Chikashi Miyama

Software 2 SS 2016 #1

Wissenschaft des Klangs

Wellenform

Zeit

Die Wellenform ist die Gestalt und die Form des zeitlichen Verlaufs der Veränderung einer Größe einer Schwingung. Sie kann auch durch eine abstrakte Darstellung beschrieben werden. Meist wird der periodische oder aperiodische Verlauf physikalischer Größen betrachtet.

Zwei Typen

Klang (Pitched Tone)

Geräusch (Unpitched Tone)

Ursache für ein Geräusch sind Schwingungsvorgänge, die in der Regel nicht periodisch verlaufen und sich in ihrer Struktur zeitlich ändern können

Unter Klang versteht man in der Physik ein periodisches Schallereignis.

Experiment mit AudioXPlorer

AudioXPlorer : Software für Klanganalyze

Frequenz

Wie schnell bei einem periodischen Vorgang die Wiederholungen aufeinander folgen. Einheit: Hz.

Tonhöhe und Frequenz

Periodendauer (wavelength)

Periodendauer = 1 / Frequenzz.B. 400 Hz = 1/400 = 0,0025 sek. = 2.5 msek

Zeiteinheit•1 Millisekunde = 0,001 Sekunde•1 Mikrosekunde = 0,001 Millisekunde•1 Nanosekunde = 0,001 Mikrosekunde•1 Pikosekunde = 0,001 Nanosekunde

Amplitude

Amplitude: Die maximale Elongation einer Schwingung, von der Position der Null-Linie aus gemessen.

Frequenz und Amplitude

Wellenform

die Wellenform bestimmt ihre Klangfarbe

Joseph Fourier (1768-1830)

ein französischer Mathematiker und Physiker. Mit der Fourieranalyse legte er einen Grundstein für den Fortschritt der modernen Physik und Technik.

Er entdeckte: ein periodisches Signal lässt sich durch Überlagerung von sinus- bzw. kosinusförmigen Teilschwingungen unterschiedlicher Frequenz und Amplitude erzeugen.

Spektrum

Spektrum

Sinus

Weißes Rauschen

Instrumente

Geige

Gitarre

Klarinette

Terminologien

✤ Wellenform

✤ Frequenz

✤ Amplitude

✤ Periodendauer

✤ Zeitbereich

✤ Frequenzbereich

✤ Spektrum

✤ Joseph Fourier

Synthesizer

Ein Synthesizer ist ein Musikinstrument, welches auf elektronischem Wege per Klangsynthese Töne erzeugt. Er ist eines der zentralen Werkzeuge in der Produktion elektronischer Musik. Man unterscheidet analoge und digitale Synthesizer.

Analog Synthesizer

Analog Synthesizer

Minimoog SynthesizerDeeper A-100

Moog

Moog Movie

https://www.youtube.com/watch?v=FXxkAhXL138

Trailer

Mini Moog Emulator von Google

✤ http://www.google.com/doodles/robert-moogs-78th-birthday

Analoger Synthesizer

( ? ) System

Moog Synthesizer

Modulare Synthesizer sind elektronische Musikinstrumente, die aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten (Module) bestehen, welche im Zusammenhang der Erzeugung elektronischer Klänge dienen.

OSC

VCF

EG

modul

modul

modul

Minimoog Front Panel

Analog Synthesizer?

✤ Minimoog benutzt viele Synthesetechniken

✤ Additive Synthese

✤ Subtraktive Synthese

✤ Frequenz Modulation Synthese

✤ wichtige Begriffe lernen

✤ LFO

✤ EG

Shopping Guide

Korg monotron 55 € Moog Werkstatt 239 €

Doepfer A-100 Mini 1149 €Minimoog

3599 €Moog System 55

$35,000

Messe in Berlin

https://www.superbooth.com/en/

Oszillator

VCO / Oszillator

Der VCO (Voltage Controller Oscillator) stellt den wichtigsten Baustein bei analogen Synthesizern dar; dies ist ein elektronischer Schwingkreis, dessen Tonfrequenz von einer Steuerspannung abhängig ist.

VCO5V

3V VCO

Oszillator

Emulation mit Max

Octave

Octaves

32’ 16 ‘ 8’ 4’ 2’ 1

220 Hz

440 Hz

880 Hz

1760 Hz110 Hz55 Hz

z.B.

Emulation mit Max

3x VCO / Oszillator

Freqshiftchromatisch

Emulation mit Max

Mischpult

OSC 1

OSC 2

OSC 3

Noise

Lautstärke

External In

NG - Noise Generator

In Analogie zur spektralen Energieverteilung bei weißem Licht spricht man von Weißem Rauschen, wenn in einem Klanggemisch alle hörbaren Frequenzen in etwa gleichen Anteilen auftreten. Um Farbiges Rauschen handelt es sich bei einer Störung dieser Frequenz-Gleichverteilung (wenn ein Frequenzbereich dominant ist). Neben der Kombination mit VCOs als Lieferant komplexer Audiosignale kann Rauschen auch als Modulationsquelle dienen. Auf diese Weise entstehen ungewöhnliche und interessante Klänge.

Emulation

Filter

VCF

Ein VCF (Voltage Controlled Filter) , ist ein elektronisches Filter, mit dem sich die Grenzfrequenz (engl. cutoff) mittels einer Steuerspannung variieren lässt.Die Grenzfrequenz ist Frequenz, bei der das Eingangssignal um einen Betrag von 3 dB im Pegel abgesenkt wird.

3dB

Grenzfreqeunz

VCF / Voltage Controlled Filter

Modus Schalter

Grenzfrequenz

Resonanz

plural

Hochpassfilter

Hochpass

Weißes Rauschen

Tiefpassfilter

Resonanz

Typisch für VCFs ist neben der Änderung der Klangfarbe durch die Grenzfrequenz auch die einstellbare Filter-Resonanz, diese entspricht technisch gesehen einer Rückkopplung im Bereich der Grenzfrequenz des Ausgangssignals (je nach Phasendrehung des Signals durch das Filter, abhängig von der Frequenz, kommt es zur Verstärkung oder Abschwächung des Signals).

Experiment mit Max

Subtraktive Synthese

Bei der subtraktiven Synthese erzeugt ein Oszillator (z. B. VCO) ein klangliches Rohmaterial, welches dann durch klangverändernde Module (Filter, Hüllkurven-Generatoren, usw.) nachbearbeitet wird. Der gewünschte Klang wird erzielt, indem aus dem meistens obertonreichen Spektrum des Oszillators die unerwünschten Frequenzanteile herausgefiltert oder abgesenkt werden (=Subtraktion)

Sub PhattySubtractive analog synth

EG- Envelope Generator

EG / Envelope Generator

✤ Envelope Generator ?

EG / Envelope Generator

Hüllkurvengeneratoren produzieren programmierbare Spannungsabläufe, die über den VCA zur Dynamikregelung im „mikroskopischen“ Bereich eines Klanges, aber auch zur klangfarbendynamischen Steuerung von Filtern (VCF) verwendet werden. Hüllkurvengeneratoren sind häufig als ADSR-Generatoren ausgeführt, dann lassen sich typischerweise vier unterschiedliche Parameter programmieren: Anschwellzeit (Attack-Time), Abklingzeit (Decay-Time), Dauerpegel (Sustain-Level) und Ausklingphase (Release-Time). Der ADSR-Generator wird z. B. beim Tastenanschlag gestartet. Der Name ADSR wird aus den Anfangsbuchstaben der Parameterbezeichnungen gebildet: Attack, Decay, Sustain, Release.

EG / Envelope Generator

VolumeFilter

EG / Envelope Generator

A - AttackD - DecayS - SustainR - Release

Minimoog Front Panel

Beschränkung von Mini-Moog

Modular

OSC1

EG2

FilterEG1

FilterOSC2

Das ist unmöglich mit Minimoog

Semi-Modular Synthesizer

Verbindung änderbar

Korg MS20 mini

Mini Moog Voyager XL

Digital Emulator

✤ Max / MSP

✤ PureData

✤ Reaktor

✤ Reason

Terminologien

✤ Synthesizer

✤ Moduler system

✤ VCO / Voltage Controlled Oscillator

✤ Sägezahn / Rechteck / Sinus / Dreieck

✤ VCF / Voltage Controlled Filter

✤ EG / Envelope Generator

✤ NG / Noise Generator

H.A.

✤ Leseaufgabe

✤ P. Cook, Real Sound Synthesis

✤ Kapitel 2 und 6