Grundelemente:     Elektronik     Wellenformen  Obertöne   Klangerzeugung     analog - digital

Modulationen    Wirkung der Hüllkurven

Das akustische Grundmaterial unserer Hörerfahrung ist der Schall:
Schwingungen der Luft, die durch Energie- Impulse erzeugt werden.

Unsere Hörwahrnehmung registriert diese Schallwellen kaum als Einzelschwingungen sondern als komplexes Schallereignis, das als eine akustische Makrostruktur wahrgenommen und geistig eingeordnet und zugeordnet wird.

Die Luft wird meist durch schwingende Körper in entsprechende Bewegung versetzt. So durch Holz, Metalle der Felle. Dau gibt es gezielte Verfahren, Luft in Schwingung zu versetzen, wie bei von der Natur erzeugten Luftwirbeln oder künstlich erzeugten durch die Mundstücke der diversen Blasinstrumente.

Enthält ein Schallereignis in irgendeiner Form Schwingungen, die sich auf einen etwas längeren Zeitraum erstrecken und sich periodisch wiederholen, so entsteht ein Klanggemisch.

           beachte !! 

Im elektronischen Musikbereich entstehen elektrische Schwingungen durch den regelmäßigen Wechsel von Stromspannungen. Die physikalische Erzeugung von Schallwellen entsteht erst durch die Vibration der Lautsprechermembrane.

Elektrische "Schwingungen" werden in einem sogenannten Tongenerator oder auch in einem Oszillatoren erzeugt.

Im einfachsten Fall ist dieses die Wellenform einer Sinus- oder Cosinus-Kurve. Die Energiezufuhr (Spannung/Volt) wächst in einem Zeitverlauf (x-Achse ) stetig und nimmt wieder ab.

Eine bestimmte Anzahl von Schwingungen pro Sekunde ergibt die Frequenz und wird auch Hertz (Hz) genannt.

Erreicht die Anzahl der Schwingungen ein bestimmtes Maß, so entsteht in unserem Gehirn der Einruck eines einheitlichen Gebildes: Ton.

Unser menschliches Gehirn nimmt diesen wahr, wenn die Schwelle von 16 Schwingungen pro Sekunde überschritten wird bis zu einem oberen Frequenzwert von ca 22OOO Hz, bei älteren Menschen ca 18000 Hz.

Die Anzahl der Schwingungen, die Frequenz bestimmt auch die Tonhöhe.

Um eine Vorstellung davon zu haben:
Das a´ der Stimmgabel hat 440 Hz, der elektrische Brummton liegt bei 50 Hz der allgemeine elektronische Testton liegt bei 1000 Hz.

Die Lautstärke, ein unerlässlicher Bestandteil der Schwingung und des Hörens ist abhängig von dem Wert der y- Achse eines Wellenverlaufes, der Amplitude.

Sie entspricht dem Energie -Input, also elektronisch: der Stärke der Spannung, mechanisch der Stärke eines Paukenschlages oder der Anstrengung eines Bläsers.

Ein Tongenerator erzeugt neben Tonhöhe und Lautstärke auch eine bestimmte Wellenform.
Dabei haben sich vier Grund-Wellenformen herausgebildet.
Wie schon erwähnt, ist die Sinus-Wellenform eine besondere und sehr künstlich erzeugte.

Neben der reinsten, der Sinuswelle, entsteht eine Welle in mit der
Sägezahn-Wellenform.

Diese periodische Welle entsteht durch den Phasor.
 

Der einfachste Generator erzeugt regelmäßige Impulse nach dem Prinzip on/off.
Dadurch entstehen Wellen mit der Rechteck -Wellenform.

Sinuskurve = rein , geistiges Element der Luft
Sägezahn = scharf , aggressives Element des Feuers
Rechteck = hohl, materielles Element der Erde
Dreieck = sanft, gefühlvolles Element des Wassers

Jeder Klang ist zusammengesetzt aus einem Sinus-Grundton und einer Reihe von harmonischen Obertönen. Die unterschiedliche Zusammensetzung und Stärke dieser Obertöne macht die Klangfarbe aus.

Phänomenal ist, daß die Schwingungen harmonischer Obertöne zueinander im Verhältnis ganzer rationaler Zahlen stehen.
Nehmen wir einen Grundton mit 100 Hz so hat der erste Oberton die Frequenz von 200 Hz, also die doppelte Anzahl.
Man kann auch sagen der Grundton (100) verhält sich zu seinem ersten Oberton (200) wie 1:2

Isoliert man die einzelnen Obertöne aus einem Tonklang, so erhält man :
 Grundton (100) 1
1. Oberton (200) 2
2. Oberton (300) 3
3. Oberton (400) 4
4. Oberton (500) 5
5. Oberton (600) 6
6. Oberton (700) 7
7. Oberton (800) 8
8. Oberton (900) 9

Aus diesen Zahlenverhältnissen ergeben sich aber auch bekannte musikalische Phänomene, nämlich die Intervalle.

Das Zahlenverhältnis 1:2 ergibt das fast gleichklingende Intervall der Oktave
Das Zahlenverhältnis 2:3 ergibt eine "reine" Quinte
Das Zahlenverhältnis 3:4 ergibt eine "reine" Quarte
Das Zahlenverhältnis 4:5 ergibt eine große Terz
Das Zahlenverhältnis 5:6 ergibt eine kleine Terz
Das Zahlenverhältnis 6:7 ist kompliziert und ergibt eine Intervall zwischen kleiner Terz und großer Sekunde
Das Zahlenverhältnis 7:8 ist ebenfalls kompliziert und ergibt ein Intervall zwischen großer und kleiner Sekunde
      Mit der Größe der Zahlenverhältnisse werden die Intervalle immer kleiner und die Obertöne
      immer unharmonischer.

Die als harmonisch empfundenen Intervalle liegen also am Anfang der Proportionenreihe, wobei aufschlußreich ist, daß der 4., 5. und 6. Oberton den Dreiklang über dem Grundton bilden, allerdings erst in der Oberoktave.

Die Stärke der Obertöne nimmt nach oben hin allgemein ab, so daß die Klangfarbe im wesentlichen von den erstren acht Obertönen bestimmt wird.

Instrumental:
                       Tonerzeugung -                    Klangkörper                    - Ohr
                         Streichen                       Resonanz und Verstärkung
                         Blasen                           besondere Spieltechniken
                        Zupfen
                        Schlagen

Elektronisch:
                Tonerzeugung                         - Filter -                              Verstärker
             Oszillator mit Frequenz,            Obertonauswahl (pass)               Volume
              Amplitude und                         Verstärkung von (peak)              Pan
              Wellenform                          Resonanztönen (Formanten)

                               
                       EG

                                        Analog - Digital

Folgt eine Schwingung in ihrem zeitlichen Verlauf dem Spannungsfluß (Volt), so nennt man diese Tonerzeugung analog.

Ist eine Schwingung in ihrem Verlauf durch eine Zahlenreihe bestimmt, so nennt man diese Tonwelle digital.

z. B. ein Klang-Sample besteht aus bis zu 44000 Zahlenangaben pro Sekunde
 
 

1. die Wellenformen, welche Oszillatoren zur Verfügung stellen
2. Addition von Obertonwellen, wavetables
3. Multipliziertes Grundwellenmaterial (frequenzmoduliert/FM)
4. Komplexe, meist gesampeltes Klangmaterial

Drei Elemente können sich im zeitlichen Verlauf ändern oder verändert werden.

1. die Lautstärke
2. die Klangfarbe (Wellenform)
3. die Tonhöhe (Frequenz)

Bei Tasteninstrumenten spielt noch das

Daraus kann sich ein recht einfaches Verlaufsmuster ergeben
                                                            a      d     s          r

Oder auch ein recht komplexes , zusammengesetztes.

Die Wiederholung eines solchen Verlaufsmusters wird durch einen eigenen Niederfrequenzgenerator (LFO= Low FrequencyOscillator)erzeugt, bis zu 12 Durchgänge pro Sekunde.

Dieses ist das wichtigste Element der Tongestaltung, da der dynamische Verlauf in erster Linie wahrgenommen wird.

Beispiele:
So haben perkussive Klänge z. B. das Klavier keinen "attack", einen mehr oder weniger schnellen Abfall und ein vom Pedal bestimmtes "release".

Blasinstrumente haben ein kurzes "attack", fallen dann meist mit steilem "decay" auf ein bestimmtes "sustain" level ab, und stürzen nach dem gehaltenen Ton auf den Nullpunkt ab.

Streicherklänge entwickeln sich meistens und haben dann eine wechselhafte dynamische Struktur.

                                   

So haben alle Instrumentalklänge einen charakteristischen Lautstärkeverlauf, den man im Synthesizer mehr oder weniger rekonstruieren kann.

2. LFO regelt die Lautstärke

Der regelmäßige Lautstärkewechsel erzeugt einen schwebenden Klang. das Tremolo.
Je nach Welle und Geschwindigkeit solches Niederfrequenzgenerators wird ein Ton lebendiger.

3. EG regelt die Klangfarbe Eine Hüllkurve kann auch die Veränderung der Klangzusammensetzung im zeitlichen Verlauf ändern. Im allgemeinen wird das Öffnen und Schließen der Filter durch die Hüllkurve bestimmt. Im Zusammenwirken mit anderen Grundeinstellungen sind hier aber eine Unzahl von Klangeffekten herzustellen.

4. LFO regelt die Klangfarbe

Ein besonderer Effekt wird durch die gleichmäßige Wiederholung einer Klangveränderung erreicht. Man spricht vom sogenannten Wah-Wah - Effekt.

5. EG regelt die Tonhöhe

Hier handelt es sich um die Frequenzmodulation, die nur in seltenen Fällen erwünscht ist, wie z. B. bei  der Imitation asiatischer Instrumente mit bestimmten Gleitklängen.

6. LFO regelt die Tonhöhe