Alles über Modulationseffekte wie Chorus, Flanger, Phaser

Alles über Modulationseffekte wie Chorus, Flanger, Phaser

Vorwort

Den folgenden Workshop hat unser früherer Autorenkollege Thorsten Walter, der einer der ersten Mitarbeiter von AMAZONA.de war und im Jahr 2019 leider viel zu früh verstarb, für unsere Website geschrieben. Da der Artikel weiterhin Bestand hat und sicherlich nicht nur für unsere neuen und jüngeren Leser interessant ist, haben wir ihn für euch auf Vordermann gebracht.

Alles über Modulationseffekte wie Chorus, Flanger, Phaser

In diesem Workshop behandeln wir die verschiedenen Typen der Modulationseffekte und deren korrekte Anwendung. Wissen Sie genau, welcher Parameter für ein bestimmtes klangliches Ziel verantwortlich ist? Warum sollte ein einfacher Phaser manchmal im Send-Weg eines Mischpultes betrieben werden und nicht als Insert? Was heißt überhaupt „Modulation“?

Modulationseffekte bewegen das Klangbild. Sie bringen eine gewisse Lebendigkeit in Synthesizerklänge oder machen Gitarren „fetter“. Je nach Einstellung werden Modulationseffekte direkt als solche wahrgenommen oder verschwimmen so mit dem Klang, dass man beim ersten Hinhören denkt, sie wären Bestandteile des Klanges. Um Missverständnisse zu vermeiden: Der Workshop dreht sich nicht um Modulationen innerhalb der Parameter eines Synthesizer-Klanges, sondern um Effekte wie z.B. Chorus, Flanger oder Phaser.

Modulation

Der Begriff „Modulation“ wird vom Duden nachrichtentechnisch korrekt als „Beeinflussung einer Frequenz zur Übertragung von Daten“ beschrieben. Im Falle der Synthesizer- oder Effekt-Programmierung können wir den Begriff aber weitaus flexibler benutzen. Wenn wir etwas modulieren, meinen wir damit, dass ein bestimmter Parameter (z.B. Cutoff, Tonhöhe oder Lautstärke) beeinflusst wird. Dieser Parameter nennt sich „Modulations-Ziel“. Wie genau diese Beeinflussung aussieht, hängt von der „Modulationsquelle“ ab. Es gibt zahlreiche Modulationsquellen. Für Modulationseffekte sind zwei besonders wichtig:

LFO – Low Frequency Oscillator

Der LFO stellt eine periodische Modulationsquelle dar, d.h. die Beeinflussung des Ziel-Parameters ist zyklisch, wiederholt sich ständig. So kann man mit einem LFO z.B. ein Vibrato erzeugen, indem man die Tonhöhe mit einem LFO moduliert. Schwingt der LFO mit einer Sinusform, so wird die Tonhöhe zyklisch um ihren Ursprung herum erhöht und erniedrigt.

Der LFO schwingt mit einer bestimmten „Geschwindigkeit“, der Frequenz. Da unser Ohr Schwingungen erst ab ca. 25 Hz als Ton wahrnimmt, schwingen LFOs in der Regel von 0 bis ca. 25 Hz. Es gibt auch LFOs, die mit über 25 Hz schwingen. Stellt man eine solche Frequenz ein, so erscheint das Ergebnis der Modulation meinst nicht als Klangbewegung, sondern als Veränderung der Klangfarbe.

Hüllkurve

Eine Hüllkurve kennen wir vom Synthesizer. Die einfachste Variante ist die „D-Hüllkurve“, sie besteht nur aus einer Decay-Phase. Hüllkurven haben einen Startpunkt und müssen deshalb ausgelöst („getriggert“) werden. Dies kann durch einen Tastenanschlag, eine bestimmte Lautstärke eines Audiosignals oder auch durch die positive Flanke eines LFOs geschehen.

Möchte man eine Hüllkurve per Lautstärke des Audiosignals starten, benötigt man einen „Envelope-Follower“. Dieser misst die Lautstärke des Audiosignals. Ab einem bestimmten Schwellwert („Threshold“), gibt er das Startsignal an die Hüllkurve.

Modulationseffekte

Um Modulationseffekte korrekt bedienen zu können, muss man wissen, wie diese aufgebaut sind. In der Regel ist der Kern eines solchen Effektes eine Verzögerungsstufe, ein Delay. In einer solchen Stufe wird ein Audiosignal verzögert. Verzögert man um 10 ms (Millisekunden), so liegt das Eingangssignal erst 10 ms später am Ausgang der Stufe an. Durch geschickte Verschaltung der Ein- und Ausgänge werden so Chorus und Flanger oder bei längerer Verzögerungszeit auch Echos, aufgebaut. Die eigentliche Modulation entsteht schließlich durch kontinuierliche Veränderung der Verzögerungszeit. Die Verzögerungsstufe hat also einen Audioeingang und einen Modulationseingang für die Verzögerungszeit.

Der Chorus

Der Chorus ist der einfachste Modulationseffekt. Das Audiosignal wird an den Eingang der Verzögerungsstufe angelegt. Ein LFO verändert kontinuierlich die Verzögerungszeit.

Durch diese Modulation wird der Verzögerungsspeicher mal schneller und mal langsamer ausgelesen. Am Ausgang der Verzögerungsstufe schwankt das Audiosignal in seiner Tonhöhe mit der Frequenz des LFOs. Nun mischt man den Ausgang der Verzögerungsstufe mit dem originalen Audiosignal und erhält so den Choruseffekt. Die Qualität des Effektes hängt nun noch von den Interpolationsalgorithmen in der Verzögerungsstufe ab. Beim langsameren oder schnelleren Auslesen des Verzögerungsspeichers können ohne Interpolation unschöne Klangveränderungen auftreten. Gute Algorithmen bügeln eventuelle Knackser aus dem Signal heraus.

In der Regel ist ein Chorus aber komplizierter aufgebaut. Man kann als Anwender verschiedene Parameter anpassen, um den gewünschten Sound zu erreichen.

GESCHWINDIGKEIT: Mit „Frequenz“ oder auch „Rate“ genannt wird die LFO-Frequenz bestimmt.

VERZÖGERUNGSZEIT: Auch „Delay“ genannt. Sollte beim Chorus ungefähr zwischen 5 ms und 30 ms liegen. Bei Werten ab 20 ms sind „breitere“ Effekte möglich.

INTENSITÄT bestimmt, wie stark der LFO die Verzögerungszeit beeinflusst, bei höheren Werten verstimmt sich der Chorus zunehmend.

Am Ende der Signalbearbeitung wird das unbearbeitete „trockene“ Signal mit dem bearbeiteten „nassen“ Signal gemischt. Ohne diese Mischung kommt kein richtiger Chorus-Effekt zustande. Möchte man einen Chorus im Send-Weg eines Mischpultes verwenden, darf nur das bearbeitete Signal am Aux-Return anliegen. Setzt man einen Chorus im Insert ein, so wird, wie oben gezeigt, ein Mischsignal ausgegeben.
In den meisten Effekten sind mehrstufige Varianten eines Chorus vorhanden. Hier findet man Kombinationen aus bis zu sechs Chorus-Stufen. In solchen Algorithmen ist meist auch ein kleines Mischpult mit eingebaut, das die Anpassung von Lautstärke und Panning der Stufen ermöglicht. Ganz ausgefuchste Varianten können sogar verschiedene Filter setzen, um den Klang des Chorus auf das Audiosignal abzustimmen. Man kann so z.B. nur die tieferen Frequenzen des Audiosignals bearbeiten, um einen volleren Klang zu erhalten, ohne die Höhen zu verwischen. Auch sind Crossmodulationen zwischen den einzelnen Chorus-Stufen denkbar. Man schickt in diesem Falle den Ausgang einer Chorus-Stufe in eine weitere, um eine noch komplexere Modulation zu erhalten.

In der folgenden Abbildung sehen Sie den sechsstimmigen Chorus des Lexicon PCM81. Dieser sehr komplexe Algorithmus erlaubt extreme Effekte.

 Flanger

Der Flanger besteht aus einem Chorus, dem eine Feedback-Schleife zugefügt ist. Hierbei wird das Ausgangssignal der Verzögerungsstufe wieder deren Eingang zugeführt. Der Parameter „Feedback“ bestimmt dabei die Lautstärke, mit der dies geschieht. Die meisten Flanger können das Feedback-Signal zusätzlich um 180° in der Phase drehen, was einen anderen Klangcharakter zur Folge hat. Auch beim Flanger gibt es zahlreiche Verschaltungsmöglichkeiten und auch mehrstufige Varianten. Die Verzögerungszeiten liegen beim Flanger i.d.R. zwischen 1 ms und 5 ms.

Damit der Flanger-Effekt hörbar wird, muss stets eine Mischung aus unbearbeitetem und bearbeitetem Signal erfolgen. Beim Einsatz im Send-Weg schaltet man aber das unbearbeitet Signal stumm, da dieses ja über den Summen-Bus des Mischpultes mit dem „nassen“ Signal des Effekt-Returns gemischt wird. Ein Flanger ist streng genommen ein moduliertes Kammfilter. Durch eine 1:1-Mischung einer einfachen Verzögerung entsteht dieser Effekt. Durch das Feedback entsteht ein schneidender Klang.

Besonders hilfreich ist auch, wenn sich der LFO zum Songtempo synchronisieren lässt.

Phaser

Der Phaser ist schließlich ähnlich, aber doch anders aufgebaut. Anstatt der einfachen Verzögerungsstufe wird hier ein Allpass-Filter eingesetzt, auch Phasenschieber genannt. Ein Phasenschieber ändert die Phase eines Audiosignals. Im Gegensatz zu einer einfachen Verzögerungsstufe, die alle Frequenzen gleich verzögert, verzögert ein Phasenschieber die Frequenzen unterschiedlich. Tiefe Frequenzen haben je nach Wellenlänge eine längere Verzögerungszeit als hohe Frequenzen. Auf digitaler Basis ist dies weitaus schwieriger zu bewerkstelligen als ein einfaches Delay. Moduliert wird hier die Phase des Phasenschiebers.

In der Regel werden immer mehrstufige Phaser angeboten. Je mehr Stufen ein Phaser hat, desto einschneidender ist das Klangergebnis. Bis zwölf Stufen machen Sinn.

Auch beim Phaser handelt es sich um eine Art Kammfilter-Effekt, der aber durch die krumme Gruppenlaufzeit des Phasenschiebers anders klingt als der Flanger. Die Art des Mischungsverhältnisses hängt hier vom gewünschten Klangergebnis ab. Je nach mehrfach-Stufe des Phasers sind unterschiedliche Mischungen notwendig, um das gewünschte Klangergebnis zu erhalten. Solange der Feedback-Parameter auf Null steht muss aber immer ein 50:50 Verhältnis herrschen, um den Effekt hörbar zu machen.

Pitch-Shifter

Pitch-Shifter ermöglichen zunächst eine statische Tonhöhenänderung des Audiosignals. Spielt man ein A, kann man mit einem Pitch-Shifter z.B. ein C daraus machen. Als Modulationseffekt lässt sich aber auch ein Pitch-Shifter hervorragend einsetzen. So kann man mit einem Pitch-Shifter einen Ensemble-Effekt erreichen, der nicht mit einem Chorus vergleichbar ist. Dabei werden mehrere Stufen unterschiedlich verstimmt und leicht unregelmäßig mit einer Zufallform aus einem LFO moduliert. Wenn der Effekt von guter Qualität ist, lassen sich so meist überzeugendere Ergebnisse als mit einem Chorus erreichen, da Letztere oft einen Hang zum eiern, bedingt durch die zyklische LFO-Modulation haben.
Besonders interessant wird ein Pitch-Shifter aber bei abgedrehten Effekten. Setzt man ihn in der Feedback-Schleife eines Delays ein, so wird jede Verzögerung weiter verstimmt.

YT-VIDEO

Hier wird der Einsatz von Modulationseffekten in Verbindung mit einem Gitarrensound gut beschrieben:

Und hier der Chorus-Einsatz mit einem Moog Voyager