Bù trừ cho độ căng của dây đàn guitar. – Tension Compensation

Với cùng một độ căng, tần số dao động tỷ lệ nghịch với chiều dài dây. Tần số gấp đôi khi đoạn dây còn một nửa.

Trên cùng một đoạn dây đồng chất, tần số tỷ lệ thuận với độ căng dây. Dây càng căng thì tần số càng cao.

 Các phím đàn được sắp xếp dựa vào công thức tính tần số các nốt của thang âm điều hòa 12 nốt. Theo đó phím 12 nằm tại trung điểm của dây buông, và cho âm cao hơn 1 bát độ so với dây buông.

 

Âm bồi (họa âm) – harmonic sounds

 Khi bắt buộc dây rung thành 2 múi (bằng cách tạo một nút chấn động tại trung điểm của đoạn dây) thì mỗi múi nhỏ này có tần số gấp đôi tần số của cả đoạn dây lúc chưa chia. Vì dây không thể rung thành một múi nên tần số cơ bản của dây biến mất. Hiệu quả âm thanh này gọi là âm bồi hay họa âm. Tạo nút chấn động bằng cách khẩy dây trong khi dùng vật chạm nhẹ không cho dây rung ở điểm giữa của nó. Ở đây ta chỉ xét âm bồi thứ nhất, tức là âm bồi do dây rung thành 2 múi.[1]

 Trên đàn guitar, bấm tại phím 12 (là phím chính giữa sợi dây), nốt nhạc có được cao hơn một quãng tám so với nốt của dây đó không bấm. Tức là âm thanh đó có tần số gấp đôi của dây buông.

 Vậy, về lý thuyết, trên cùng dây, bấm tại phím 12 cho ra âm thanh có cùng tần số với âm bồi của dây buông.

 Tuy nhiên, khi bấm ở phím 12, điểm giữa của dây bị dời đi một khoảng bằng khoảng tĩnh không. Tức là chiều dài dây thay đổi, dài hơn. Thay đổi chiều dài mà khối lượng dây không đổi nên độ căng của dây tăng thêm. Vậy khi bấm, đoạn dây rung sẽ dài hơn và độ căng tăng thêm. Vì độ căng của dây thay đổi nhiều trong khi độ dài thay đổi không đáng kể nên kết quả là tần số tăng thêm. Âm thanh khi bấm cao hơn âm thanh của âm bồi. Tức là khi bấm ở phím 12, ta có âm thanh lạc giọng (off tune). Tĩnh không càng cao thì lạc giọng càng nhiều. Dây càng cứng khỏe thì lạc giọng càng nhiều.

 Dây bị kéo căng khi bấm

Để bù lại sự gia tăng tần số này, khoảng cách từ chỗ bấm đến thanh tựa dây ở ngựa được tăng thêm, bằng cách dời ngựa đàn về phía đuôi đàn (khoảng 2 mm ~ 2.5 mm). Khi này, đoạn dây bấm sẽ dài thêm và tần số giảm đi. Khoảng cách từ phím 12 đến thanh tựa dây sẽ lớn hơn khoảng từ phím zero đến phím 12. Và trung điểm của dây cũng cách vị trí cũ (khoảng 1mm).

 Hệ quả là nốt bấm ở ngăn 12 có cao độ bằng hoặc gần bằng âm bồi tức là có tần số sát với 2 lần tần số của  dây buông, quãng 8 có được không còn lạc giọng nhiều. 

 Ngựa đàn dời về phía đuôi đàn

 Các phím khác, khi bấm cũng tăng thêm độ căng dây. Phím càng xa đầu đàn thì độ căng tăng thêm càng nhiều. Để giải quyết, tất cả các phím, trừ phím zero, được dời về phía đầu đàn để tăng độ dài đoạn dây bấm. Tuy nhiên người ta không dời tất cả các phím mà dời chỉ một phím zero về phía ngựa, làm dây ngắn lại. Lúc này vị trí các phím bị lệch về phía đầu đàn, làm đoạn dây bấm dài thêm, cho ra tần số thấp hơn bù lại với độ căng của lực bấm, sẽ cho âm thanh có tần số sát với lý thuyết.

 Gối dây dời về phía thùng đàn.

 Tuy dây đàn được thêm vài milimettre, người ta vẫn tính chiều dài dây theo kích thước chưa bù. Trong thực tế, cây đàn gọi là có chiều dài dây là 650mm sẽ có khoảng cách từ gối đàn đến thanh tựa dây là 651.5mm hay 652mm.

 Vì có nhiều loại dây cứng mềm khác nhau, và ngay như cùng một loại dây thì trong một bộ, độ cứng của từng dây cũng khác nhau, nên người ta không thể có một công thức toán học để tính toán khoảng bù độ căng dây. Thêm nữa, tĩnh không ưa thích của từng người chơi đàn cũng khác nhau. Nếu khoảng tĩnh không nhỏ, không cần bù nhiều như ở đàn có tĩnh không lớn. Người có ngón tay dài và khỏe thường sẽ thích tĩnh không lớn vì tiếng đàn trong hơn và có thể chơi mạnh hơn. Người mới tập đàn hay ngón tay ngắn thì chỉ phù hợp với đàn có tĩnh không nhỏ.

 Và vấn đề bù độ căng dây này vẫn là nghệ thuật của nhà làm đàn. Nó làm tiếng đàn hay dở khác nhau.

 Cũng vì độ căng dây tăng lên khi bấm, mà sự bù trừ thì không thể tuyệt đối chính xác, nên tiếng đàn guitar có rất nhiều màu sắc (do sai lệch tần số vài cents ở các nốt bấm và cùng một nốt nhưng trên các dây khác nhau), khác hẳn các nhạc cụ khác. Cũng vì điều này mà có nhiều cách so dây đàn khác nhau để chơi thật hay mỗi bài nhạc khác nhau (so với máy, so dây bằng âm bồi, so dây buông với dây bấm ở phím 5, so quãng 8…)

 July 1^st 2023

 Vũ Hồng Phúc

---

[1] Các âm bồi thứ nhì, thứ ba, tư… v.v… có được khi dây rung thành 3, 4, 5 múi do tạo nút tại điểm chia dây thành 3, chia 4, 5 phần bằng nhau.

Tiếng rè của dây đàn guitar

Rè có thể do nhiều nguyên nhân. Bất cứ một chi tiết nào của cây đàn không chặt đều có thể gây rè tiếng. Có khi do lỏng vít vặn khóa hay các mối keo dán ở các chi tiết của cây đàn, có khi do gỗ nứt ở đâu đó, có khi do có vật đè nhẹ trên mặt rung –như đoạn dây đàn thừa ở con ngựa, cũng có khi do đoạn thừa ở trục vặn dây; sử dụng dây cũ bị tróc cũng rè. Ở đây chỉ xét việc rè do dây đàn chạm phím khi rung.

Cần đàn (neck), Mặt phím (fret board), Ngựa đàn (bridge), Thanh tựa chống dây ở ngựa (saddle), Thanh gối chia dây ở đầu (nut), Phím (fret), Khoảng Tĩnh không (action).

Dây rung thành hình múi, chỗ dây văng xa nhất là ở giữa đoạn dây. Hai đầu dây tựa vào phím và thanh tựa chống dây thì cố định, khoảng văng là zero.

 

Dây số 6 (sợi trên cùng) đang rung

Dây rung trong mặt phẳng qua 2 đầu dây và vị trí rời dây của vật khẩy.

Nếu dùng móng tay hay miếng khẩy ép dây xuống, vuông góc với mặt đàn, thì khi bật, dây sẽ rung theo hướng lên xuống vuông góc với mặt đàn. Móc dây lên rồi buông cũng thế. Khẩy cách vuông góc này thì khả năng dây chạm phím rất cao. Nếu kéo dây ngang để khẩy, song song với mặt đàn, thì dây rung ngang. Khẩy kiểu này thì dây không chạm phím. Tuy nhiên trong thực tế không thể khẩy ngang song song với mặt đàn vì móng tay hay miếng khẩy lúc rời dây đều ở vị trí thấp hơn (khi ép) hay cao hơn (khi móc) so với độ cao của dây trên mặt đàn. Khi rung, dây văng xa nhất ở điểm giữa, nơi này là bụng của dao động. Nên cần có khoảng tĩnh không (action, tức khoảng trống để dây rung –là khoảng cách từ đỉnh các phím đàn đến mặt dưới của dây đàn) đáng kể giữa dây và phím đàn để tránh chạm phím và rè. Tĩnh không ở giữa dây buông (ở phím thứ 12) được dùng để xét tiêu chuẩn.

Vì dây trầm rung văng xa hơn dây bổng nên tĩnh không của dây số 6 phải lớn hơn của dây số 1. Tĩnh không càng nhỏ thì càng không thể khẩy mạnh: cường độ càng cao thì biên độ càng lớn. Do vậy, thanh tựa chống dây ở ngựa và gối đàn ở đầu có độ cao ở phía dây trầm lớn hơn phía dây bổng. Nó dốc xuống phía dây bổng. Có người giải quyết việc này bằng cách bào mặt phím thấp đi ở phía dây trầm và không cần làm dốc thanh tựa và gối dây. Nhưng làm như vậy, cần đàn có độ cứng không đều, dễ bị cong vênh qua thời gian. Và nhất là nó vô ích vì đàng nào thì người chơi đàn cũng phải mài lại để tinh chỉnh độ cao của 2 vật chống dây đó.

Các phím thì nằm trong khoảng rung của dây, nên để tránh cho dây khỏi chạm phím, phải nâng cao thanh tựa chống dây. Càng cao càng tránh được rè. 

 Thanh tựa càng cao càng khó bị rè

 

Tuy nhiên, tĩnh không càng lớn, tức là dây càng cách xa mặt phím, thì càng khó bấm, khó luyến láy. Tĩnh không lớn nhất cho dây trầm không nên quá 4mm, cho dây bổng không nên quá 3mm. Ngón tay càng ngắn thì tĩnh không nên càng nhỏ.

Tất cả các đỉnh phím thì nằm trên một đường thẳng (vì phím thì dài, nên có thể bảo rằng tất cả đỉnh phím phải nằm trên một mặt phẳng). Phím nào cao hơn mặt phẳng đó thì sẽ bị chạm dây khi bấm ngăn đàn trước nó. Phím nào thấp hơn, thì bấm phím đó sẽ rè do dây chạm phím kế nó.

Nếu mặt phím vồng lên (cong lồi) thì dây sẽ chạm (rè) khi bấm các phím phía đầu đàn. Nếu mặt phím hũm xuống (cong lõm), sẽ chạm các phím khi bấm phím phía miệng đàn.

 Mặt phím cong lồi

 Mặt phím cong lõm

 

Cả hai trường hợp mặt phím lồi hay lõm đều gây rè và phải nâng cao tĩnh không bằng cách nâng cao thanh tựa chống dây. Và như vậy tĩnh không sẽ lớn, gây khó bấm.

 

Vấn đề chạm phím của phần dây thụ động, không bị khẩy.

Phần dây này là phần bên kia của đoạn dây rung khi bị bấm vào phím nào đó. Khi đoạn dây này gây rè vì chạm phím, thì tiếng rè đó được gọi là tiếng rè ngược (back buzz).

Khi được bấm, đoạn dây bị chia làm 2 phần, phần được gẩy tiếp xúc với hộp đàn qua ngựa đàn là phần rung chính, phát ra âm thanh chính của nốt nhạc. Phần dây còn lại ở bên kia vị trí bấm, vì cùng là một thể với phần chính, nó cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi sự rung của phần chính, và nếu không bị cản trở nó sẽ rung theo với cường độ rất nhỏ. Ngay cả khi dây không bị khẩy, nó vẫn có thể cộng hưởng với sự rung của dây khác nếu phù hợp tần số. Đây là phần thụ động của dây khi bị bấm (in-active) nhưng có đóng góp vào phẩm chất của âm thanh. Khi đoạn này dài, tức dây bấm từ ngăn thứ 5 trở lên, thì độ ma sát không đủ để giữ cho nó khỏi rung. Nó sẽ chạm vào các phím và gây rè. Đây là một lý do cho việc nâng cao phím zero, vừa để tránh rè vừa để có thêm âm sắc. Và phải nâng đến một độ cao tối thiểu nào đó thì mới có thể tránh rè khi bấm các phím xa, vì khi này bụng chấn động có biên độ lớn. 

 Gối dây cao ngang đỉnh phím phẳng: đoạn thụ động có thể gây rè

Thanh gối chia dây ở đầu đàn (nut) chính là phím số không (fret zero). Để cố định vị trí dây, nó được xẻ rãnh. Các rãnh này có đáy không được thấp hơn mặt phẳng của đỉnh các phím nói ở trên. Và để giải phóng ma sát cho phần dây thụ động khi bấm, phím zero được thiết kế cao hơn mặt phẳng đỉnh phím.

 Gối dây được nâng cao để tránh rè ngược.

Nâng cao phím zero tức là tĩnh không ở phím 12 lớn thêm. Để trả tĩnh không lại độ lớn ban đầu, phải hạ thấp thanh tựa chống dây ở ngựa. Việc này làm giảm tĩnh không tại phím kế với phím bị bấm, và có nguy cơ bị rè.

Khi nâng cao phím zero thì độ cứng của dây ở đầu mút của nó làm cho việc bấm ở ngăn thứ nhất (và thứ hai) rất khó khăn. Đặc biệt là gần như không thể chặn nhiều dây ở ngăn thứ nhất. Vì khoảng cách từ dây đến phím quá xa, phải bấm rất mạnh thì dây mới ăn phím mà tạo nốt. Để giải quyết, các phím đầu được nâng lên sao cho các đỉnh phím nằm trên một đường cong lõm.

Các phím đầu được nâng cao

 Và như vậy, mặt phím có dạng cong lõm, nhưng đường cong này có tiếp tuyến tại phím cuối cùng là đường thẳng của mặt phẳng mặt đàn. Không như trường hợp mặt phím lõm xét ở các đoạn trước. Việc này để bảo đảm tĩnh không tại tất cả các phím mà vẫn giữ được độ cao nhất định của thanh chống dây ở ngựa đàn.

Trong thực tế, khi cần đàn và mặt phím được làm bằng gỗ đủ mềm, thì chỉ cần làm mặt phím phẳng tuyệt đối, khi căng dây, sức kéo của dây sẽ làm cần đàn cong một độ vừa phải để tạo độ lõm cần thiết. Nếu cần đàn làm bằng gỗ có độ cứng quá cao, khó bị cong, thì mặt phím sẽ được bào mỏng bớt về phía miệng đàn. Và việc này không dễ làm.

Một số hãng làm đàn gắn bên trong cần đàn một thiết bị bằng thép để điều chỉnh độ cong của cần (gọi là truss rod). Khi này, cấu trúc và vật liệu của cần đàn bị thay đổi. Nhiều nghệ sĩ không chấp nhận nhạc cụ như vậy. Dù chưa ai chứng minh được rằng nó làm tiếng đàn xấu đi. Tuy nhiên, vì thiết bị này làm cong toàn bộ mặt phím nên khi chỉnh nó thì cũng phải chỉnh lại độ cao của thanh tựa dây để giữ tĩnh không.

Khi mặt phím cong lõm, ta bảo rằng cần đàn có “neck relief” (làm dịu, giảm căng, với ý làm giảm tĩnh không cho dễ bấm).

Với 2 dây trầm số 6 và số 5, việc rè ngược rất dễ xảy ra ở các phím từ phím thứ 7 trở lên vì đoạn thụ động đủ dài (bụng dao động lớn) và có tần số gần với các nốt nhạc đang chơi (bị kích cộng hưởng).

Có thể kiểm tra việc rè của dây số 6 bằng cách chơi các nốt tại các ngăn VII, VIII, IX, X cùng lúc với các nốt nhất định nào đó trên dây khác.

- Ngăn VII (nốt B) chơi cùng nốt E trên dây 3 (ngăn IX) hay trên dây 4 (ngăn II)

- Ngăn VIII (nốt C) chơi cùng nốt B trên dây 4 (ngăn IX)

- Ngăn IX (nốt C#) chơi cùng nốt A trên dây 4 (ngăn VII)

- Ngăn X (nốt D) chơi cùng nốt G# trên dây 4 (ngăn VI) hay trên dây 5 (ngăn XI)

Tương tự, dây số 5 cũng có những vị trí bấm dễ bị rè ngược như dây số 6.

Từ dây số 4 trở lên dây số 1, chúng khó bị rè ngược vì biên độ rung của phần dây thụ động rất nhỏ. Một khi không rè ngược với dây số 6 thì không bao giờ bị rè ngược với những dây cao này.

Có thể kiểm tra độ cong của cần đàn bằng cách cho dây số 6 ăn phím (bấm hay dùng capo để kẹp) tại phím 1 và một phím phía cuối (phím 12 đến 19), khẩy nhẹ theo chiều ngang vào dây ở khoảng giữa của 2 vị trí cố định đó. Nếu mặt phím phẳng hoặc cong lồi thì toàn bộ đoạn dây đó chạm vào các phím và khi gẩy chỉ có tiếng rè, hoặc dây không rung do ma sát cao. Nếu có nhạc âm, là mặt phím có độ cong lõm. Càng lõm nhiều thì càng có thể gẩy mạnh mà không rè. Lõm nhiều quá thì dễ bị rè phím khi chơi bình thường (rè xuôi). Để hết rè xuôi, phải nâng cao tĩnh không, điều này gây khó bấm ở những phím phía cuối. Trong thực tế, độ lõm lý tưởng ở khoảng giữa của 2 chỗ cố định nói trên, tức là khoảng cách giữa đỉnh phím và đáy dây, là từ 0.2 đến 0.3 mm (bằng bề dầy của giấy in danh thiếp thông dụng).  

Kiểm tra độ lõm của mặt phím

 June 30th, 2023

Vũ Hồng Phúc

 

Ave Maria by Pietro Antonio Stefano Mascagni