Sicher gibt es nichts, was einen
Studiofreak mehr nervt wie Rauschen. Er investiert meist bereitwillig Unsummen
in rauscharme Mixer, Effektgeräte, Verstärker, Kabel, Tonbandmaschinen
und Rauschunterdrückungssysteme. Wer hier meint, man könne doch das
Rauschen einfach rausschneiden oder rausfiltern ist auf einem ganz morschen
Holzweg. Das ganze Frequenzspektrum des Rauschens herausschneiden heißt
nämlich nichts weiter wie Abschied von jeglicher Verstärkung, Tonaufzeichnung
usw. zu nehmen. Kurz, es gibt nichts was nicht rauscht. Die Gemeinheit ist obendrein,
daß sich der Frequenzbereich des Rauschens über den gesamten Frequenzbereich
erstreckt und nicht nur über den hörbaren.. Es reicht vom Infraschall
(Sub-Audio, unterhalb der Hörgrenze) bis die allerhöchsten, uns bekannten
Frequenzbereiche (Hintergrundstrahlung aus dem Interplanetaren Raum).
Doch genug davon, diese Sorgen wollen
wir nicht teilen denn in unserem Synthesizer soll es mit voller Absicht rauschen
was das Zeug hält, dazu gibt’s sogar ein spezielles Modul. Die Baugruppe,
die uns das ermöglicht ist der Rauschgenerator, meist NOISE genannt. Hier
wird ein möglichst präzises Rauschen erzeugt, was gar nicht so leicht
ist, auch wenn es sich wie ein Widerspruch anhört.
Ein Frequenzgemisch, in dem
alle Frequenzen, alle Obertöne enthalten sind und bei dem diese statistisch
alle die gleiche Amplitude aufweisen, nennt man WEISSES RAUSCHEN (WHITE NOISE).
Fast immer findet man auf der Frontplatte des Synthesizers neben dem WHITE NOISE
auch noch die Bezeichnung PINK NOISE. Beim ROSA RAUSCHEN werden die hohen Frequenzanteile
meist durch Festfilter bedämpft. Mein Edel-Noisemodul, das es in der Form
tatsächlich einmal gab, besitzt sogar die Möglichkeit die Färbung
des Rauschens frei einzustellen (von Rot: tieffrequente Teile überwiegen
stark, bis Blau: hochfrequente Anteile dominieren) In der Tontechnik wird ROSA
RAUSCHEN zum Einmessen von Beschallungsanlagen genutzt, es entspricht
mit seinem Spektrum am ehesten dem Frequenzgang eines durchschnittlichen Musikprogramms.
Aber bitte, keine weiteren Sorgen
über das Rauschen machen! Ich habe einmal den „großen Genuß"
gehabt, bei einer Gartenfete zwischen Peter Baumann (BME-Musikelektronik) und
Manfred Fricke (MFB - Elektronik) zu sitzen. Stundenlang stritten sich die Beiden
über die korrekte statistische Verteilung der Obertöne in verschiedenen
Rauschspektren - Dagegen hilft nur ein Rausch anderer Art ! (Hihi!!)
Die Synthesizer Elektronik sollte das Rauschen mit einer Amplitude von 10 Volt zur Verfügung stellen. So kann man mit dem Rauschen universell als Signal - und /oder Steuerspannung arbeiten. Es wird als Signalspannung für sehr viele Instrumentalsynthesen benötigt. Flöte, Pfeifenorgel, Harmonium, gepfiffene Töne, alles schreit förmlich nach Rauschen, aber auch „Naturgeräusche" lassen sich nicht „ohne" realisieren (Wind, Brandung ....).
SIGNAL - UND STEUERSPANNUNGS -
MISCHER
Mischer
(neudeutsch MIXER) sind für alle Arten von Spannungen sinnvoll einzusetzen
wenn es darauf ankommt ein bestimmtes Mischungsverhältnis herzustellen.
Ohne Mixer kann man zwar mehrere Spannungen durch einfaches zusammenstecken
mischen, aber eben ohne die Würze der Abstimmung. Ein Allround - Synthesizermixer
sollte eine Übersteuerungsanzeige haben, so daß der Ausgangspegel
der Spannungen nicht zu hoch wird und es dadurch an den nachfolgenden Baugruppen
zu Funktionsstörungen oder Verzerrungen kommen kann. Da auch Steuerspannungen
gemischt werden sollten, muß wie beim noch zu beschreibenden VCA der MIXER
auch Gleichspannungen verarbeiten können. Wenn man irgendwoher aus dem
Modulsystem stabile Gleichspannungen bekommt (10 Volt positiv oder negativ),
kann man so auf einfache Weise „Lageverschiebungen" von Steuerspannungen vornehmen
(siehe auch CV - PROZESSOR). Ein Mischer nur für Signalspannungen hat in
einem guten Modulsystem wenig zu suchen da er zusätzliche CV-Mixer nötig
macht und somit Platz und Geld verschwendet.
FILTERFILTERFILTER
DER SPANNUNGSSTEUERBARE FILTER (VCF)
Nachdem wir uns ausgiebig
damit beschäftigt haben wie verschiedene Wellenformen der Signalquellen
aussehen, wollen wir nun dazu übergehen diese mehr oder weniger langweiligen
Schwingungsformen soweit zu „verbiegen" bis sie weder von der Form her, noch
vom Klang wiederzuerkennen sind. In der Musikelektronik benutzt man zu diesem
Zweck einen, oder mehrere FILTER. Diese Filter müssen für unsere Anwendung
natürlich wieder spannungssteuerbar sein um möglichst viele, farbige
Klänge produzieren zu können, das ist ja klar, oder ?
Was aber ist nun ein Filter ?? Einen
Filter, den wir sicher alle kennen ist der Kaffeefilter. Er ermöglicht
uns den Genuß der braunen Brühe ohne den störenden Kaffeesatz.
Das sind nur Albernheiten ? Zugegeben, nicht ganz sachlich der Vergleich, aber
auch nicht so ganz abwegig denn der Kaffeefilter trennt flüssige und feste
Stoffe voneinander, also Stoffe unterschiedlicher Teilchengröße.
Die uns interessierenden Filter „trennen" Schwingungen unterschiedlicher
Wellenlänge. Hinter dem Begriff der Wellenlänge versteckt sich wieder
einmal eine physikalische Größe, die sich aber ganz leicht errechnen
läßt, was uns aber nicht zu belasten braucht. Wir müssen uns
nur merken:
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In unseren Synthesizern findet
man verschiedene Arten von VCF´s. So gibt es TIEFPASS - HOCHPASS - BANDPASS
- BANDSPERR - und RESONANZFILTER. Doch laßt uns von Anfang an beginnen....
Die Grenzfrequenz (FG)
Sie wird bei Synthesizern verschiedener
Herkunft "natürlich" auch immer wieder anders genannt, man liebt es offenbar,
sich von Konkurrenten auf dem Markt wenigstens durch phantasievolle Namengebung
abzusetzen. Ich denke da nur mal an die Bezeichnungen "CUTOFF FREQUENCY" , "BASISFREQUENZ"
oder einfach "FREQUENZ". Gemeint ist in jedem Fall ein bestimmter Punkt
im Arbeitsbereich eines Filters. Dabei spielt es keine Rolle um welchen Filtertyp
es sich handelt. Vorab „knalle" ich Euch erst einmal die technische Definition
für die Grenzfrequenz hin:
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Die Steilheit
Es gibt, wie sicher schon viele von Euch
gehört haben, Filter mit 12db, Filter mit 18dB und solche mit 24dB pro
Oktave. Was bedeutet das nun und ist das ein Qualitätsmerkmal eines Synthesizers
? Mit den Zahlenangaben in "dB" (Dezibel) gibt man bei Filtern deren Steilheit
an und meint damit wie exakt sie in der Lage sind, die gewollten von den ungewollten
Frequenzbereiche zu trennen. Die Bezeichnung dB dabei keine Maßeinheit
im üblichen Sinne. Mit ihr wird ein Verhältnis, im speziellen Fall
das Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung beschrieben, das
zu wissen reicht uns vorerst.
Das Idealbild von Filter
wäre für Techniker ein Filter mit einem übergangslosem Schnitt
und damit mit einer knallharten Trennung der Frequenzbereiche. Dies läßt
sich jedoch technisch nicht durch solche Filter realisieren und so müssen
wir eine „Übergangszone" in Kauf nehmen. Je größer die Steilheit
eines Filters ist, desto kleiner ist dieser Bereich. Die Zahlenangabe, z.B.
12db/Oktave, gibt Auskunft darüber, wie stark eine Signalamplitude in Verhältnis
zur steigenden Frequenz bedämpft wird. Zwei Beispiele verschiedener Steilheiten
sind in der Abbildung zu sehen.
Solange es Synthesizer
gibt, gibt es auch das Märchen vom besseren 24 dB Filter. Besser - schlechter
?? Alles Unsinn und nur was für Leute, die immer wieder Zahlen brauchen
um sich (oder ihre Gerätschaften) zu vergleichen. (PS beim Auto, Brennweiten
bei Teleobjektiven, Wattleistung des Ghettoblasters, Zentimeter bei ... ääh
!)
In der Synthesizer - Praxis kann man nur sagen, daß Filter eben
unterschiedlich klingen. Obwohl ein 24 dB Filter knackiger, aggressiver klingt,
kenne ich dennoch viele 12 dB Filter, die ich nicht ums Verrecken eintauschen
würde. Häufig sehen kann man es bei gut ausgestatteten Modulsystemen:
Da hängen in seeliger Eintracht nebeneinander Filter unterschiedlicher
Steilheit von MOOG, OBERHEIM, ROLAND, PPG und so weiter, denn die meisten Filter
besitzen obendrein „von Haus aus" einen ganz eigenen Klangcharakter. Ursache
dafür sind einfach unterschiedliche Schaltungstechniken im Innern der Elektronik.
Verschiedene Filter an ihrem Klang zu erkennen ist jedoch eine Sache für
Spezialisten mit einem guten Gehör. (Wetten das ?)
Abschließend sei noch
bemerkt das die Steilheit nicht veränderbar ist, da sie konstruktionsbedingt
ist. Einige Synthesizer haben jedoch Schalter, mit denen man zusätzliche
Filterstufen zuschalten kann um so die Steilheit zu erhöhen. Beim Oberheim
OBX-8 heißt das zum Beispiel: „2-Stage / 4-Stage"
Die Resonanz
Synthesizerfilter besitzen fast alle einen Regler, der mit "RESONANZ", "PEAK",
"REGENERATION", "FILTER SWEEP", „Q" o.ä. bezeichnet ist. Entzückende
Vielfalt, oder ? Mit diesen Reglern ist es ohne Probleme möglich,
in den unpassendsten Momenten die fürchterlichsten, alle Mischpulte übersteuernden
und unsere Ohren aufs äußerste strapazierende Heul- und Pfeifgeräusche
zu hervorzaubern. Diese lieblichen Töne entstehen durch den Resonanzeffekt.
Mit Resonanz bezeichnet man die Möglichkeit
von Filtern, Frequenzen an der Stelle des Grenzfrequenzpunktes durch Anheben
der Amplitude zu verstärken. Das übrige, den Filter passierende Signal
wird dabei zunehmend stark bedämpft. Schließlich schwingt der Filter
von selbst und erzeugt, ähnlich einem VCO, eine Frequenz, die der Grenzfrequenzeinstellung
entspricht. Bringt man einen Filter auf diese Art zu „jubeln", kann man getrost
das Eingangssignal abschalten , er erzeugt noch immer eine reine Sinusschwingung.
Da es möglich ist, die Tastatursteuerspannung zum Verschieben der Filter
- Grenzfrequenz zu benutzen, ist es bei exakt arbeitenden Filtern möglich,
diese als Sinus - Tongenerator oder als hervorragenden Steuerspannungserzeuger
zu gebrauchen. Damit diese Töne exakt über die Tastatur gespielt und
mit VCO´s sauber gestimmt werden können, müssen auch sie „FINE
TUNE - Regler" zum Stimmen und einen CV - Eingang haben, hinter dem ein Exponentialkonverter
für die notwendige Umwandlung auf 1 Oktave pro Volt sorgt. (Siehe
VCO)
Warum aber die
ganze, kitzlige Fummelei ?? Auf die Idee mit dem Resonanzregler ist man sicher
gekommen weil auch alle natürlichen Instrumente Resonanzen aufweisen. Jedes
Instrument, auch unsere Stimmen klingen nur deshalb so unverwechselbar (krächtzz
!) weil sie aufgrund vieler typischer Resonanzen einige Bereiche des Frequenzspektrums
besonders hervorheben. Bei natürlichen Instrumenten werden die Resonanzfrequenzen
u.a. durch die Größe und Form der Klangkörper, durch die Wahl
des Materials (z.B. der Holzart) und ähnliches abgestimmt. Versucht Euch
mal vorzustellen wenn man eine Geige aus Obstkistenholz herstellen würde,
da nützen auch die Originalmaße der STRADIVARI nicht die Bohne. Das
Ding dürfte klingen wie ein, Verzeihung: IKEA - Schuhschrank.
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Doch vom Wohnmöbel zurück
zu den Synthesizern: Eine Wellenform verändert sich durch Resonanz weil
ein oder mehrere Obertöne „verstärkt" werden und sich damit auch mal
wieder die Summe aller Obertöne, und somit der Klang verändert. Die
Wichtigkeit von Resonanzfiltern hat sich bisher nur wenig rumgesprochen. Leider
kann man feststellen, daß einige Hersteller statt guter technischer Ausstattung
immer öfter unnütze Spielereien und oberflächliche Gags anpreisen.
So kommen auch nicht alle Filter ohne Eingangssignal in Resonanz, sie eignen
sich also nur mit Einschränkungen als Synthesizerfilter. Ganz toll ist
es natürlich, wenn auch die Höhe der Resonanz durch eine CV steuerbar
ist.
Will man einen „normalen" Filter auf seine Resonanzeigenschaften
testen, sollte man darauf achten, daß sich alle Regelungen „weich" und
stufenlos vornehmen lassen. Bei einigen Filtern bekannter Firmen kommt es häufig
zu Übersteuerungen und schon klingt es rauh und verzerrt. Bei einigen programmierbaren
Billiggeräten fällt beim Ausprobieren auf, daß sich die Filter
nur in 8 bis 16 Stufen einstellen lassen und das ist wahrhaftig absolut unbrauchbar
für einen Synthesisten. (siehe auch Testberichte und Tips auf meiner Homepage)
Resonanzfilterbänke / Festfilterbänke
Ganz edle Stücke sind sogenannte Resonanzfilterbänke.
Mit diesen kann man mehrere bestimmte Bereiche im Klangspektrum beeinflußen.
Diese Bänke bestehen aus mehreren, meist nicht spannungssteuerbaren Filtern,
bei denen nur die Grenzfrequenz und die Resonanz eingestellt werden können.
Sie werden eingesetzt um Klangsynthesen zu verfeinern oder spezielle vokale
(stimmhafte) Sounds zu erzeugen. Spannungssteuerbarkeit wäre hier sicher
auch nicht unbedingt sinnvoll, der Witz bei „natürlichen Resonanzen" ist
nämlich der, daß diese konstruktionsbedingt feste Plätze in
einem Klangspektrum haben. (oder hat schon mal jemand eine Geige während
eines Konzertes wachsen oder schrumpfen gesehen ??) Man nennt sie auch
FESTFILTERBÄNKE. Gut brauchbar sind wenn man 3 - 8 Einzelfilter, jeweils
mit Frequenz und Resonanzreglern nutzen kann.
Vorsicht!
Bei manchen Geräten kann es vorkommen, daß
die Signalspannungen durch Resonanz auf sehr hohe Werte ansteigen. Bei einem
Synthi der Firma Roland (SH 101) erlebte ich einmal einen Wert von über
30 Volt - und meine, bis dahin treue REVOX - Bandmaschine verabschiedete
sich mit durchgeschmorten Eingangsverstärkern. (siehe Testbericht auf der
Homepage)
Die gleichen Gesetzmäßigkeiten
wie beim Tiefpass gelten auch im übertragenem Sinne für den Hochpassfilter.
Da alle wichtigen Details zuvor beschrieben wurden, muß ich nur auf die
Besonderheiten eingehen: Ein HP sieht üblicherweise genauso aus wie sein
LowPass-Kollege. Auch bei ihm wird die Grenzfrequenz durch die Summe aller Steuerspannungen
(Frequenz-Regler, FINE-REGLER, CV-INPUTS usw.) geregelt bzw. gesteuert. Bei
steigender Steuerspannung verschiebt sich die FG hin zu den hö-heren Frequenzbereichen.
Was beim Hochpass wirklich anders ist wird sich nun jeder denken können:
Er soll nämlich die hohen Frequenzen passieren lassen und dagegen aber
diejenigen unterhalb der Grenzfrequenz sperren.
Hochpassfilter
sind für die Erzeugung der unterschiedlichsten Klänge unersetzlich.
Da alle natürlichen Klänge aufgrund der stets zuerst verklingenden
hohen, amplitudenschwächeren Obertöne eine Tiefpasscharakter haben,
kann man mit einer Hochpassfilterung sehr einfach gewollt synthetisch klingende,
ungewohnte Sounds produzieren. Oft ist ein HP aber auch bei Instrumentalsynthesen
notwendig wenn z. B. die amplitudenstarke Grundwelle (1. Harmonische) abgeschwächt
werden soll (Klavier). Gute Hochpassfilter sind recht selten. Meist werden
einem nur billige passive Filter angeboten deren Qualität kaum an die Klangregler
eines Radios heranreicht. - an eine Spannungssteuerbarkeit und Resonanzregler
erst gar nicht zu denken! Ein Stagesynthesizer mag noch ohne HP auskommen, ein
Modulsystem „ohne" ist wie ein Auto ohne Lenkrad !