จิมี เฮนดริกซ์คือวิศวกรระบบ

• ‘Purple Haze’ ที่บันทึกเสียงในปี 1967 เป็นกรณีตัวอย่างของการขยายกีตาร์ไฟฟ้าจากการเป็นเพียงเครื่องสาย ให้กลายเป็นระบบเสียงระดับอะนาล็อกซินธิไซเซอร์
• เฮนดริกซ์เชื่อมต่อเพดัลหลายตัวอย่าง Fuzz Face, Octavia, Wah-Wah, Uni-Vibe และ แอมป์ Marshall เพื่อสร้างลูปฟีดแบ็ก และควบคุมมันด้วยการเคลื่อนไหวของร่างกาย
• เพดัลแต่ละตัวทำหน้าที่เฉพาะ เช่น การบิดเบือนสัญญาณ·การมอดูเลตความถี่·การเลื่อนเฟส ทำให้ควบคุมการเปลี่ยนแปลงของโทนเสียงและความดังของกีตาร์ได้อย่างแม่นยำ
• นักวิจัยจำลองวงจรเหล่านี้ด้วย ngspice simulation และ Python script เพื่อวิเคราะห์ระบบเสียงของเฮนดริกซ์ในมุมมองวิศวกรรมระบบ
• การมองเฮนดริกซ์ใหม่ในฐานะศิลปินและวิศวกรระบบ ทำให้เขาได้รับการประเมินว่าเป็นนักนวัตกรรมทางเทคนิคที่ขยายขีดจำกัดของกีตาร์ไฟฟ้าอย่างเป็นระบบ

---

โครงสร้างของระบบเสียงของเฮนดริกซ์

• วันที่ 3 กุมภาพันธ์ 1967 เฮนดริกซ์ใช้ Octavia pedal ที่ Roger Mayer สร้างขึ้นเป็นครั้งแรกใน Olympic Studios กรุงลอนดอน เพื่อบันทึกเสียง ‘Purple Haze’
  • ตอนส่งเทปบันทึกเสียงไปสหรัฐฯ วิศวกรได้แนบบันทึกว่า “เสียงแตกตอนท้ายไม่ใช่อาการเสีย แต่เป็นเอฟเฟ็กต์ที่ตั้งใจ”
  • เพลงนี้ถูกบันทึกไว้เป็นกรณีพิสูจน์ว่ากีตาร์ไฟฟ้าเป็นเครื่องดนตรีที่ควบคุมได้เหมือนตัวสังเคราะห์รูปคลื่น
• เชนอุปกรณ์ของเฮนดริกซ์ต่อเป็น Fuzz Face → Octavia → Wah-Wah → Marshall 100W amp และการสะท้อนเสียงจากกีตาร์กับพื้นที่ช่วยทำให้ลูปฟีดแบ็กสมบูรณ์
  • ต่อมาเขาเพิ่ม Uni-Vibe pedal เพื่อใส่เอฟเฟ็กต์มอดูเลตเฟส

ข้อจำกัดของกีตาร์ไฟฟ้าและแนวทางของเฮนดริกซ์

• ก่อนทศวรรษ 1930 กีตาร์มีความดังต่ำ และแม้ electronic pickup จะช่วยแก้ปัญหานี้ แต่ปัญหาเรื่อง การดับของเสียง (envelope) ยังหลงเหลืออยู่
  • กีตาร์ไฟฟ้ามีการโจมตีเสียงแรงและเสียงดับเร็ว จึงขาดเสียงยาวต่อเนื่อง (sustain) เมื่อเทียบกับเครื่องสายหรือออร์แกน
• เฮนดริกซ์สร้าง modular analog signal chain เพื่อทำให้ เส้นโค้งของโทนเสียงและระดับเสียง ของกีตาร์คล้ายเสียงมนุษย์
  • เขาควบคุมเกนและฟีดแบ็กด้วยการเคลื่อนไหวของมือ เท้า และร่างกาย เพื่อปรับเสียงแบบเรียลไทม์

การจำลองวงจรและการวิเคราะห์

• นักวิจัยได้วงจรและพารามิเตอร์ของเพดัลแต่ละตัวมา แล้วจำลองด้วย ngspice
  • Fuzz Face ถูกโมเดลไว้สองเวอร์ชัน คือ germanium/silicon transistor
  • ปิ๊กอัปกีตาร์ถูกจำลองอย่างสมจริงโดยรวม ตัวต้านทาน 6kΩ, ค่าความเหนี่ยวนำ 2.5H และ capacitance ของสายเคเบิล
• ผลการจำลองถูกทำภาพด้วย Python script และเปิดเผยโค้ดทั้งหมดไว้ใน GitHub repository (nahorov/Hendrix-Systems-Lab)

ลักษณะทางเทคนิคของแต่ละส่วนใน signal chain

• Fuzz Face: วงจรขยายฟีดแบ็กแบบทรานซิสเตอร์สองตัว ที่แปลงคลื่นไซน์ให้กลายเป็นสัญญาณฟัซซ์เกือบรูปคลื่นสี่เหลี่ยม
  • เนื่องจากมี input impedance ต่ำ เมื่อลดวอลุ่มกีตาร์จะเกิด ‘cleanup effect’ ที่ทำให้รูปคลื่นกลับมาใกล้เคียงคลื่นไซน์อีกครั้ง
• Octavia: ใช้วงจรเรียงกระแสกลับด้านช่วงล่างของรูปคลื่น เพื่อเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า และสร้างเสียงสูงขึ้นหนึ่งอ็อกเทฟ
• Wah-Wah: band-pass filter ที่เลื่อนไปมาในช่วง 300Hz~2kHz ใช้อย่างโดดเด่นใน ‘Voodoo Child’
• Uni-Vibe: ใช้ วงจรเลื่อนเฟส 4 ขั้น และ photoresistor เพื่อมอดูเลตเฟสด้วยการสั่นความถี่ต่ำ สร้างโทนเสียงโปร่งลอย
• Marshall amp: ขับให้เข้าสู่ภาวะอิ่มตัวเพื่อเพิ่ม sustain และสร้าง ลูปฟีดแบ็กทางเสียง ผ่านการสะท้อนในพื้นที่
  • เฮนดริกซ์ปรับระยะและมุมระหว่างกีตาร์กับลำโพงเพื่อเปลี่ยนโหมดฟีดแบ็กและปั้นรูปเสียง

เฮนดริกซ์ในฐานะวิศวกรระบบ

• เฮนดริกซ์ไม่ได้ใช้หน่วยไฟฟ้าหรืออะคูสติกโดยตรง แต่เขาทดลองซ้ำอย่างรวดเร็วผ่านการทำงานร่วมกับวิศวกรอย่าง Roger Mayer และ Eddie Kramer
• แนวทางของเขาไม่ได้เป็นเพียงการด้นสดทางศิลปะ แต่ตั้งอยู่บนพื้นฐานของการออกแบบและการควบคุมเชิงระบบ จึงถูกประเมินว่าเป็นกรณีตัวอย่างของการขยายขอบเขตการแสดงออกของกีตาร์ไฟฟ้าด้วยเทคนิควิศวกรรม
• ตลอดช่วงกิจกรรมราว 4 ปี เฮนดริกซ์ยังคงถูกจดจำในฐานะนักนวัตกรรมเชิงวิศวกรรมที่ชดเชยข้อจำกัดเชิงโครงสร้างของเครื่องดนตรีอย่างเป็นระบบ เพื่อดึงศักยภาพการแสดงออกสูงสุดออกมา

[kuthia]

แม้แต่กีตาร์ก็เหมือนการพัฒนา ตอนที่เล่นได้ตามใจตัวเองนี่แหละสนุกที่สุด

[GN⁺]

ความเห็นจาก Hacker News

• เป็นบทความที่คนเป็นวิศวกรน่าจะเข้าใจได้ง่าย น่าสนใจตรงที่อธิบายเสน่ห์ของ การตั้งค่าไฮเกน ซึ่งมือกีตาร์มักเข้าใจโดยสัญชาตญาณ ออกมาในเชิงเทคนิค
  เซ็ตอัปของ Hendrix มีโครงสร้างที่สร้าง ความโกลาหลที่ควบคุมได้ ผ่านลูปป้อนกลับ ทำให้เกิดความตึงเครียดแบบที่สามารถปรับจูนความเปลี่ยนแปลงเล็กๆ ของโทนเสียงได้ แต่ก็ยังควบคุมไม่ได้ทั้งหมด
  การเล่นของเขาคือศิลปะที่ผสานเสียงอันไม่เสถียรนี้เข้าเป็นส่วนหนึ่งของเสียงของตัวเอง ถ้าอยากฟังงานศิลปะจากฟีดแบ็กที่คล้ายกัน ขอแนะนำอินโทร Computer Blue ของ Prince โดยเฉพาะเวอร์ชัน Hallway Speech Version

  • การเล่น Star Spangled Banner นั้นยอดเยี่ยมจริงๆ ความสามารถในการถ่ายทอดจนเหมือนได้ยินเสียงปืน เฮลิคอปเตอร์ ไซเรน และเสียงกรีดร้อง เป็น ผลงานชิ้นเอก อย่างแท้จริง
  • วันที่ผมสามารถทำให้แอมป์เกิดฟีดแบ็กโดยตั้งใจได้เป็นครั้งแรกระหว่างซ้อมวง คือช่วงเวลาที่ มหัศจรรย์ที่สุด ในชีวิต วันนั้นผมโซโลสดสดไปหนึ่งท่อน และจนถึงตอนนี้ก็ยังเป็นโซโลที่ชอบที่สุดของผม
  • เคยได้ยินมาว่า Hendrix เคยเลียนเสียงเอฟเฟกต์จากการ์ตูนด้วยกีตาร์ แล้วตอนอยู่ในกองทัพก็พยายามจำลองเสียงเครื่องบินรบ อาจจะเป็นแค่ตำนานเมืองก็ได้ แต่ผมว่ามันเป็น เรื่องเล่าจุดกำเนิด ที่เท่มาก

• ชื่อเรื่องแบบนี้ย้ำเตือนอีกครั้งว่าผู้คนไม่ได้ มองระบบวิศวกรรมอย่างจริงจัง

• มีข้อเท็จจริงที่น่าสนใจคือ ทุกวันนี้เอฟเฟกต์กีตาร์มักมีช่องอินพุตอยู่ด้านขวา เอาต์พุตอยู่ด้านซ้าย แต่ไดอะแกรมในบทความกลับเป็นตรงกันข้าม สมัยนั้นมันถูกผลิตแบบนั้นจริงๆ และ รุ่นรีอิชชูของ Fuzz Face ก็ยังคงประเพณีนั้นไว้

  • ผมคาดว่าสัญญาณจะไหลจากซ้ายไปขวา แต่กลับเป็นอีกทาง เลยรู้สึกแปลกๆ นิดหน่อย

• หลังยุค 1980 ก็มีวงจรชื่อ Sustainiac ปรากฏขึ้น เป็นวงจรแอ็กทีฟที่ติดตั้งในกีตาร์ เพื่อกระตุ้นการสั่นของสายอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดซัสเทนแบบไม่สิ้นสุด
  มีสวิตช์เปลี่ยนฮาร์มอนิกให้เลือกเสียงพื้นฐาน อ็อกเทฟ หรือโอเวอร์โทน และเปลี่ยนได้อย่างลื่นไหลระหว่างเล่น
  ดูการสาธิตจริงได้ในวิดีโอนี้

  • ต่อให้ไม่ได้ติด Sustainiac ก็ใช้เครื่องพกพาที่ชื่อ E-Bow เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์คล้ายกันได้ แม้จะควบคุมยากกว่า แต่ก็ทำลูกเล่นบางอย่างที่ Sustainiac ทำไม่ได้ เช่นดูส่วน spiccato ในวิดีโอนี้ ได้เลย ผมเคยลองให้มันทำงานกับกีตาร์อะคูสติกสายเหล็กได้ทีละสายเหมือนกัน

• เสียงของ Hendrix และ Mayer ยอดเยี่ยมมาก แต่สิ่งที่น่าทึ่งคือ Hendrix เล่นกีตาร์มาแค่ 11 ปีเท่านั้น เริ่มตอนอายุ 15 และจากโลกนี้ไปตอนอายุ 27

• การแสดงสดของ Hendrix ให้ เสียงที่สมบูรณ์แบบ เหมือนในสตูดิโอเป๊ะ ผมได้เห็นด้วยตาตัวเองที่คอนเสิร์ตในซานดิเอโก ไม่กี่สัปดาห์ก่อนเขาจะเสียชีวิต

• ไม่ว่าจะเป็นแนวไหน ผมเชื่อว่าการจับคู่ กีตาร์ไฟฟ้าแบบโซลิดบอดี + แอมป์หลอดสุญญากาศ คือเครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้น
  เครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ มี ช่องว่างที่ไม่มีวันแก้ได้ ระหว่างการแสดงออกของผู้เล่นกับการรับรู้ของผู้ฟัง แต่กีตาร์ไฟฟ้าเชื่อมท่าทางทางกายภาพเข้ากับการมอดูเลตทางอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างเป็นธรรมชาติ
  ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแอมป์หลอดกับปิกอัปก่อให้เกิดลูปฟีดแบ็กที่ซับซ้อน ทำให้โทนเสียงแปรผันได้หลายมิติ พลังในการแสดงออกทางกายภาพ แบบนี้ไม่มีซินธิไซเซอร์ตัวไหนเทียบได้

  • ในทางกลับกัน ก็มีกรณีอย่าง Pipe Guy, Basstong, Meute ที่เล่นเทคโนด้วยเครื่องดนตรีแอนะล็อก ผมเพิ่งเข้าถึงเทคโนได้จริงๆ ก็หลังจากได้ฟังดนตรีแบบนั้น แต่คำกล่าวที่ว่า “ผู้ฟังเข้าใจการแสดงออกของ Hendrix ได้อย่างเป็นธรรมชาติ” ก็อาจเป็น survivorship bias ได้เหมือนกัน เพราะพวกเราทุกคนคุ้นกับเสียงกีตาร์ไฟฟ้าอยู่แล้ว เครื่องดนตรีอย่างไวโอลินไฟฟ้าก็อาจทำตามหลักการเดียวกันได้ในทางทฤษฎี
  • ผมเล่นกีตาร์มากว่า 20 ปี และเพิ่งเริ่มเรียนเปียโนกับซินธ์เมื่อไม่นานนี้ เลยรู้สึกว่ากีตาร์นั้นเล่นเมโลดี้หลายอ็อกเทฟพร้อมกันด้วยสองมือได้ยาก แต่ละเครื่องดนตรีมีที่ทางของมันเองใน สเปกตรัมของการแสดงออก สำหรับผม The Listening Book กับ Bridge of Waves ช่วยได้มาก
  • ถ้าดูเชลโล จะเห็นว่าความสัมพันธ์ระหว่างท่าทางการเล่นกับเสียงนั้นชัดเจนเหมือนกัน ผมเลยไม่คิดว่าการเชื่อมระหว่างกีตาร์กับแอมป์จะมีอะไรวิเศษเป็นพิเศษ และเราก็สามารถ รีแอมป์ สัญญาณซินธิไซเซอร์เพื่อสร้างเอฟเฟกต์ฟีดแบ็กแบบเดียวกันได้
  • เทิร์นเทเบิลก็ไม่ใช่ข้อยกเว้น Q-Bert, Jazzy Jeff และ DJ คนอื่นๆ แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการสื่ออารมณ์ที่ผู้ฟังเข้าใจได้ทันที
  • ช่วงหลังมานี้มีคีย์บอร์ดอย่าง Seaboard Rise และ Osmose ที่ใช้เทคโนโลยี MPE (MIDI Polyphonic Expression) ทำให้สามารถแสดงออกละเอียดอ่อนอย่าง pitch bend หรือ vibrato แยกเป็นรายโน้ตได้ แต่ในด้านความพลิ้วไหวของการเคลื่อนไหวที่มองเห็นได้ กีตาร์ก็ยังเหนือกว่าอยู่ดี

• ผมชอบทั้งดนตรีและวิศวกรรม แต่บทความนี้ให้ความรู้สึกว่าไปในทางที่ แปลกๆ ไปหน่อย “ปัญหา envelope” นี่มันเป็นปัญหาที่ต้องแก้จริงหรือ? ตอนนั้นก็มีแอมป์หลอดดีๆ อยู่แล้ว และโทนคลีนก็น่าดึงดูดมากพอ Hendrix ไม่ใช่วิศวกรที่กำลังแก้ปัญหาทางเทคนิค แต่เป็นแค่ นักทดลองทางศิลปะ มากกว่า

  • เห็นด้วยเต็มที่ วัฒนธรรมกีตาร์มักมีแนวโน้มจะ สร้างตำนาน ให้ทั้งนักดนตรีและอุปกรณ์ Hendrix เป็นอัจฉริยะก็จริง แต่ตัวเลือกของเขาส่วนใหญ่เกิดจากความจำเป็นในทางปฏิบัติ เขาใช้ Fuzz Face เพราะในตอนนั้นมีตัวเลือกไม่กี่อย่าง เขากลับด้านกีตาร์เพราะหากีตาร์สำหรับคนถนัดซ้ายได้ยาก ฟีดแบ็กก็เป็นแค่สิ่งที่ค้นพบโดยบังเอิญแล้วเอามาใช้ได้อย่างเท่เท่านั้น
    เหมือนกับแบบสำรวจวรรณกรรมที่บอกว่านักเขียนไม่ได้ออกแบบสัญลักษณ์ในงานอย่างมีสติเสมอไป Hendrix เองก็น่าจะขับเคลื่อนด้วยความรู้สึกมากกว่าความตั้งใจชัดเจน ถึงอย่างนั้นผมก็ชอบที่บทความนี้โฟกัสไปที่ การวิเคราะห์เสียง แทนที่จะสร้างตำนานให้อุปกรณ์
  • บทความนี้ให้ความรู้สึกเหมือน การอธิบายมุกตลก

• มีสำนวนบางอย่างที่ทำให้นึกถึงงานเขียนของ LLM แต่เนื้อหาน่าสนใจพอที่จะอ่านจนจบ

  • ผมทำงานที่ IEEE Spectrum และบทความนี้ ไม่ได้สร้างโดย AI สื่อของเราจำกัดการใช้ generative AI อย่างเข้มงวด (ลิงก์นโยบาย)
  • อาจเป็นเพราะอินพุตกับเอาต์พุตของบทความนี้เกือบจะ 1:1 เลยให้ความรู้สึกแบบนั้น บางทีผู้เขียนอาจใช้ LLM แค่เป็น เครื่องมือขัดเกลา ก็ได้
  • ผมไม่รู้สึกว่าเป็นสไตล์ LLM เลย เครื่องหมายวรรคตอนอย่าง dash (—) กลับดูเป็น สไตล์บทความมืออาชีพ มากกว่า
  • พลังในการเล่าเรื่องของ LLM ยังไม่ถึงระดับนี้ แต่บทความนี้มีแรงดึงดูดเพราะ โครงสร้างการเล่าเรื่อง ที่มนุษย์เขียนขึ้น จะน่าเสียดายถ้าพลาดบทความดีๆ เพียงเพราะเห็นร่องรอยคล้าย LLM
  • สำหรับผมไม่ให้ความรู้สึกแบบ LLM เลย อยากรู้เหมือนกันว่าตรงไหนที่ทำให้รู้สึกอย่างนั้น

• น่าทึ่งที่มือกีตาร์จำนวนมากประสบความสำเร็จได้ด้วย จิตวิญญาณแห่งการทดลองทางอิเล็กทรอนิกส์ Hendrix, EVH, Les Paul, Brian May, Jack White, Tom Scholz ล้วนเป็นตัวอย่างเด่น

  • ในบรรดาคนเหล่านั้น Brian May โดดเด่นที่สุด เขาใช้กีตาร์ Red Special ที่สร้างขึ้นเองตั้งแต่วัยรุ่นมาตลอดชีวิต (ลิงก์วิกิ)
  • ขอแนะนำพอดแคสต์ History of Rock in 500 Songs อย่างมาก เช่นเรื่องของ Buddy Holly ที่บังเอิญสร้าง เสียงฟัซซ์ จากลำโพงเสีย หรือเอพิโสด The Who ที่เล่าต้นกำเนิดของแอมป์ Marshall โดยเฉพาะเอพิโสด Good Vibrations (ลิงก์) ที่เล่าชีวิตของ ผู้ประดิษฐ์ Theremin ซึ่งน่าประทับใจมาก
  • อย่างประโยคในหนัง Crossroads ที่ว่า “Muddy Waters invented electricity!” การทำให้บลูส์กลายเป็นไฟฟ้าคือช่วงเวลาแห่ง การปฏิวัติ โดยตัวมันเอง (ลิงก์วิดีโอ)