Soundschrauben Grundkurs

[sChiZoo]

Es wird Zeit das hier mal ein Grundkurs zum Soundschrauben angeboten wird.

Ich werde versuchen hier Schrittweise mit mehreren Beiträge die Grundsätze der Entstehung von Synthetischen Klängen erklären. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Subtraktive Synthese (Analoge und virtuell Analoge Synthese). Wobei dei meisten Begriffe auch bei anderen Erzeugungsverfahren vorkommen.

Geplant sind 5 Posts zu den Themen:

Oszilatoren - Die Geburt
Filter         - Die Formung
Hüllkurven  - Das Leben
LFO´s        - Noch mehr Leben
Modulation  - Die Kontrolle

Ich hoffe ich kann euch damit die Grundbegriffe und ihre Bedeutung für den Klang klar machen.

 

[sChiZoo]

Teil 1: Oszillatoren

Alles hat seinen Anfang. Auch die Entstehung synthethischer Klänge. Man braucht einen Tonerzeuger. Bei den meisten Synthesizern sind das die Oszillatoren.
Ein Oszillator ist ein Schwingungsgeber. Er produziert eine elektrische Schwingung oder auch Welle genannt.

Diese Welle hat eine Form, Frequenz und Amplitude.

Die Form wird durch die Obertöne bestimmt und bestimmt den Klangcharakter der Schwingung. Die bekanntesten sind Sinus, Sägezahn, Rechteck und Triangel (Dreieck).
Die Frequenz ist regelbar und gibt die Tonhöhe(Pitch) des Grundtons an. Sie kann aber meist noch leicht verstimmt werden(detune).
Die Amplitude ist die Lautstärke der Schwingung, der maximale Ausschlag.

Ein Oszillator allein klingt meist langweilig, da er wenig Obertöne hat, und diese vor allem konstant gleich sind. Aus diesem Grund haben die meisten Synthesizer mehrere. Sie können eine andere Form haben, leicht verstimmt und miteinander gemischt werden. Durch das Verstimmen wiederholen sich die Wellenform nicht in der gleichen Zeit(Ihre Frequenz ist ja anders) und verändern damit die Form der Ergebniss-Welle. Durch das verlaufen der Einzelwellen wird der Sound lebendiger und wiederholt sich erst nach höherer Zeit. Er ist nun wesentlich reichhaltiger.

Anstatt der Oszillatoren hat ein Sampler Samples, Additative Synthesizer addieren vielen Sinuswellen. Physical Modelling simuliert Akustische/elektrische Geräte etc.

Aber egal wie, wir haben jetzt einen Sound, dessen Frequenz durch das Keyboard beeinflusst wird. Wir können also nun Melodien spielen. Aber das wird relativ schnell langweilig.....

 

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Teil 2: Die Filter

Nun hat man einen Sound, reichhaltig und schön. Aber Unschuldig wie er ist, lässt sich nicht viel mit ihm Anfangen.
Also nehmen wir ihm seine Unschuld und manipulieren sein Frequenzspektrum. Dazu verwenden wir Filter.
Ohne Filter wäre eine TB-303 nur ein Gameboy.

Aber was macht denn der Filter nun?

Das ist nicht so leicht zu erklären, da es viele verschiedene Filter gibt. Allen gemeinsam ist jedoch das sie gewissen Frequenzbereiche des Klangs anheben, senken oder gar auslöschen und dieser Verschiebbar ist. Dadurch bekommt der Klang noch mehr Charakter.
Der meist verwendete Filter bei Synthesizern ist der Tiefpass(Lowpass). Er lässt alle Frequenzanteile bis zu seiner Kennfrequenz (Cutoff, der beliebteste Drehregler schlecht hin) durch. Ab dieser senkt er die Frequenzen immer mehr ab. (Leider kann ich keine Diagramme zeigen.  :'( ) Das heißt je höher die Frequenz desto mehr wird sie abgesenkt. Je mehr Pole der Filter hat desto steiler ist die Kurve am Ende (Flankensteilheit=Pole des Filter). Die meisten Tiefpass filter sind dazu noch Resonanz-fähig. D.h je mehr Resonanz man einstellt, desto stärker werden die Frequenzen um den Cutoff angehoben.

Anhebung/Absenkung in dB
  |
  |
  |
  |
  |                    /^  <-Resonanzspitze
0|---------------/    
  |                           
  |                              <- Abfallende Flanke
  |                             
  |                              
  |__________________________________ Frequenz in HZ
  0                        | Cutoff                20´000

Beim Hochpass ist das genau umgekehrt. Da werden alle Frequenzen obehalb des Cutoffs unverändert gelassen.
Beim Bandpass hat man einen Tiefpass und einen Hochpass Filter hintereinander. Und lässt somit nur einen bereich in der Mitte durch. Peak-filter sind ungefähr wie ein Filter der nur Resonanz hat.

Das ganze ist nun sehr technisch erkärt, aber wie Klingt das ganze nun? Dafür braucht man ein bißchen vorstellungskraft und vor allem Erfahrung. Aber meist spezialisieren die Filter den Grundklang. Sie geben einem die Möglichkeit dem dicken Grundklang in etwas zu verwandeln. Sie geben dem Klang Persönlichkeit würde ich sagen.

Aber trotz dieser nun gewonnen Persönlichkeit, wirkt der Klang immer noch zu monoton. Er piepst/brummt schlichtweg klingt einfachvor sich hin. Der Sound braucht Bewegung leben.....

P.S: Sorry bin kein ASCII-Künstler..

 

[Play-X]

Als Ergänzung zm Thema Oszillatoren - wers lieber grafisch mag:

 

[sChiZoo]

Danke für die Unterstützung.
Wenn du noch Bilder für Filter-Kenn-Linien und Hüllkurven hast, dann nur raus damit. Die Texte schreib ich weiterhin...

P.S.: Da gibts noch tolle Bilder mit Wellen die sich addieren, die wären auch cool. Und wenn ein Moderator die Posts noch in die richtige Reihenfolge bringt habn wir eine Einführung...

 

[sChiZoo]

Teil 3: Hüllkurven

Nun sind wir bei den ersten Modulations-quellen angekommen.
Ein Sound der einmal angespielt konstant gleichbleibt, wirkt sehr unlebendig. Also muß er sich vom Anspielen bis zum Ende irgendwie verändern. Dazu verwendet man die Hüllkurven (Envelopes).

Hüllkurven erzeugen ein Modulationssignal. Diese Signal wird nicht ausgegeben, sonder zum beeinflussen diverser Parameter verwendet. Am leichtesten versteht man das bei einer Amplituden-Hüllkurve.

Eine Amplituden-Hüllkurve verändert die Laustärke des Klangs im Laufe der Zeit. Sie ist meist als ADSR ausgelegt, d.H. Attack-Decay-Sustain-Release. (Noch ein Bild bitte.. )
Die Attack-Zeit bestimmt die Dauer die der Ton braucht um vom Drücken der Taste bis zum erreichen seiner vollen Lautstärke benötigt. Ist sie niedrig eingestellt ist der Sound sofort da, wirkt Perkussiv. Wird sie hoch eingestellt schwillt der Sound langsam an, eher so ein Flächending.
Die Decay-Zeit ist die Zeit die der Ton braucht um von seinem höchst wert auf den Sustain-Wert zu kommen. Also das Abklingen des Anschlags.
Der Sustain-Wert gibt die Lautstärke der Halte-Zeit an. Also keine Zeit-differenz sonder eine realtive Lautstärke die verwendet wird solange die Taste gehalten wird.
Die Release-Zeit gibt an wie lange der Ton braucht bis er nach dem loslassen der Taste verstummt. Also so ähnliche wie der Nachhall ungefähr.

Daraus erkennen wir das die Amp-Env den Lautstärke-Verlauf des Klangs bestimmt. Es gibt aber noch andere Hüllkurven, die z.B. den Filter-Cutoff beeinflussen. Mit denen kann man dann die berühmten Sweepsounds machen. Man kann auch Hüllkurven auf ganz andere Sachen routen, wie z.B. Oszilator-Frequenz. Manche Synthies bieten auch für jeden Oszillator eine eigene Pitch und Amp Envelope.
Kurzum:
Durch Hüllkurven kann man den Verlauf der Parameter abhängig von der Lebenszeit eines Klangs bestimmen.

Je nach anzahl der Oszillator, Filter und Envelopes kann man schon sehr schickige Klänge machen. Aber stellt euch vor der Sound würde immer gleich klingen, oder ihr haltet ihn mal eine Sekunde auf einer Note. Das wäre immer noch langweilig....

Also wartet auf Teil 4 und 5 denn da lernt ihr euren Sound noch mehr zu beeinflussen.

 

[Play-X]

So, hier nun einmal die bekanntesten Filter:

Und ein Schaubild zur Resonanz:

 

[Play-X]

Hier ein Bildchen zur besagten ADSR-Hüllkurve:

 

[Play-X]

Hier eine Grafik von sich addierenden Wellenformen
in diesem Fall verschiedene Sinus-Wellen:

 

[sChiZoo]

Teil 4: LFO´s

Damit der Sound nicht so statisch ist, wurden LFO´s eingeführt.
LFO ist die Abkürzung für Low Frequency Oscillator. Zu deutch heißt das Nieder-Frequenz-Oszillator. Wer den Beitrag aufmerksam verfolgt hat wird sich wundern, warum noch mal Oszillatoren?
Das liegt daran das diese Oszillatoren zwar auch Wellen erzeugen, diese aber nicht dem Audio-Signal beigemischt werden. Sie werden verwendet um andere Parameter zu steuern. Deswegen liegt ihre Frequenz auch unterhalb des hörbaren Bereichs. Eine LFO Schwingung wiederholt sich meist erst nach mehr als 0.2 Sekunden (entspricht 5 HZ oder mehr). Das entstande Signal steuert dann meist Parameter wie di Lautstärke oder den Filter-Cutoff. Verhält sich also wie eine Hüllkurve die sich ständig wiederholt.
Eine Modulation der Lautstärke bezeichnet man meist auch als Vibrato. Eine Modulation des Filter-Cutoffs erzeugt sich wiederholende Sweeps.
LFO´s können bei manchen Klangerzeugern auch dem Tempo synchron geschaltet werden. Dann gibt man die frequenz in Notenlängen an. Viele LFO´s können frei schwingen oder mit jeder Note neu gestartet werden. Viele davon haben auch einen Delay parameter, damit der LFO erst eine gewisse Zeit nach dem Drücken der Note beginnt.

Spätestens nach dem einsatz der LFO´s müssten die Sounds vielseitig und interessant klingen. Die Variationsmöglichkeiten sind hiermit schon immens, aber der Einfluss auf den Sound bleibt beim Spielen dann doch noch gering..

 

[Play-X]

Kurze Anmerkung zu deinem LFO-Text:

Eine LFO Schwingung wiederholt sich meist erst nach mehr als 0.2 Sekunden (entspricht 5 HZ oder mehr).

ist nicht ganz richtig
Wenn sich die Schwingung nach mehr als 0.2 Sek. wiederholt
dann entspricht das weniger als 5Hz.

Eine Modulation der Lautstärke ist kein Vibrato
sondern ein Tremolo.
Das Vibrato was auch durch LFOs erzeugt werden kann
ist eine Modulation der Tonhöhe

 

[sChiZoo]

Thx, ist alles beides korrekt was du gesagt hast. Hab ich wohl nicht aufgepasst......