LA MAGIA DEL PICK-UP…. Un altro pezzo di chitarra

 

Molti pensano che il pickup sia esso stesso la chitarra elettrica e che in fondo quel pezzo di legno con le corde che ci sta di sotto se ha una bella forma e un bel colore ha già tutto  quel che serve… Considerazione fondamentalmente errata.  Errata come lo potrebbe essere se consideriamo essenziale soltanto un qualunque componente del nostro amato strumento.


Un Pick-up altro non è che un microfono, particolare per struttura e funzionamento, ma essenzialmente un microfono che capta ciò che di acustico la chitarra ha fondamentalmente di suo.  E come tutti i microfoni, vale anche per i pickup l’equazione che dice che meno ci mette di suo e meglio è: nel senso che essenziale resta il suono acustico prodotto sullo strumento e che il pickup deve restituire il più fedelmente possibile..

Prima di vedere come è fatto, come funziona, che tipi abbiamo, un po’ di storia ecc. è bene parlare di come è fatto il Suono. 

Il suono di uno strumento musicale  è un insieme  di onde sinusoidali sfasate tra loro e dette “armoniche”. L’ampiezza delle onde armoniche sono variabili ma la loro frequenza è sempre un multiplo intero di una frequenza fondamentale chiamata armonica di ordine uno (o fondamentale”) e che è quella con frequenza più bassa secondo il seguente schema

 

La somma di tutte le armoniche è il suono che noi percepiamo e che l’orecchio individua come unico e non come insieme di varie frequenze (tutte multiple fra di loro).

Analizziamo ancora cosa contraddistingue un suono

ALTEZZA: determinata dalla frequenza  della componente sinusoidale, minore è la frequenza più bassa sarà la nota fondamentale che noi percepiamo, ovviamente all’opposto più alta è la frequenza più acuta ci apparirà la nota

INTENSITA’: E’ la caratteristica che ci fa sentire un suono più o meno forte, in pratica il Volume (che dipende anche dalla distanza dalla sorgente e dalla pressione sonora esercita sul nostro timpano) .

TIMBRO:  è il colore del suono, quello che ci fa capire a parità di intensità e di altezza la differenza della “voce”… dal timbro noi percepiremo la voce di due persone diverse, di due chitarre diverse ancorché stiano suonando alla stessa altezza e alla stessa intensità. Dipende essenzialmente dalla forma dell’onda.

Perché queste precisazioni? Perché il pickup altro non fa che captare queste tre caratteristiche in funzione della sua natura elettromagnetica.

Uno strumento intanto per i fatti suoi genera al pizzicare delle corde un suono con una sua altezza , una sua intensità e un suo timbro… in pratica genera delle onde aventi sempre le caratteristiche sopra citate. Nel caso specifico di una chitarra la vibrazione della corda muterà in funzione delle specificità di quella chitarra, della forma del manico, della qualità dei legni , delle vibrazioni riflesse dalla Tavola armonica e dal fondo della chitarra (vibra, anche se non sembra, pure una chitarra a corpo solido), dello spessore delle corde, della loro lunghezza, ecc. proprio come avviene in una chitarra classica con la sola differenza di volume in quanto spesso una chitarra elettrica manca del suo naturale sistema di amplificazione che è la cassa armonica.

E’ bene sapere però che il “legno” sottostante non è così marginale come molti credono proprio in ragione di quanto detto sopra. Esempio vuole che in casa Gibson vengono montati pickup modello “classic 57” (vedremo dopo cosa sono) su chitarre da 2.000 euro fino a 30.000 ma ovviamente la risposta dello strumento, pur filtrato da un amplificatore non sarà neanche lontanamente paragonabile.

Altro esempio, prendiamo un microfono e due cantanti: se dietro il microfono a cantare ci sono io il risultato non può essere certamente paragonabile a quello di Bocelli che cantasse la mia stessa canzone. Sfatiamo quindi il mito che il pickup sia lui stesso a dare il suono….

E veniamo adesso a come è fatto un pickup e come funziona..

Prendiamo una calamita e avvolgiamola per un certo numero di volte con del filo di rame: avremo costruito una bobina elettromagnetica che se non sollecitata non fa nulla ma se alterata nel suo equilibrio in qualche modo genera una corrente elettrica alternata, determinata dalla variazione del flusso magnetico che circola all’interno di questo sistema chiuso (c’è un enunciato della legge di Faraday che ovviamente vi risparmio che determina matematicamente il valore di questa variazione).

Cosa ha pensato un giorno l’inventore del pickup (poi diremo chi è)?

Se sotto le corde metalliche (è importante questa caratteristica) di una chitarra monto quella bobina elettromagnetica sopra descritta, la vibrazione delle corde , che da ferme entrano a far parte del sistema magnetico chiuso,  genereranno l’alterazione del flusso magnetico della calamita e attraverso la bobina di rame in cui essa è avvolta passerà della corrente elettrica dipendente strettamente dal tipo di vibrazioni.
 Ma sopra abbiamo detto che le corde non vibrano a caso in una qualunque chitarra anzi  la loro vibrazione dipende dalle caratteristiche della chitarra stessa: ecco che il magnete genererà una corrente variabile proprio in dipendenza della vibrazione tipica di quelle corde.

Prima di addentrarci nella tecnica  cominciamo dalla storia

Inizialmente fu presa una semplice barretta calamitata e ci si avvolsero migliaia di spire di rame sottilissimo…. Fu l’idea di Loyd Loar, che in casa Gibson si occupava , da abile perfomer  di tale strumento, della costruzione di mandolini, e che nel 1924 realizzò il primo esemplare di pickup semplice (con la struttura sopra descritta). Dobbiamo aspettare però il 1931 e l’apporto di Adolph Rickenbacker per avere un primo esemplare di chitarra resofonica elettrica (chitarra con corpo metallico costruita per avere una sorta di amplificatore naturale a causa della sua forma). Finalmente Nel 1935 in casa Gibson cominciarono ad occuparsi seriamente di strumenti elettrici e nacque la EH-150, chitarra hawayana (tanto per intenderci una sorta di nonna dello strumento che rese celebri Santo&Johnny) e nel 1936 con la ES -150 comincia la storia della chitarra elettrica. Per precisione la sigla ES, ancora usata in casa Gibson, sta per Electric Spanish, come ad indicare la forma della chitarra spagnola ma elettrificata. Qui comincia anche la storia dell’archtop elettrica a me tanto cara…. Ma ne parleremo dopo di questa mia peculiare mania.

Fu Charlie Christian a portare al successo questa chitarra con il primo pickup a barra che nelle registrazioni dal 1939 al 1941 rappresentò la consacrazione della chitarra elettrica come voce nuova nella musica jazz, fino ad allora semplice supporto di accompagnamento.

Nel 1946 nasce sempre in casa Gibson il celeberrimo P90 che da semplice barretta magnetica si sdoppia in due magneti in ALNICO (Alluminio-Nichel-Cobalto) regolabili singolarmente (corde basse e corde alte separatamente) e nel 1948 i pickup montati a bordo diventano due, uno vicino il ponte e un vicino la tastiera sulla ES-300.

Nel 1950 comincia la lotta serrata: entra nella scena Leo Fender che da “radiotecnico” si trasforma in liutaio con l’introduzione di una chitarra rimasta praticamente immutata fino ad oggi a corpo solido e con dei pickup a singolo avvolgimento (single coil), chiamata inizialmente Broadcaster, poi Nocaster, in seguito ad una diffida della Gretsch per omonimia con una sua batteria, ed infine Telecaster, must ancora oggi della storia delle solid body.

Gibson non sta a guardare e avvalendosi della consulenza di un celebre jazzista ingegnere dell’epoca (che in effetti aveva avuto l’idea originaria della chitarra a corpo solido ma snobbato in prima battuta da mamma Gibson)  di nome Lester William Polfuss forse più famoso come Les Paul, crea la sua celeberrima Les  Paul standard.. con l’aggiunta di due pickup con comandi tono e volume separati. Nel frattempo Ted McCarty  presidente dal 1950 in casa Gibson dà l’ordine di progettare un qualcosa che lenisse i fastidiosi rumori che venivano captati insieme ai suoni dai pickup single coil: nel 1955 Seth Lover deposita la domanda di brevetto per un pickup che anziché essere composto da una bobina è fatto invece da due bobine in contrapposizione fra di loro: nasceva così l ‘ “Humbucker”  (soppressore di ronzio) che debutta nella Les Paul Standard del  1957. Poiché il brevetto non venne rilasciato immediatamente questo particolare pickup portava sulla basetta la scritta Patent Applied For (in attesa di rilascio) e passa alla storia ancora oggi con il mitico nome di PAF (che aveva come peculiarità tra l’altro un numero diverso di spire per bobina). Da questo momento comincia l’evoluzione dei pickup e si dividono le strade fra i single coil e gli Humbucker che caratterizzano da sempre i suoni Fender e Gibson assolutamente  differenziati per ragioni tecniche che spiegheremo nella seconda puntata in cui ci addentreremo proprio nell’elettronica del pickup e di come regolarsi nella scelta.

Ultima curiosità dal 1990 Gibson ha deciso di fare un remake del mitico PAF chiamando i suoi migliori pickup attuali, montati dalla ES-175  alla Citation, passando per la L5 e la Super 400 di oggi, proprio con il nome “Classic ‘57” in onore di quella fortunata serie di PAF (che poi il brevetto lo ottennero ovviament) lievemente differenti rispetto al vecchio modello di Seth Lover in quanto le due bobine hanno lo stesso numero di spire e sono immersi in un bagno cerato.. Nel 2002 la Gibson ha introdotto (credo con minor fortuna dei classic 57) la stessa riedizione di Seth Lover chiamando questa produzione con il nome di BurstBucker.

 

ANDIAMO AL  LATO TECNICO

Ricapitolando, la forma più elementare di pick-up magnetico consiste in un magnete a barra fissa con un unico filo di rame sottilissimo avvolto intorno ad esso parecchie migliaia di volte. Tale avvolgimento costituisce una bobina elettrica.

Il magnete genera attorno a sé un campo magnetico, e il pick-up montato sulla cassa della chitarra fa in modo che le corde d'acciaio passino attraverso il campo magnetico e interagiscano con esso. Con le corde a riposo, il campo mantiene una forma costante e non accade nulla nella bobina. Ma non appena la corda è percossa, il suo movimento altera la forma del campo e si genera della corrente alternata che raggiunge l’amplificatore e viene tradotta nel suono che udiamo uscire da quest’ultimo.

 QUESTO E’ UN ESEMPIO DI MAGNETE A BARRA FISSA.

Abbiamo  diversi tipi di pickup riconducibili essenzialmente a due famiglie : i single coil (ad avvolgimenti singoli, in serie o paralleli ad uno o più magneti) per intenderci quelli usati da Fender  nelle Stratocaster e telecaster , e gli Humbucker che di fatto sono due Single coil accoppiati secondo alcune indicazioni e motivazioni specifiche usati da Gibson in (quasi) tutte le chitarre di sua produzione. Evidentemente esistono in commercio molte marche e costruttori degli uni e degli altri e perfino liutai che se li fanno in proprio.

Di fatto per fare un pickup avendo una semplice bobinatrice per avvolgere il filo e procurandosi dei buoni magneti (questa è la parte più difficile, proprio per il concetto di “bontà”) realizzare un ottimo pickup può costare anche solo poche decine di euro o al limite quasi niente..

Vediamo la struttura di un single coil nei suoi tipi possibili

 

Perché queste 4 differenziazioni? La numero 1 è quella detta “Charlie Christian) ed è la forma più semplice ed essenziale. Ha un difetto di fondo…. Perché sia efficiente deve essere fermamente posizionato dalla fabbrica e perfettamente regolato in altezza in modo che il campo magnetico e la distanza dalle corde siano interagibili nel modo desiderato . Per ovviare a questo inconveniente (dalla figura 2 )si è passati dal magnete singolo  a magneti più piccoli (uno per corda), alcuni con la testa di una vite… ciò consente ai magneti di avvicinarsi alle corde attraverso una regolazione fine della loro altezza (ed è il modello usato da Fender).

Questi piolini magnetici sono avvolti anche singolarmente dalle spire di rame che poi possono essere collegati in serie o in parallelo. Queste scelte dipendono dalla volontà del costruttore di dare minore o maggiore impedenza alla bobina (da 600 a 6000 ohm): vedremo dopo la funzione di questa scelta.

Qual è il problema del single coil (che dal punto di vista qualitativo della riproduzione sonora è senz’altro migliore, tanto da far ricercare anche ai Gibsoniani i primi P90) che indusse l’ing. Seth Lover ad inventare l’Humbucker?

Tutte le bobine di pick-up sono sensibili a interferenze derivanti da radiazione elettromagnetica.

Ciò significa che tendono a raccogliere rumori o ronzii da altri amplificatori o da apparecchi elettrici posti nelle vicinanze o addirittura dalla sporcizia di fase della corrente elettrica erogata dalle centrali (generalmente è un disturbo che si attesta a 50/60 hz). Ciò si traduce spesso in un fastidiosissimo ronzio chiaramente avvertito attraverso l’amplificatore e aumentato al crescere del volume.. Ecco che nasce l’esigenza dell’humbucking (eliminazione del ronzio cosiddetto “hum”)

 Questi pick-up hanno due bobine, anziché una, collegate in serie (la corrente passa prima attraverso l'una e poi attraverso l'altra), ma fuori fase l'una con l'altra. Perciò qualsiasi interferenza vagante e inviata da una bobina come segnale positivo l’altra lo sentirà come un segnale negativo. Quindi le due correnti che scorrono in direzioni opposte, si cancellano l'una con l'altra e il ronzio non si trasmette all'amplificatore. Per garantire che le due bobine non cancellino anche le correnti generate dalle corde in vibrazione, le serie di poli di ogni bobina hanno polarità magnetiche opposte. Perciò quando la bobina secondaria inverte il segnale del campo magnetico disturbato, duplica, anziché cancellare, l'impulso elettrico. In altri casi la seconda bobina è in qualche modo isolata dall’influsso delle corde in modo da non captarne direttamente il flusso magnetico.  L’humbucker non solo riduce le interferenze vaganti indesiderate, ma ha un suono nettamente diverso da quello dei pick-up a bobina semplice: perché un po’ come l’effetto Dolby che levava il fruscio dai nastri ma di fatto opacizzava il suono  la struttura a bobina doppia dell' humbucker causa una definizione complessiva del suono inferiore (ma più grossa) e una minore risposta sulle frequenze alte che  vengono tagliate. Tutti avranno notato che le Fender hanno un suono quasi tagliente sugli acuti, al contrario delle Gibson che hanno un suono più pieno, quasi baritonale e assolutamente ricco soprattutto nei distorti ma poca enfasi sugli acuti.

E veniamo al funzionamento acustico del pickup.  Quando la corda della chitarra vibra genera delle armoniche (l’abbiamo detto) secondo approssimativamente questo schema

 

Come si vede dallo schema (è rappresentata una tastiera in cui il ponte sta a sinistra) ogni armonica ha l’ampiezza massima al centro e va diradandosi fino a zero ai lati. Questo concetto è fondamentale per il corretto posizionamento del pickup, anche in relazione al poco spazio che resta fra la fine della tastiera e il ponte. In generale vale la regola che tanto più un pickup è vicino alla tastiera maggiore quantità di fondamentale (a discapito delle armoniche) capta mentre più vicino è al ponte maggior peso assumono le armoniche rispetto alla fondamentale (ma il suono si assottiglia). Ecco perché in presenza di più pickup molto utilizzano il pickup alla tastiera per l’accompagnamento e quello al ponte per gli assoli. Mentre in presenza di un solo pickup di solito lo si allontana poco dalla tastiera ma si predilige questa posizione per il maggior quantitativo di fondamentale (è il caso della musica jazz vecchio stampo in cui la chitarra appare più cupa e nasale che non nella musica moderna dove al contrario si predilige il tono più acuto e aperto).

George Benson usa il selettore al centro per sfruttare le peculiarità di entrambi i pickup.

Anche l’altezza gioca un ruolo fondamentale: poiché la corda è in un campo magnetico, teoricamente più vicino è ai magneti più forte è il segnale (e la corrente emessa) ma meno sustain si ottiene perché le calamite stoppano ben presto la vibrazione. Terzo parametro, qualità “magnetica” dei magneti e numero di spire incidono anch’essi sul suono captato in funzione dell’induttanza: maggiore induttanza=minor passaggio di frequenze alte.

In conclusione, per non complicare troppo il discorso, un pickup è un sistema in equilibrio fra resistenza, capacità e induttanza scelte in funzione delle frequenze che si vogliono riprodurre a discapito di altre… più o meno acustico, più o meno saturo (per distorsioni potenti), più o meno tendente al metallico acuto o viceversa più portato verso le basse frequenze (fondamentali) tipiche della musica jazz.

Il discorso rischia di farsi difficile… si sappia però che in qualche modo è possibile, in base alle caratteristiche volute, ottenere, come si è detto in principio, un pickup che sia il più ottimizzato possibile al principio costruttivo della chitarra: ciò che ho voluto per esempio io con il mio Kent Armstrong custom hand made per Bambulì (avete sentito in Mona Lisa quanto “acustico” appaia il suono rispetto per esempio al pieno nasale del pickup della L5 di Wes Montgomery, con le dovute scuse per il sacrilego paragone?)

 

Un'ultima curiosità: avete mai notato il terzo pickup di una Stratocaster (quello vicino al ponte) messo volutamente storto?

 

Si cerca di avvicinare le tre corde basse alla tastiera per captare un po’ di “fondamentale” per evitare che il suono sia eccessivamente tagliente e troppo acuto.

Altra curiosità: nell’acquistare dei pickup, soprattutto humbucker occhio alla definizione “T” o R” per Gibson o “ponte” e “manico” per gli altri.

Infatti in considerazione del diverso punto in cui i pickup saranno posizionati possono essere progettati in maniera diversa per compensare/esaltare le frequenze (e le armoniche) con cui dovranno lavorare.

Consideriamo peraltro che più ci si avvicina al ponte più aumenta la distanza pickup-corde che può essere compensata o con una basetta di rialzo (metodo usato per i classic ‘57 che sono uguali sia al ponte o al manico) o con una diversa magnetizzazione dei piolini (i 490R e 490T delle Les Paul).

Altro particolare per le fender a 4 single coil.. di solito il pickup centrale ha una polarità inversa a quello accanto perché c’è la possibilità che accoppiandolo con un selettore assuma la funzione di humbucker.

PICKUP PIEZOELETTRICI

Che succede quando le corde non sono di metallo o quando lo stesso non è magneticamente sensibile , vedi il nylon delle chitarre classiche o il phosphor bronze per le acustiche? Semplice, il pickup magnetico diventa inutile e non può essere usato.

L’alternativa per queste chitarre è ricorrere alla microfonatura classica o alla sua variante (ma è lo stesso principio) dei Pickup Piezoelettrici.

Un pickup piezoelettrico è un dispositivo, normalmente costituito da cristalli, capaci di generare un campo elettrico al variare della pressione: in questo caso lo stress meccanico indotto dalle vibrazioni della corda sul ponticello creano la corrente elettrica necessaria per l’invio (vedremo come) del “suono” verso l’amplificatore.
La corda premuta (ANCHE INDIRETTAMENTE) sull'elemento piezoelettrico sviluppa energia sulle due facce superiore e inferiore del cristallo che sono polarizzate in segno opposto.

Se le due facce sono collegate elettricamente tra loro si genera una corrente che può essere trasformata in segnale audio. Ovviamente poiché il segnale è molto debole il piezo ha necessità che tale segnale da bassissima impedenza venga aumento ad alta… e lo si fa attraverso un circuito di preamplificazione alimentato a batterie.

 

Normalmente questi cristalli sono incapsulati in una barretta di plastica o di rame e la stessa viene posizionata sotto la selletta del ponticello (under saddle). Un errore comune che viene fatto (ci sono caduto anche io) è quello di considerare in questo caso l’osso del ponticello allo stesso modo di un normale osso di una chitarra non elettrificata e che quindi lo si può abbassare a proprio piacimento… Dov’è l’errore? E’ che dalla parte inferiore la pressione delle corde in qualche modo modella già originariamente il pickup piezo (che ricordo essere sottilissimo e che è un cristallo incapsulato) e poiché si parla di misurazioni nell’ordine di nanometri, quando si interviene sull’osso (dalla parte inferiore) si corre il rischio che questo non venga più ad essere “riconosciuto” dal pickup in maniera corretta  e non risponde più adeguatamente in termini di volume e tono.

Per concludere,  il funzionamento del pickup è dovuto all’eccitazione del cristallo attraverso le vibrazioni che si propagano attraverso il legno della tavola di una chitarra (ad esempio) quando le corde sono in vibrazione. Queste eccitazioni permettono la fuga di elettroni al lato del trasduttore adiacente alla tavola, rendendo negative tutte le cariche di tale lato, quando la tavola vibrante si muove verso l’esterno.

Quando quest’ultima si muove verso l’interno, gli elettroni migrano verso la superficie opposta, invertendo la polarità. Queste variazioni verranno trasmesse sotto forma di corrente alternata attraverso i due cavi di uscita.

Nel caso del pickup piezo (di per sé molto economico nella sua realizzazione)  ciò che conta molto è l’abbinamento con il preamplificatore/equalizzatore (la componente più costosa del sistema) e la posizione del pickup stesso: il suono eccessivamente metallico che si sente in chitarre elettrificate dipende proprio da questa accoppiata. Di solito il piezo sotto il ponte è la soluzione più comoda ma la meno felice perché capta il punto di peggior “informazione” sonora della chitarra e normalmente  infatti gli si abbina un altro microfono in corrispondenza della buca che però è molto soggetto ai fenomeni di feedback (effetto larsen): una corretta miscelazione può ovviare al problema ma la qualità finale non è mai pienamente soddisfacente. Infatti nelle chitarre acustiche si aggiunge di solito un pickup magnetico incastrato nella buca e in quelle classiche si ricorre all’aiuto di un microfono tradizionale esterno o di un vero e proprio microfonino tenuto con un braccio. Nella mia esperienza il miglior sistema riscontrato è stato quello della Takamine TH90, che al piezo sotto il ponte abbina una “valvola microfonica” insieme ad un preamplificatore di indubbia qualità.

Oltre al piezo a barretta esistono microfoni a contatto, di solito a pasticca (un sandwich di materiale piezo in mezzo a lamine metalliche)   tenuti con del biadesivo che captano le vibrazioni della tavola armonica e possono essere posizionati nei punti ritenuti “strategici” della TA a volte in abbinamento con uno analogo sul fondo: sempre dalla miscelazione si riesce ad ottenere un buon compromesso di fedeltà nella riproduzione. E’ il sistema recentemente adottato dalla Yamaha nella serie NCX che ho trovato, al momento,  essere di gran lunga il migliore.

Ultimo (delle mie descrizioni) il sistema Schatten che è un ottimo abbinamento dei vari sistemi con un pickup a barretta premontato in una sorte di ponticello posizionabile a piacimento con un biadesivo e di una pasticca ulteriormente installabile con un biadesivo in un altro punto. Ha il vantaggio di essere un sistema di ottima qualità e assolutamente non invasivo (è quello che ho montato su Galatea , classica in nylon e su un’acustica della Larrivee nativamente non elettrificata) . Il vantaggio è di essere oltretutto facilmente rimovibile e che non fora la chitarra in maniera eccessiva: occorre solo un foro per il jack, di solito nella fascia posteriore al posto dell’attacinghia, e tutto il resto biadesivo, compresi i controlli di tono e volume, mentre il pre, con batteria , è  inserito nella buca e tenuto con del semplice velcro.

Non si dimentichi che sia i pickup magnetici che quelli piezoelettrici sono solo l’anello centrale della catena che non può prescindere dalla qualità della chitarra e dall’altro capo dell’amplificatore (su questo c’è molto da dire…): alla fine sono chitarra e amplificatore i sistemi a cui dobbiamo prestare la maggiore attenzione perché il pickup anche se ottimo non farà altro che trasmettere il segnale che ha ricevuto. Se questo non è buono e dall’altro lato non è correttamente riprodotto non sarà il pickup a compiere il miracolo.

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