Elektronische Klangsynthesen - hs-rm.de · PDF fileJean-Michel Jarre • häufige...

Elektronische KlangsynthesenElektronische KlangsynthesenEin Einblick in die elektronische KlangerzeugungEin Einblick in die elektronische Klangerzeugung

Nadir Durmus18.11.2004

FH-WiesbadenFernsehtechnik und elektronische Medien

GliederungGliederung

1. Historisches zur Erzeugung elektronischer Klänge

2. Aktuelle Klangsynthesen

3. Analoge Klangsynthese



Die Entstehungsgeschichte elektronischer KlangerzeugungDie Entstehungsgeschichte elektronischer Klangerzeugung

• Prototyp der Elektrisiermaschine vom Magdeburger BürgermeisterOtto von Guericke (1606-1686)

• etwa 1750 baute Pater Prokop Divis ein orgelähnlicheselektrisches Musikinstrument (Denis D‘or), welches aus Saiten bestand und Blas- und Saiteninstrumente imitieren sollte

• 1867 wurde ein elektromechanisches Klavier von einer damaligenTelegraphenfabrik gebaut

Bild: Elektrisiermaschine nach Guericke



Historische Instrumente Historische Instrumente -- Dynamophon (1906)Dynamophon (1906)

• gebaut von Thaddeus Cahill

• andere Bezeichnung: Telharmonium

• als erstes elektronisches Musikinstrument bezeichenbar

• etwa 200 Tonnen schwerBild: Dynamophon



Historische Instrumente Historische Instrumente -- Dynamophon (1906)Dynamophon (1906)

• für jeden Halbton ein dampf-getriebener Wechselstromerzeuger

• Zahnradgeneratoren erzeugen sinus-förmige Schwingungen durch Induktion

• Additive Synthese

• die darauf gespielte Musik wurde übers Telefonnetz übertragen(Radio und Lautsprecher waren noch nicht erfunden)

Bild: Zahnradgeneratoren der Hammond B3



Historische Instrumente Historische Instrumente -- ThereminTheremin (1919)(1919)

• gebaut von Lev Sergejewitch Termen(eher bekannt als Leon Theremin)

• das erste wirklich brauchbare Instrument

• funktioniert berührungslos mit zwei Antennen

• regelbar in Tonhöhe und LautstärkeBild: Leon Theremin




• ein Schwebungssummer:zwei Hochfrequenzgeneratoren erzeugeneine hörbare Differenzschwingung

• eine Schwingung ist fest (ca. 170 kHz)und die andere variabel durch eine Antenne regelbar (ca. 168-170 kHz)

• die Lautstärke wird mit der zweitenAntenne geregelt Bild: aktueller Theremin-Nachbau




• spezielle Kompositionen vonvielen namhaften Komponisten

• Led Zeppelin, The Beach Boys,Jean-Michel Jarre

• häufige Anwendungen in der Filmmusik:Star Trek, Psycho, Mars Attack

• Klangbeispiel von Lydia Kavina

Bild: Lydia Kavina



Historische Instrumente Historische Instrumente -- SphärophonSphärophon (1926)(1926)

• gebaut von Jörg Mager(Lehrer, Organist, Hilfsarbeiter einer Radiofabrik)

• ebenfalls ein Schwebungssummer

• Tonsteuerung über Drehkondensator und Klangfarben über Filterketten

• 1931 wird der fünfstimmige Nachfolger (Partiturophon) bei den BayreutherFestspielen zur elektronischen Imitation von Parsifalglocken eingesetzt

• Magers Instrumente werden künstlerisch ein Opfer der nach 1933 inDeutschland herrschenden politischen Verhältnisse, physisch ein Opferdes Krieges

Bild: Jörg Mager mit seinem Partiturophon



Historische Instrumente Historische Instrumente -- OndesOndes Martenot (1928)Martenot (1928)

• gebaut von Maurice Martenot

• Schwebungssummer

• ersonnen mit dem ausdrücklichen Anspruch,alle herkömmlichen Instrumente zu imitieren

• Anerkennung zahlreicher Komponisten(Arthur Honegger, Maurice Ravel)

• ein großer kommerzieller Erfolg

Bild: Ondes Martenot



Historische Instrumente Historische Instrumente -- TrautoniumTrautonium (1930)(1930)

• erbaut von Dr.-Ing. Friedrich Trautwein (Postrat, Musikwissenschaftler, Organist)

• Unterstützung des Direktors der Musikhochschule Berlin und der Firmen Telefunken und AEG

• erstes serienmäßig gefertigtes, industrielles elektronisches Instrument(50 bis 100 Stück)

Bild: Trautonium



Historische Instrumente Historische Instrumente -- TrautoniumTrautonium (1930)(1930)

• Kippschwingungen von Glimmlampe

• sägezahnförmiger Grundklang

• zwei abstimmbare Formant-Filter

• große Anzahl unterschiedlicher musikalisch interessanten Klänge

• große Akzeptanz unter den Komponisten(Paul Hindemith, Richard Strauss)

Bild: kippfrequente Schwingungserzeugung



Historische Instrumente Historische Instrumente -- HammondHammond--Orgel (1934)Orgel (1934)

• benannt nach seinem Erfinder Laurens Hammond

• ursprünglich als Ersatz für die Pfeifenorgel gedacht

• ein Instrument des Jazz

• George Gershwin, Deep Purple

• Zahnradgeneratoren

• KlangbeispielBild: Hammond B3



Historische Instrumente Historische Instrumente -- MixturtrautoniumMixturtrautonium (1952)(1952)

• Weiterentwicklung von Oskar Sala

• deutlich breiteres Klangspektrum

• Rauschgenerator zur Erzeugung von Geräuschen,elektrischer Unterbrecher für rhythmische Effekte,Vorrichtungen für Halleffekte

• Komponist elektronischer Musik füreinige 100 Filme aller Arten, darunter auch„Die Vögel“ von Alfred Hitchcock

Bild: Mixturtrautonium



Historische Instrumente Historische Instrumente -- Moog Synthesizer (1967)Moog Synthesizer (1967)

• gebaut von Physiker und Elektroingenieur Robert Moog

• erster ‚Synthesizer‘

• Grundlage heutiger Synthesizer

• 13.252 Minimoogs gebaut Bild: Minimoog



Historische Instrumente Historische Instrumente -- Moog Synthesizer (1967)Moog Synthesizer (1967)

• analoge Bausteine wie Widerstände,Kondensatoren, Transistoren

• Oszillator, Filter, Verstärker

• analoge bzw.subtraktive Synthese

• KlangbeispieleBild: Klangerzeugung der Moog-Synthesizer



Was ist ein Synthesizer?Was ist ein Synthesizer?

Ein Synthesizer ist ein Gerät, das mit Hilfe elektronischer SchaltkreiseKlänge und Geräusche erzeugen kann.

Die erzeugten Klänge können Nachahmungen von bereits bekanntenKlängen (akustische Instrumente, Meeresrauschen, Vogelzwitschern) odervöllig neue, ungehörte Klänge sein.



Aktuelle KlangsynthesenAktuelle Klangsynthesen

Analoge (Subtraktive) Synthese

• die geläufigste Synthese in Synthesizern

• die ‚einfachste‘ Synthese

• vergleichbar mit der ‚Bildhauerei‘

• Moog Voyager, Clavia Nord Lead

• Klangbeispiele




Additive Synthese

• das Gegenteil der subtraktiven Synthese

• jeder Klang wird grundsätzlich aus der Addition von Sinuswellenverschiedener Amplitude und Frequenz gebildet (‚Fouriersynthese‘)

• sinnvolle Realisierung erst im digitalen Zeitalter möglich

• Kawai K5, Virsyn Cube




Wavetable Synthese

• Zusammenfügen von verschiedenen Wellenformen zu Wavetables

• Grundidee: die Bereicherung der analogen Wellenformen

• der PPG Wave (1978) arbeitete mit 30 Wavetables mit jeweilsunterschiedlichen 64 Wellenformen (insgesamt 1920 Wellenformen)

• Waldorf Microwave, Steinberg PPG Wave




FM Synthese

• Anfang der 70er Jahre von Dr. John Chowning entwickelt

• Sinuswellen modulieren sich gegenseitig

• Pop-Musik: Yamaha DX7 - Klangbeispiele

• Yamaha FS1R, Native Instruments FM7

• Klangbeispiele




Granular Synthese

• ein Klang wird als eine Abfolge von klanglichen Sequenzen betrachtet

• Teilchenmodell für Klänge:jeder mögliche Klang kann durch eine eine Kombination von Grains(Schallkörnchen) geformt werden




Physical Modeling

• Nachbildung der physikalischen Eigenschaften eines Instruments

• vom Anwender werden Kenntnisse des Originalinstrumentsund Spielweisen von Synthesizern verlangt

• Korg Karma



Grundlagen: Wie kommt ein analoger Klang zustande?Grundlagen: Wie kommt ein analoger Klang zustande?

signalführende Bausteine: der Oszillator

• die zwei Grundeigenschaften des Oszillators:die Wellenformen und die Tonhöhe (Frequenz)

• liegt im hörbaren Bereich (20-30 Hz und 20-30 kHz)




signalführende Bausteine: das Filter

• entfernt (subtrahiert) Obertöne aus den erzeugten Wellenformen• bestimmt die Klangfarbe




signalführende Bausteine: der Verstärker

• dient zur Steuerung der Lautstärke




Signalsteuerung (elektronisch): die Hüllkurven

• bestimmt den zeitlichen Verlauf z.B. von Tonhöhe, Filter oder Lautstärke• wird bei jedem Tastendruck neu getriggert und durchläuft die ganze Kurve




Signalsteuerung (elektronisch): die Niederfrequenz-Oszillatoren

• das Ausgangssignal liegt nicht hörbaren Bereich• wird als Modulationssignal genutzt




Signalsteuerung (mechanisch):

• Tastatur, Handräder, Regler, Ribbon-Controller



Analoge Klangsynthese Analoge Klangsynthese -- die Wellenformendie Wellenformen

Die Sinuswelle

• die weichste der Synthesizerwellenformen

• reiner Grundton (das Atom aller Klänge)

• Grundlagen der Frequenzmodulations- und Additiven Synthese

• Beispielsounds: ultratiefe Subbässe, Drums, Laser

Sine (engl.)




Die Sägezahnwelle

• die ergiebigste Wellenform der analogen Klangsynthese (enthält alle Obertöne)

• harter Klangcharakter

• ideal geeignet für fette, breite und harte Sounds

• Beispielanwendungen als Klangimitator: Bässe, Streicher, Bläser

Saw (engl.)




Die Rechteckwelle

• gleiches Verhältnis von Impuls und Impulspause

• hohler, elektronischer Klangcharakter

• Beispielanwendungen: ‚billige‘ Sounds, die nach Plastik klingen,elektronische Flächensounds

Square (engl.)




Die Pulswelle

• stufenlos einstellbares Verhältnis von Impuls und Impulspause

• nach der Sägezahnwelle die obertonreichste Wellenform

• Beispielsounds: fette und elektronische Sounds aller Art

• Beispielanwendungen als Klangimitator: Fagott, Oboe, Klarinette

Pulse (engl.)




Triangle (engl.)

Die Dreieckswelle

• weicher Klangcharakter

• Beispielanwendungen als Klangimitator: Flöte




Das Rauschen

• ein zufällig wechselndes Signal, das im Mittelalle Frequenzen und alle Amplituden enthält

• weißes, rosa und blaues Rauschen

• Beispielsounds: elektronische Drums, Wind, Donner, Meeresbrandung

• Beispielanwendungen als Klangimitator:Anblaseffekte akustischer Instrumente

Noise (engl.)



Analoge Klangsynthese Analoge Klangsynthese -- Wellenformen kombinierenWellenformen kombinieren

Ringmodulation

• die Summe und Differenz zwischen zwei Wellenformen,Bsp.: am Eingang liegen 200 Hz und 800 Hz,dann liegen am Ausgang 600 Hz und 1000 Hz

• glockenartige und metallische Spektren oder unharmonische Effekte




Oszillatoren-Synchronisation

• die Wellenform des modulierten Oszillators wird bei jedem Nulldurchgang desmodulierenden Oszillators neu gestartet

• bei geringer Verstimmung der Oszillatoren:metallische und sehr durchdringende Klangfarben




AM

Amplitudenmodulation

• das Ausgangssignal des einen Oszillatorsmoduliert die Lautstärke eines anderen Oszillators

• meist für verzerrte oder rauhe Sounds




Frequenzmodulation

• das Ausgangssignal des einen Oszillatorsmoduliert die Frequenz eines anderen Oszillators

• jegliche komplexe Klangspektren

• wird auch manchmal Crossmodulation genannt



Analoge Klangsynthese Analoge Klangsynthese -- Die Funktion eines FiltersDie Funktion eines Filters

Cutoff-Frequenz

• die Grenzfrequenz, ab der das Filter eliminiert

• die Flankensteilheit



Analoge Klangsynthese Analoge Klangsynthese -- Die Funktion eines FiltersDie Funktion eines Filters

Die Filterresonanz

• abheben des Frequenzbereiches um dieCutoff-Frequenz herum

• im Resonanzbereich wird eine Sinuswelle erzeugt

• Wah-Wah- oder Schmatzeffekt, elektronische Drums

• wird in manchen Synthesizern auch mit der Güte Q beschrieben



Analoge Klangsynthese Analoge Klangsynthese -- FiltertypenFiltertypen

Der Tiefpaß

• engl. Low Pass Filter

• die meist vertretene Art in Synthesizern

• läßt nur die Anteile unterhalb der Cutoff-Frequenz passieren

• erzeugt mehr Wärme und Fülle, dient auch als Weichmacher

LPF




HPF

Der Hochpass

• engl. High Pass Filter

• das Gegenstück zum Tiefpaß

• eliminiert nur oberhalb der Cutoff-Frequenz

• dünne, spitze Sounds




BPF

Der Bandpaß

• engl. Band Pass Filter

• seriell geschalteter Tiefpaß und Hochpaß

• läßt nur die Frequenz durch, die von beiden Filtern durchgelassen werden

• Isolation eines bestimmten Frequenzbereiches oder drastische Klangverformungen

• Formant Filter: sehr steiler Bandpass




BEF

Die Bandsperre

• engl. Band Reject Filter

• das Gegenstück zum Bandpaß

• Parallelschaltung von Tief- und Hochpaß

• entfernt ein Frequenzband aus dem Signal

• Notch Filter: Bandsperre mit sehr schmalem Sperrbereich(zum Eliminieren unerwünschter Frequenzen)



Analoge Klangsynthese Analoge Klangsynthese -- HüllkurvenHüllkurven

ADSR-Hüllkurve

Eine Hüllkurve bestimmt den zeitlichen Verlauf.

Parameter einer 4-stufigen ADSR-Hüllkurve:

• Attack Time: die Anschwingphase• Decay Time: die Abklingphase, solange eine Taste gedrückt wird• Sustain Level: der Haltepegel• Release Time: die Zeit, bis der Pegel nach Loslassen der Taste auf 0 fällt



Analoge Klangsynthese Analoge Klangsynthese -- Der LFODer LFO

Der LFO

• erzeugt die gleichen Wellenformen wie der Audio-Oszillator,jedoch im nicht hörbaren Bereich

• meistens steht auch eine Zufallswellenform zur Verfügung

• mit dem LFO lassen sich verschiedenartigste Effekte realisieren(Beispiele: Vibrato, Tremolo)



Analoge Klangsynthese Analoge Klangsynthese -- SoundprogrammierungSoundprogrammierung

Klangliche Wahrnehmungsebenen

• Dimension – räumliche Ausdehnung des Klanges (Raumeffekte)

• Temperatur – warm (Schwebungen) oder kalt (metallische Sounds)

• Textur – vergleichbar mit einer Einwirkung auf ein Material(Oszillatoren, Filter)

• Animation – einschwingend, stehend, rotierend (Modulationen)

• Aggressivität – das Wohlempfinden beim Hörgefühl



QuellenangabenQuellenangaben

• Reinhard Schmitz: Analoge Klangsynthese (Wizoo Verlag, 1998)• Keyboards-Zeitschriften (MM-Musik-Media-Verlag, verschiedene Ausgaben 1997-2004) • Keys-Zeitschriften (PPV Presse Project Verlag, verschiedene Ausgaben 1997-2004)• Handbücher der Synthesizer Nord Lead und Modular von Clavia• Matthias Becker: Synthesizer von gestern (MM-Musik-Media-Verlag GmbH, 1990)• Biographisch-Bibliographisches Kirchenlexikon• taz-Zeitung (Ausgabe: 02.03.2004)• www.tu-ilmenau.de• www.doepfer.de/traut/traut_d.htm• bird.musik.uni-osnabrueck.de/virtsem2002/MAIN.htm• de.wikipedia.org• www.deutsches-museum-bonn.de/ausstellungen/meisterwerke/trautonium/default.html• www.deutsches-museum.de/ausstell/dauer/musik/musik7.htm• www.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/lectures/ph2_02/p202_l05/p202_l05.html



Elektronische Klangsynthesen - hs-rm.de · PDF fileJean-Michel Jarre • häufige...

Documents

Transcript of Elektronische Klangsynthesen - hs-rm.de · PDF fileJean-Michel Jarre • häufige...