Synthesizer Workstation Pro

Das Musik Labor ist eine Synthesizer Workstation, die alle wichtigen Klangsyntheseverfahren und Soundeffekte beherrscht und vom Klangexperiment bis zur kompletten Musikproduktion alle Tools bereit stellt. Sie kann sowohl direkt mit einem angeschlossenen Keyboard gespielt werden, als auch über Midifiles. Midifiles sind elektronische Notenblätter auf denen steht, wann welche Stimme, welchen Ton spielen soll. Midifiles gibt es mittlerweile für so gut wie jedes Musikstück im Internet. Damit wird die Musikproduktion ganz einfach: Man lädt ein Midifile, ordnet jeder Stimme (Track) einen frei gestaltbaren Klang zu und lässt das Ganze abspielen. Jedes Musikstück kann man auf 1001 Art interpretieren.

 
 
            Update auf das Musik Labor 3
 
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Einführung
 
 
(Spezialeinführung nur für alte Hasen : Hier klicken )
 
 
 

Um die Funktionsweise des Synthesizers zu verstehen, muss man sich vorstellen, dass die Musik wie bei einer Band durch mehrere Stimmen (=Tracks) produziert wird. Da gibt es zum Beispiel ein Schlagzeug, eine Rhythmusgitarre, ein Klavier für die Begleitung und eine Trompete für die Melodie etc. Die Noten für diese Instrumente werden in Tracks gespeichert. Was die einzelnen Instrumente spielen, kann man sich anhören, wenn man einen Track auswählt (Track Taste drücken oder doppelklicken, dann erscheint eine Liste der Tracks) und dann mit "Start Track" das Abspielen startet. Während der Track abgespielt wird, kann man dann die Klangparameter ändern und zum Beispiel eine andere Wellenform wählen, ein Vibrato drauf legen, einen Oberton hinzufügen oder mit dem Hall-Effekt oder den Filtern experimentieren etc. Man kann auch die Instrumente austauschen und zum Beispiel, das was die Trompete spielt durch eine Orgel spielen lassen. Dazu drückt man auf die "Sound Wahl" Taste. Dann erscheint eine lange Liste mit mehr als hundert Instrumenten. Durch anklicken erhält man das gewünschte Instrument. Auf diese Weise kann man ein und dasselbe Musikstück auf ganz unterschiedliche Weise interpretieren, so dass es jedes Mal ganz anders klingt. Wenn man sich einmal ein paar unterschiedlichen Variationen von Projekten angehört hat, dann versteht man leicht worauf es ankommt.

 

 

 

1) Laden sie ein Projekt- oder Midifile und lassen sie es für den ersten Eindruck einmal abspielen (Play All).

2) Dann nehmen sie sich jeden Track einzeln vor, lassen ihn mit „Start Track“ abspielen und ändern dabei

die Klangparameter solange bis der Sound perfekt klingt.

3) Zum Schluss hören sie das Werk an (Play All) und produzieren ein Wavefile, das sie danach frei verwenden können.

Für die erste Klangauswahl sollte man die Taste "Sound Wahl" drücken. Es erscheint dann eine Liste der 128 Standard MIDI Instrumente. Aus dieser Liste kann man sich durch anklicken ein passendes Instrument aussuchen, dessen Klang man anschließend, wenn man es will, noch verfeinern kann.

 

 
 

Das Musik Labor stellt 10 verschiedene Klangsyntheseverfahren zu Verfügung:

1) Additive Synthese mit bis zu 16 Oszillatoren, wobei bei jedem Oszillator (Oberton, Akkordton) die Wellenform, Hüllkurve (Attack,Decay, Sustain, Release), Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation, Schwebung und die Symmetriemodulation frei einstellbar ist.

2) Subtraktive Synthese mit festem und modulierbarem Filter.

3)Ringmodulations-Synthese mit 3 Modulationstiefen-verlaufsgesteuerten Ringmodulatoren.

4) 4 stufige Frequenzmodulations-Synthese mit Modulationstiefen-Verlaufssteuerung.

5) Envelope-Spektrums-Synthese mit 8 ADSR-Generatoren.

6) Sampler mit Zugriff auf Wavefiles oder Mikrophon-Input und einem Fouriertransformer
7) Morphing mit zwei Oszillatoren

8) Arpeggiator (Akkord-Synthese) mit 4 Oszillatoren

9) Wavetable Synthese

10) Physical Modeling ( Physikalische Modellierung )

Die Synthesemethoden werden über die TAB's am oberen Bildschirmrand ausgewählt.

Darüber hinaus kann man über ein Mikrofon auch Audioaufnahmen (Gesang, Live Musik) aufnehmen und mit dem Synthesizer mischen und mit einem angeschlossenen Keyboard kann man sich in die Band einklinken.

Das Besondere am Musik Labor Synthesizer ist, dass die Klangparameter nicht statisch, sondern dynamisch einstellbar sind. Das bedeutet, dass sich diese Klangparameter während des Tonverlaufes verändern können und sich damit auch die Klangfarbe während des Tonverlaufes ändert. Für jeden Oberton gibt es eine eigene Hüllkurve und eine Symmetrieverlaufskurve, sowie eigene Einstellungen für die Wellenform, die Frequenz- und Amplitudenmodulation, die Schwebung und das Pitch. Darüber hinaus werden alle Modulatoren moduliert. So kann zum Beispiel ein Frequenz-Vibrato langsam anschwellen und anschließend wieder verschwinden, was das Einschwingverhalten einer Geige oder eines Saxophons gut simuliert. Man kann auch die Symmetrie einer Welle im Verlauf des Tones verändern und so zum Beispiel eine scharf klingende Sägezahnschwingung kontinuierlich in eine sanft klingende Dreiecksschwingung übergleiten lassen. Natürlich wird auch die Modulationstiefe der Ringmodulatoren oder der FM-Modulatoren während des Tonverlaufes geändert. Das alles bringt sehr viel Bewegung in den Klang und macht den Sound für das Ohr interessant.

Die virtuellen Effektgeräte bearbeiten den Ton nach der Klangsynthese und haben einen ganz erheblichen Einfluss auf das Klangbild.

 

 

Das MusikLabor verfügt über 12 der wichtigsten vituellen Effekgeräte:

 

Modulierbares und verlaufsgesteuertes Delay (Chorus-Effekt und mehr), Nachhall (Zeit, Tiefe, Delay, Feedback, Hallbass und Hallbright regelbar), Limiter, Kompressor, Fuzz-Effekt (Verzerrer), Gate, modulierbarer Exciter , Phaser, modulierbare Filter, Echo Effekt, WahWah Effekt und Bass Booster.

Damit es für den Anfänger nicht zu kompliziert wird (und für den Profi effizienter), lassen sich hunderte Presets (=Klangvoreinstellungen) laden, die entweder direkt verwendet oder beliebig modifiziert werden können. Wenn man selber einen guten Klang geschaffen hat, dann kann man ihn natürlich auch als weiteres Preset speichern und damit zur Schaffung einer großen Soundbibliothek beitragen.

 

Synthesizer Übersicht

 

Der Hauptbildschirm bietet den Zugriff auf die wichtigsten Steuerelemente des Synthesizers.

 
 
 
 
 

Über Geschmack kann man bekanntlich nicht streiten, obwohl die Geschmäcker kaum unterschiedlicher sein könnten. Manche mögen es bunt und andere lieber cool „Black and White“. Deshalb wurde das Programm mit zwei Farbschemas ausgestattet: Color und Silver. Beim Color-Schema (siehe oben) dominieren leuchtende Farben. Das Silver-Schema hingegen ist in Silber/Schwarz/Metallic und Gold gehalten. Durch klicken auf den Style-Button (siehe unten), kann man zwischen den beiden Schemas umschalten.

Silver Screenshots:
 
 
 
 
 
Oszillator Panel

Auf dem Panel Oszillator kann man die Wellenform, das Volumen (=Lautstärke, Amplitude), Frequenz-Modulationstiefe (FM), die Amplituden-Modulations-Tiefe, sie Symmetrie, die Schwebung und das Pitch (Tonhöhenverstimmung) einstellen. Die Einstellungen beziehen sich auf den Oberton, dessen Nummer (1-16) gerade gewählt wurde. Wenn man die Oberton Nummer 0 wählt, dann werden die Einstellungen auf alle 16 Oszillatoren (Obertöne und Spezialakkorde) übertragen. Dies erleichtert eine effiziente Grundeinstellung.

Man kann auch die Einstellungen, die man für den Grundton (1) vorgenommen hat, auf alle Obertöne übertragen, wenn man im Feld Oberton „Kopieren“ drückt.

 
 
LFO - Low Frequency Oscillator
 
 

Die drei Panels der LFO’s sind für die Frequenz-, Amplituden und Symmetrie-Modulation zuständig. Man kann jeweils die Wellenform, die Frequenz und die Symmetrie der Modulationsschwingung einstellen. Darüber hinaus kann man den Modulationstiefen-Verlauf mit gedrückter Maustaste in das Monitorfenster einzeichnen. Einfachheitshalber kann man auch nur den Anfangs und den Endpunkt dieser Kurve anklicken, dann wird automatisch eine gerade Linie dazwischen gezeichnet. Diese Modulation des Modulators verleiht dem Effekt Natürlichkeit und Fülle. So kann man zum Beispiel das Einschwingverhalten einer Violine nachahmen, indem man das Vibrato erst langsam anschwellen und dann wieder abschwellen lässt.

 
 
Hüllkurve (Envelope)
 

Das Panel „Hüllkurven ADSR Generator“ beschreibt den Lautstärkenverlauf eines Tones. Sie kann für den gesamten Ton festgelegt werden (Tonnummer 0) oder auch speziell für jeden einzelnen Ton. So kann man hohe Obertöne zum Beispiel schnell abklingen lassen, so dass sie nur kurz nach dem Tonanschlag zu hören sind, was sich wie ein „Ping“ anhört.

In das Monitorfenster kann man auch eine Kurve (grün) einzeichnen, mit der man den Symmetrieverlauf einer Welle festlegt und erhält dann einen entsprechenden Klangfarbenverlauf. Dazu fährt man einfach mit gedrückter Maustaste quer über den Monitor.

 
 
 

Auf dem Panel Effekte hat man Zugriff auf die wichtigsten Effektparameter und kann über die Buttons auch Fenster aufrufen, in denen man die Details der Effekte genauer beschreibt. Weiter unten gibt es ausführliche Kapitel dazu.

Files
 
Mit dem Navigationspanel kann man Projekte, Midifiles und Presets (=Klangeinstellungen) laden und speichern, sowie Wavefiles produzieren.
 

 

Der Synthesizer ist 32 stimmig polyphon. Das heißt, es lassen sich bis zu 32 Töne gleichzeitig abspielen. Damit können sich problemlos Triolen und Akkorde überlagern. Beim Abspielen eines Tracks kann man viel leichter herausfinden, wie die Tonparameter geändert werden müssen, damit es gut klingt, als wenn man den Klang nur ein einem festen Testton ausprobieren würde.

Die Suche nach einem guten Klang kann sehr aufwendig sein. Wenn man einen originellen Sound gefunden hat, dann sollte man ihn unbedingt als Preset (=Voreinstellung) abspeichern. Dadurch kann man ihn später leicht wieder verwenden oder aus Ausgangsbasis für eine neue Klangsynthese verwenden.

Sobald man ein gutes Arrangement gefunden hat, sollte man alle diese Einstellungen als Projekt abspeichern. Es ist erstaunlich auf wie viele unterschiedliche Arten man ein Midifile interpretieren kann. Von harmonisch bis schrill und von hart bis zart gibt es ein unendlich breites Experimentierfeld.
 
 

Im Gegensatz zu „normalen“ (statischen) Filtern, werden bei dynamischen Filtern die Filter-Eckfrequenzen nicht fest, sondern relativ festgelegt. Diese Filterfrequenzen wandern dann mit der Tonhöhe mit, so dass alle Töne der Notenskala in gleicher Weise bearbeitet werden und das daraus resultierende Obertonspektrum bei jeder Tonhöhe gleich bleibt.

Darüber hinaus lassen sich diese Filter durch einen LFO oder eine ins Monitorfenster eingezeichnete Modulationskurve modulieren. Das führt dazu, dass sich die Klangfarbe im Verlauf des Tones verändert und es zu den typischen Synthesizer Shift – Effekten kommt.

Man ruft das Einstellungsfenster für die dynamischen Filter durch klicken auf den Filter Button auf und kann es dann beliebig verschieben und auch auf andere Seiten mitnehmen.

 
 

Nein, die übliche Weise ist die, dass man eine bestimmte Klangvorstellung hat. Dann lädt man sich ein Preset, dass dieser Klangvorstellung nahe kommt, zum Beispiel ein Geigenorchester und verändert mit wenigen Handgriffen die Parameter, die den Klang in die gewünschte Richtung verschieben. Wenn man zum Beispiel dem Geigenorchester eine Percussionshüllkurve verleiht (Level und Decay Zeit reduzieren) dann bekommt man zu Percussion Strings, die wie eine Mischung aus Klavier und Geigen klingen. Wenn man das Preset einer Trompete lädt und eine starke Amplitudenmodulation drauf legt, dann bekommt man eine Tremolo Trompete. Wenn man dem Preset eines Klaviers eine Dauertonhüllkurve überstülpt (Level auf 100%), dann erhält man ein dämpfungsfreies Klavier. Wenn man einem Elektronischen Piano mit einem Exciter Effekt bearbeitet, dann bekommt man ein beißend scharfes Excite Piano. Bei Xylophon kann man durch verlängern der Hold Zeit einer sehr melodisch klingendes Extended-Xylophon erzeugen usw.

Es sind immer nur wenige Handgriffe nötig, um aus den vorhandenen Presets gezielt eine bunte Vielfalt von tausenden von Klängen zu erzeugen. Diese gezielte Veränderung des Klangs führt viel leichter zum gewünschten Klang, als wenn man aus einer langen Liste von vorgefertigten Klängen irgend eine Nummer auswählen müsste.

 

Fourier Synthese

Der Mathematiker Fourier hat nachgewiesen, dass man jede harmonische Schwingung durch eine Überlagerung von ganzzahligen Obertönen erzeugen kann. Man muss dazu nur wissen, wie man die einzelnen Töne gewichten muss. Eine Matrix zur Einstellung all dieser Parameter stellt der Fouriersynthesizer zur Verfügung. Um das Einstellen etwas zu erleichtern gibt es Presets (Register), die eine Basis von Voreinstellungen liefern, die dann weiter verfeinert werden können. Außerdem gibt es Operatoren die nach gewissen Funktionen auf das gesamte Obertonspektrum einwirken. Man kann mit ihnen z.B. für alle Obertöne eine Schwebung setzen oder die Decayzeiten in unterschiedlichen Stufen verkürzen oder verlängern. Durch anklicken dieser Operatoren kann das Klangspektrum sehr schnell geändert werden, so dass man rasch herausfinden kann, welches Klangbild den eigenen Vorstellungen nahe kommt.

Aus der Reihe tanzen

Es hat sich als besonders effektvoll herausgestellt, wenn man einzelne Obertöne aus der Reihe tanzen lässt. Man erzeugt dazu mit den Operatoren zuerst das gewünschte Grundklangbild und pickt sich dann einen bestimmten Oberton heraus, dem man einen besonderen Effekt z.B. eine Frequenzmodulaton oder eine Schwebung verleiht. Das Ergebnis hört sich dann so an, als würde der Grundklang durch einen „Schatten“ eines undefinierbaren anderen Klanges begleitet werden. Dieses "aus der Reihe tanzen lassen" einzelner Obertöne ist nur mit einem Fourier Synthesizer möglich.

Klangfarbenmodulation

Wenn man die einzelne Obertöne unterschiedlich stark amplitudenmoduliert, dann hat das zur Folge, dass sich das Obertonspektrum und somit die Klangfarbe laufend ändert.
 
 
Ringmodulatoren
 

Bei der Ringmodulation wird ein Trägersignal mit 1-3 weiteren Wellen multipliziert. Die Obertonspektren werden dabei sowohl addiert, als auch subtrahiert.

A = Sin(a)*Sin(b) = -1/2* (Cos(a+b) – Cos(a-b))

Nur wenn die relativen Frequenzen der Modulatoren ganzzahlig sind, entstehen harmonische Klänge. Diese obertonreichen Produkttöne klingen teilweise sehr schrill. Ihre Aggressivität kann man aber dadurch unter Kontrolle bringen, dass man die Modulationstiefe während des Tonverlaufes verändert. So kann man z.B. mit einer hohen Modulationstiefe einen schrillen Toneinsatz erzeugen und anschließend durch kontinuierliche Senkung der Modulationstiefe den Ton sanft und harmonisch ausklingen lassen, was sich dann so anhört, wie wenn man ein Glas oder Glocke kurz anschlägt.

 

Den Verlauf der Modulationstiefe legt man fest, indem man mit der links gedrückten Maus eine Kurve (grün) in das Monitorfenster des Ringmodulators zeichnet. Alternativ dazu kann man auch mit einem ADSR-Generator einen Modulationstiefenverlauf festlegen.
 
 
 

Bei der Frequenzmodulation wird ein Tonsignal mit einem zweiten und eventuell auch noch mit einem dritten und vierten Tonsignal moduliert. Die Frequenzspektren der einzelnen Modulatoren werden dadurch addiert, so dass sehr obertonreiche und trotzdem harmonische Klänge entstehen.

Es gibt zwei unterschiedliche Verschaltungsvarianten. Die Parallel- und die Kaskadenschaltung.

Parallelschaltung :

A = Sin(w1*t + Alpha*Sin(w2*t) + Beta*Sin(w3*t) )

Kaskadenschaltung :

A = Sin(w1*t + Alpha*Sin(w2*t + Beta*Sin(w3*t) ))

Damit die Produkttöne harmonisch klingen, müssen die Frequenzen der verwendeten Modulationsschwingungen in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen. Man bezeichnet dieses Verhältnis als Ratio. Typische Werte sind 1 bis 8.

 

 

 

Die Faktoren Alpha und Beta bestimmen die Tiefe der Modulation. Man kann sie im Zeitverlauf verändern und erzeugt damit eine sehr eindrucksvolle Klangfarbenverschiebung während des Tonverlaufes. Es klingt besonders gut, wenn man mit einem hellen Klang (hohe Modulationstiefe) beginnt und den Ton dann ruhig und harmonisch ausklingen lässt.

Den Modulationstiefenverlauf legt man fest, indem man mit der Maus die gewünschte Kurve in das Monitorfenster zeichnet. Alternativ dazu kann man auch mittels eines ADSR Generators den Modulationstiefenverlauf festlegen.

Es ist nicht unbedingt notwendig, dass man Sinusschwingungen zur Modulation verwendet. Es können auch beliebige andere Wellenformen eingesetzt werden.

 

Hüllkurven Spektrums-Synthese

 

 

Der Reiz der meisten natürlichen Klänge entsteht dadurch, dass die einzelnen Obertöne unterschiedlich schnell an- und abschwellen, so dass sich das Frequenzspektrum und damit die Klangfarbe laufend ändert.

Bei der Hüllkurven-Spektrums-Synthese wird genau das nachgeahmt. Es wird für jeden Oberton eine eigene Hüllkurve festgelegt und damit ein sehr komplexes Klangmuster erzeugt. Damit diese zahlreichen Einstellungen einigermaßen effizient bearbeitet werden können, gibt es Operatoren, die den Trend eines Parameters für die ersten 8 Obertöne berechnet. Der Parameter Attack z.B. reduziert bezugnehmend auf den Grundton die Attackzeiten der Obertöne proportional zu ihrer Frequenz. Das Ergebnis ist ein sehr markanter Tonanschlag.

Ebenso kommt es natürlichen Klangen sehr nahe, wenn man die Decay- und Release- Parameter mit zunehmender Obertonzahl reduziert, weil höhere Schwingungen schneller gedämpft werden. Man kann es natürlich auch darauf anlegen, den natürlichen Trends entgegenzusteuern und erzeugt dadurch neue, unnatürliche aber trotzdem reizvolle Klänge.

 

Die Hüllkurve kann man mit Hilfe eines ADSR-Generators festlegen. Am besten legt man zuerst die Hüllkurve des Grundtones fest und kopiert diese auf die Obertöne (Kopieren). Dann lässt man mit den Operatoren die Trends berechnen. Danach kann man, wenn man das will, gezielt einzelne Obertöne herauspicken und ihnen durch eine spezielle Hüllkurve eine besondere Note verleihen. Das ist ein breites Experimentierfeld mit vielen Effekten.

Das so definierte Obertonspektrum kann nicht nur für die Additive Synthese verwendet werden. Durch einen Click auf die Taste "Add Synth" kann auf die FM-Synthese oder Ringmodulations-Synthese umgeschaltet werden, wo dieser Parametersatz eben zur 8 stufigen FM- oder Ring-Synthese verwendet wird.

Neben der Hüllkurve kann man auch die Wellenform und den Verlauf der Klangfarbe (Symmetrie) für jeden einzelnen Oberton festlegt.

 

Sampler

 

 

Mit einem Sampler (Sample = eng. Probe (einer Welle) kann man Wavefiles von natürlichen Klängen laden und mit unterschiedlichen Frequenzen abspielen, so dass dieser Klang auf der gesamten Tastatur gespielt werden kann. Mit zunehmenden Abstand zur Originalfrequenz klingen die Töne jedoch immer etwas fremder, so dass man ein Sample nur im Bereich von +/- einer Oktave verwenden sollte.

Wavefiles von guten Instrumenten und Soundeffekten kann man in großer Zahl (viel Millionen) im Internet finden.

Man kann sie aber auch selber über ein Mikrofon aufnehmen. Dazu drückt man den Button "Mikrofon" und hat dann 4 Sekunden Zeit einen Ton aufzunehmen. Anschließend schneidet das Programm automatisch ein passendes 2 Sekunden Sample aus, wobei es den optimalen Toneinsatz von selbet erkennt.

Diese Samples kann man nicht nur in roher Form abspielen. sondern auch mit allen Effekten bearbeiten und dieses bearbeitete Sample als neuen Sound exportieren (Button "Export").

Die Samples werden auch automatisch mittels Fouriertransformation analysiert. Dieses errechnete Obertonspektrum kann dann, wenn mann den Button "Trans" drückt in einen Synthesizer-Sound transformiert werden, bei dem die Obertöne auf das berechnete Obertonspektrum abgestimmt wird. Dieser transformierte Sound kann dann verzerrungsfrei über die gesamte Tastatur gespielt und auch als Prest abgespeichert werden. Das Verfahren funktioniert naturgemäß am besten bei Dauertönen, bei denen sich die Klangfarbe im Tonverlauf nicht wesentlich ändert (Blasinstrumente). Durch die Wahl der Wellenform (z.B. Dreieck statt Sinus) für die Obertöne kann man eventuell verlorene Höhen wieder zurück gewinnen. Diese transformierten Klänge können darüber hinaus mit allen Elementen des Synthesizers (FM- , AM- Modulation, Schwebung , Hüllkurve , Filter, Hall etc…) beliebig manipuliert werden.

 

Man kann den Fourieranalysator auch dazu verwenden den eigenen Synthesizersound zu analysieren und zu transformieren. Dazu wählt man die Taste „Transformation“. Durch die (mehrfache) Transformation von strukturierten Ausgangsklängen kann man sehr komplexe Soundmuster erzeugen. Auch diese Transformationen lassen sich als Presets abspeichern.

 
 
 

Delay: Wenn man das Originalsignal mit einer zeitlich verzögerten Signalkopie überlagert, so kommt es abhängig von der Verzögerungszeit zu Interferenzen, bei denen manche Obertöne ausgelöscht andere verstärkt werden. Besonders eindrucksvoll wird dieses Klangfarbenspiel, wenn man die Zeitverzögerung mit einem LFO oder ADSR moduliert.

Hall: Nachhall entsteht dadurch, dass das Signal nicht nur auf direktem Weg zum Ohr gelangt, sondern auch mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung über Reflexionen an den Wänden. Dieser Nachhall verleiht einem Sound erst die Fülle. Einmal ausprobiert will man den Hall nicht mehr missen.

Pegeleffekte: Mit Pegeleffektgeräten kann man zusätzliche Obertöne schaffen. Ein Limiter beschneidet eine Welle, durch Fuzzeffekt wird das Signal übersteuert, ein Kompressor dämpft große Amplituden ein und durch ein Gate werden die Signale erst über einer gewissen Schwelle durchgelassen. Der Exciter mischt das Signal mit dem Differential des Signals und erzeugt damit sehr helle und klare Töne.

Phaser: Der bis zu 8 stufige Phaser überlagert das Original Signal mit einer phasenverschobenen Kopie und einem Feedback. Dadurch shiftet sich das Klangspektrum in einer charakteristischen Weise. Er kann sowohl mit einem LFO als auch mit einer Trendkurve moduliert werden.

Modulierbare Tiefpaßfilter und Hochpaßfilter: Durch modulierbare Filter kann man den Klang während des Tonverlaufes beeinflussen. Wenn man z.B. zum Beginn eines Tones die hohen Obertöne ungefiltert durchlässt und diese erst im weiteren Tonverlauf zunehmend dämpft, dann kommt das Klangbild vielen natürlichen Instrumenten nahe.

WahWah Effekt: Wenn man die Eckfrequenz eines Bandpaßfilter mit einem LFO moduliert, dann entsteht ein Klangeffekt, der an die Silben Wah Wah erinnert. Wem dieser Effekt zu aufdringlich wirkt, der kann die Modulationstiefe am Anfang und am Ende des Tones herunterfahren.

Bass Booster: Tiefe Töne klingen bei gleicher Amplitude wesentlich leiser als hohe Töne. Um das auszugleichen kann man mit einem Bass Booster die tiefen Töne (<300 Hz) verstärken und damit insbesondere die Bässe hervorheben.

 
 

Sequenzer

 

Ein Sequenzer dient zur Darstellung und Bearbeitung von MIDI-Daten. Er zeigt auf, wann welche Noten für wie lange gespielt werden. Er ist das elektronische Gegenstück zu einem Notenblatt. Zum Eingeben von neuen Noten klickt man einfach mit der Maus auf die gewünschte Tonspur und zieht eine Linie, die die beabsichtigte Tondauer darstellt, und lässt anschließend die Maus wieder los. Das kann allerdings zu etwas unregelmäßigen Ergebnissen bezüglich der Notenlänge führen. Deshalb kann man auch über den Button „Noten“ fixe Notenlängen von ¼, ½ oder 1/1 einstellen. Zum Editieren von Noten wird schaltet man über den Button (Insert -> Edit) in den Edit-Modus. Dann wählt man die gewünschte Note aus und verschiebt sie nach oben oder unten. Durch Herausziehen aus dem Sequenzer Fenster kann sie auch ganz entfernt werden.



 

Sie kennen bestimmt schon das "Morphen" von Bildern, bei dem man zwei Gesichter kontinuierlich ineinander übergleiten lässt. So etwas Ähnliches kann man auch mit Tönen machen. Das Morphing ist ein Klangsyntheseverfahren, bei dem man zwei Töne ineinander überfließen lässt. Durch dieses Zusammenmischen von Klangfarben bringt man sehr viel Bewegung in den Sound. Der Verlauf des Mischverhältnisses wird im orangen Morphing-Monitor durch Einzeichnen einer Kurve festgelegt. Der obere Monitorrand entspricht der Position des Oszillators 1 und der untere der Position des Oszillators 2. Die Eigenschaften der beiden Töne werden durch die beiden Oszillator / ADSR Generator Paare in der üblichen Weise festgelegt.

 
 

 
 

Ein Arpeggio ist eine kurze zusammenhängende Folge von Tönen, meist Akkorden. Es wird in der Regel von Begleitinstrumenten gespielt, wie zum Beispiel Harfen oder bei Gitarren Akkorden und entsteht dort durch rasches Abzupfen oder Überstreichen von Seiten.

Der Arpeggiator stellt vier Oszillatoren zur Verfügung, die jeweils auf einen Akkord abgestimmt sind. Das heißt, bei einem Dur-Akkord liegen die relativen Frequenzen der Oszillatoren bei 1.0 – 1.25 – 1.5 – 2.0, entsprechend der Noten C-E-G-c.

Der Klang der Oszillatoren kann gleich sein, muss es aber nicht. Wenn man alle Oszillatoren auf den Grundton abstimmen will, dann kopiert man einfach die Einstellungen des Oszillator1 mit dem Button „Kopieren“ auf alle anderen Töne. Man hat jedoch im Gegensatz zu einer Gitarre oder einer Harfe die Freiheit, die Klänge der Akkordtöne beliebig einzustellen und damit neue Klangmuster zu schaffen.

Die zeitliche Verzögerung mit der die Akkordtöne angespielt werden, wird über das Delay eingestellt. Entweder über den Button „Delay“ oder manuell über die Schieberegler bei den Oszillatoren. Experimentieren lohnt sich. Sie werden sofort an Harfen erinnert werden.

Beim Spezialakkord Unique werden alle Oszillatoren auf die relative Frequenz 1 gesetzt. Sie spielen also denselben Ton. Wenn man nun auf die einzelnen Oszillatoren unterschiedliche Schwebungen oder Frequenzmodulationen setzt, entstehen interessante Klangfarbenspiele, wie z.B. das Preset "Schweb8" (8 schwebende Sägezähne) zeigt.

 
 
 
 
 
Bei der Wavetable Synthese werden die Töne nicht mit einem Oszillator erzeugt, sondern die Amplitudenwerte werden aus einer Tabelle abgelesen. Je nach der Geschwindigkeit des Auslesens entstehen dabei unterschiedlich hohe Töne. In diese Tabellen kann man beliebige Werte schreiben, so dass man alle gestalterischen Freiheiten hat. Erfahrungsgemäß klingen die Wellen jedoch am besten, wenn man sie aus natürlichen Klängen kopiert. Dazu lädt man eine Wavefile eines Klanges (z.B.: eine Gitarre), sucht sich eine schön klingende Stelle, schneidet einen Wellenzug (eine Periode) aus und legt die Amplitudenwerte in einer Wavetable ab. Diese Prozedur wird vom Computer weitgehend automatisiert durchgeführt. Nach dem Laden des Wavefiles markiert man mit der linken Maustaste den Beginn des Wellenzuges und mit der rechten Maustaste das Ende. Dann drückt man den Button „Schneiden“ und hört sich den ausgeschnittenen Klang an. Wenn er gut klingt, dann speichert man ihn als neue Wavetable.
 
 
Wenn man einen Wavetable-Klang abspielen will, dann lädt man einfach eine Wavetable („TWB 1“) und verfeinert den Klang gegebenenfalls noch mit der ADSR-Hüllkurve und den Effekten. Es lassen sich auch zwei Wavetables laden. In diesem Fall stellt die erste Wavetable („WTB 1“) den Wellenzug am Beginn des Tones dar und die zweite Wavetable („WTB 2“) die Wellenform am Ende des Tones. Im Bereich dazwischen werden die beiden Wellenformen kontinuierlich fließend gemischt, so dass ein Klangfarbenverlauf entsteht („Morphing“).
 
 
 

 

Bei der „Physikalischen Modellierung“ (PM) wird der Klang durch Simulation des Klangerzeugungssystems realer Musikinstrumente errechnet. Man teilt die Klangbildung auf in einen Tonerzeuger (Excitator), einen Resonator, der die Eigenfrequenz heraushebt und ein Dämpfungssystem, das insbesondere die Obertöne im Verlauf der Tondauer abschwächt. Im einfachsten Fall kann die Tonerzeugung durch ein Rausch-Signal erfolgen, das beliebige (zufällige) Frequenzen enthält. Der Resonator sorgt dann dafür, dass sich die Signale in einer gewissen Periode überlagern, so dass ein periodischer Ton entsteht. Das Dämpfungssystem in Form eines Tiefpassfilters glättet im Tonverlauf die Obertöne, so dass sich das Signal immer mehr dem sinusförmigen Grundton nähert. Auf diese Weise erhält man sehr realistisch klingende Percussions-Töne, die je nach Einstellung wie Gitarren, Xylophone oder Trommeln klingen.

Anstelle des Rausch-Signals kann man beim Excitator auch andere Wellenformen einsetzen. Sie sorgen für einen harmonischeren Toneinsatz und prägen das Klangbild ganz erheblich.

 

 
 
 
Wie bastele ich mir einen Ton?
 

Töne sind Schwingungen der Luft. Die Frequenz bestimmt die Tonhöhe und die Amplitude die Lautstärke. Die harmonische Grundschwingung ist die Sinusschwingung. Sie klingt rein und klar aber auf Dauer ziemlich langweilig.

 

 
Das Ohr möchte unterhalten werden und gewöhnt sich sehr schnell an einen Klang. Sobald ein Ton voraussehbar wird, bietet er keine Überraschungen und keine neuen Informationen mehr. Dadurch wird er langweilig und früher oder später sogar nervig. Die Frage, ob ein Ton schön ist, stellt sich deshalb gar nicht.
 
Die Frage lautet: “Ist ein Klang interessant?“
 
 

Damit ein Klang interessant wird, muss sich er sich auf harmonische Art und Weise verändern. Wenn das Ohr eine gewisse mathematische Ordnung und Harmonie in dieser Veränderung erkennt, dann hat es ein Aha-Erlebnis und freut sich. Wenn in der Veränderung keine Ordnung erkennbar ist, dann ist es kein Klang, sondern nur ein hässliches Geräusch.

Was kann man alles verändern?

 

Bei einer einfachen Grundschwingung kann man die Frequenz, die Amplitude und die Phase verändern. Ein Klang besteht jedoch nicht nur aus einer Grundschwingung, sondern aus einem ganzen Ensemble von Obertönen, die ihrerseits auch ihre Frequenz, Amplitude und Phase während des Tonverlaufes ändern können, so dass sich das Klangbild ständig neu entfaltet. Und da beginnt es für das Ohr interessant zu werden. Das Ohr liebt harmonische Klangfarben Veränderungen. Wenn man dem Ganzen noch Überstrukturen wie Hall, Chor und Schwebungseffekte hinzufügt, dann ist man einem guten Sound schon ganz nahe.

 

Amplitude

Die Amplitude bestimmt die Lautstärke eines Tones. Sie ist selten konstant. Die meisten Töne schwellen relativ flott an, halten ihre Lautstärke für ein Weilchen und klingen dann unterschiedlich schnell wieder aus. Man kann zwei Klassen von Tönen unterscheiden: Dauertöne und Perkussionstöne. Instrumente, bei denen die Energiezufuhr schlagartig erfolgt (Klavier, Gitarre, Trommel) erreichen sehr schnell ihre maximale Lautstärke und klingen dann kontinuierlich aus und produzieren damit einen Perkussionston. Instrumente, bei denen die Energiezufuhr kontinuierlich erfolgt (Orgel, Blasinstrumente, Geigen etc.) produzieren hingegen einen relativ konstanten Dauerton. Wobei es aber auch bei ihnen Einschwingzeiten und Ausklingeffekte gibt.

                                        

Dauerton                                                 Percussionston
 

Die Hüllkurve beschreibt den Lautstärkenverlauf eines Tones. Sie wird bei Synthesizern durch bestimmte Zeitabschnitte charakterisiert.

In der Attack-Zeit schwillt der Ton an. Je kürzer sie ist desto härter klingt der Tonanschlag (Xylophon). Umgekehrt führen lange Attackzeiten (Geigenorchester) zu einem weichen Toneinsatz.

In der Decay-Zeit fällt er wieder bis auf einen konstanten Level ab und bleibt dan während der Sustainphase auf diesem Niveau.

Sobald man die Taste loslässt (release), wird der Ton relativ schnell gedämpft.

Dieser Verlauf wird mit ADSR-Generatoren beschrieben (Attack-Decay-Sustain-Release). Neben dieser etablierten Standardhüllkurve gibt es noch weitere Hüllkurventypen. Diese können eine zusatzliche Haltephase (Hold) nach der Attackzeit haben, um den Percussionsklängen mehr Druck zu geben oder nur aus einer Attack- und Decayphase bestehen. Der Hüllkurventyp und die Zeiten der einzelnen Phasen lassen sich mit einem ADSR-Generator frei einstellen.

Was für den Grundton gilt, gilt auch für die Obertöne. Bei natürlichen Instrumenten klingen die Obertöne rascher aus, weil sie umso mehr Energie abgeben, je höher ihre Frequenz ist. Bei Synthesizern hat man die Freiheit jedem Oberton seinen eigenen Hüllkurvenverlauf aufzuprägen und ist damit unabhängig von den physikalischen Gesetzen, so dass man auf musikalisches Neuland vordringen kann.

 
Man kann die Lautstärke auch zyklisch mit einer langsamen Schwingung (3-12 Hz) modulieren. Dadurch entsteht ein Tremolo-Effekt. Die langsame Schwingung wird durch einen LFO erzeugt und über den Modulationstiefen-Regler (AM) in den Oszillator eingespeist. 
 
 
Nicht nur die Amplitude, sondern auch die Frequenz kann durch einen LFO moduliert werden. Dies führt zu einem Vibrato-Effekt, der bei Rockorgeln so dominant ausgeprägt ist. Die Modulationstiefe wird über FM eingestellt und kann ebenfalls über die Zeit variiert werden.
Schwebung
 
Wenn man zwei Töne mit ähnlicher Frequenz überlagert, dann kommt es durch Interferenzen zu einem summenden, chorartigen Schwebungseffekt.
 

Das Obertonspektrum bestimmt die Klangfarbe. Nur Obertöne, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches des Grundtones ist oder deren ganzzahliger Bruchteil, klingen harmonisch. Also 2,3,4,5,6,7,8 oder 1.25 (=5/4) und 1.5 (=3/2).

Durch die Art wie dieses Obertonspektrum erzeugt wird, unterscheiden sich die verschiedenen Klangsyntheseverfahren.

Additive Synthese

Bei der Additiven Synthese werden, wie der Name schon andeutet, die Obertöne einfach aufaddiert. Die Amplituden der Obertöne bestimmen das Klangbild. Kirchenorgeln produzieren ihren Klang auf diese Weise (durch Zuschalten von Obertonpfeifen) und auch elektronische Orgeln.

Wellenformen
 
Niemand sagt, dass man Töne nur aus Sinusschwingungen aufbauen kann. Man kann auch ganz andere Schwingungsformen verwenden: Rechteck-, Puls-, Dreieck-, Sägezahn- , Sinuid-, Absolut Sinus- und Hyperzahn-Schwingungen um nur einige zu nennen.
 

Um den Klang dieser Wellenformen zu variieren, gibt es zwei Möglichkeiten:

a) Man kann durch elektronische oder mathematische Filter einen Teil der Obertöne ausfiltern (subtrahieren). Das nennt man dann Subtraktive Synthese.

b) Man kann die Symmetrie der Wellenform verändern und damit das Obertonspektrum verschärfen. Das nannte man früher Pulsbreiten-Modulation, als man noch mit einfachen Rechteckschwingungen arbeitete. Aber dieses Prinzip lässt sich auf alle asymmetrischen Schwingungsformen übertragen.

 
Je unsymmetrischer eine Schwingung ist, desto mehr Obertöne enthält sie und umso schärfer klingt sie. Eine symmetrische Dreieckschwingung klingt beinahe so weich wie ein Sinuston. Wenn man das Dreieck kontinuierlich in eine Sägezahnschwingung überführt, dann klingen die Töne zunehmend schärfer. Man kann beim Synthesizer diesen Symmetrieverlauf dadurch festlegen, dass man im Monitorfenster des ADSR-Generators mit gedrückter Maustaste eine Kurve zeichnet. Auf diese Weise kann man einen Ton z.B. hell ertönen (asymmetrisch) und anschließend dumpf ausklingen lassen (symmetrisch).
 

 

 

Ein Synthesizer bietet alle Freiheiten. Man kann natürlich auch eine Additive Synthese mit unterschiedlichen Wellenformen vornehmen. Der Experimentierfreude werden hier keine Grenzen gesetzt. Man muss dazu nur die entsprechende Oberton-Nummer wählen und die gewünschten Einstellungen vornehmen.

Die Vollversion vom Franzis Verlag ist im Handel erhältlich (Media Markt, Weltbild Verlag ...).

Systemvoraussetzungen : Windows XP mit SP2 und .NET 3.5 , Vista und Windows 7, 2 GB Ram
 
 
Kostenlos für registrierte Besitzer der Synthesizer Workstation Pro
 
Copyright: Wir danken Herrn Bernd Krüger für die Bereitstellung der sequenziell eingelesenen Midifiles unter einer cc-BY-SA Lizenz.
Wir danken "The Mutopia Project" für die Bereitstellung der Midifiles unter einer Public Domain Lizenz.

Zur Produktion von YouTube Musik-Videos empfehlen wir Microsoft Expressionblend

 

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SetupSynth.msi
(20408k)
Midi Expert,
16.06.2012, 08:05
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