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Wie Oszillatoren, LFOs und Filter den Klang beeinflussen

Synthesizer Programmierung enträtselt – Teil 2

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Im letzten Teil haben wir uns die Unterschiede zwischen akustischen und elektrischen Parametern angeschaut. Jetzt ist es an der Zeit uns die wichtigsten Parameter Oszillator, Filter und LFO etwas genauer anzuschauen.

Synthesizer produzieren im Gegensatz zu physischen Objekten nur elektrische Signale die verstärkt und anschliessend auf einen Lautsprecher übertragen werden müssen. Genau wie bei akustischen Instrumenten besitzen auch Synthesizer unterschiedliche Frequenzen und Amplituden welche von uns als Tonhöhe und Lautstärke interpretiert werden.

Die Welle reiten

Vereinen sich Obertöne so bezeichnet man einen ganzen Durchgang des entstandenen Klangs als Welle. Jede Welle vefügt über eine eigene Form - auch Wellenform genannt - und kann so auch visuell erkannt werden.

Jeder Synthesizer verfügt über mindestens eine Oszillator genannte Klangquelle. Diese Grundklänge können aus einfachen Wellenformen bis hin zu Samples reichen. Bei den meisten Synthesizern kann man auf Dinge wie Sinus, Sägezahn, Puls und Rechteck zurückgreifen - vor allem bei analogen Synthesizern kommen diese immer wieder vor.

Die einfachste Wellenform ist die Sinuskurve welche ohne Obertöne auskommt.

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Ein Dreieck hat einen starken Grundton und besitzt keine ungeraden Obertöne.

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Ein Sägezahn klingt wesentlich heller und enthält gerade und ungerade Obertöne.

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Ein Puls enthält nur ungerade Obertöne und klingt etwas aggressiver als ein Dreieck.

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Durch das Verändern dieser Formen kann man den Inhalt der Obertöne verändern. So werden bei Puls Wellenformen häufig Verhältnisse der Intervalle zueinander verändert. Bei einem Wert von 50% redet man von Rechteck, bei Werten wie zum Beispiel 10% zu 90% redet man dann von einem Puls mit Pulsweitenmodulation.

PWM (Pulsweitenmodulation) ist ein Wert der häufig als eigenständiger Regler zur Verfügung steht. Dieser Wert kann natürlich auch durch einen LFO angesteuert werden.

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Gewisse Synthesizer erlauben es auch die Formen von Sägezahn und anderen Wellen zu verändern.

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Die meisten Oszillatoren können mit zwei Reglern eingestellt werden. Einer ist für die grobe und einer für die feinere Stimmung verantwortlich.

Gewisse Synthesizer besitzen zudem einen Schalter über den sich die Oszillatoren synchronisieren lassen. Sind zwei Oszillatoren synchronisiert so wird der Startpunkt des einen vom anderen abhängig gemacht - egal wo dieser sich in dem Moment befindet.

Das lassen wir gerade nochmals durchgehen

Anstatt Obertöne übereinander zu lagern und so komplexe Wellenformen zu erzeugen verfügen die meisten Synthesizer über einen Filter mit dem sich Signale gezielt bearbeiten lassen. Das Filtern komplexer Wellenformen ist die Grundlage der subtraktiven Synthese.

Der wichtigste aller Filter ist der LoPass Filter. Hier werden alle Frequenzen unterhalb eines bestimmten Wertes durchgelassen (Cutoff Wert) und ab diesem Wert kontinuierlich abgesenkt. Über einen Regler kann die sogenannte Cutoff Frequenz bestimmt werden, oder man kann diese über einen LFO ansteuern.

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Klickt auf dieses Bild des Prophet 12 von Dave Smith Instruments um Euch die verschiedenen Parameter etwas genauer anzuschauen

LowPass Filter verfügen über mindestens zwei Regler: Einer für Cutoff und einer für die Resonanz. Die Resonan hebt die Amplitude des Audiosignals bei oder in der Nähe der Cutoff Frequenz an und führt diese in den Filter zurück.

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Ein weiterer wichtiger Filter Parameter ist die Flankensteilheit. Damit wird der Winkel der Absenkung beschrieben und zwar in Dezibel pro Oktave. Filter besitzen entweder fixe Winkel oder mann kann zwischen zwei oder drei unterschiedlichen Werten auswählen. Am häufigsten gibt es den Wert von 24 dB pro Oktave (was als 4-Pol Filter bezeichnet wird) und 12 dB pro Oktave (2-Pol Filter).

Langsam und gleichmässig

LFOs (Low Frequency Oscillators) sind Modulationsquellen. Wie bei herkömmlichen Oszillatoren erzeugen LFOs wiederholende Wellenformen doch normalerweise befinden sich diese unterhalb des hörbaren Bereichs. Anstatt von Audiosignalen verändern diese die Klangeigenschaften von Audiosignalen. Solche Steuersignale können auf Werte wie die Oszillator Frequenz, Pulsweite und Filter Cutoff angewendet werden.

Wird die Frequenz des Oszillators mit einem LFO moduliert steigt und fällt der Ton gleichmässig. Bei entsprechend eingestellen Werten redet man hier von einem Vibrato. So wie in Sänger ein Vibrato verwendet um seine Stimme zu verändern so kann dies ein Keyboarder mit dem Synthesizer realisieren.

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Die meisten LFOs erzeugen mehr als nur Dreiecke und stellen zusätzlich Rechtecke, Sägezahn und Sinus sowie Sample-and-Hold als Modulationsquellen zur Verfügung.

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