusticaに掲載されたPatéによる2015年の指板研究は、数少ない正式なリスニング・テストの1つであり、ギタリストによる確率以上の識別を示したが、その違いは "昼と夜 "ではなかったとも述べている。リスナーは黒檀とローズウッドの違いを、推測よりも少しは見分けることができたが、100％完璧に見分けることはできなかった。

人間の聴覚の閾値：もう一つの側面は、聴覚の周波数依存性である。耳は2～5kHzの周波数に最も敏感で、超低周波ではそれほど敏感ではありません。もし木材の変化が100Hzのサスティーン（ローEの基音）や6kHzの微妙な倍音にほとんど影響するとしたら、それらは聴覚感度の限界に近いかもしれない。しかし、3kHzの小さな変化であれば、より顕著に感じられるでしょう。ギターの強い弦の基音（開放音）のほとんどは、耳の感度が低く、室内音響が支配的となる～80 Hz～330 Hzの間にある。レイらが発見した違いは、主に高次倍音（例えば300～600 Hzの範囲）にあり、多少聞き取れるかもしれない。一方、Jasińskiのスペクトルの違いには、おそらく高周波数倍音（1～4kHz）の変化も含まれており、そのためリスナーが聞き分けることができたと思われる。

要約すると、音響心理学的には、ソリッド・エレクトリック・ギターにおけるトーンウッドの違いは微妙な閾値にあります。隔離された条件下では聴き取ることができますが（JNDを超える値も測定されています）、一般的な使用では他の要因によって簡単に覆い隠されてしまいます。熟練した耳であれば、あるギターと別のギターでは、ディケイがわずかに早かったり、ハイエンドの "空気感 "が少し強かったりすることに気づくかもしれませんが、一般的なリスナーは指摘されない限り気づかないかもしれません。

神話と科学的知見

ギターの伝承には、トーンウッドに関する主張がたくさんあります。ここでは、一般的な神話と厳密な科学が示すことを対比してみましょう：

• 神話：「エレキに木材はまったく関係ない-すべてエレクトロニクスだ」
  所見：厳密な意味では誤りである。木材の影響はあるが、アコースティック・ギターに比べればはるかに小さい。科学的な研究によると、木材の選択は弦の振動を調整することによってサスティーンや音色の微妙な側面に影響を与える。全体的な周波数特性はピックアップとエレクトロニクスが支配的ですが、木材による違いは大きくはないものの、測定可能であり、適切な条件下では聴き取ることができます。エレクトロニクスがすべて」ではなく、木材が弦との複雑なフィードバック・システムの一部を形成しているのだ。しかし、実用的な観点からは、ピックアップを交換した方が、ボディの木材を交換するよりもはるかに明らかな音色の変化が得られます。この観点は、木材の効果を大規模な音色の変化ではなく、微妙な周波数特性の微調整やサステインの変化として定量化することによって、科学が裏付けています。

• 神話：「重いギターの方がサスティーンが長い」
  調査結果：ある程度は真実であることが多い。ギターが重いということは、通常、木材の質量が多い（そして多くの場合、木材が硬い）ということであり、弦のアンカー・ポイントにおける機械的インピーダンスが増加し、弦からのエネルギー・ロスが少なくなります。実験によると、密度が高く硬い木材（アッシュやメイプルなど）で作られたギターは、軽くて柔らかい木材よりもサスティーンがやや長く、ダンピングが少ない傾向があることが確認されています。レイらの研究では、振動の減衰を抑え、サスティーンを向上させるために、「より規則正しい構造を持つ重い木材」を明確に推奨しています。しかし、重さだけが唯一の要因ではなく（構造や木材内部のダンピングも重要です）、ある点を超えると、極端に重い材料（金属ボディなど）は、他の損失メカニズムにより、比例したサスティンの利点が得られない場合があります。例えば、クラシックな重いレスポール（マホガニー＋メイプル）はサステインが良いことで知られていますが、非常に軽いギターはより「オープン」な響きを持つものの、自然なサステインは短いかもしれません。

• 神話：「特定の木材には固有の音色 "色 "がある（例：マホガニー＝ウォーム、メイプル＝ブライト）」
  所見：一部真実、一部誇張。アコースティック楽器では、こうした木材の音色の説明はメリットがある。ソリッド・エレクトリックでは、音色の違いは微妙である。マホガニーは一般的にメイプルよりも剛性が低く、ダンピングが大きいため、一般的に言われているように、高周波の振動のサスティーンがわずかに減少し、「ウォーム」な（つまりブライトでない）トーンになる可能性がある。メイプルの高い剛性は、高周波の振動をより維持し、「ブライト」なアタックをもたらす可能性があります。スペクトルの違いに関する科学的な測定結果は、これらの決まり文句とある程度一致しています。硬い木材は高周波のエネルギーをより多く支える傾向があり（したがって音が明るい）、ダンピングの高い木材は高次倍音をより早く減衰させます（したがって音が暗い）。しかし、これらの効果の大きさは小さい。例えば、トーンノブを下げたときのようなEQプロファイルの違いは生じません。そのため、エレキ・ギターでは木材Xは木材Yよりも少し明るい傾向があると言えますが、ブラインド・テストでは多くの人がそれを確実に聴き取るのに苦労します。マーケティング用語の中には、各樹種が極めてユニークな音色を持っていると信じ込ませるものがあるが、これは管理された証拠によって裏付けられていない。違いは実際にあるが、些細なものだ。

• 神話：「最高のエレキ・ギター・サウンドにはエキゾチックなトロピカル・トーンウッドが必要」
  所見：根拠はない。多くのエキゾチックウッド（ローズウッド、エボニーなど）は、科学的に証明されたエレキギターの音色の優位性よりも、美観、耐久性、歴史的名声のために使用されている。持続可能性への懸念が高まる中、研究者たちはエレクトリック・ギターに地元産の木材や非伝統的な木材を使用することを検討している。Jasińskiらによる聴感上の研究は、熱帯産のトーンウッドの使用を疑問視することが動機のひとつであり、代替木材が熱帯産の木材の知覚可能な範囲内の音を出すことができることを発見した。.言い換えれば、木材が同等の機械的特性（剛性、密度、ダンピング）を持っている限り、非常に似た結果を生み出すことができる。木材の選択は、神秘性よりも材料特性（弾性係数など）によって導かれるべきである。実際、Puszynskiの論文によれば、弾性率は樹種名よりもサスティーンやピーク出力に相関する。つまり、高い剛性を持つ国産材は、希少な外来種と同等の性能を発揮する可能性があるということだ。ある種の希少な木材だけがエレクトリック・ギターの「プレミアム・トーン」を生み出すという神話は、主にマーケティングによるもので、製作者や科学者は、オーク、パイン、チェリー、その他の非伝統的な木材で作られた楽器が、同じハードウェアと設計を使用した場合、通常の容疑者と同等のサウンドを持つことを証明している。

• 神話：「ボルトオン・ネックのギターはセットネック・ギターよりもサスティーンが劣るが、それは木材のカップリングが原因である」
  所見：木材の種類というよりも、構造に関する真実である。ボルトオン・ネック（フェンダー・スタイルなど）は、機械的な接合部がエネルギー・ロスの原因となるのに対し、接着されたセットネック（ギブソン・スタイル）は、より連続的な木材の接合が可能である。フライシャーのデッドスポットに関する研究では、ボルトオンとセットネックのギターを比較し、サスティーン特性や共振動作の違いを観察しました。しかし、その違いは単に「サスティーンが大きいか小さいか」だけではなく、共鳴の位置（つまりどの音がデッド・スポットになるか）にも影響します。よく練られたボルトオンは、それでも非常によくサスティンします（そして、サスティンで知られる多くのベース・ギターに使われています）。この神話は、ジョイントの設計、ネックの質量、木材の接触面積の複雑な相互作用を単純化しすぎています。木材の観点からは、組み立て方法と構造的結合（ネジ、接着剤など）も、弦からエネルギーがどのように流れ出るかを支配していることを思い起こさせる。同じ木材でもネック・ジョイントが異なる2本のギターは、同じデザインでも樹種が異なる2本のギターよりも、より大きな違いが生じる可能性が高いでしょう。ですから、この記事の焦点ではありませんが、木材がどのように接合されているかが、楽器の振動挙動にとって木材そのものと同じくらい重要であることは注目に値します。

• 神話：「マグネティック・ピックアップは弦の振動しか拾わないので、木材の役割は無意味だ」
  所見：「 マグネティック・ピックアップは弦の振動しか拾わないので、木材の役割は無意味だ」：この神話は、木材の役割を誤解していることから生じている。ピックアップが弦の動きを感知するのは事実で、木の動きを感知するわけではない。しかし、木材は弦の動きに影響を与える！木材が弦のエネルギーをより早く失わせたり、弦の動きを変化させたりすれば、ピックアップの出力はそれを反映する。実験によると、ピックアップの信号には、木材に起因する影響（減衰時間や周波数の違いなど）が反映されています。ピックアップは、弦がある特定の方法で振動している理由を「気にする」のではなく、それぞれの瞬間の機械的な動きを電気信号に変換しているだけなのです。つまり、より柔らかい木材があるハーモニクスの減衰を20％速くした場合、ピックアップはその減衰を忠実に再現するのです。この俗説は、木材が空気を振動させることで音を出すアコースティック・ギターとの混同からきているのかもしれない。エレクトリック・ギターの場合、木材が直接新しい音を加えるのではなく、弦の挙動を変調させ、それがピックアップの出力を変調させる。したがって、ピックアップが木材を無関係にするというのは誤りであり、より正確には、"ピックアップとエレクトロニクスは木材の効果を覆い隠すことはできるが、排除することはできない "ということになる。

結論物理学と知覚の和解

ソリッド・ボディのエレキ・ギターは、振動する弦とそれを支える木製の構造体とのマリアージュであり、電磁ピックアップが音を伝達する一方で、木材が弦の振動をバックグラウンドで静かに形づくる。ボディ、ネック、指板の木材の選択は、サステイン・タイム、周波数レスポンス、デッドスポットの発生に測定可能な影響を与えることが、高度な学術研究によって明らかにされている。一般的に、密度が高く硬い木材は、エネルギー・ロスを最小限に抑えることで、より長いサスティーンとほのかに明るい音色を提供し、一方、軽い木材やダンピングの大きい木材は、サスティーンを短くし、特定の周波数を和らげる可能性があります。これらの効果は振動力学に根ざしたもので、素材の剛性、質量、内部ダンピングの違いが、弦のエネルギーの吸収や反射の仕方に違いをもたらします。

しかし、大きさは重要である。科学的な文献によると、エレクトリック・ギターにおけるトーンウッドの影響は二次的なものであるというのがコンセンサスです。トーンウッドの影響は存在するが、ピックアップやアンプのEQ、あるいはギターの構造設計（ブリッジ・タイプ、ネック・ジョイントなど）といった一次的な要因に比べると、比較的小さい。音響心理学的分析やブラインド・テストによると、リスナーはコントロールされた条件下では木材の違いを聞き分けることができますが、特に他の音や歪みが入ってくると、その違いは一般的な聴力の閾値に近づいてしまうことが多いようです。演奏家やカジュアルなリスナーにとって、木材がもたらすニュアンスはマスキングされてしまうか、単に音楽体験にとって重要でない場合があります。

神話を覆すという観点から見ると、多くの単純化された主張は精査に耐えません。エレキ・ギターのサウンド・チェーンの根本的な限界を回避する魔法のような「トーンウッド」は存在しないのです。同時に、木材の効果がゼロであるという一面的な見方は不正確であり、より正しい見方は、木材には何らかの効果があるが、それを確実に検出するには高解像度の測定や注意深いリスニングが必要である、というものです。多くのギタリストは、異なる木材を使用したギターのフィーリングやトーンに微妙な違いがあると言いますが、その違いは小さく、アンプやエフェクトの選択によって上書きされてしまうことも多いのです。

実用的な意味合い：最後の一滴まで洗練された音色を求めるギター製作者や愛好家にとって、これらの知見を理解することは有益である。最大限のサスティーンを求めるのであれば、剛性が高く、減衰の少ない木材（および接合部でのエネルギーロスを最小限に抑える設計）を使用することが有利となる。例えば、メイプルネックやエボニーボードを選んでキレを出したり、マホガニーを選んで暖かみを出したりすることで、高音域の減衰が微妙に変化することを知ることができます。一方、安価な木材や複合材を使うと音色が損なわれるのではないかと心配する人には、材料が適切な構造特性を持っている限り、耳で聴いただけでは伝統的なトーンウッドとほとんど見分けがつかない音になるという安心感を科学が与えてくれる。エキゾチックなトーンウッドが希少であることを考えると、ヤシンスキーのような研究は、樹種名よりも機械的特性のマッチングに注目することで、音を大きく犠牲にすることなく代替木材を使用できることを示唆している。

研究の継続：ギター音響学の分野は発展し続けています。新しい方法（レーザー振動解析、高度な信号処理、厳密な二重盲検試聴テストなど）は、あらゆる部品の影響をさらに解明するために応用されています。今後の研究では、フィニッシュ（ラッカーの厚さ）や木材のエイジング、ネック補強（トラスロッド、カーボンファイバー）が音色に与える影響など、他の要因についても調査されるかもしれません。今のところ、高剛性研究によって裏付けられたエレキギターのトーンウッドに関する真実は、こう要約できる：トーンウッドはソリッドボディ・ギターのサウンドを形成するが、その方法は微妙である。トーンウッドはソリッド・ボディ・ギターのサウンドを形成するが、その方法は微妙である。トーンウッドは振動のカップリングとダンピングに影響し、それがサスティーンと微妙なトーン・カラーに影響する。これらの影響は実際に 測定可能ですが、一般的には小さく、注意深く観察すれば聴こえますが、シグナル・チェーンの大きな要素の影に隠れてしまうことが多いのです。このことを知っていれば、プレイヤーやビルダーは、神秘的な畏敬の念を抱いたり、冷笑的な否定をしたりすることなく、エレキギターのトーンの方程式に木材がどのように関わっているのか、バランスの取れた、証拠に基づいた理解を持って、このトピックに取り組むことができます。

参考文献

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