För många gitarrister, de rika, varma ljudet av en överdriven ventilförstärkare – tänk AC/DC:s krispiga Marshall-rytmtoner eller Carlos Santanas sjungande Mesa Boogie-drivna leads – går inte att slå.
Men varför är ventilljudet så eftertraktat? David Keeports, en fysikprofessor från Mills College i Kalifornien, tittade på vetenskapen om ventilförstärkare för tidskriften Fysik utbildning , för att förklara varför deras sound är "bättre" för så många gitarristers öron.
Professor Keeports sa:"Även om halvledardioder och transistorer är billigare, mer praktiskt, och tekniskt mer avancerade än glasventiler, ventiler överlever eftersom så många gitarrister är noggranna med sin ton, och föredrar ljudet en ventilförstärkare ger dem."
"På sin mest grundläggande nivå, detta beror på att en måttligt överstyrd ventilförstärkare producerar starka jämna övertoner, som tillför en sötande komplexitet till ett ljud. En överstyrd transistorförstärkare, å andra sidan skapar starka udda övertoner, som kan orsaka dissonans."
Professor Keeports utforskade fysiken varför till och med övertoner berikar ett ljud, och varför klangen på ljudet från en ventilförstärkare ändras när en gitarr spelas mer högt.
Först körde han en 200Hz sinusvåg – en ren våg med en enda frekvens – genom en liten Bugera hybridförstärkare, med en ventilförförstärkare och en solid state effektförstärkare. Han testade båda 'sidor' av förstärkaren; vrid först upp förstärkningsratten, som styr ventilförförstärkaren medan huvudvolymratten (som styr halvledareffektförstärkaren) var låg inställd. Han upprepade sedan processen med förförstärkaren lågt inställd och mastern dök upp.
Använder Logic Pro X musikproduktionsprogramvara, han undersökte de resulterande ljudvågorna i både frekvens- och tidsdomäner.
Professor Keeports sa:"Utgången från förstärkaren visade att en måttligt överstyrd ventilförförstärkare producerade framträdande 2:a och 4:e övertoner vid 400 och 800 Hz, och endast en mycket svag 3:e överton vid 600 Hz. För halvledarförstärkaren, detta mönster var omvänt. Allt detta beteende överensstämmer med det vanliga påståendet om övertonerna som ventil- och halvledarförstärkare producerar. Men historien är inte riktigt så enkel. Att överdriva ventilförförstärkaren hårdare ger starka udda övertoner."
"Skiftet mot udda övertoner vid ökande förstärkning är en egenskap hos ventilförstärkare som ytterligare förklarar deras tilltalande. En elgitarrspelare kan överstyra en förstärkare på två sätt:genom att skruva upp förstärkarens förstärkningskontroll, och genom att attackera gitarrsträngar starkare. Erfarna gitarrister spelar inte bara sin gitarr – de spelar också förstärkaren. Genom att slå hårdare eller mjukare på strängarna, de kan ändra klangfärg tillsammans med volymen."
Och varför beter sig en ventilförstärkare så?
"Den enkla fysiken för triodventilfunktionen förklarar allt, " sa professor Keeports. "Ventiler har två sätt att platta ut en sinusvåg. Överstyr en ventil måttligt, och den plattar ut bara toppen av vågen för att skapa en asymmetrisk våg som är rik på jämna övertoner. Överdriv ventilen hårdare, och det plattar också ut botten av vågen för att producera en symmetrisk våg full av udda övertoner."
"De jämna övertonerna ger komplexet, värma, rikt ljud som så många gitarrister önskar. Lägg till det en ventilförstärkares förmåga att producera något dissonanta men ändå drivande ljud när en gitarrist attackerar strängar hårdare och förvandlar rytmspel till huvudspel, och ventilfunktionen skapar precis den överton som en rockgitarrist behöver."
