Test: Joranalogue Audio Design Collide 4

Test: Joranalogue Audio Design Collide 4

Der belgische Analogmodul-Spezialist Joranalogue und der deutsche Influencer Hainbach haben sich zusammengetan, um das komplexe Eurorack-Modul Joranalogue Audio Design Collide 4 zu entwickeln. Es wird als „Quadrature Spectral Computer“ bezeichnet und es werden Vergleiche mit Testequipment und sogenannten Lock-in-Verstärkern gezogen. Was hat das Modul wirklich zu bieten?

Joranalogue Audio Design Collide 4

Vorgeschichte

Joranalogue Audio Design Collide 4 im Eurorack

Hainbach sammelt alte, rare Generatoren und Testequipment – inspiriert von Dennis Verschoor a.k.a. Mono-Poly vom Modular Research Center in Rotterdam, aber auch von Karlheinz Stockhausen, der in Zeiten, als es noch keine Synthesizer gab, ebenfalls Testequipment für seine Werke nutzte. Es handelt sich um große Geräte mit meist gut klingenden Bauteilen, die ursprünglich jedoch nicht für die Klangentstehung konzipiert wurden. In Collide 4 wird versucht, das Verhalten einiger rarer Geräte nachzuempfinden. Zur Sprache kommen auch sogenannte Lock-in-Verstärker, die in der Atomtechnik offenbar dazu genutzt wurden, ein Signal gegenüber Nebengeräuschen freizustellen bzw. in Rauschen kleine Abweichungen erkennen zu können.

Hainbach und Joran van Gremberghe von Joranalogue waren sich dabei einig, dass es nicht darum geht, alte Schaltungen zu klonen, um an den gewünschten Sound zu gelangen, sondern dass die Architektur des Moduls entscheidend ist und man lieber moderne Analogtechnik nutzen will. Joran spricht von etwa 600 Bauteilen, die in Collide 4 verbaut sind. Ein Ziel für Hainbach war es, die Möglichkeiten von Testequipment auf Tour mitnehmen zu können, er ist nun mit vier Collide 4-Modulen unterwegs.

Einführung

Das Joranalogue Audio Design Collide 4 Eurorack-Modul wird in einem schicken Jutebeutel (innerhalb des Kartons) verpackt geliefert.

Joranalogue Collide 4, Vollansicht

Joranalogue Audio Design Collide 4 verfügt über zwölf Drehregler, vier Schalter und 24 Buchsen, neun davon sind Ausgänge (erkennbar an der silber auf schwarz gehaltenen Schrift).

Joranalogue Audio Design Collide 4, Front

Die 16 Drehregler sind grob den Bereichen Filter, Oszillator und Detector zugeordnet. Rückseitig schützt eine montierte Platte weitere Bauteile, das finde ich gut und es ist nicht selbstverständlich.

Joranalogue Audio Design Collide 4, Rückseite

Joranalogue Audio Design Collide 4, oberer Bereich

Ein „pingable“ Filter ist zur Selbstoszillation fähig und kann durch kurze Impulse zum Klingen gebracht werden, wobei ein interner Transient-Generator den Eingang verstärkt bzw. optimiert. In Collide 4 handelt es sich um ein Bandpassfilter, das zudem eine variable Bandbreite (Filt. Width) bietet. Dieses ist keinem alten Filter nachempfunden, sondern eine Neuentwicklung. Vor und hinter dem Filter gibt es Gain-Stufen mit optional bis zu 130 dB Verstärkung.

Es ist z. B. kein Problem, Line-Level-Signale einzuspeisen. Der Free/Track-Switch schaltet zwischen frei wählbarer Filt. Centre Frequency-Einstellung und Filter-Tracking auf Basis der Oszillatorfrequenz (gemeinsam via V/Oct steuerbar) um. Links daneben zeigt ein Lämpchen den Pegel (zunächst blau) und eine Übersteuerung (dann rot, manchmal etwas zu spät) an.

Filter-Tracking-Einstellung

Filter-Gain, Center und Resonance lassen sich modulieren. Die Gain-Modulation via CV umfasst einen größeren Bereich als der Regler und bewegt sich im Bereich von -100 dB bis +20 dB.
Der Oszillator heißt Through-Zero Sinus/Cosinus Quadrature-Oscillator. Eine Cosinus-Schwingung ist eine um 90 Grad verschobene Sinusschwingung, beide können separat ausgegeben werden: Sinus links, Cosinus rechts, das ergibt einen schönen Stereo-Effekt. Zudem findet sich weiter rechts ein Osc-Symmetry-Regler, der wie bei einem Through-Zero-Osc den Nullpunkt bestimmt, um den herum moduliert werden kann.

Greift man das Signal aus dem Monitor-Out ab und führt es in den (Through-Zero Linear) FM-In, erhält man eine Frequenzmodulation im Stil eines Complex Oscillators. Neben dem FM-In gibt es auch einen Exponential-FM-In. Der Oszillator gibt zunächst einen Sinuston aus, der anschließend mit Obertönen angereichert werden kann. Man hat also in mancher Hinsicht z. B. mangels Auswahlmöglichkeit für eine Schwingungsform nicht ganz so viele Optionen wie bei typischen Complex-Dual-Oscs (die hier auch nicht der Maßstab sein müssen), doch dafür sind andere Dinge möglich.

Weitere Details und Besonderheiten

Um den Oszillator mit seinen I- und Q-Output-Buchsen herum liegt die wahre Magie des Moduls, meint Joran im langen Masterclass-Video, das auch unten verlinkt ist und in dem er viele Details erklärt, die ich hier kurz zusammenzufassen versuche. Er spricht dabei von einem Hilbert Transform Network und zwei Ringmodulatoren, hier auch „balanced modulators“ genannt, mit zwei zusätzlichen Filtern. Im Ergebnis wird Frequency-Shifting möglich.

Ein Hilbert Transform-Netzwerk teilt das Signal in zwei Signale auf und kann die Phase im Verhältnis zueinander um 90 Grad verschieben. In einem weiteren Video erklärt Joran, dies sei mit Hilfe eines Dome-Filters möglich (ein solches findet sich z. B. auch im Doepfer A-126 Frequency-Shifter, in Cherry Audio Voltage-Modular oder in Bitwig, siehe dieses Video). Die Phasenverschiebung liegt frequenzabhängig nicht immer exakt bei 90 Grad, doch bleibt die Relation zwischen beiden Kanälen stets gleich.

Die beiden Signale durchlaufen danach zwei parallel geschaltete Ringmodulatoren, angetrieben von Sinus und Cosinus des Quadrature-VCOs (der auch auf „Low“ geschaltet werden kann, wodurch die Modulation gut erkennbar wird), und anschließend zwei 2-Pol-LP-Filter. Auf diese beiden Filter beziehen sich der rechte Low/Audio-Schalter (für den Frequenzbereich) und der Time-Const-Regler (für den Cutoff). Im Low-Bereich eignen sich die Lowpass-Filter auch zur Bearbeitung von CV-Signalen, man kann z. B. Slew-Effekte realisieren.

Der Hilbert-Transformator kann mit einem Switch oben rechts auch ausgeschaltet werden. Nach Ringmodulation und Filterung werden die Signale an die separaten Outs X′ (sprich: X Prime) und Y′ ausgegeben. Die Grafik am Modul macht dies gut verständlich. Für diese Sektion wird die Bezeichnung Delta 90 Grad verwendet.

Hilbert Transform Section und Routing-Erklärung. Die Grafik zeigt, welches Signal wo heraus kommt.

Bereich oben rechts mit Regeloptionen fürs die LP-Filter hinter den Ringmodulatoren

Die Signale X′ und Y′ werden danach in eine Sum/Difference-Einheit und eine Polar Converter-Einheit geschickt. Nach der Sum/Difference-Stufe werden X′ - Y′ und X′ + Y′, via Polar Converter Mag und Phase ausgegeben (Erläuterung und Klangbeispiel siehe unten).

In der Praxis klingt das Signal an allen Ausgängen stets ein bisschen anders, das lädt zum Experimentieren oder externen Zusammenmischen ein.

Lock-in Amps?

Joran geht im Video auch auf das Thema Lock-in-Amp ein: Wenn man ein Signal bzw. eine Frequenz mit sich selbst moduliere, erhalte man dasselbe Signal mit der doppelten Frequenz und einem DC-Versatz, der darüber Auskunft gebe, wie viel des gesuchten Signals am Anfang bzw. bei einer bestimmten Osc I-Frequenz vorhanden war. In einem ganz anderen Video, das ich interessant fand, wird erklärt, wie man einen Lock-in-Amp nutzen kann, um Sound über Licht zu übertragen.

Es geht darum, schwache Signale zu erkennen, sie zu verstärken (was hier in der Input-Sektion geschieht), zu filtern (um alles loszuwerden, woran man nicht interessiert ist), dann erneut zu verstärken (geschieht hier via Filter-Gain), um dann trotz der Nebengeräusche, die immer noch vorhanden sind, besser messen zu können, wie viel von dem gesuchten Signal vorhanden ist.

Joran erklärt, dass Lock-in-Amps über einen Phase-Regler zur Optimierung der Einstellungen verfügen. Einen solchen hat Collide zwar nicht, bietet dafür aber etwas anderes: Die Sinus- und Cosinus-Kanäle erlauben es, Magnitude (Mag) und Phase (auch zu finden auf modernen Lock-in Amps unter Windows) zu berechnen. Dies geschieht über den Polar-Converter in einem Trigonometric-Analog-Computer. Der Phase-Out gibt das Verhältnis der beiden Signale X′ und Y′ zueinander als Wert zwischen -10 V und +10 V aus, der fortlaufend neu berechnet wird. Der Phase-Out klingt oft extrem harsch und unruhig, kann aber auch zu interessanten Verfremdungen von CV-Ins wie LFOs verwendet werden.

Magnitude gibt immer nur einen positiven Wert aus und übernimmt die „Rectification“ (Gleichrichtung). Der Ton erscheint dabei oft ein wenig verzerrt und mitunter eine Oktave höher. Ein Peak darin sorgt für zusätzliche Obertöne. Was aus dem Magnitude-Out kommt, hat oft interessante Nuancen im Obertonbereich, aber gelegentlich auch etwas weniger Bass.

Vereinfacht gesagt haben wir hier also noch einmal zwei Ausgänge, die ein anderes klangliches Ergebnis auf Basis unserer Einstellungen liefern. Dies ist auch ganz am Ende des folgenden, längeren Klangbeispiels mit Filter-Pinging zu hören, wo ich zwischen den Outs umstecke. Ganz am Schluss (ab 2:18) hört man den zerrenden Phase-Out, kurz davor (z. B. ab 1:52) den Mag-Out, davor andere Outs beim Filter-Pinging-Experiment.

Mag- und Phase-Outs

Die Entwickler Hainbach und Joran teilen die Faszination für die Idee, etwas zu musikalischen Zwecken zu nutzen, das ursprünglich nicht dafür konzipiert wurde. Joran sieht einen engen Bezug zwischen Lock-in Amps und dem Konzept eines Synthesizers. Sie fragen sich allerdings auch, ob das Modul vielleicht eines Tages im wissenschaftlichen Bereich zum Einsatz kommen wird.

Praxis

Beim Filter-Pinging können sehr unterschiedliche Ergebnisse entstehen, besonders dicke, perkussive Sounds oder Bassdrums gelingen Joranalogue Audio Design Collide 4 ausgesprochen gut.

Ein weit aufgedrehter Resonanz-Regler wirkt mitunter wie ein längeres Decay, da das Filter dann weniger Input benötigt, um zu klingen. Stellt man die Filter-Width breit ein (ganz im Uhrzeigersinn aufgedreht) und reduziert die Resonanz, hört man beim Drehen am Filt-Centre-Regler kaum eine Veränderung des Klangs eines eingehenden Signals. Mit geringerer Width wird die Bewegung des Centre hingegen hörbar. Dreht man die Resonance auf, fällt dies bei sehr geringer Width zunächst kaum auf, zumindest tritt keine Selbstoszillation auf, ein Sweep wird jedoch etwas betonter. Bei etwas weiter aufgedrehter Width wird die Resonanz dann schnell sehr prägnant.

Joranalogue Audio Design Collide 4 Inputs und mehr

Patcht man ein Stereosignal in die Eingänge In+ und In, löschen sich die Kanäle teilweise aus und es wird deutlich lauter, wenn man das Signal nur in einen der beiden Eingänge steckt. Das mag mitunter interessante Resultate liefern, doch wäre ein echter Stereo-Eingang für musikalische Zwecke vielleicht die bessere Wahl gewesen?

Das ist ein Denkfehler, denn das Signal durchläuft zunächst in Mono den Bandpass, Filter-Gain und den Hilbert Transform. Erst danach wird es zweigeteilt. Möchte man ein Stereosignal einspeisen, kann man dies stattdessen an den X- und Y-Eingängen tun, also vor den Ringmodulatoren und den Filtern (siehe nachfolgendes Bild aus dem zugehörigen Handbuch).

Joranalogue Audio Design Collide 4 Signal Flow (Bild aus dem Handbuch)

Am Monitor-Ausgang wird ein Signal ausgegeben, wobei hier stets auch der Oszillator zu hören ist. Das lässt sich verhindern, indem man den Osc-Symmetry-Regler in Mittelstellung bringt. Das Signal liegt jedoch auch an anderen Ausgängen an.

Was passiert, wenn ein Signal in der Hilbert Transform-Sektion um 90 Grad phasenverschoben ist, man eines mit Sinus, eines mit Cosinus multipliziert und anschließend Summe und Differenz daraus bildet? Frequenz-Shifting, sagt Joran. In einem normalen Ringmodulator entstehen zwei Seitenbänder, in einem Frequency-Shifter (oder deutsch: Frequenzschieber) ist eines davon ausgelöscht. Schaltet man den Hilbert Transformation-Schalter oben rechts aus, klingt es in der Praxis oft gar nicht so extrem anders, man erhält eine klassische Ringmodulation bzw. hört noch ein zweites Signal. Je nach Experiment fällt das mal mehr, mal weniger auf, oft klingt das Ergebnis mit aktivierter Hilbert Transformation sauberer.

Zum Teil ist das in meinen Videos gleichzeitig zu sehen und zu hören. Sowohl im sound.report-Begleitvideo als auch im Kurzvideo für den Amazona Channel ist nur der Sound zu hören, denn erklärt wurde hier (und anderswo) wohl bereits genug.

Stehen alle Switches oben rechts, ein Audiosignal liegt an und man greift Audio am X′ - Y′- oder X′ + Y′-Ausgang ab und dreht an den Osc-Symm- oder Osc-Coarse-Reglern, wird die Stimme mit dem Oszillator multipliziert. Wenn der eine Ausgang Frequency-Shifting in die eine Richtung (Pitch-up) liefert, bietet der andere die Verschiebung in die entgegengesetzte Richtung (Pitch-down) und umgekehrt.

Wie ist der Klangeindruck von Joranalogue Audio Design Collide 4?

Für mein Empfinden klingt das Modul sowohl beim Filter Pinging als auch in anderen Anwendungen insgesamt recht sauber. In meinen Videos und Experimenten bin ich nicht unbedingt auf etwas gestoßen, das ich noch nie zuvor gehört hätte, wohl aber auf vertraute Sci-Fi-Sounds, die man sonst nur mit viel Mühe, aufwendigem Patching und mehreren Modulen erzeugen kann und das mit einem insgesamt überzeugenden Klangbild.

Will ich einen Teil des Signals herausfiltern und danach per Gain-Anhebung betonen, finde ich die Wirkung des Bandpass-Filters nicht besonders steil. Selbst bei maximal aufgedrehtem Filter-Gain bleibt auch bei schmaler Filter-Width noch viel vom Signal hörbar (ein kompletter Sweep findet im folgenden Beispiel nach Anhebung des Input-Gain etwa zwischen 0:50 und 0:58 statt). Diese Charakteristik dürfte beim Pinging allerdings von Vorteil sein. Im Beispiel ist das unbearbeitete Audiomaterial zunächst unverfälscht zu hören. Im weiteren Verlauf entsteht eine Panorama-Modulation, wenn der Osc auf „Low“ steht und das Signal über X′ und Y′ ausgegeben wird. Später stelle ich den Osc auf „Audio“ und Frequency-Shifting wird hörbar.

Bei den Experimenten im Test fand ich es angenehm, nicht erst nach einer passenden Modulkombination für komplexe Verbindungen suchen zu müssen, sondern mit nur einem Modul direkt klassische analoge Retro-Sci-Fi-Klänge realisieren zu können.

Bemerkenswert ist zudem, dass all diese Outs separat und gemeinsam zur Verfügung stehen und bei Experimenten auch gemischt werden können. So lässt sich der teils extreme Phase-Out beispielsweise nutzen, um stark verzerrte Sounds extern dezent hinzuzumischen.

Dedizierte analoge Bearbeitungsoptionen für eingehende Audiosignale zählen zu den großen Stärken des Moduls. In mehrfacher Hinsicht eignet sich Collide 4 auch für perkussive Sounds: Einerseits kann es diese selbst erzeugen, andererseits auch effektiv verfremden.

Nach längerem Gebrauch wird das Modul durchaus warm, was man vor allem rückseitig beim Anfassen merkt, etwa wenn man es aus dem Rack herausnimmt.

Alternativen und Videos

Offensichtlich hat Joranalogue bereits Erfahrung mit Through-Zero-Oszillatoren und bietet z. B. auch den Generator 3 Sound-Generator an. Frequency-Shifter gibt es u. a. von Doepfer, Behringer, XAOC Devices (in Stereo) oder als lizenzierten Buchla-Nachbau von Tiptop Audio, hier inklusive Ringmodulator. Vieles von dem, was Collide 4 leistet, lässt sich auch mit mehreren Einzelmodulen realisieren, allerdings wird es dann nicht unbedingt günstiger.

Hier ein Video von Jorans Masterclass zu Joranalogue Audio Design Collide 4 bei Signal Sound.

Hier mein begleitendes Video mit einigen Klangbeispielen, unter anderem Filter-Pinging, Drumloop-Verfremdung mit Frequency-Shifting und mehr (als Playlist-Link, eventuell folgen weitere Klangbeispiele).

Hier ein weiteres hervorragendes Video mit gelungenen musikalischen Beispielen: