Elektrofony VIII - do historie elektromechanických nástrojů
V roce 1880 francouzští přírodovědci Jacques a Pierre Curie zjistili, že na některých krystalech při mechanickém namáhání vzniká elektrické napětí a že při přivedení napětí na tyto krystaly dochází k jejich mechanickým deformacím. Objevili tak piezoelektrický jev, který je možné využít při konstrukci elektromechanických a elektroakustických převodníků.
Ve 30. letech 20. století se piezokrystaly začaly užívat jako měniče gramofonových přenosek. V hudebních nástrojích se první piezoelektrické snímače objevily v 60. letech. Reagují přímo na deformace mechanických dílů, proto jsou vhodné pro snímání kmitů nekovových částí hudebních nástrojů. U piezosnímačů bývá obtížné dosáhnout vyrovnané frekvenční charakteristiky, často se proto kombinují s jinými snímači nebo mikrofony.
Konstruktér a kytarista Charles Kaman, který se od 40. let zabýval navrhováním dílů pro letadla a helikoptéry, se při konstrukci vrtulí důkladně seznámil s vlastnostmi dřeva, kovu i kompozitních materiálů. Získané poznatky chtěl použít při vývoji nového typu kytary. Po neúspěšných pokusech koupit firmu Martin a několik dalších výrobců kytar, začal Kaman v 60. letech na vývoji pracovat ve vlastní firmě Ovation Guitar Company.
První nová kytara Balladeer, později označovaná číslem 1111, byla představena v roce 1966. Namísto dřevěného těla měla oblou "vanu'' z laminátu, dřevěná byla pouze horní deska vyrobená ze smrku. Kytara byla jen akustická, nebyla vybavena žádným snímačem. Díky nové konstrukci měla silný a přitom dobrý zvuk, pevné tělo nepraskalo a neměnilo své vlastnosti vlivem vlhkosti a teploty. Kytary Ovation si proto rychle získaly oblibu mezi hudebníky. Jedním z prvních uživatelů byl Glen Campbell, který po čase požádal o nástroj se zabudovaným snímačem. V polovině roku 1972 byl uveden model 1614 - Electric Folklore, konstrukčně prakticky shodný s modelem Balladeer a vybavený piezoelektrickým snímačem v kobylce, u něhož se podařilo dosáhnout příznivého poměru mezi zvukem struny a rezonanční desky. Snímač poskytuje poměrně přirozený akustický zvuk s dostatečnou intenzitou a malou náchylností ke zpětné vazbě. Aby se omezil negativní vliv kabelu na signál z vysokoimpedančního snímače, je v kytaře vestavěn předzesilovač, který zároveň obsahuje filtr korigující frekvenční průběh snímače. První předzesilovače měly jen regulaci hlasitosti, později byly doplněny ovládací prvky pro řízení barvy zvuku. Novější verze mají stereofonní výstup. Kytary Ovation se staly prvními elektroakustickými kytarami všeobecně přijatými profesionálními hudebníky.
Piezoelektrickým snímáním se v polovině 60. let zabývala také firma Selmer, která keramickým piezosnímačem osadila svůj elektrický saxofon Varitone. Snímač s průměrem dva centimetry a tloušťkou asi jeden centimetr umístěný v krku nástroje běžné konstrukce dovoluje nezkreslený přenos i při vysokém akustickém tlaku vznikajícím ve vnitřním prostoru saxofonu. Díky vysoké tuhosti snímacího prvku nemá jeho instalace negativní vliv na akustické a mechanické vlastnosti nástroje a není jím ovlivněna technika hry ani zvuk. Snímač je také odolný proti působení vlhkosti vznikající při hře. Signál ze snímače je veden do předzesilovače, který je spolu s koncovým zesilovačem a napájecím zdrojem zabudován v reproduktorové skříni. Součástí předzesilovače je oktávový dělič, tremolo a echo. Na pravé straně saxofonu je umístěna krabička s ovládacími prvky. Na návrhu elektroniky se podílela firma Electro-Voice. Varitone se příliš nerozšířil. Saxofonisté měli často výhrady k umístění snímače v krku nástroje a dávali přednost tradičnímu snímání mikrofonem. Mnohým vadila i nutnost transportovat kromě saxofonu také reprosoustavu s vestavěnou elektronikou.
V průběhu dvou desetiletí se kvalita piezosnímačů výrazně zvýšila. Nyní se často užívají pro snímání strunných nástrojů, u nichž se nejčastěji zabudovávají do kobylky. Výhodou tohoto řešení je vysoká odolnost proti vzniku zpětné vazby. Je však snímán především zvuk samotných strun a potlačen vliv rezonancí nástroje. Při umístění snímačů na ozvučné desce je přenášen celkový zvuk nástroje lépe, vzrůstá však náchylnost ke zpětné vazbě a snímání rušivých zvuků vznikajících při hře. Piezoelektrické snímače vyrábí mnoho firem, k nejznámějším značkám patří Fishman, B-Band, L. R. Baggs, Highlander, Barcus-Berry nebo McIntyre.
Další informace o nástrojích s piezoelektrickými snímači najdete v knize Elektrofony I, kterou distribuuje vydavatelství Muzikus. Ukázky z ní si můžete prohlédnout na www.uvnitr.cz/knihy.html.
První ultrazvukový měnič s piezoelektrickým krystalem sestrojil v roce 1917 fyzik Paul Langevin při vývoji sonaru pro vyhledávání ponorek. Generovaný ultrazvukový signál byl tak silný, že byl schopen usmrtit ryby, které se dostaly do blízkosti přístroje.