ピックアップ（音楽テクノロジー）

ピックアップは、楽器、特にエレキギターなどの弦楽器によって生成される機械的振動を捕捉または感知し、これを電気信号に変換する変換器です。この電気信号は楽器用アンプを使用して増幅され、スピーカーエンクロージャ内のスピーカーから楽音が生成されます。ピックアップからの信号は直接録音することもできます。

ピックアップを備えた最初の電気弦楽器である「フライパン」スライドギターは、1931年頃にジョージ・ボーチャムとアドルフ・リッケンバッカーによって作られました。 ^[1]

ほとんどのエレキギターとエレキベースは磁気ピックアップを使用しています。アコースティックギター、アップライトベース、フィドルでは圧電ピックアップがよく使用されます。^[要出典]

典型的な磁気ピックアップは、数千回巻かれた細いエナメル銅線で巻かれた1 つ以上の永久磁石(通常はアルニコまたはフェライト) で構成されるトランスデューサー (具体的には可変磁気抵抗センサー) です。磁石は磁場を作り出し、ピックアップのポールピースによって集中します。^[2]ピックアップ内の永久磁石は、その上のギターの弦を磁化します。これにより、弦は永久磁石の磁場と一致する磁場を生成します。弦が弾かれると、弦の周りの磁場は弦とともに上下に移動します。この移動する磁場は、ファラデーの電磁誘導の法則で説明されているように、ピックアップのコイルに電圧を誘導します。^[3]出力電圧は楽器や演奏スタイル、どの弦を弾くか、弦のどの位置かによって異なりますが、例えばブリッジで演奏されたサミックTVトゥエンティギターでは、1本の弦で16mV  RMS（ピーク値200mV  ）  、コードで128mV RMS（ピーク値850mV）が測定されました。^[4]

ピックアップはパッチ ケーブルでアンプに接続され、アンプは信号を増幅してスピーカーを駆動するのに十分な大きさの電力 (数十ボルト必要になる場合があります) を生成します。ピックアップはパッチ ケーブルを介して 録音機器に接続することもできます。

ピックアップはほとんどの場合楽器の本体に取り付けられていますが、ブリッジ、ネック、ピックガードに取り付けることもできます。ピックアップはパワーが異なり、スタイルも異なります。一部のピックアップはシングルコイルで、1つのコイルがすべての弦の音を拾いますが、他のピックアップはダブルコイルのハムバッキングです。プレシジョンタイプのベースギターに特徴的なハムバッキングの特殊なタイプは、スプリットコイルピックアップと呼ばれます。これは、2つのコイルがそれぞれ異なる弦を拾い、4弦ベースでは、1つのコイルがE弦とA弦を、2つ目のコイルがD弦とG弦を拾います。^[5]ピックアップは、エレキギターの音を区別する最も重要な要素の1つです。ほとんどのギターモデルはピックアップに違いがあり、ギター会社にとって新しいセールスポイントとして機能します。

ピックアップには磁気ポールピースがあり、通常は各弦に 1 つまたは 2 つありますが、レール チューブ ピックアップとリップスティック チューブ ピックアップは例外です。シングル ポールピースは各弦のほぼ中央に配置されますが、Fender Jazz BassやPrecision Bassの標準ピックアップなどのデュアル ポールピースは各弦の両側に配置されます。

ほとんどのギターでは、弦は完全に平行ではありません。弦はナットで収束し、ブリッジで分散します。そのため、同じギターでもブリッジ、ネック、ミドルのピックアップのポールピース間隔は通常異なります。

ピックアップのサイズとポール間の弦間隔にはいくつかの基準があります。間隔は、1 番目から 6 番目のポールピースの中心間の距離 (これは「E 対 E」間隔とも呼ばれます)、または隣接するポールピースの中心間の距離として測定されます。

一部の高出力ピックアップは非常に強力な磁石を採用しており、磁束が増加して出力も増加します。磁石が弦を引っ張る（ストリングキャプチャー^[6]と呼ばれる）ことでイントネーションに問題が生じたり、弦が減衰してサスティンが減少したりするため、最終的なサウンドに悪影響を与える可能性があります。

他の高出力ピックアップでは、弦の動きによって生成される電圧を高めるために、より多くの巻線が使用されています。ただし、これによりピックアップの出力抵抗とインピーダンスも増加し、ピックアップがバッファアンプまたはDIユニットによって分離されていない場合は、高周波数に影響を及ぼす可能性があります。

互いに近接した電線の巻き線は、同等の自己容量を持つ。ケーブルの静電容量に加わると、巻線のインダクタンスと共振します。この共振により特定の周波数が強調され、ピックアップに特徴的な音質が与えられます。巻線の巻数が多いほど出力電圧は高くなりますが^{[7] 、}共振周波数は低くなります。

ギター、ケーブル、アンプの入力における寄生抵抗と静電容量の配置は、このタイプのトランスデューサーに固有の誘導性ソースインピーダンスと組み合わされて、抵抗減衰2次ローパスフィルターを形成し、圧電トランスデューサーや光学トランスデューサーには見られない非線形効果を生み出します。ピックアップは通常、高い入力インピーダンス（通常は1メガオーム以上）を供給するように設計されており、低インピーダンス負荷は高周波の減衰を増加させます。シングルコイルピックアップの一般的な最大周波数は約5kHzで、一般的なギターのフレットボードの最高音の基本周波数は1.17kHzです。

シングルコイルピックアップは指向性アンテナのように動作し、音楽信号とともに、電源ハム（電力ケーブル、電源トランス、蛍光灯安定器、ビデオモニター、テレビからの迷惑な交流電磁干渉）を拾いやすい傾向があります。電源ハムは、ローカル電流周波数に応じて公称 50 Hz または 60 Hz の基本信号と、通常はいくつかの高調波成分で構成されます。

これを克服するために、ハムバッキングピックアップがジョセフ・レイモンド・「レイ」・バット（グレッチ社）によって発明され、セス・ラバーもギブソン社のために開発に取り組みました。^[8]誰が最初に開発したかは議論の余地がありますが、バットが最初の特許（米国特許2,892,371）を取得し、ラバーが次に取得しました（米国特許2,896,491）。

ハムバッキング ピックアップは 2 つのコイルで構成され、各コイルは互いに逆方向に巻かれています。6 つの磁極の各セットも極性が反対です。電気機器からの周囲のハムはコモンモード ノイズとしてコイルに到達するため、各コイルに等しい電圧が誘導されますが、2 つの電圧の位相は 180 度ずれています。これらは効果的に互いに打ち消し合い、ギターの弦からの信号は 2 倍になります。

最も一般的なように直列に配線すると、ピックアップの全体的なインダクタンスが増加し、共振周波数が低下し、高周波数が減衰し、2 つのコンポーネント シングルコイル ピックアップのいずれかが単独で出す音よりも高音が少ない (つまり、「太い」) 音になります。

代替配線では、コイルをバックパラレルに配置し、共振周波数によりニュートラルな効果をもたらします。このピックアップ配線はまれです。^[9]ギタリストはハムバッキングピックアップが「音がある」と期待するようになり、それほどニュートラルではないためです。高級ジャズギターでは、パラレル配線により大幅にクリーンなサウンドが生成されます。^[9]ソースインピーダンスが低下すると、高周波減衰の少ない容量性ケーブルが駆動されます。

サイドバイサイドのハムバッキングピックアップは、シングルコイルピックアップよりも各弦のより広い部分を感知します。^[10]振動する弦のより大きな部分を拾うことにより、ピックアップによって生成される信号には高調波に比べてより低い倍音が多く含まれ、結果として「より太い」音になります。シングルコイルピックアップの代わりとして設計された、シングルコイルの狭いフォームファクタのハムバッキングピックアップは、シングルコイルピックアップに似た狭い開口部を備えています。これらのシングルコイル交換用ハムバッキングの一部のモデルは、同様のインダクタンスのフルサイズのハムバッキングピックアップよりも、クラシックなシングルコイルの音に忠実な音を生み出します。

ほとんどのエレキギターには2つまたは3つの磁気ピックアップが搭載されています。ピックアップの組み合わせはピックアップ構成と呼ばれ、通常はブリッジピックアップからミッドピックアップ、ネックピックアップの順にピックアップの種類を書き表します。シングルコイルには「S」、ハムバッキングには「H」を使用します。通常、ブリッジピックアップはリードピックアップ、ネックピックアップはリズムピックアップと呼ばれます。^[11]

一般的なピックアップ構成は次のとおりです。

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  SS (フェンダーテレキャスター、ジャズマスター、ジャガー、ピーヴィーリアクター、リッケンバッカーギター)
• 
  SSS (フェンダーストラトキャスター)
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  HSS ( Fender HM Strat、Peavey Raptor EXP、Peavey Destinyなどのスーパーストラト)
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  HSH ( Ibanez RG、Ibanez S、その他スーパーストラト)

• HH (ギブソン レスポール、スーパーストラトを含むその他多数)

あまり頻繁に見られない構成は次のとおりです。

• S (フェンダー エスクァイア、初期のギブソン レスポール ジュニア、ギブソン メロディメーカー、ダンエレクトロU1、一部のテレキャスター)
• H (ギブソン ES-165 ハーブ エリス、クレイマー バレッタ、後のレス ポール ジュニア)
• HS (ハマー カリフォルニアン デラックス、レスポール BFG、スクワイヤー '51 )
• HHH (一部のギブソン レスポールゴールドトップおよびカスタムモデル、ギブソン SG-3、ギブソン ES-5 スイッチマスター(1957 年以降)、クレイマー ジャージー スター、アイバニーズ デストロイヤー、アイバニーズ PGM200 )

特定のモデルでのみ使用されるまれな構成の例は次のとおりです。

• HSですが、中央にシングルコイルがあります ( Fender Jazzmaster、Ibanez RG2011SC、Fender Player Jaguarのいずれかのモデル)
• HSSですが、ミドルシングルコイルとブリッジハムバッカーの間に隙間がありません（Hamer Phantom の角度付きネックピックアップ）
• HHS ( Mayones Legend “22” Anders Nyströmシグネチャー、一部の ESP Stephen Carpenter モデル、および Alembic Jerry Garciaモデル)
• HSSH (ミュージックマンスティーブ・モースシグネチャー)
• SH (一部のテレキャスター、ミュージックマン「バレンタイン」ジェームス・バレンタインのシグネチャー)
• SHH (初期の 7 弦 ESP Horizo​​ns)
• SHS (フェンダーウェイン・クレイマーシグネチャー)

圧電ピックアップには圧電結晶が含まれており、振動を変化する電圧に直接変換します。

多くのセミアコースティックギターやアコースティックギター、一部のエレキギターやベースには、マグネティックピックアップの代わりに、またはマグネティックピックアップに加えて、ピエゾピックアップが取り付けられています。これらは非常に異なるサウンドを持ち、電源ハムやモニタリングループからのフィードバックなど、他の磁場を拾わないという利点もあります。ハイブリッドギターでは、このシステムにより、マグネティックピックアップとピエゾサウンドを切り替えたり、出力を同時にブレンドしたりできます。ピエゾピックアップのみを備えたソリッドボディのギターはサイレントギターと呼ばれ、通常はアコースティックギタリストが練習に使用します。ピエゾピックアップは、既存の楽器を改造するために エレキギターのブリッジに組み込むこともできます。

チェロ、バイオリン、コントラバスなどの擦弦楽器のピックアップのほとんどは圧電式です。これらはブリッジに埋め込まれたり、ブリッジの脚と楽器の上部の間に置かれたり、まれにブリッジの翼の下にくさびで留められたりします。一部のピックアップは、取り外し可能なパテで楽器の上部に固定されています。

圧電ピックアップは出力インピーダンスが非常に高く、電圧源と直列の容量として現れます。そのため、周波数応答を最大化するために、機器に取り付けられたバッファアンプが取り付けられていることがよくあります。

ピエゾピックアップは、磁気ピックアップに比べて非常に広い周波数範囲を出力し、弦から大きな振幅の信号を出すことができます。このため、バッファアンプは、クリッピングによる歪みを避けるために、比較的高い電圧レール（約±9 V）から電力を供給されることがよくあります。より線形性の低いプリアンプ（シングルFETアンプなど）の方が、クリッピング特性が柔らかいため、好ましい場合があります。^[12]このようなアンプは歪み始めるのが早いため、より線形であるが許容度の低いオペアンプよりも歪みが「バズ」が少なく、聞こえにくくなります。^[要出典]ただし、少なくとも1つの研究^[13]によると、ほとんどの人は、電気楽器のプリアンプのブラインドリスニング比較でFETとオペアンプの回路の違いを区別できないことが示されており、これは他の種類のオーディオデバイスの正式な研究結果と相関しています。より広い範囲のサウンドを提供するために、ピエゾピックアップを磁気タイプと組み合わせて使用​​することもあります。

圧電効果を利用した初期のピックアップ装置については、「蓄音機」を参照してください。

いくつかのピックアップ製品は圧電ピックアップと同様に設置され使用されますが、エレクトレット^[14]やコンデンサーマイク技術^{[15]など、異なる基礎技術を使用しています。}

音を交流に変換するために使用される原理は基本的に 4 つあり、それぞれに長所と短所があります。

1. マイクは楽器によって生じる空気の振動を記録します。一般的にこの技術は優れた音質を保証しますが、フィードバックとクロストークという 2 つの制限があります。
2. コンタクト ピックアップは、楽器自体の振動を記録します。フィードバックが少なく、クロストークがまったく発生しないという利点があります。音質は劣りますが、価格が安いため、コンタクト ピックアップ (特に圧電ピックアップ) は最も人気のあるトランスデューサーとなっています。
3. 磁気ピックアップ。エレキギターに使用されている磁気ピックアップは、磁場内でニッケルまたはスチール弦の振動を記録します。このピックアップは (エレキギターの)アンプに直接接続できるという利点がありますが、スチール弦のアコースティックギターと組み合わせると、サウンドはエレクトリックになる傾向があります。このため、アコースティックギタリストは、通常、圧電ピックアップ、内蔵マイク、またはその両方を選択します。
4. 静電ピックアップ。別の方法としては、弦とピックアッププレート間の静電容量の変化を利用する方法があります。これらの電子ピックアップは従来のピックアップよりもはるかに高いダイナミクスを生み出すため、他のタイプのピックアップよりも、弱いピックの打撃と強いピックの打撃の違いがより顕著になります。

2つのトランスデューサーを備えた増幅システムは、両方の特性を兼ね備えています。マイクと圧電ピックアップの組み合わせは、通常、単一のトランスデューサーと比較して、より良い音質と低いフィードバック感度を生み出します。ただし、常にそうであるとは限りません。あまり使用されない組み合わせは、圧電ピックアップと磁気ピックアップです。この組み合わせは、ダイナミクスと表現力のあるしっかりとしたサウンドに適しています。ダブルシステムアンプの例としては、Highlander iP-2、Verweij VAMP、LR Baggsデュアルソース、D-TARマルチソースなどがあります。^[16]

ヘキサフォニック ピックアップ (分割ピックアップやポリフォニックピックアップとも呼ばれる) には、各弦ごとに別々の出力があります (ヘキサフォニックはギターのように 6 本の弦を想定しています)。これにより、各弦を個別に処理および増幅できます。また、コンバーターが個々の弦信号から来るピッチを感知し、通常はMIDI (楽器デジタル インターフェイス) プロトコルに従って音符コマンドを生成することもできます。ヘキサフォニック ピックアップとコンバーターは、通常、ギター/シンセサイザーのコンポーネントです。

このようなピックアップは（通常のピックアップに比べて）珍しく、 Moog Guitarの圧電ピックアップのようないくつかの注目すべきモデルが存在するだけです。ヘキサフォニックピックアップは、磁気式または圧電式、または電子ピックアップのようなコンデンサー原理に基づくもののいずれかです。

光ピックアップは比較的最近開発されたもので、振動する弦による光線の遮断を感知することで機能します。光源は通常LEDで、検出器はフォトダイオードまたはフォトトランジスタです。^[17] これらのピックアップは磁気や電気の干渉に完全に耐性があり、磁気ピックアップとは異なり、非常に広くフラットな周波数応答を備えています。

光ピックアップ付きギターは、1969年にシカゴで開催されたNAMMコンベンションでロン・ホアグによって初めて公開されました。^[18]

2000年、ライトウェーブシステムズの創設者クリストファー・ウィルコックスは、赤外線を使った光ピックアップシステムの新しいベータ技術を発表しました。2001年5月、ライトウェーブシステムは「S2」と呼ばれる第2世代のピックアップをリリースしました。^[19]

ピックアップには、アクティブとパッシブがあります。光学式ピックアップを除き、ピックアップは本質的にパッシブ トランスデューサーです。「パッシブ」ピックアップは通常、磁石の周りに巻線が巻かれており、最も一般的に使用されるタイプです。外部電源を必要とせずに電位を生成できますが、出力は比較的低く、出力の高調波成分は巻き線に大きく依存します。

「アクティブ」ピックアップには、信号を変更するための電子回路が組み込まれています。アクティブ回路は、ピックアップからの信号をフィルタリング、減衰、または増幅することができます。アクティブ システムの主な欠点は、プリアンプ回路を動作させるためにバッテリー電源が必要なことです。バッテリーは、ミュージシャンにとって不便なだけでなく、回路設計と機能を制限します。回路は、単一のトランジスタのように単純なものから、アクティブ フィルター、アクティブEQ 、その他のサウンド シェーピング機能として構成された複数のオペアンプまであります。使用するオペアンプは、バッテリー寿命を最適化するために低電力設計でなければなりませんが、この設計上の制約により、回路のダイナミック レンジが制限されます。アクティブ回路にはオーディオ フィルターが含まれている場合があり、これによりダイナミック レンジが低減し、特定の範囲がわずかに歪みます。高出力のアクティブ ピックアップ システムは、アンプの入力回路にも影響を及ぼします。

Rickenbacker は、ステレオ楽器 (ギターとベース) を販売した最初のメーカーです。同社独自の「Ric-O-Sound」回路には 2 つの独立した出力ジャックがあり、ミュージシャンは各ピックアップを独自のオーディオ チェーン (エフェクト デバイス、アンプ、ミックス コンソール入力) に送信できます。

テスコはステレオオプション付きのギターを製作した。^[20]テスコは上部の3本の弦と下部の3本の弦の2つのセクションを分割し、それぞれを個別の出力とした。

Gittlerギターは、各弦に 1 つずつ、計 6 つのピックアップを搭載した限定生産ギターでした。

ギブソンは、各弦ごとに個別の信号をキャプチャし、それをオンボードのアナログ/デジタル コンバータに送信し、その後、イーサネット ケーブル経由でギターから出力する HD.6X Pro ギターを開発しました。

• ブロスナック、ドナルド (1980)。ギターエレクトロニクス: ワークブック。カリフォルニア州オハイ: dB ミュージック社。ISBN 0-933224-02-8。

• ティルマン、ドナルド（2002）。ギターピックアップの位置と幅の応答効果
• ウィーラー、トム (1992)。『アメリカンギター：イラスト付き歴史』ハーパー社、ニューヨークISBN 0-06-273154-8 

ウィキメディア・コモンズには、ピックアップ (音楽テクノロジー)に関連するメディアがあります。

• ギターピックアップシミュレーション
• 磁性材料の特性（章）
• 基本的なエレキギター回路 - ピックアップ
• [1]
• ギターピックアップの良し悪しを決めるもの
• ギターケーブルの静電容量がギターピックアップの音色に与える影響
• 国立高磁場研究所のピックアップの仕組み