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Guide: Synthesizer

Veröffentlicht von Sidewinder am 27.04.2004 (9101 x gelesen)

Was ist ein Synthesizer? Wie arbeitet ein Synthesizer? Was ist ein LFO oder ein Filter?
Hier bekommst Du Infos rund um Synthesizer.

analoge Klangerzeugung

Allgemein

Synthesizer sind im allgemeinen Geräte zur elektronischen Klangerzeugung. Das Wort selbst kommt von "synthesize" was übersetzt soviel heisst wie "künstliche Erzeugen". In Verbindung mit dem Einsatzgebiet der Musik und der Übersetzung , ergibt sich klar die Aufgabe eines Synthesizers, Töne synthetisch herzustellen.

Angefangen in den frühen 60er haben sich die ersten analogen Synthesizer mittlerweile zu Multifunktionsgeräten weiterentwickelt. Neben der Klangerzeugung sind die Funktion um Rhytmus und Drum Funktionen erweitert worden, so das mit einzelnen Elementen mittlerweile ein komplette Band ersetzt werden kann. Diese Multifunktionsgeräte sind als "Keyboards" bekannt.

Grundsätzlich unterscheidet man 2 Arten von Synthesizern, analoge und digitale. Bei analogen Synthesizern wird die Klangerzeugung durch die Veränderung eines analogen Tonsignals verursacht. Digitale Synthesizern gleichen da eher kleineren Computern und berechnen die Veränderung eines Signals im digitalen Datenstrom. Durch die Technik der Digitalen Synthesizer sind mittlerweile auch viele Emulationsprogramme für den PC verfügbar mit denen sich komplette Studios und Geräte emulieren lassen.

Funktionsprinzip von analogen Synthesizern

Bei der analogen künstliche Klangerzeugung wird das analoge Tonsignal durch diverse "Oszillatoren" verändert. Das Eingangssignal wird verändert und als Ausgabe wird ein verändertes analoges Signal wieder ausgegeben. Hierbei werden verschiedene Oszillatoren für verschiedene Funktionen verwendet.

VCO (Spannungsgesteuerter Oszillator, englisch: Voltage Controlled Oscillator)

Der VCO ist der klassische Oszillator schlechthin, er verändert analoge Signale betreffend der Tonhöhe und anderer Modulation. Der VCO wird über eine Steuerspannung betrieben und ändert zum Beispiel die Kurvenformen der analogen Schwingungen.

LFO (Niederfrequenz-Oszillator, englisch: Low Frequency Oscillator)

Der LFO ist ein ganz spezieller VCO der im Synthesizer gebraucht häufig benutzt wird. Er erzeugt langsame Schwingungen und das in Frequenzbereichen , die für den Menschen nicht hörbar sind. LFO nehmen eine wichtige Rolle bei der Modulation ein, da sie das Signal sehr stark verändern. LFO´s werden meist als erste Einheit der Modulation benutzt, in der man elementare Dinge wie die Schwingung selbst verändert.

Rauschgenerator, (englisch: Noise, Noise Generator)

Ein Rauschgenerator wird dazu benutzt viele Schwingungen so zueinander zu stellen , das sie sich absichtlich gegenseitig stören. Damit wird ein Rauschen oder auch Krach erzeugt. Der in vielen Fällen als musikalisches Mittel eingesetzt wird.

DCO (Digital gesteuerter Oszillator, englisch Digital Controlled Oscillator)

Diese Bezeichnung findet man für in einem Bauteil befindliche Oszillatoren bzw. auch für vollständig digital Oszillator Technik.

Filter

Allgemeines zu Filtern

Die Grundfunktion eines Filters ist die Klangveränderung, mit Hilfe von speziellen Frequenzen, die die Schwingungen abschwächen. Das Ziel dieser Dämpfung ist nicht die Dämpfung der Schwingung selbst , sondern das betonen aller anderen nicht beeinflussten Schwingungen. Filter wirken immer auf einen bestimmten Frequenzbereich. Diese Frequenzbänder bilden die verschiedenen Filterstufen und sind nichts anderes als zusammengeschaltete einzelne Filter. Diese Form nennt sich Mehrbereichsfilter. Man spricht bei Mehrbereichsfilter je nach Ihrer Anzahl der Bänder von 2-Band, 3-Band usw.

Filtertypen

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Filtertypen:

Kuhschwanzfilter

Kuhschwanzfilter (engl. shelving filter) sind Filter die Ihre Wirkung an einem bestimmten Punkt im Frequenzspektrum leicht anfangen zu wirken und am Rande des hörbaren Bereichs ihre maximale Wirkung erreichen.
Beispiele für Kuhschwanzfilter sind der klassische Hoch- oder Tiefpassfilter.

Hochpass:
Beim Hochpass werden alle Schwingungen überhalb einer Eckfrequenz (abhänging vom Filter) durchgelasssen während alle Schwingungen die tiefer sind als die Eckfrequenz nicht durchgelassen werden.

Tiefpass:
Beim Tiefpass werden alle Schwingungen unterhalb einer Eckfrequenz (abhänging vom Filter) durchgelasssen während alle Schwingungen die höher sind als die Eckfrequenz nicht durchgelassen werden.

Glockenfilter

Glockenfilter (eng. peak(ing) filter) sind Filter die Ihre Wirkung um einen bestimmten Arbeitspunkt entfalten.

Bandpass:
Ein Bandpass (engl. band pass) lässt Schwingungen die unter dem oberen Eckpunkt und über dem unteren Eckpunkt liegen durch. Dies kann unter anderem dadurch erreicht werden das ein Hochpass und ein Tiefpass hintereinander geschaltet werden und jeweils die von den Filtern nicht durchgelassenen Schwingungen unter (Hochpass) bzw. über (Tiefpass) zu einem Signal zusammengeführt werden.

Bandsperre oder Kerbfilter:
Bandsperre (engl. notch filter) oder Kerbfilter (band reject filter) lässt Schwingungen die sowohl über dem unteren Eckpunkt als auch über den oberen Eckpunkt liegen durch und filtert somit die mittleren Frequenzbereiche. Dies kann erreicht werden indem die durchgelassenen Schwingungen unter (Tiefpass) bzw. über (Hochpass) zu einem Signal zusamengeführt werden. Wie beim Bandpass werden auch hier wieder hintereinander geschaltetete Hoch- und Tiefpässe benötigt.

Filter Parameter

Die Qualität und die Wirkung eines Filters hängt von folgenden Parametern ab:

Eckfrequenz

Die Eckfrequenz (engl. Cutoff-frequency) oder auch Arbeitsfrequenz ist der Punkt wo ein Filter zu arbeiten beginnt, je nach Filtertyp lässt er Schwingung mit einer Frequenz bis zur Eckfrequenz ungehindert durch , verhindet aber das durchkommen von Schwingungen im Bereich ausserhalb der Eckfrequenz.

Flankensteilheit

Flankensteilheit (engl. edge) oder auch die Güte gibt Auskunft über die Stärke der Unterdrückung von Frequenzen abseits des Arbeitspunktes. Da diese Frequenzen niemals vollständig zu unterdrücken sind gibt die Flankensteilheit einen Wert wie stark die Unterdrückung der Schwingungen ist. Um die Wirkung zu verstärken können z.B. mehrere Bandpässe die Flankensteilheit erhöhen.

Filter Resonanz

In einem Bandpass sind die Schwingungen vorallem der Bereich um den Arbeitspunkt sehr verstärkt. Dieser Effekt wird Resonanz genannt und kann so stark werden das der Filter im anfängt in der Arbeitsfrequenz zu schwingen. Die Filter Resonanz (engl. resonance) bezeichnet man auch als Emphasis und die Stärke dieser Resonanze als Q-Faktor.

Verstärker

Allgemeines zu Verstärkern

Wie der Name schon sagt haben Verstärker (engl: amplifier) die Grundfunktion Signale zu verstärken bzw. abzuschwächen. Dabei arbeiten Verstärker mit veränderung der Amplitude. Die Amplituden eines Signals sind die maximalen Auslenkungen sowohl des positiven als auch des negativen Bereiches. Durch veränderung dieser Amplitude wird so eine Steigerung bzw. Senkung des Volumen einer Frequenz erreicht.

Parameter von Verstärkern

Zwei wichtige Parameter sind bei Verstärkern entscheidend:

Pegel

Der Pegel gibt die derzeitige Signalstärke an. Es gibt bei Verstärkern zwei Arten von Pegeln. Der Eingangs- und der Ausgangspegel. Der Ausgangspegel ist das reine Signal was dem Verstärker zugeführt wird. Der Ausgangspegel ist das verstärkte bzw. verminderte Signal am Ausgang des Verstärkers.

Verstärkunsgrad

Die prozentuale Veränderung zwischen Eingangs- und Ausgangspegel ist der Wirkungsgrad, die Stärke mit der ein Verstärker in das Signal eingegriffen hat.

Verstärkertypen

Je nach Einsatzzweck werden diverse Typen von Verstärkern eingesetzt.

Statische Verstärker

Statische Verstärker verstärken ein Signal vom Eingangspegel auf einen vordefinierten Ausgangspegel. Der Pegel bleibt in der Regel über eine längere Zeit. Ein Beispiel für statische Verstärker sind Lautstärkeregelungen.

Dynamische Verstärker

Bei natürliche Instrumenten verändert sich der Klang von Klangbeginn bis Klangende, dies führt z.B. zu einem seichten Ausklingen einer Gitarrenseite. Verstärker die nun einen ähnlichen Effekt auf die Frequenz geben , so das der Ausgangspegel dynamisch in kurzen Abständen verändert wird, bezeichnet man als dynamische Verstärker.

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