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Workshop Modular Synthesizer: Pulsbreitenmodulation und mehr

Pulsbreitenmodulation, Frequenzmodulation, Crossmodulation

15. September 2018

Der sechsten Teil der Amazona-Serie rundet das Kapitel der (analogen) Oszillatoren ab. Nachdem zunächst die Schwingungseigenschaft der Schwebung angesprochen wurde, in Folge dann die Bereiche Oszillator-Synchronisation und „Der VCO als Modulationsquelle im Studio“ im Mittelpunkt standen, geht es diesmal um Pulsbreitenmodulation, Frequenzmodulation, Crossmodulation sowie das Prinzip der Oszillator-Schichtung (Stacking).

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Pulsbreitenmodulation – PWM (Pulse-Width-Modulation)

Sie ist natürlich allen Synthesizer-Enthusiasten ein klarer Begriff, die „Verschiebung der Pulsbreite“. Ihre klanglichen Resultate sind eindeutig und gehören gewissermaßen zum Standard-Repertoire analoger Synthesizer. Doch lassen wir zunächst Peter Gorges zu Wort kommen. Er definiert Pulsbreitenmodulation als eine…

„Externe Beeinflussung der Pulsbreite durch eine Modulationsquelle. Bei starker periodischer Modulation (LFO) ergibt sich ein Schwebungseffekt. So ließe sich in analogen Synthesizern mit nur einem Oszillator der Klang zweier schwebender Oszillatorwellen imitieren.“ (Gorges, Peter: Das Keyboard Lexikon, 1994)

Der genannte Schwebungseffekt (wohlgemerkt: nicht „Schwebung“) ist sicher klangliches Haupt-Merkmal Nummer Eins der Pulsbreitenmodulation. Fette Bässe oder dicke Leadsounds finden hier (unter anderem) ihren Ursprung. Besonders jene Synthesizer, die über nur einen Oszillator pro Stimme verfügen, sind um etwas „Volumenvergrößerung“ ihres Klanges dankbar.

ARP Axxe: Die Pulsbreitenmodulation wertet den 1-VCO Synthesizer auf und zählt zu seinen klanglich schönsten Features

ARP Axxe: Die Pulsbreitenmodulation wertet den 1-VCO Synthesizer auf und zählt zu seinen klanglich schönsten Features

Monophone Synthesizer mit einem VCO und PWM:

– Roland SH-1, SH-3A, SH-09, SH-101
– Yamaha SY-1/2, CS-5/10

– ARP Axxe

– Teisco S-60F

– Moog Micromoog

– Korg MS-10

– u.v.m.

Polyphone Synthesizer mit einem VCO pro Stimme und PWM:

– Roland Juno-6, Juno-60, Jupiter-4
– Yamaha CS-50, CS-60

– Sequential Six-Trak, Max, Multi-Trak
– u.v.m.

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Modularsysteme bieten nun den Vorteil, dass man (in der Regel) die Pulsbreitenmodulation auf unterschiedlichste Art steuern kann. Im Gegensatz zu den meisten der oben genannten Synthesizer, ist man daher nicht auf LFO (oder Envelope) als Modulationsquelle beschränkt.

Doch bleiben wir kurz bei der „klassischen“ Situation der Pulsbreitenmodulation und gehen – die Pulswelle für sich betrachtend – gar einen Schritt zurück. So möchte ich den etwas banalen Satz loswerden, dass die Pulswelle „als solches“ – ohne Modulation – sehr gut klingt. Vor allem im ausgewogenen „Mittelbereich“, wenn die Pulsbreite bei ca. 50% liegt und der Klang dadurch am meisten Volumen erfährt. Ihrer – im Gegensatz zur Sägezahnwelle – etwas eingeschränkten Obertöne wegen, wird die Pulswelle gerne für flötenähnliche Klänge (sehr, sehr klassisch), „rundliche“ Leadsounds oder „platte“ Bässe verwendet. Bewegt man sich von der hier beschriebenen Rechteckwelle (Pulsbreite bei 50%) weg, so ändert sich das Verhältnis der Obertöne, und damit auch die Klangfarbe. Die Pulswelle wird zunehmend „nasaler“ und dünner.

Ein ideales Werkzeug, um sich der vielen möglichen Klangfarben der Pulswelle bewusst zu werden, ist die…

Manuelle Pulsbreitenmodulation

Ob nun mit „MAN“(uel) oder „PW“ (Pulse-Width) bezeichnet, bieten fast alle analogen Oszillatoren die Möglichkeit, die Pulsbreite manuell einzustellen. Häufig jedoch nur von 5-50% (siehe Abbildung ARP Axxe) oder von 10-90%, wobei folglich höchstens die „Randbereiche“ der Pulsbreite erreicht werden, es aber nie zur kompletten Ausdünnung des Klanges kommt. Und darin liegt ein wichtiger Unterschied zu jenen VCOs, wie dem Doepfer A-110, die eine Pulsbreitenmodulation von 0-100% erlauben.

Schon die manuelle Pulsbreitenmodulation bietet enormes klangliches Potenzial

Schon die manuelle Pulsbreitenmodulation bietet enormes klangliches Potenzial

Dieter Doepfer: „Die Pulsbreite lässt sich beim A-110 von 0 bis 100% einstellen, d.h. bei Linksanschlag des PW-Regler ist das Signal aus – ebenso bei Rechtsanschlag. Bei 0% liegt der Ausgang fest auf ‚low‘, bei 100% fest auf ‚high‘. Wenn man z.B. auf 0% oder 100% geht und dann den Steuereingang für die Pulsbreite mit einem ADSR (bzw. dem invertierten Ausgang des A-140) oder einem LFO ansteuert, kann man das Rechtecksignal gezielt auch aus- und einblenden, bzw. ein/ausschalten – wenn man den Rechteck Ausgang eines LFOs verwendet oder ADSR mit 100% Sustain und A/D/R auf Minimum.“

Gerade die Ausdünnung der Pulswelle „gegen Null“ (bzw. „gegen Hundert“) ist besonders reizvoll. Konkret bedeutet dies, dass der Klang tatsächlich verschwindet und erst dann wieder zu hören ist, sobald ein Minimum als Pulsbreite wieder vorhanden ist bzw. eingestellt wird. Dieser „Grenzbereich“ zwischen Klang und Nicht-Klang ist äußerst interessant und eine kleine Welt für sich. Hier lassen sich einem guten VCO subtilste und teils gar nicht mehr als Pulswelle identifizierbare Sounds entlocken.

Die Pulswelle verfügt über eine Vielzahl klanglicher Ausdrucks-möglichkeiten. Je nach Pulsbreite ist der Klang rund und breit bis hin zu nasal und dünn bzw. gar völlig ausgeblendet. Diese klangliche Vielfalt kann man bei einem guten VCO wie dem Doepfer A-110 in ihrer gesamten Breite ausschöpfen. Besonders das (manuelle) Justieren der Pulswelle im Grenzbreich der minimalsten Pulsbreite sorgt für sehr interessante und beinahe experimentelle Klangfarben.

Noch flexibler ist man natürlich durch Zuhilfenahme weiterer Module, die die manuelle Steuerung quasi automatisch übernehmen. Der von Peter Gorges eingangs genannte LFO steht hier an erster Stelle zur…

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Klangbeispiele
Forum
  1. Avatar
    AMAZONA Archiv

    Hallo! Ihr Amazonanier! Ich finde eure Artikel immer genial spannend, aber das von Seite zu Seite geklicke nerwt dann doch unheimlich! Könntet ihr nicht einen Link einbauen wo alles dann gleichzeitig angezeigt wird. Das würde mir auch viel angenehmer machen eure Artikel auf meinem iPhone zu lesen.

    MfG,
    Gilles aka READYdot

    • Avatar
      AMAZONA Archiv

      Ich unterstütze den Antrag! Und wenn man dann noch die Links auf die Soundbeispiele so ändern könnte, dass sie immer in einem neuen Fenster oder Tab aufgehen, wäre das toll.
      Ansonsten: tolle Artikelreihe!

  2. Avatar
    AMAZONA Archiv

    Prima Artikel mit zunächst etwas überraschenden, dann aber sehr überzeugenden, ja sogar inspirierenden Schwerpunkt zur Klangkunst bzw. elektronischen Klangkomposition. Die Audiobeispiele sind üppig geraten und schön. Danke Theo!

    • Profilbild
      Bloderer AHU

      Vielen Dank! Ich habe zur Gegenüberstellung von Monophonie – Homophonie – Polyphonie noch ein Soundfile nachgereicht. Im Zuge der Modular-Testreihe wird mir immer klarer, wie wichtig sehr grundlegende Gesetzmäßigkeiten der musikalischen Umsetzung sind. Die Vorstellung vom klanglichen Ablauf beginnt eigentlich im Kopf – da können diverse Analysen und „Gedanken über die Musik“ eine Hilfe sein. Das Gute daran ist, dass die Ideen oder Gedankenansätze „weiterarbeiten“, selbst wenn man gar keine Musik macht – im Alltag sozusagen. Viele Grüße!

  3. Avatar
    AMAZONA Archiv

    Auch als „nur Software-User“ sage ich Danke für diesen 3-teiligen Beitrag mit den äußerst interessanten Grundlagen der Klangerzeugung und -gestaltung sowie den hervorragenden Audio-Beispielen!

  4. Profilbild
    TZTH

    Super Artikel!
    Gerade auch wegen dem schönen Exkurs zu Polyphonie etc. Du hast damit möglicherweise wirklich Recht, warum durch die aus der Einschränkung geborenen alten Jarre Sachen dadurch spannender sind. Auch erfreulich, dass Du betonst, dass nicht die Menge an Modulen die Qualität der Musik bestimmt.

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