پیکاپ گیتار چگونه کار می‌کند؟

اگر شما هم مثل گیتاریست‌های Sweetwater باشید، وقتی دوستتان یک گیتار می‌خرد، اولین سؤالی که از او می‌پرسید این است که “پیکاپ‌هاش چیه؟”. چون همه ما می‌دانیم که وقتی صحبت از گیتار الکتریک می‌شود، پیکاپ وظیفه بسیار مهمی را بر عهده دارد. پیکاپ‌ها انواع مختلفی مثل هامباکر، سینگل کویل، P90 و PAF دارند و به ازای هر گیتاریست، هزار جور تُن وجود دارد. در این مقاله، پیکاپ گیتار را به‌صورت علمی بررسی می‌کنیم و تلاش می‌کنیم به سؤالاتی چون پیکاپ چه‌کار می‌کند، چطور این کار را انجام می‌دهد و چرا این قسمت ساده از چنین تنوعی برخوردار است، پاسخی مناسب دهیم.

پیکاپ گیتار چیست؟

ساده‌ترین نوع نگاه به پیکاپ این است: پیکاپ از یک یا چند آهنربا تشکیل شده که داخل یک بوبین قرار گرفته‌اند و دور آن با سیم‌ هادی برق، سیم‌پیچی شده است. این دستگاه ساده، انرژی حرکتی (لرزش سیم گیتار) را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. در ادامه، همین انرژی الکتریکی وارد امپ شده و تقویت می‌گردد، سپس وارد اسپیکر می‌شود و این بار از انرژی الکتریکی به انرژی حرکتی (لرزش دیافراگم اسپیکر) تبدیل می‌گردد.

خب، فکر می‌کنم اکنون بدانیم که پیکاپ چه‌کار می‌کند، ولی هنوز نمی‌دانیم که چطور این کار را انجام می‌دهد. برای درک این مسئله، باید به سال ۱۸۹۳ برگردیم؛ زمانی که دانشمندی به اسم مایکل فارادِی، مبانی القای الکترومغناطیسی را کشف کرد.

کشف القای الکترومغناطیسی

فارادِی یک دانشمند خستگی‌ناپذیر بود. او این تئوری را مطرح کرد که الکتریسیته می‌تواند از طریق خاصیت آهن‌ربایی تولید شود. فرایندی که از آن با عنوان القای الکترومغناطیسی یاد می‌شود. برای اثبات این تئوری، او دور یک سیلندر کاغذی سیم‌ پیچید و دو سر سیم‌پیچ را به یک گالوانومتر (دستگاه سنجش جریان ضعیف برق) وصل کرد. بعد یک آهن‌ربا را داخل استوانه کاغذی حرکت داد و… خدایا؛ برق به جریان درآمده بود!

القای الکترومغناطیسی محصول نیرویی است که محرک الکترون‌های داخل اتم‌های فلز هادی است. وقتی سیم داخل میدان مغناطیسی حرکت می‌کند، در آن جریان الکتریکی ایجاد می‌شود. همین اتفاق از طرف دیگر هم صورت می‌گیرد. به این شکل که اگر سیم ثابت باشد و آهنربا به حرکت دربیاید، باز هم در سیم جریان الکتریکی ایجاد می‌شود.

این کشف فارادِی بعدها توسط فیزیکدان اسکاتلندی به نام جِیمز کلرک مَکسوِل به‌صورت علمی توضیح داده شد. کشف القای الکترومغناطیسی، اساس بسیاری از اختراعات از جمله ژنراتورها و ترانسفورماتورها را تشکیل داد و مسیر تمدن بشری را برای همیشه تغییر داد.

دو روش متفاوت: روش مغناطیس‌محور و روش سیم‌محور

خب… یک یا چند مغناطیس داریم، یک سیم‌پیچ و سیم‌های گیتار در حال ارتعاش که میدان مغناطیسی را تغییر می‌دهند. این تمام چیزی است که برای تولید جریان الکتریکی نیاز داریم. با این وجود به نظر می‌آید بین سازندگان پیکاپ درباره اینکه چطور میدان مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهند، اختلاف نظر وجود دارد.

در این باره دو تئوری اصلی وجود دارد: ۱- مغناطیس‌محور ۲- رشته سیم‌محور.

عقل سلیم احتمالاً حکم می‌کند که از روش مغناطیس‌محور تبعیت کنیم. در این روش، مغناطیس درون یک سیم‌پیچ (کویل) قرار دارد. ارتعاش سیم‌های گیتار باعث می‌شود که خطوط قوای میدان مغناطیسی به حرکت درآیند. حرکت کردن خطوط قوا در نزدیکی سیم‌پیچ (کویل)، باعث ایجاد جریان الکتریکی در آن می‌شود. البته عقل سلیم یک حکم دیگر هم می‌کند: همیشه نباید به عقل سلیم اعتماد کرد!

روش دوم، روش سیم‌محور است که مورد قبول کسانی مثل مخترع پیکاپ‌های PAF، آقای سِت لاور است. طبق آن، خود سیم‌های گیتار داخل میدان مغناطیسی و از طریق پُل پیس‌ها (pole piece یا قطبک‌) به مغناطیس تبدیل می‌شوند و لرزش آنها بالای سیم‌پیچ‌های پیکاپ، در سیم‌پیچ‌ها تولید جریان الکتریکی می‌کند. این یعنی الزاماً احتیاجی نیست که آهنربا داخل سیم‌پیچ قرار بگیرد؛ چرا که می‌شود با گرفتن یک آهنربا بالای سیم‌های گیتار، آنها را آهنربایی کرد.

به هر حال این حرفها را می‌گذاریم برای دانشمندها. چه در روش مغناطیس‌محور و چه در روش سیم‌محور، موضوع مهم برای ما این است که پیکاپ گیتار انرژی لرزشی سیم‌ها را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و این انرژی با کمک امپ و تجهیزات دیگر، به تُن‌های معرکه گیتار تبدیل می‌شود.

چرا پیکاپ‌های مختلف، تُن‌های مختلفی تولید می‌کنند؟

خب تا اینجا دیدیم که پیکاپ وسیله خیلی ساده‌ای است، مگر نه؟ ولی یک سؤال پیش می‌آید: “پس چرا صدای پیکاپ‌های مختلف، اینقدر با هم فرق می‌کند؟” جواب این سؤال در طراحی پیکاپ‌ها نهفته‌ است. فاکتورهایی از قبیل جنس آهنربا، تعداد حلقه‌های سیم‌پیچ، فاصله بین حلقه‌های سیم‌پیچ، ارتفاع و پهنای بوبین و چیزهایی از این قبیل، به تولیدکننده‌ها کمک می‌کند تا مثل نقاشی با چند رنگ و یک سری قوانین ساده، بی‌نهایت اثر مختلف خلق کنند.

بگذارید نگاهی بیندازیم به یک سری از فاکتورهایی که روی تُن پیکاپ‌ها تأثیر دارند.

سینگل کویل یا هامباکر

تا اینجا، پیکاپی که درباره‌اش حرف می‌زدیم، یک پیکاپ کلاسیک سینگل کویل بود که از شش پُل پیس مغناطیسی، یک سیم‌پیچ، یک بوبین و سیم‌های خروجی سیگنال تشکیل می‌شود. پیکاپ‌های سینگل کویل به صدای روشن و شفافشان معروف هستند. همین خصوصیت باعث شده که گیتاریست‌های بزرگی مثل دیوید گیلمور، اریک کلپتون، ستیوی ری وان و بسیاری دیگر به این نوع پیکاپ روی بیاورند. ولی از طرفی هم سینگل کویل‌ها خروجی ضعیفی دارند و در ضمن به امواج الکترومغناطیسی موجود در اطراف خیلی حساس هستند و به همین دلیل، نویز زیادی دارند. البته سازنده‌های امروزی راه‌های مؤثری برای حل این مشکلات پیدا کرده‌اند، ولی در روزگاران قدیم برای مقابله با هام و تولید خروجی قوی‌تر، پیکاپی ساخته شد به اسم پیکاپ‌ هامباکر.

یک هامباکر اصولاً دارای دو سیم‌پیچ است. سیم‌پیچ اول همان طراحی سینگل کویل است که همه ما با آن آشنا هستیم. سیم‌پیچ دوم دارای پُل پیس‌های برعکس است که قطب جنوبشان به سمت سطح رویی گیتار است. معمولاً دو سیم‌پیچ به‌صورت سری (البته نه همیشه) و با فاز متقابل پیچیده می‌شوند. هامباکر به علت میدان مغناطیسی قوی‌تر، سیگنال قوی‌تری تولید می‌کند و از سوی دیگر، اختلاف فاز بین دو سیم‌پیچ باعث از بین رفتن هام و نویز می‌شود. نتیجه، صدای قوی‌تر، بم‌تر، تهاجمی‌تر و بدون نویز است. هامباکرهای کمی به اندازه هامباکرهای سِت لاور (PAF) که در سال ۱۹۵۵ برای گیبسون ساخته شدند، نمادین هستند. این را هم بگوییم که در طول هشت دهه گذشته، خیلی از برندهای پیکاپ از جمله سیمور دانکن (Seymour Duncan) سعی کردند پیکاپ‌های PAF را بازسازی کنند.

حالا کدام بهتر است؛ سینگل کویل یا هامباکر؟ در حقیقت این دو نوع پیکاپ به‌ اندازه‌ای مرسوم و متداول هستند که واقعاً نمی‌شود گفت یکی از دیگری بهتر است. مثل بقیه ادواتی که در موزیک به‌ کار می‌روند، اینجا هم پای سلیقه و ترجیح نوازنده در میان است. اگر این دو نوع پیکاپ را دو پرانتز فرض کنیم، آنچه بین آنها واقع می‌شود، انواع پیکاپ‌ها با بی‌نهایت تُن و آب و رنگ صدایی است.

انواع گوناگون آهنربا برای پیکاپ‌ها

یک فاکتور تعیین‌کننده در تُن پیکاپ‌ها، نوع آهنربایی است که در ساختارشان مورد استفاده قرار گرفته است. به‌طور معمول، ما این سه نوع آهنربا را در ساختار پیکاپ‌ها می‌بینیم: سرامیکی، آلنیکو و گاهی اوقات هم نئودیمیومی.

متداول‌ترین نوع آهنربا، آلنیکوست که آلیاژی از آهن، آلومینیوم، نیکل و کبالت است. آلیاژهای آلنیکو بسیار مغناطیس‌پذیر هستند؛ به این معنا که می‌توانند مغناطیسی شوند و این حالت مغناطیسی را برای همیشه در خود حفظ کنند.

آهنرباهای آلنیکو در انواع مختلفی وجود دارند که Alnico II و Alnico V معروف‌ترین و متداول‌ترینشان هستند. این آهنرباها به لحاظ قدرت مغناطیسی و ساختار با هم تفاوت دارند. همین تفاوت باعث تفاوت صدایی میان پیکاپ‌ها می‌شود. برای مثال، اسم Alnico II بیشتر با صداهای وینتجی پیوند خورده است. این نوع آهنربا، میدرنج‌های واضح‌ و تریبل‌های نرمی تولید می‌کند و نسبت به Alnico V، خروجی پایین‌تری ارائه می‌دهد. در حالی که نوع Alnico V، بیس‌های کنترل‌شده، میدرنج‌های کاسته (scooped) و تریبل‌های زنگ‌داری عرضه می‌کند.

آهنرباهای سرامیکی از آلنیکو ارزانتر هستند و به همین خاطر برخی به‌ اشتباه فکر می‌کنند که کیفیتشان هم باید پایین باشد. ولی اینجا هم بهتر یا بدتر نداریم؛ بلکه مسئله بر سر تفاوت آنهاست. آهنرباهای سرامیکی بسیار قوی هستند و در نتیجه استفاده از آنها، به پیکاپ‌های هات‌تری ختم می‌شود. به همین خاطر گیتاریست‌های هارد راک و متال عاشق این نوع آهنربا هستند.

نوع neodymium، قوی‌تر از سرامیک و آلنیکو است. به‌واسطه میدان مغناطیسی بسیار قوی، آهنرباهای نئودیمیومی برای گرفتن صدای خالص ساز خیلی مناسب هستند. ولی بعضی اوقات به نظر می‌آید که قدرت بالای نئودیمیوم، برای پیکاپ‌های پسیو، کمی زیاد است. با این حال، برندهایی مثل Ernie Ball Music Man، به این نتیجه رسیده‌اند که استفاده از این نوع آهنربا در بیس‌های اکتیو، می‌تواند به صداهای معرکه‌ای منتهی شود.

نتیجه

این مقاله تنها نیم‌نگاهی بود به علم و هنر ساخت پیکاپ. برای گیتاریست‌هایی که می‌خواهند در مورد تُن گیتار و پیکاپ‌ها بیشتر بدانند، مقالات و مطالب بسیار زیادی در اینترنت وجود دارد. اگر در پی تُن خاصی هستید، پیشنهاد می‌کنیم جستجو و امتحان کردن پیکاپ‌های گوناگون را شروع کنید.

منبع: وب‌سایت Sweetwater
نویسنده: Jake Jenkins
ترجمه: بابک آخوندی