Viel Erfolg und Spaß beim Experimentieren
wünscht Euch
Lutz von CYBORG - SYNTHESIS
Die Synthesizer - Idee
Die Idee zum Synthesizer in der heutigen
Form kam Mitte der 60ziger Jahre von den Herren Robert Moog und Buchla aus den
USA. Das Hauptmerkmal der Instrumente ist die Trennung der einzelnen, zur Klangsynthese
notwendigen elek-tronischen Baugruppen. Man spricht von einer „Modularisierung".
Den Musikern soll damit die Möglichkeit gegeben werden, die Art und Anzahl
der Module seinen Bedürfnissen entsprechend, beliebig zu kombinieren. Das
tollste daran ist jedoch die Tatsache, daß man für die Bedienung
dieser Synthesizer kein Elektronikstudium absolviert haben muß.
Damit Funktionsabläufe bei der Klangsynthesen
nicht nur manuell, sondern auch automatisch oder gar programmierbar gesteuert
werden können, ist es notwendig, alle elektrischen Vorgänge im Synthesizer
zu vereinheitlichen. Aus Gründen der recht einfachen Handhabung bei der
Konstruktion und Bedienung der Wunderkisten wählte man die elektrische
Spannung als einheitliche Steuergröße aus. Die Spannungen mit denen
es der Synthesist in seinem kargen Alltag zu tun hat sind selbstverständlich
von ihrer Höhe her völlig ungefährlich, Isolierschuhe und Gummihandschuhe
dürfen also getrost im Schrank bleiben. Andererseits muß bedacht
werden, das diese nicht durch äußere Einflüsse wie Sender, Magnetfelder
o.ä. gestört werden können - doch dazu später mehr
!
Ohne Analyse keine Synthese !
Tagtäglich dringen Tausende der unterschiedlichsten
Schallereignisse auf uns ein. Dieser Schall kann angenehm sein und Freude vermitteln
oder aber unglaublich nerven und auf die Dauer körperlich und psychisch
krank machen. Aber in einem Punkt haben sie etwas gemeinsam: Schall wird
durch ein Übertragungsmedium , meistens also durch die Luft vom Schallerzeuger
zu unseren Ohren transportiert. Also doch keine Ballerei im Weltraum !?
Schall breitet sich wellenförmig,
ähnlich wie Wellen auf dem Wasser aus. Er pflanzt sich in der Luft mit
einer Geschwindigkeit von etwa 330 Metern in der Sekunde fort. Diese Schallgeschwindigkeit
ist jedoch stark abhängig von der Beschaffenheit des Übertragungsmediums.
Sie ist zum Beispiel im Wasser oder in Metallkörpern wesentlich höher,
und sogar Lufttemperatur und Feuchte verändern die Schallgeschwindigkeit.
Achtet einfach mal das nächste Mal beim Schwimmen in freien Gewässern
darauf wie gut das Wasser den Schall von den Motoren der Sportboote leitet -
man hört sie unter Wasser bereits, bevor sie über Wasser zu vernehmen
sind. Überhaupt, die Anmerkung sei mir gestattet, schult es ungemein das
Gehör wenn man sich angewöhnt, Klänge nicht nur oberflächlich
wahrzunehmen, zu konsumieren, sondern sie bewußt zu hören und versucht,
Schallereignisse in einzelne Phasen und Merkmale zu unterteilen. Das muß
ja nicht gleich zur fixen Idee werden, es hilft aber wirklich enorm in unserem
Vorhaben, Meister der Klangsynthese zu werden. Denn ohne Analyse - keine Synthese
! Bevor wir jedoch darangehen, unsere Fans mit dem ultimativen Wahnsinnssound
zu beglücken, muß uns klar werden, was einen Klang überhaupt
ausmacht.
Abb. 1
Abb.2
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Ein Baß, den man schmecken kann !?
Nun, schmecken ist natürlich Unsinn,
aber es gibt Schwingungen die man eher fühlen als hören kann. (Ein
befreundeter Bassist war erst so richtig glücklich mit seinem „Sound" wenn
den Leuten im Publikum richtig schlecht wurde - so wurden die Gedärme geschüttelt
von seinem 400 Watt- Ampeg!)
Als Schall können Menschen Schwingungen
nur wahrnehmen, wenn sie die einzelnen Wellen in der Sekunde zwischen 16 und
etwa 16000 mal wiederholen. Die Maßeinheit mit der die Anzahl der Schwingungen
pro Sekunde, die Frequenz, angegeben wird ist die Einheit Hertz, benannt nach
dem deutschen Physiker Heinrich Hertz. Der Hörbereich des Menschen
umfaßt im Durchschnitt etwa 16 bis 16000 Hertz und ist sowohl abhängig
vom Alter (Kinder hören bis 20000 Hertz) wie auch von eventuellen Schäden
durch zu laute Musik oder andere Umwelteinflüsse. Mein ernst gemeinter
Rat: Wenn sich übermäßige Lautstärken nicht vermeiden lassen,
tragt einen Gehörschutz - die gibt’s nicht nur als klobige „Kopfhörer"
sondern auch als praktisch unsichtbare Dämpfer und werden von sehr vielen
Profimusikern bei Bühnenacts benutzt. Das Gehör ist unser wichtigstes
Werkzeug und nicht viele werden wohl die Fähigkeiten eines Beethoven haben,
der, wie bekannt sein dürfte, trotz späterer Taubheit weiter komponierte.
Die Maßeinheit Hertz schreibt man abgekürzt Hz
Hertz =
Hz = 1
Hz / Schwingung pro Sekunde
Kilohertz = kHz = 1000
Hz
Megahertz = MHz = 1000.000
Hz
Gigahertz = GHz = 1000.000.000
Hz
Auswahl von Frequenzen im Hörbereich
(physikalische Stimmung)
tiefster Orgelton , „Subcontra - C"
16 Hz
Netzbrummen alter Radios
100 Hz
Normstimmton (Kammerton A)
440 Hz
Normpegel / Meßton
1000 Hz
viergestrichenes „C"
2048 Hz
Aber
damit keine Mißverständnisse aufkommen: Wir werden es beim Synthesizer
nicht nur mit hörbaren Schwingungen zu tun bekommen, es ist wichtig dies
nicht zu vergessen !
Laut oder leise, nur eine Frage
des Musikgeschmacks ?
Zugegeben,
sogenannte volksdümmliche Musik zum Beispiel, ist für meinen Geschmack
bereits dann zu laut, wenn man sie gerade vernehmen kann aber das zählt
hier nicht. Hier geht es einzig und allein um die dritte Größe bei
dem Stimmgabelexperiment.
Man kann
neben der periodisch wiederkehrenden Schwingung auch gut erkennen, daß
die ersten Wellen größer waren als die nachfolgenden. Sie haben
eine, im Lauf der Zeit abnehmende Intensität. In unserem Fach spricht man
von der Amplitude einer Schwingung um deren Stärke zu beschreiben. In der
Akustik nennt man das ganz volkstümlich Lautstärke.
Bei den
Beschreibungen der Synthesizerbaugruppen reden wir jedoch immer über elektrische
Schwingungen und Größen. Zu Schallwellen, zu einem Klang wird das
alles erst wieder viel später durch die Umwandlung der elektrischen in
mechanische Schwingungen z.B. durch einen Kopfhörer. Bei diesen elektrischen
Schwingungen handelt es sich um solche, die um einen willkürlich (relativen)
Nullpunkt schwingen. Als Ergänzung für alle, die es noch genauer wissen
möchten: Die Abbildung 4 stellt die Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs
in Abhängigkeit zwischen Frequenz und Lautstärke dar. Keine Sorge,
das ist keine notwendige Information, wie gesagt: Zu erkennen ist, daß
das Gehör am empfindlichsten im Bereich um 3000 Hz ist (mittlere Sprachfrequenz).
Die extrem hohen oder tiefen Töne werden deutlich schlechter wahrgenommen.
Frequenz! Amplitude! ... ? und
wo bleibt der Klang ?
Verschiedene Schwingungen
können wir nun schon durch zwei Parameter (Größen) unterscheiden.
Das sind bis jetzt die Frequenz und die Amplitude. Schön und gut - aber
wenn nun ein Pianist, ein Gitarrist und ein Synthesist jeweils einen Ton identischer
Tonhöhe und Lautstärke erzeugen, klingen die Ergebnisse dennoch völlig
unterschiedlich, woran liegt das denn nun? Die Unterschiede einfach damit zu
„erklären", daß verschiedene Instrumente natürlich auch einen
unterschiedlichen Sound haben, ist mindestens dürftig, wenn nicht sogar
einfältig.
Die Physik-Cracks
unter den Lesern werden schon schmunzeln. Ganz klar, sagen sie: Es liegt in
der Form der Schwingungen denn nicht alle sehen so schön gleichmäßig
geformt aus wie die bisher in den Abbildungen dargestellten. Alle Schwingungsformen
(Wellenformen), egal wie chaotisch sie auch aussehen mögen, bestehen aus
einer Mischung von diesen schönen glatten Wellen, den Sinuswellen. Jede
dieser Einzelschwingungen kann eine andere Frequenz (Tonhöhe) und Amplitude
(Intensität, Lautstärke) haben. Sie mischen sich durch Addition zu
einer resultierenden Wellenform. Wichtig ist es nie zu vergessen:
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Ein Tonhat zu jeder Zeit eine eindeutige Frequenz die man hören oder z.B. mit einem Frequenzzähler messen kann. Streng physikalisch gesehen ist eigentlich nur eine reine Sinusschwingung als Ton anzusehen weil alles andere ja bereits Mischungen sind (s.o.). In der Praxis der Klangsynthese ist es jedoch sinnvoll, auch andere, in der Frequenz eindeutig bestimmbare Schallereignisse als TON zu bezeichnen.
Während ein Ton theoretisch über eine unendlich lange Zeit hinweg konstant sein kann, verändert sich bei einem Geräusch die Mischung der Sinuswellen, (meist auch deren Frequenz und Amplitude) rasend schnell und heftig über den ganzen Zeitraum des Schallereignisses. Als Beispiele seien hier Donner, Schüsse, Wasserplätschern, Windrauschen usw. genannt. Bei keinem dieser Geräusche läßt sich eine eindeutige Frequenz erkennen.
Ein Gemisch aus einem oder mehreren Tönen und Geräuschen wird Klang genannt wenn die Frequenzen der tragenden Töne noch klar zu definieren sind. Bei einem Schlagzeugklang sind zum Beispiel die Geräuschanteile extrem hoch, die Grundtöne sind jedoch noch so gut wahrnehmbar, daß man die Trommeln gut stimmen muß, damit es im Zusammenspiel gut klingt. Bei einer Flöte überwiegt deutlich der tonale Anteil - man muß genau hinhören um das Blasgeräusch, verursacht durch die strömende Luft, wahrzunehmen.
Klangräume
Bei allen Schallereignissen
muß man noch das akustische Umfeld beachten. Durch Brechung und Reflexion
der Schallwellen in verschiedenen Räumen entstehen jeweils typische, akustische
Phänomene wie z.B. Hall und Echo. Für eine perfekte Klangsynthese
bedient man sich heute modernster Technik zur Raumsimulation. Aber auch elektromechanische
Gerätschaften wie Federhall-Systeme und Bandechomaschinen werden
noch eingesetzt um eine möglichst große Spannweite der Klanggestaltung
zu haben. Wie schwierig es ist, diese „Effekte" gezielt und gut dosiert einzusetzen
und wie leicht es ist, eine hervorragende Komposition im Hallbrei zu ertränken,
weiß jeder Tontechniker zu berichten, andererseits gibt es eine Vielzahl
von Musikproduktionen, die Dank der Genialität der Tontechniker überhaupt
erst eine Chance auf dem Musikmarkt haben: Federhallsysteme, Hallplatten,
Hallräume, Digitale Hallgeräte, Raumsimulatoren, Bandecho, Scheibenecho,
Digitale Echogeräte, Exiter, Phaser, Flanger, Verzerrer, Entzerrer, Chorusgeräte,
Harmonizer, Equalizer, Denoiser, Kompressoren, Limiter u.v.a.m. All diese
schönen elektronischen Zauberkästen werden nicht nur in modernen Studios
eingesetzt um aus einer mehr oder weniger gelungenen Komposition dann doch noch
ein „gigantisches Klangmärchen" machen. Besonders verbreitet ist diese
„Tugend" bei den Anhängern des sogenannten NEW AGE.
So, weiteres Gelaber hierzu fällt mit
sofortiger Wirkung unter den Tisch, auch hierzu könnte man ein Buch schreiben.