Fysik forklarer, hvorfor rockmusikere foretrækker ventilforstærkere

For mange guitarister, de rige, varm lyd af en overdrevet ventilforstærker – tænk AC/DC's knasende Marshall-rytmetoner eller Carlos Santanas syngende Mesa Boogie-drevne leads – kan ikke slås.

Men hvorfor er ventillyden så eftertragtet? David Keeports, en fysikprofessor fra Mills College i Californien, kiggede på videnskaben om ventilforstærkere til tidsskriftet Fysik uddannelse , for at forklare, hvorfor deres lyd er 'bedre' i så mange guitaristers ører.

Professor Keeports sagde:"Selvom solid state dioder og transistorer er billigere, mere praktisk, og teknologisk mere avancerede end glasventiler, ventiler overlever, fordi så mange guitarister er krævende for deres tone, og foretrækker den lyd, en ventilforstærker giver dem."

"På sit mest grundlæggende niveau, Dette skyldes, at en moderat overdrevet ventilforstærker producerer stærke jævne harmoniske, som tilføjer en sødende kompleksitet til en lyd. En overdrevet transistorforstærker, på den anden side skaber stærke ulige harmoniske, som kan forårsage dissonans."

Professor Keeports udforskede fysikken om, hvorfor selv harmoniske beriger en lyd, og hvorfor klangen i lyden fra en ventilforstærker ændrer sig, når der spilles mere højt på en guitar.

Først kørte han en 200Hz sinusbølge – en ren bølge med en enkelt frekvens – gennem en lille Bugera hybridforstærker, med en ventilforforstærker og en solid state effektforstærker. Han testede begge 'sider' af forstærkeren; skruer først forstærkningsknappen op, som styrer ventilforforstærkeren, mens hovedvolumenknappen (som styrer solid state effektforstærkeren) var sat lavt. Han gentog derefter processen med forforstærkeren sat lavt, og masteren skruede op.

Bruger Logic Pro X musikproduktionssoftware, han undersøgte de resulterende lydbølger i både frekvens- og tidsdomæner.

Professor Keeports sagde:"Udgangen fra forstærkeren viste, at en moderat overdrevet ventilforforstærker producerede fremtrædende 2. og 4. harmoniske ved 400 og 800 Hz, og kun en meget svag 3. harmonisk ved 600 Hz. Til solid state effektforstærkeren, dette mønster blev vendt. Alt dette er i overensstemmelse med den almindelige påstand om de harmoniske, som ventil- og solid state-forstærkere producerer. Men historien er ikke helt så enkel. At overdrive ventilforforstærkeren hårdere producerer stærke ulige harmoniske."

"Skiftet mod ulige harmoniske ved stigende forstærkning er et kendetegn ved ventilforstærkere, som yderligere forklarer deres appel. En elektrisk guitarspiller kan overstyre en forstærker på to måder:ved at skrue op for forstærkerens forstærkningskontrol, og ved at angribe guitarstrenge stærkere. Erfarne guitarister spiller ikke bare deres guitar – de spiller også på forstærkeren. Ved at slå hårdere eller blødere på strengene, de kan ændre klangfarve sammen med lydstyrken."

Og hvorfor opfører en ventilforstærker sig sådan?

"Den enkle fysik i triodeventilfunktionen forklarer alt, " sagde professor Keeports. "Ventiler har to måder at udjævne en sinusbølge. Overdriv en ventil moderat, og det flader kun toppen af ​​bølgen ud for at lave en asymmetrisk bølge, der er rig på lige harmoniske. Overdriv ventilen hårdere, og det flader også bunden af ​​bølgen ud for at producere en symmetrisk bølge fuld af ulige harmoniske."

"De jævne harmoniske giver det komplekse, varm, rig lyd, som så mange guitarister ønsker. Læg dertil en ventilforstærkers evne til at producere noget dissonante, men alligevel drivende lyde, når en guitarist angriber strenge hårdere og forvandler rytmespil til hovedspil, og ventilfunktionen skaber lige den harmoniske, en rockguitarist har brug for."