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Klangsynthese, Sound Design und Klangbearbeitung - Teil 19

Eine Einführung in die Granularsynthese
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In den letzten zwei Artikeln dieser Serie haben wir uns mit Sample basierten Synthesearten beschäftigt. Unter anderem haben wir dabei realisiert dass dank digitaler Technologie die Grenzen zwischen den unterschiedlichen Klangerzeugungsmethoden - wie einfache Wellenformen und komplexe Samples - immer unklarer werden.

Die Granularsnythese um die es heute geht ist ein weiteres Beispiel dieses Trends. Diese Art der Synthese basiert auf einem klanglichen Baustein mit dem Namen „Grain“. 

Doch fangen wir mal wieder an mit…

Ein bisschen Geschichte

Ohne weiter in Details zu gehen kann man sagen, dass die Granularsynthese zum ersten Mal in 1925 von Norbert Wiener erwähnt wurde. Er war der erste der darüber nachdachte das Konzept der „Energy Grains" aus der Quantenphysik auf die Musik zu übertragen. 

La synthèse granulaire

Doch es war Dennis Gabor (Gewinner des Nobelpreises und Erfinder des Hologramms) der 1947 eine Theorie daraus machte, die 1980 von Martin Bastiaans validiert wurde. Iannis Xenakis (auf dem Bild links) und Komponist Barry Truax sind die ersten Botschafter dieser neuen Syntheseart. 

Gabor und die Grenzen des Fourier Theorems

Gabor hat beobachtet, dass sich die Arbeit von Fourier zwar perfekt dazu eignet den harmonischen Inhalt eines Audio Signals zu bestimmen, es sich aber nicht eignet zeitliche Werte auszulesen. Somit eignen sich die Erkenntnisse von Fourier nicht um ein Signal zu analysieren und resynthestisieren das sich mit der Zeit verändert. 

Um dies für Musiker wie uns zu vereinfachen könnte man sagen dass es mit der Arbeit von Fourier nicht möglich ist zwischen einem Akkord oder einem Arpeggio zu unterscheiden. Somit werden andere Elemente benötigt um einen sich verändernden Klang zu synthetisieren - Grains sind dann eben die Folge dieser Nachforschungen. 

Grains unter dem Mikroskop

La synthèse granulaire

Grains besitzen im Vergleich zu den Sinuskurven von Fourier einen grossen Vorteil: Sie sind zeitlich limitiert! Beide besitzen einen Startpunkt und eine Hüllkurve welche die Wellenform umgeben. 

Die Grafik auf der Seite zeigt eine Sinuskurve die von einer Hüllkurve umgeben ist. Diese Wellenform kann eine einfache Wellenform oder ein Signal sein das von einer anderen Syntheseart erzeugt wurde - wie zum Beispiel die Frequenzmodulation (FM). Die Wellenform hätte auch in einer Wavetable gespeichert sein können oder ein Element eines komplexen Audiosignals sein. 

Jedes Grain bestimmt seinen eigenen Frequenzgang (und somit seine Tonhöhe) und Phaseninformation. Die Länge eines Grains bestimmt unsere Fähigkeit seine Tonhöhe zu erkennen. Es wurde in der Tat bewiesen dass das menschliche Gehör die Tonhöhe und Klangfarbe eines Grains das weniger als 100ms lang ist nicht wahrnehmen kann. Je kürzer das Grain desto besser kann es zeitlich lokalisiert werden, je länger desto einfacher lässt sich dessen harmonische Zusammensetzung erkennen.

Die Länge eines Grains sowie die Amplitude seiner Wellenform werden durch seine Hüllkurve definiert. Diese kann segmentiert (Attack, Sustain, Release) oder funktional (auf einer mathematischen Funktion basierend) sein. Es kann in einer Wavetable mit denselben Vorzügen eines Samples geladen werden. 

Die Hüllkurve kann zudem mit einem Pan Parameter erweitert werden um die Grains räumlich aufzuteilen. 


Grains abspielen

Die Idee ist es hier nicht die Grains stur nach einander abzuspielen. Im nächsten Artikel lernen wir, dass es unterschiedliche Arten gibt mit denen man Grains abspielen kann - jede davon wieder eine Subkategorie der Granularsnythese. Unabhängig vom Szenario hängt das Playback jedoch immer vom Abstand zwischen den Grains ab. 

La synthèse granulaire

Kommt eine Frequenz zum Einsatz so gilt: je tiefer desto rhythmischer und je höher desto mehr bezogen auf eine Note. 

Im Bild auf der Seite sieht man Grains die auf unterschiedliche Art und Weise gruppiert wurden. Wie in den letzten zwei Paragraphen bereits erwähnt hängt die wahrgenommene Tonhöhe eines Audio Signals von zwei Faktoren ab: Der Länge der Grains und ihrer Dichte. 

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