Cursus Elektronische Muziek Technieken

SEMINARIE 1979 - 1980
KVMC
JORIS DE LAET

 

Voorwoord:

Deze cursus is een bondige samenvatting van de besproken technieken gedurende het seminarie 1979-1980 in het Koninklijk Vlaams Muziek Conservatorium te Antwerpen.

Auteur: Joris De Laet

html versie: Sven Hermans
Opmerkingen, vragen, suggesties zijn steeds welkom.
contact: semradio at audionetwork . be

Laatst gewijzigd: 12-04-2006
- v.0.3: 06-10-2003
- v.0.2: 22-02-2003
- v.0.1: 21-12-2001

 

Table Of Contents

  1. GELUID
    1. Inleiding
    2. Golfvormen

  2. SYNTHESIZER
    1. Algemeen
    2. Basiselementen
    3. Stuurspanningsgeneratoren

  3. LITERATUURLIJST

 

 

I. Geluid

1. Inleiding

Update: Indien u de behandelde geluidstechnieken uit dit artikel wenst toe te passen op een digitale synthesizer, is dit perfect mogelijk. Hoe u modulair een synthesizer kan opbouwen en controleren, wordt uitgelegd in Build a Nord Lead with Reaktor 4.

Geluidstrillingen ontstaan doordat bewegende voorwerpen luchtdruk veranderingen veroorzaken. Door de beweging van massa van een voorwerp worden de lucht moleculen samengedrukt waarop als reactie een identieke uitzetting plaatsvindt. Een volledige cyclus van samendrukken en uiteenzetten heet een trilling en produceert een toon indien dit regelmatig en snel genoeg achtereen gebeurt. De kracht waarmee de massa van dit voorwerp dit proces op gang brengt heet amplitude, de snelheid waarmee deze cycli opeenvolgen heet frequentie.

Bij elektronische klankopwekkers (generatoren) gebeurt dit proces uiteraard niet mechanisch maar door elektrische spanning. Deze spanning "oscilleert", dwz. "slingert" als het ware rond zijn ruststand. (de nullijn). Een slingering of oscillatie heet in dit geval ook een cyclus of frequentie, maar is dus in feite een wisselende elektrische spanning.

1 Hertz (1 Hz) = 1 cyclus per seconde

De meeste klanken bestaan uit mengingen van meerdere oscillaties waardoor een bepaalde klankkleur kan ontstaan. Tonen die slechts uit één enkele trilling bestaan zijn dus enkelvoudige trillingen en noemt men sinustonen. Deze oscillaties zijn dus elektrische spanningen met als volgende kenmerk:

Deze 4 kenmerken zijn individueel veranderbaar. Het zijn dus veranderlijke grootheden of variabelen, ook parameters genoemd.

Deze parameters worden onderverdeeld in objectieven en subjectieve parameters.De objectieve zijn de meetbare instellingen die samen gecombineerd een bepaald meetbaar en slechts op één manier te interpreteren resultaat opleveren.

Dit resultaat wordt door het menselijk oog waargenomen en de vaststellingen van het hoorbaar resultaat kunnen verschillend zijn naargelang de omstandigheden van klankbron en waarnemer. Men noemt deze zelfde parameters dan ook subjectieve parameters, met als voornaamste kwaliteiten: toonhoogte, volume, tijd en timbre.

De overeenkomst tussen objectieve en subjectieve parameters:

Objectief Subjectief
Frequentie Toonhoogte
Amplitude Volume
Vorm Timbre
Duur Tijd

Uiteraard kan men slechts toonhoogten waarnemen binnen grenzen van het menselijk oor. Het aantal trillingen bepaalt de toonhoogte. Hoe meer trillingen (hoe hoger de frequentie) hoe hoger de toon. Weinig trillingen leveren lage tonen op. Het aantal trillingen wordt gemeten per seconde en uitgedrukt in Hertz. (afgekort: Hz) Algemeen heeft men het hoorbare toongebied tussen de 20 en 20.000 Hz.

Instruments Range

Vergelijkende tabel tussen Hertz en de traditionele notenbenamingen, met opgave van het toonbereik van de instrumenten.

Sinustonen zijn enkelvoudige trillingen. Dwz. dat de toon die door het aantal trillingen ontstaat slechts één enkele toon is, en geen samenstelling van meerdere tonen die men tegelijkertijd waarneemt. Bijna alle geluiden die in de natuur voorkomen zijn samengesteld uit verschillende tonen. Samengestelde klanken waarvan een bepaalde toon het luidst klinkt hebben een herkenbare grondtoon (de luidste toon) en een herkenbare klankkleur (door het samenklinken van andere tonen met de grondtoon). Door sinustonen met elkaar te mengen kunnen bepaalde klankkleuren ontstaan. Indien men bepaalde geluidssterkte verhoudingen tussen de grondtoon en bijtonen in acht neemt dan ontstaat een klank met een duidelijk te onderscheiden toonhoogte en klankkleur. Niet alleen amplitude (volume van de tonen) en frequentie (toonhoogte) spelen hierbij een rol maar ook de tijdsduur van iedere toon in het toonmengsel.

Bij mechanisch geproduceerde klanken (vb. akoestische instrumenten) verlopen de volumes van alle tonen die men samen hoort zelden parallel. Op een piano vb. hoort men bij de aanslag alle tonen ineens, maar geleidelijk aan sterven er meer en meer tonen uit het spectrum weg. De volume vermindering van de grondtoon loopt dus niet synchroon met die van de daarbij klinkende tonen. De wijze waarop deze pianoklank ontstaat (geen stijgingstijd, wel een wegsterftijd), de luidheid van de klank, de grondtoon en de ermee in verband staande bijtonen, kortweg het "klankspectrum" zijn parameters en leveren de nodige kwaliteiten om de klank als pianoklank te herkennen.

Frequenties die deel uitmaken van een klank kunnen in een zodanige relatie zijn afgestemd tov de grondtonen dat zij "harmonischen" worden genoemd. Aangezien men in elektronische muziek iedere frequentie nauwkeurig kan instellen kan men de frequenties van de grondtoon en boventonen afzonderlijk bepalen. Men stelt op die manier de klankkleur samen. Het is dus door toevoeging van sinustonen dat een bepaalde klankkleur ontstaat. Het spreekt vanzelf dat iedere frequentie een aparte sinusgenerator nodig heeft op die manier. Deze techniek wordt "additieve synthese" genoemd.

"Deeltonen" noemt men de frequenties die deel uitmaken van het frekwentiespectrum van een klank. Deeltonen die veelvouden zijn van de grondtoon noemt men "harmonischen" , gezien ook hun muzikale relatie. Harmonischen zijn frequenties waarvan begin- en eindpunten van de oscillatie samenvallen na een bepaald aantal trillingen. dit samenvallen gebeurt op de knooppunten van de grondfrekwentie. Harmonischen zijn dus veelvouden van de grondtoon.

grondtoon(=1) harmonische(=2) harmonische(=3)

Ook de amplitude van iedere harmonische speelt een belangrijke rol. Harmonischen zijn gestructureerd op de grondtoon en klinken dus hoger ook. Zij klinken meestal minder luid naarmate hun frequentie verder verwijderd ligt van de grondtoon. Indien het spectrum bestaat uit een wel bepaalde frequentie- en amplitudeverhoudingen tov de grondtoon ontstaan andere symmetrische en regelmatige golfvormen.

 

[up]

2. Golfvormen

 

2.1 Sinusgolf

Als enkelvoudige trilling kan deze niet verder worden ontleed.

sinusgolf

[up]

2.2 Zaagtandgolf

Bevat alle harmonischen die een veelvoud zijn van de grondtoon. De amplitude van elke harmonische tov de grondtoon (ook 1e harmonische genaamd) is zoveel maal kleiner als haar rangordenummer. (vb: de 3e harmonische heeft 1/3 amplitude van de grondfrekwentie)

zaagtand

[up]

2.3 Rechthoeksgolf

De harmonische inhoud is afhankelijk van de wijze waarop binnenin één frequentie de spanning verdeeld is. Als uitgangspunt bevat zij ook alle harmonischen als de zaagtandgolf. De ontbrekende harmonischen zijn in dit geval afhankelijk van de positieve pulsbreedte. Als de pulsbreedte 25% is dan zal iedere 4e harmonische ontbreken. Bij 33% ontbreekt iedere 3e, enz...

Rechthoeksgolf

[up]

2.4 Blokgolf

Dit is in feite een rechthoeksgolf met een pulsbreedte van 50%. Met als gevolgd dat iedere 2e harmonische ontbreekt in het spectrum. Blokgolven bevatten dus enkel "oneven" harmonischen.

Blokgolf

[up]

2.5 Driehoeksgolf

Bevat net als de blokgolf enkel 'oneven' harmonische, met als dit verschil dat de amplitude van iedere harmonische ten overstaan van de grondtoon zoveel maal kleiner is als haar rangordenummer tot de tweede macht verheft. (vb: de 5e harmonische heeft 1/25 amplitude van de grondfrekwentie)

Driehoeksgolf

Tot nog toe zijn enkel tonen en klanken besproken met een zeer regelmatig amplitudeverloop en waarvan de frequenties "periodisch" voorkomen. De frequentie van de besproken golfvormen bestaan uit identieke trillingen.

[up]

2.6 Ruis

Ruis daarentegen is de samenklank van zeer veel frequenties die onvoorzienbaar en uiterst snel veranderen. Niet alleen de frequenties wisselen voortdurend maar ook hun amplitude is onvoorspelbaar. Deze wisselingen leveren de ruis op. Men kan bepalen in welk deel van het audiospectrum (20 - 20.000 Hz.) deze ruis kan voorkomen. Indien men al de frequenties van het audiospectrum tussen de 20 en de 20.000 Hz. laat overkomen dan spreekt men van "witte ruis" analoog met de spectrale samenstelling van wit licht.

Ruis

Indien men met filters bepaalde frequentiegebieden gaat verwijderen dan ontstaan "kleurruisen". Men spreekt vb. van roze ruis (pink noise) voor een frekwentiespectrum van 20 - 12.000 Hz. In tegenstelling met sinustonen is het frekwentiespectrum van ruisen "a-periodisch" en volgen geen identieke oscillaties elkaar op.

 

[up]

III. Synthesizer

 

1. Algemeen

Een synthesizer bestaat uit aparte generatoren voor toonhoogte, klankkleur, volume en uit generatoren die deze hoofdparamters besturen, veranderen, kortweg "moduleren". De klankopwekking en de verdere modulaties gebeuren op basis van een hoeveelheid elektrische spanning. Indien deze spanning verandert dan verandert het bekomen resultaat eveneens. Al deze spanningen worden in generatoren opgewekt en al naargelang het gewilde klankresultaat met elkaar verbonden. Sommige generatoren dienen om audiosignalen op te leveren, andere voor het besturen, het controleren van deze resultaten.

De signalen die "gemoduleerd" worden noemt met in het Engels: "carrier" of "modulated signal". De spanningen waarmee men "moduleert": "program" of "modulation signal".

De hoofdbestanddelen van ieder signaal zijn apart veranderbaar. Zo kan men de toonhoogte wijzigen zonder de klankkleur of het volume te veranderen. Men kan het volume verminderen terwijl de toonhoogte stijgt of omgekeerd. Alle kombinatievormen zijn mogelijk en gericht op veranderingen van basis bestanddelen van klanken en tijdsverloop. Bij synthesizers waar men zelf alle verbindingen moet maken om een klankresultaat te bekomen gebeurt iedere parametrische verandering "bewust". Hierdoor krijgen alle parameters evenveel belang en kunnen zij bij het samenstellen, het "synthetiseren", gelijkgerechtigd behandeld worden gezien toevalligheden uitgesloten zijn.

De drie parameters toonhoogte, klankkleur en volume komen voor als aparte "spanningsgestuurde" eenheden.

Een generator heeft zijn eigen benaming:

[up]

2. Basiselementen

2.1. De VCO

De VCO is de basiseenheid om de toonhoogte te regelen. Door middel van elektrische spanning ontstaat golfvormen. De frequentie van deze oscillaties bepaalt de toonhoogte en wordt geregeld door "stuurspanning". Deze stuurspanning die de toonhoogte verandert wordt bepaald door regelaars die deze spanning verhogen of verlagen door schakelaars (potentiometers) die bepaalde spanningsintervals opleveren en dus ook analoge toonhoogte-intervals (vb. de toetsen van een klavier).

De VCO levert tegelijkertijd driehoeksgolven, zaagtandgolven en blokgolven waarvan de pulsbreedte veranderbaar van is, hetgeen het harmonisch spectrum wijzigt en dus ook de klankkleur. Een keuzeschakelaar dient om een van deze golven als basisklank te gebruiken.

harmonisch spectrum van de driehoeksgolven, blokgolven en zaagtandgolven.

fig.()fig.() fig.()fig.() fig.()fig.()

De VCO krijgt behalve een uitwendige spanningsbron om de toonhoogte te veranderen ook inwendig een initiŽle of basisspanning zodat ook zonder aansluiting van uitwendige stuurspanningsapparatuur de toonhoogte regelbaar is. De uitwendige spanningsbron (het modulatiesignaal of program) kan worden aangesloten en al naargelang de aard van de spanning verhoogt of verlaagt zij de initiele spanning zodat van de basishoogte kan worden afgeweken naar stijgend of dalend.

Sinustonen worden niet door alle VCO's opgeleverd aangezien men die eenvoudig kan bekomen door de harmonischen weg te filteren.

De meeste VCO's kunnen de frequenties weergeven die binnen het hoorbereik liggen. Sommige nog lager ook. Deze laagfrequente signalen kunnen gebruikt worden om te moduleren. Ze zijn te laag om nog toon op te leveren. Sommige pulsen zijn ook interessant om na verdere modulatie als klankresultaat te dienen. Het bereik van de meeste VCO's ligt tussen de 0,1 en de 20.000 Hz.

[up]

2.2 De VCF

De VCF is de basiseenheid die de klankkleur regelt. Door het verplaatsen van de filterstand verzwakt men of filtert men de bepaalde frequenties uit het spectrum van de klankbron weg of beklemtoont men bepaalde frequenties uit dit spectrum. In beide gevallen verandert de klankkleur door het filtersnijpunt te verplaatsen. Dit filtersnijpunt verplaatst eveneens door middel van spanning. Een initiele spanning zorgt ervoor dat men een bepaalde basisfilterstand bekomt. Uitwendige stuurspanningen kunnen als modulatiesignaal worden aangekoppeld zodat door middel van externe modulatieapparatuur de filter bestuurd kan worden. Het is net hetzelfde principe als bij de VCO met dit verschil dat hier niet de toonhoogte gemoduleerd wordt maar wel de klankkleur door de afsnijfrequentie van de filter te bepalen. Er zijn verschillende soorten filters. De meest gangbare zijn de:

[up]

2.2.1 LPF: Low Pass Filter

De spectrale samenstelling van de verschillende golfvormen bestaat uit een basisfrequentie die de grondtoon oplevert en steeds hogere harmonischen. De lowpassfilter of laagdoorlaatfilter filtert van hoog naar laag, hij laat dus de lage tonen door. Aangezien eerst de hoge tonen worden weggefilterd zullen dus ook eerst de harmonischen uit het klankspectrum gefilterd worden tot men nog enkel de grondtoon overhoudt, die een sinustoon is. Filtert men nog verder dan zijn alle frequenties weg. De frequentie waarop de filter aktief wordt heet de afsnijfrequentie van de filter of het filtersnijpunt. door middel van een versterker die onmiddellijk verbonden is met de filter kunnen de frequenties die rond dit snijpunt liggen versterkt worden, zodat een resonantie-effect optreedt. Het wegfilteren gebeurt niet uiterst steil. dwz. dat frequenties die nog in de buurt maar boven het filtersnijpunt liggen nog steeds hoorbaar zullen zijn, hetzij sterk verzwakt.

Zaagtand met harmonischen, gefilterd door een laagdoorlaatfilter (Low-Pass - LPF- vanaf 300 Hz. Het filtersnijpunt ligt dus op 300 Hz. (cutoff point). De harmonischen die daarop volgen klinken zwakker of zijn helemaal weggefilterd.

Low Pass Filter

En klank gaat door een laagdoorlaatfilter met filtersnijpunt 1000 Hz. Er wordt resonantie aan toegevoegd. dwz dat de frequenties rond het snijpunt (1000 Hz) versterkt worden terwijl de lagere frequenties verzwakt worden.

Resonantie

 

2.2.2 HPF: High Pass Filter

In tegenstelling met de LPF filtert de High Pass Filter (HPF/ hoogdoorlaatfilter) van laag naar hoog. Eerst worden dus de lage frequenties weggefilterd en langzamerhand ook de hoge. Ook hier ligt het verloop van de mate waarmee frequenties rond het filtersnijpunt worden verzwakt of weggefilterd uiterst steil.

High Pass Filter

 

2.2.3 BPF: Band Pass Filter

Dit is een kombinatie van de twee filter: Low en HighPass. De bandpassfilters (BPF/banddoorlaatfilter) laat een gedeelte frequenties door dat niet door de hoogdoorlaat- en de laagdoorlaatfilters samen weggefilterd is. Dit gebied kan breed of smal zijn al naargelang de werking van beide filters. Men noemt dit de "bandbreedte" van het frequentiegebied.

Band Pass Filter

[up]

2.2.4 NPF: Notch Pass Filter

Notch Pass Filter

[up]

3. Stuurspanningsgeneratoren

3.1 Algemeen

Deze generatoren leveren spanningen op die gebruikt kunnen worden om de parameters te besturen, te moduleren dus. Er zijn verschillende soorten modulatiegeneratoren die verschillende kenmerken hebben. Modulatiegeneratoren worden zodanig ingesteld dat zij een bepaald amplitudeverloop opleveren dat nodig is om een bepaalde parameter op de gewenste manier te moduleren. Net als bij audiofrequenties heeft deze spanning een bepaalde frequentie, vorm (amplitudeverloop)S en amplitude (intensiteit), maar leveren zij in dit geval anders te interpreteren resultaten op dan bij audio-frequenties. Stuurspanningsgeneratoren geven meestal lage frequenties af die meestal lager zijn dan 10 Hz. Door de traagheid is de periodiciteit van de frequenties goed volgbaar in de vorm van "tempo", de amplitude als "verstrekkenheid" (interval) tussen basis en maximaal punt van uitwijking, de vorm als "verloop" van de modulatie waarbij de tijd ook een belangrijke rol speelt.

De vorige vergelijkingstabel tussen objectieve en subjectieve parameters kan verder worden uitgebreid:

 

audio laagfrequent
frequentie: toonhoogte tempo (periodiciteit)
amplitude: volume grootte van het interval
vorm: timbre verloop (in functie van tijd en amplitude)

[up]

3.2 Generatoren

De meest voorkomende stuurspanningsgeneratoren zijn:

[up]

3.2.1 C.V.

Deze generatoren leveren stuurspanningen op die men in het Engels:

Control voltage (C.V.) noemt. Het is hiermee dat de modulatie gebeurt. C.V. is dus eigenlijk de spanningssterkte die tijdens het genereren van intensiteit kan veranderen.

Odat deze generatoren de gewenste spanning zouden opleveren moeten zij eerst gestart worden. Sommige doen dat uit zichzelf en hoeven niet steeds opnieuw gepulseerd te worden. Andere moeten steeds een puls krijgen om in werking te treden. Deze puls noemt men: de "trigpuls". Deze trigpuls "start" een generator.

fig()

De tijd dat een bepaalde generator werkzaam wordt gehouden noemt men de "gatetime" (poorttijd) De tijd van de positieve spanning is bepalend voor de duur van de werking van de erop aangesloten generator.

fig() Dit gedeelte van de frequentie wordt dan ook de "dutycycle" genoemd.

fig()

Deze dutycycle of pulsbreedte is regelbaar en wordt meestal uitgedrukt in % van de totale frequentie. vb.: pulsbreedte 50% wil zeggen dat het positieve frequentiegebieden even langdurig is als het negatieve gedeelte. Pulsbreedte 25% betekent dat de positieve spannigsafgifte slechts 1/4 duurt van de totale frequentie.

Samengevat: "Trig"" en "Gate"-spanningen worden meestal gecombineerd met de stuurspanningsgeneratoren. trig: tijdstip om te starten gate: werkingstijd

[up]

3.2.2 V.C.A.

De toongenerator (VCO) die eventueel door de filter werd behandeld behoeft versterking. Dit gebeurt door de V.C.A. (Voltage Controlled Amplifier) die ook werkt volgens het principe van spannigssturing. Het volume van de klank is dus afhankelijk van de spanning waarmee men de VCA moduleert. Er kunnen net als bij de vorige parameters, verschillende spanningssturingsgeneratoren dienst doen als modulatiesignaal. Er zijn generatoren aansluitbaar die niet alleen een bepaald "volumeverloop" opleveren maar die ook de "duur" regelen van de klank.

Kort samengevat zou men kunnen zeggen dat VCO, VCF en VCA de drie basiselementen van de kombinatie van klank. vanzelfsprekend hoeft men de VCF niet tussen te schakelen indien men het origineel klankspectrum niet wenst te moduleren. Indien men het volume niet wenst te moduleren dan kan de uitgang van de VCO rechtstreeks met de ingang van de versterker verbonden worden.

Deze drie basiseenheden kunnen door stuurspanningsgeneratoren veranderd worden (moduleren). Iedere basiseenheid levert op zichzelf een bepaalde spanning waarmee men een basisstand bekomt die continu is en die men kan veranderen door er spanning aan toe te voegen of te verminderen. Deze modulaties gebeuren met modulatiegeneratoren waarvan er verschillende soorten bestaan. op synthesizers gebeurt meestal de verbinding van de modulator onderaan het te moduleren signaal. Op deze wijze kunnen ook de modulaties en uitgebreide parametrische kombinatie genoteerd worden.

vb.: fig()

Klankbron is een toongenerator die de toonhoogte oplevert en een intitieel harmonisch spectrum al naargelang de golfvormkeuze. De filter ontvangt dit signaal en kan aan het frekwentiespectrum van de basisklank veranderingen aanbrengen, al naar gelang de hiervoor toegepaste soort van filter. Het door de filter bewerkte signaal komt in de versterker om het resultaat een bepaald volume te geven.

Op deze 3 generatoren kan men een basisspanning instellen (initial gain) hetgeen een basisresultaat levert dat continu blijft als men geen andere modulaties toevoegt. Het is op basis van deze standen dat er gemoduleerd wordt. Tijdens het moduleren worden positieve spanningen aan de basisspanning toegevoegd en negatieve spanningen van de basisspanning afgetrokken.

Op goed uitgeruste synthesizers komen er "inverters" voor die ervoor zorgen dat stuurspanningen kunnen omgepoold worden. (van + naar -, of van - naar +)

[up]

3.2.3 L.F.O. Low Frequency Oscillator

In feite is dit dezelfde oscillator als de VCO, met dit verschil dat dit de LFO (lage frequentie generator) enkel meer lage frequenties oplevert. Deze frequenties zijn zo laag dat zijn niet meer als een toon worden gehoord en zijn dus eerder bestemd om als modulatiesignaal te fungeren dan om als klankresultaat te dienen. Een LFO levert frequenties op die meestal begrepen liggen tussen 10 Hz en 1 puls per 10 seconden. Afhankelijk van de toegepaste LFO kan dit frequentiegebied uitgebreider zijn. De LFO is periodisch. De snelheid is afhankelijk van de frequentie (tempo).

Het modulatiebereik hangt van de amplitude af. De wijze waarop de modulatie verloopt wordt door de keuze van de golfvorm bepaald.

nota: Indien men met uitwendig spanningsstuurbare LFO's werkt dan kan, door een uitwendige spanning hierop aan te sluiten, de snelheid hiermee gemoduleerd worden. Ook is het mogelijk om begintijden van verschillende LFO's te synchroniseren door ze samen te starten met dezelfde trigpuls die erop aangesloten wordt.

LFO's kunnen direct worden aangesloten op het te moduleren signaal. Ze kunnen echter ook dienen als pulsgever voor andere generatoren die met het te moduleren signaal verbonden zijn. Meestal gebruikt men dan de blokgolf omdat die zowel een trig- als een rechtlijnige gate-spanning oplevert. Een typisch voorbeeld van een LFO-verbinding met een andere stuurspanningsgenerator is:

fig() Naar de versterker met luidspreker.

De LFO start de envelope-generator. De envelope-generator geeft een spanning af die begint op de trigpuls van de LFO en blijft duren zolang de gatetime (poorttijd afhankelijk van de pulsbreedte en -duur) van de LFO duurt. De bekomen stuurspanning van de envelope generator moduleert de VCA. Het volume van de toon uit de VCO die in de VCA wordt geleid wordt dus door deze envelopegenerator gemoduleerd op een tijdstip en gedurende een tijd die door de LFO bepaald is.

Vermits in dit voorbeeld de amplitude van het klanksignaal gemoduleerd is spreekt men van Amplitude Modulatie. (A.M.)

Een LFO die rechtstreeks een VCA moduleert kan vb een "tremolo" opleveren.
Een LFO die rechtstreeks een VCO moduleert kan vb een "vibrato" opleveren.

Frequentiemodulatie met een LFO ontstaat door de LFO-uitgang te verbinden met de VCO-ingang voor de modulatiesignalen.

Om een vibrato te bekomen gebruikt men een blokgolf. De blokgolf levert 2 alternerende amplitudo op zodat er 2 snel op elkaar wisselende tonen ontstaan.

Dit voorbeeld is duidend voor het feit dat de golfvorm belangrijk is voor de aard van het te bekomen muzikaal effect en dat er om het juiste effect te bekomen een goed doorzicht moet zijn in de keuze van de modulatiesignalen en de parameters waarmee de stuurspanning wordt verbonden.

[up]

3.2.4 Envelope Generatoren

Envelope betekent "omhullende" of "amplitudeverloop". Een E.G. (Envelope Generator) levert een bepaalde stuurspanning op waarvan het intensiteits- of amplitudeverloop veranderlijk instelbaar is, meestal onderverdeeld in 4 fazen, bij eenvoudigere generatoren in 2 fazen. De zo ontstane stuurspanning met veranderlijk amplitudeverloop noemt men de envelope en kan gebruikt worden als modulatiespanning voor alle parameters instelbaar. Bij de meester envelope generatoren zijn "3 tijden" instelbaar en "1 amplitude", nl:

 

2.3.1.a. ADSR

Envelopegeneeratoren die onderverdeeld zijn in deze 4 fazen kort men dikwijls af: ADSR (Attack, Decay, Sustain, Release). Sommige hebben slechts 2 onderverdelingen: Attack, Release (AR-generatoren).

Een env.gen. begint niet uit zichzelf te genereren. Hij moet gestart worden door een uitwendige puls die erop aangesloten wordt. Deze "trigt" de envelope generator waardoor hij begint te werken. De duur van de positieve spanningsafgifte (gatetime) van deze puls houdt de envelope gen. waakzaam. Tijdens deze positieve spanningsafgifte genereert de env.gen. een stuurspanning overeenkomstig met de afstellingen van attack (de spanning stijgt), decay (de spanning vermindert), sustain (het niveau tot waar de spanning verminderde blijft aangehouden). De sustainspanning blijft zolang de puls spanning naar de envelope blijft toesturen. Vanaf het ogenblik dat dit ophoudt begint de release (wegsterftijd) van de envelope te werken: de spanning daalt tot 0 volgens de ingestelde wegsterftijd.

ADSR

[up]

2.3.1.b. AR

Bij een AR generator hebben we enkel te maken met aanzwellen en wegsterftijden. Zolang de erop aangesloten puls spanning oplevert stijgt de spanning van de envelope tot op een bepaald niveau dat aangehouden blijft tot de puls verbroken wordt. Daarna sterft de spanning weg al naargelang de ingestelde wegsterftijd (release).

fig() Voorbeeld met AR.

De pulsen die verbonden worden met de envelopegeneratoren kunnen afkomstig zijn van LFO's.

duty cycle = gatetime fig ()

of hand bediende schakelaars. vb.: van sequensers (gate output) of, indien aangesloten aan de synthesizer. Van een klavier: (keyboard = KBD) Iedere keer dat een nieuwe puls begint start dan ook de envelope om volgens zijn ingestelde waarden een amplitude te genereren. Op 't einde van iedere puls begint de spanning te dalen als er een wegsterftijd is ingesteld.

[up]

3.2.5 Sample And Hold (S/H)-generator

De S/H is een stuurspanningsgenerator. Hij produceert opeenvolgende stuurspanning (C.V.) die precies bepaald kunnen worden hetgeen bij deze generator niet eenvoudig is af te stellen. Meestal wordt hij gebruikt voor aleatorische en zelfs voor onvoorspelbare stuurspanningen op te leveren. Door de amplitude van de bekomen stuurspanningen te regelen als zij voor modulatie worden gebruikt kan men de onderlinge spanningsintervals afstellen. Men kan met de bekomen stuurspanningen alle moduleer bare parameters controleren.

De S/H-stuurspanning komt tot stand door de kombinatie van twee spanningen:

De trigpuls is meestal afkomstig van een LFO, die dikwijls "CLOCK" wordt genoemd, omwille van zijn periodiciteit.

Werkwijze: In de S/H-generator wordt een bepaald amplitudesignaal ingevoerd. Een pulsgenerator is hierop werkzaam. Bij iedere triggering van de pulsgenerator blijft het amplitudeniveau van het "ingevoerde amplitudesignaal op het ogenblik van de puls" bewaard tot een nieuwe trigpuls erop volgt.

Voorbeeld:

fig()

Identieke ostinato's van stuurspanningen zijn dus afhankelijk van:

Indien men een ruisspanning invoert dan bekomt men onvoorspelbare stuurspanningen aangezien het amplitudeverloop van de ruis waarop getriggerd wordt onvoorspelbaar is.

fig()

Aangesloten op de modulatie-ingang van de VCO levert dit onvoorspelbare toonhoogte op waarvan de periodiciteit geregeld wordt door de frequentie van de LFO en de amplitude van de ruis, of door de amplitude van de bekomen S/H stuurspanning te verkleinen.

Door deze amplitude te verminderen compenseert men eigenlijk de spanningsreeks van de S/H zodat de intervals van de hiermee gemoduleerde parameter(s) verkleinen.

Behalve LFO's en ruis kan men ook de VCO's, envelopegeneratoren en voorversterkte amplitudesignalen van micro's invoeren. In alle gevallen dient er rekening gehouden te worden dat de amplitude van e ingevoerde spanning bepaalt of de bekomen S/H spanning dicht of wijd van elkaar verwijderd liggen.
fig()

[up]

Sequensers

Sequensers geven precies ingestelde spanningen af. Er zijn 2 soorten sequensers:

De benaming hangt af van de toegepaste elektronische principes om stuurspanningen te bekomen.

3.2.5.a. Analoge Sequensers

Analoog betekent hier eigenlijk dat wijzigingen van een bepaald resultaat overeenkomstig of gelijk verlopend zijn met de veranderingen van een andere grootheid. Analoog met de weerstandwaarde van de potentiometer wordt de stuurspanning bepaald.

Op analoge sequensers staat een reeks potentiometers die afzonderlijk kunnen worden afgesteld en dus een reeks van verschillende spanningen opleveren. Deze reeks kan eventueel een onbeperkt aantal malen herhaald worden. Iedere aparte instelling van iedere potentiometer heet een "stap". Het aantal stappen bepaalt het aantal achtereenvolgende bekomen stuurspanningen. Het maximale aantal stappen is afhankelijk van het maximaal aantal verschillend amplitudo. Dit aantal kan verschillend zijn van sequensers tot sequenser. Binnenin dit bereik is het aantal stappen naar keuze. De snelheid waarmee men van stappen verandert wordt bepaald door een LFO (clock). Iedere trigpuls van de LFO veroorzaakt de overgang naar de volgende stap in de reeks. Een nieuwe stuurspanning (CV) door de potentiometer bepaald verlaat synchroon met de blokgolf van de LFO sequenser. Op de LFO kan een envelopegenerator worden aangesloten die vb de VCA moduleert zodat het volume van de klank gemoduleerd kan worden. Dit kan de continuiteit van de klank onderbreken ondanks het feit dat de CV-spanning continu de sequenser verlaat. De instelbare dutycycle van de LFO (van 5 tot 95%) bepaalt mede de werking van de envelopegenerator.

Kort samengevat levert een sequenser volgende stuurspanningen op:

Uitwendige trigpulsen kunnen de sequenser starten, doen stoppen, verderlopen. Uitwendige amplitudesignalen kunnen de snelheid van de sequenser moduleren. Deze regelingen kunnen ook door de toetsen die hiervoor voorzien zijn te bedienen.

[up]

3.2.5.b Digitale Sequensers

Een digitale sequenser werkt niet met amplituderegelingen zoals de analoge, maar met een code. De ingevoerde analoge spanningen die in het geheugen van de digitale sequensers worden opgeslagen worden eerst omgezet in een codesignaal. Dit gebeurt met een ingebouwde "analoog naar digitaal converter" (ADC). Nadien worden de digitale codes terug omgezet in analoge stuurspanningen om de parameters op de synthesizer te moduleren. Deze wederomzetting gebeurt met een "digitaal naar analoog converter" (DAC). De geheugencapaciteit bepaalt het aantal mogelijk op te slagen stuurspanningen. Het is mogelijk om iedere stuurspanning met een apart instelbare tijdswaarde te programmeren. Dit hoeft niet gelijktijdig te gebeuren. Men kan eerst stuurspanningen programmeren. Nadien kan men al de geprogrammeerde stuurspanningen een aparte tijdswaarde toekennen. Het kan ook gelijktijdig.

Net zoals bij de analoge kan starten, stoppen en verdergaan bediend worden met toetsen of met uitwendige signalen. Bij het weergeven van de geprogrammeerde stuurspanningen kan er nog een andere stuurspanning bij gemengd worden, zodat de oorspronkelijk geprogrammeerde amplitude verhoogd of verlaagd kunnen worden hetgeen overeenkomt met transposities. Het laden van het geheugen kan met klavierspanningen, sequensers, S/H en andere stuurspanningsgeneratoren die rechtlijnig verlopende positieve spanningen afgeven. Aan de opgeleverde stuurspanningen kan een glijtijd (portamento) gekoppeld worden.

[up]

3.2.6. Voltage Processors

Een V.P. levert eigenlijk de meest elementaire stuurspanning op. Bij synthesizers die werken met de eenheid van 1 Volt per Octaaf (1V/Oct.) bekomt men meestal +10V en -10V. Aangesloten aan de modulatie-ingangen van de parameters vermeerderen de + spanningen of verminderen de - spanningen van de V.P. de initiële (basis-)spanning van de te moduleren parameter.

De verschillend instelbare stappen van analoge sequensers werken op dezelfde manier. V.P.'s kan men op verschillende wijze toepassen, ook gecombineerd met andere stuurspanningsgeneratoren. Ze kunnen de initiële spanningen verhogen of verlagen of kunnen diens doen als basisspanning van zelf ontworpen controle-apparatuur. De stuurspanningen van een klavier zijn in feite vaste onderverdelingen van een continuespanning afkomstig van een V.P.

[up]

3.2.7. Pitch To Voltage Converter (P/V C)

Een P/V C schakelt de audiofrequentie van een signaal om in een analoge stuurspanning. De frequentie van een elektrische spanning (vb. de akoestische klank van een instrument dat door een micro en een voorversterker wordt omgezet in een elektrisch signaal) bepaalt de amplitude van de bekomen stuurspanning. Hiermee kan een VCO gemoduleerd worden zodat de elektronische toonhoogte overeenstemt met de akoestische. Hiervan kan evenwel afgeweken worden door de amplitude van dit signaal te vermeerderen of te verminderen. Een bepaalde verhouding blijft weliswaar bestaan hetzij verwijd of gecompresseerd. Met de bekomen stuurspanningen kan men behalve toonhoogte ook de andere parameters controleren. Noteer wel dat de amplitude van de controlerende frequentie hier geen rol speelt.

[up]

3.2.8. Pulsvormer

Een pulsvormer werkt ook door middel van een buiten uit ingevoerde spanning. Vanaf het moment dat deze uitwendige spanning voldoende sterk is ontstaat aan de uitgang van de pulsvormer een rechtlijnige spanning (puls). De amplitude van deze puls staat niet in verband met het volume van het ingevoerde signaal. De spanningsafgifte is rechtlijnig. De duurtijd kan ingesteld worden op uiterst kort (trig) tot lang, met de gate-time-regelaar. Het is mogelijk om de spanningsafgifte te vertragen met de "gate-delay". Dit gaat van 0^11 tot ca 10^11. De pulsvormer werkt pas als er bij het ingangssignaal voldoende spanning aanwezig is. Met een voorversterker kan men de gevoeligheid afregelen.

[up]

3.2.9. Envelope Follower (ENV.F'r)

Ook dit is een generator die en stuurspanning kan opleveren door middel van een akoestische klank. Het volume van de akoestische klank wordt via de micro omgezet in een analoog verlopend amplitudesignaal. De generator produceert dus een amplitudesignaal dat volledig overeenstemt met het volume van de basisklank. Hier speelt de frequentie geen rol.

[up]

 

Joris De Laet

 

III. Literatuurlijst

- The development and practice of electronic music. (Jon H. Appleton, Ronald C. Perera) Prentice-Hall, INC, Englewood Cliffs, New Jersey

- Das Lexikon der elektronischen Musik (Herbert Eimert, Hans Ulrich Humpert)

- Bosse Musik Paperback Regensburg Gustav Bvss Verlag

- Synthesis (Herbert A. Deutsch) Alfred publishing Co., Inc. 75 Channel Drive, Port Washington N.Y. 11050

- International Electronic Music Discography (Miroslaw Kondracki, Marta Stankiewicz, Frits C. Weiland) Schott Frères P.V.B.A. Sint-Jansstraat, 30, 1000 Brussel.

- Electronic Music (Allen Strange) Wm. C. Brown Company Publishers Consulting Editor: Frederick W. Westphal (Sacramento State College)

- Learnning music with synthesizers (David Friend) Hal Leonard publishing corporation

- Bachus John, The Acoustic Foundation of Music, New York: Norton 1969.

- Beauchamps, N.W., and von Foerster, eds., Music of Computers, New York: Wiley, 1969.

- Beck A.H.W., Words And Waves, New York: McGraw-Hill, 1967

- Beckwith John, and Udo Kasemets, The Modern Composer and His World. Toronto: Universaty Of Toronto Press, 1961.

- Békésy G. von, Experiments in Hearing, New York: Mc Graw-Hill 1960.

- Benade, Arthur H., Strings, Horns, and Harmony. Garden City, N.Y.: Doubleday, 1960.

- Beranek Leo L., Acoustics, New York: McGraw-Hill 1954.

- Buban Peter and M.L. Schmitt, Understanding Electricity and Electronics, New York: McGraw-Hill 1969.

- Busoni Ferruccio, Sketch of a New Aesthetic of Music, New York: G. Schirmer, 1911.

- Cage, John, Notations. New York: Something Else Press Inc., 1969.

- Coker Cecil H., P.B. Denes, and E.N. Pinson, Speech Synthesis. Murray Hill, N.J.: Bell Telephone Laboratories, Inc., 1963.

- Cope David, New Directions in Music-1950 to 1970. Dubuque, Iowa: William C. Brown, 1970.

- Crowhurst, Norman H., Electronic Music Instruments, Blue Ridge Summit, Pa.: TAB Books, 1971/

- Dolan, robert Emmett, Music in Modern Media. New York: G. Schrimmer, 1967.

- Douglas, Alan, Electronic Music production. New York: Pitmand Publishing Corp., 1973.

- Dwyer, Terence. Composing with Tape Recorders, London: Oxfort universaty Press. 1971.

- Eaton, M.L., Bio-Music. Kansas City, Mo.: Orcus Research 1970.

- Electronic Music - A Handbook of Sound Synthesis and Control. Kansas City: Orcus Research, 1969.

- Eimert, Herbert, Electronic Music. Ottawa: National research Council of Canada, Technical Trnslation TT-601, 1956.

- Eimert, Herbert, Fritz Enkel, and Karlheinz Stockhausen. "Problem of electronic music notation" Ottawa: National Research Council of Canada, Technical Translation TT-612, 1956.

- Enkel, Fritz, The Technical Facilities of the Electronic Music Studio (of Cologne Broadcasting Station). Ottawa: National Research Council of Canada, Technical Trnslation TT-603, 1956.

- Experiments in Art and Technology, Inc. (Klüver, Martin, and Rose, eds.) Pavilion. New york: Dutton, 1972.

- Flanagan, J.L., Speech Analysis Synthesis and Perception. New York, Springer-Verlag, 1972.

- Fletcher, H., Speech and Hearing in Communication. New York: Van Nostrand, 1953.

- Fowler, Charles B., ed., Electronic Music: Music Educatora Journal. Washington, D.C.: Music Educatora National Conference, 1968.

- Friend, David, Alan E. Pearlman, and Thomas D. Piggot, Learning Music with Synthesizers Newton; Massachusetts: Hall Leonard Publishing Corporation, 1974.

- Gamper, David E., Preliminaries to to Electronic Music Studio Design, Thesis, University of California at San Diego, 1973.

- Gullick, L., Hearing, Psychiology and Psychophysiscs. New York: Oxford University Press, 1971.

- Handel, Samuel, ed., A Dictionary of Electronics. Baltimore: Penguin, 1962.

- Haynes, N.M., Tape Editing and Splicing. Flushing, N.Y.: Robin Industries, 1957.

- Helmholtz, Hermann, On The Sensation of Tone, trans. A.J. Ellis, New York: Dover, 1954.

- Hiller, Lerjaren, Music Composed with a Computer: An Historical Survey. Illinois School of Music, 1969.

- howe, Hubert, Bucla Manual. Fullerton, Calif.: CBS Musical Instrument Research Department (1300 East Valencia Street, 92631).

- Music 7 reference Manual. New York: Queens College Press, 1970.

- Hunt, F.V., Electroacoustica. Cambridge, Mass.: Harvard University Press., 1954.

- Josephs, J.J., The Phisics of Musical Sound. Princeton, N.J.: Van Nostrand 1967.

- Judd, E.C., Electronic Music and Music Concrete. London: Neville Spearman, Ltd., 1961.

- Karkoschka, Erhard, Notation in New Music. New York: Praeger, 1972.

- Ladefoget, Pëter. Elements of Acoustic Phonetics. Chicago: University of Chicago Press, 1962.

- Lehiste, Ilse, ed., Readings in Acoustic Phonetics. Cambridge, Mass,: M.I.T. Press, 1967.

- Levarie, Sigmund, and E. Levy, Tone- A Study in Musical Acoustics. Kent, Ohio: Kent State University Press, 1968.

- Lincoln, Harry B., ed., The Computer and Music. Ithaca, N.Y.: Cornell university Press, 1970.

- Lorentzen, Bengt, An Introduction to Electronic Music. Rockerville Centre N.Y.: Belwin Mills Company, 1970.

- Mathews, Max V., Technology of Computer Music, Cambridge, Mass.: M.I.T. Press 1969.

- Meyer-Eppler, Werner, The Terminology of Electronic Music. Ottawa: National Research Council of Canada, 1956.

- Modugno, Anne, and Charles Palmer, Tape Control in Electronic Music. Talcotville, conn.: Electronic Music Laboratories (P.O. Box H), 1970.

- Moles, A.A., Information Theory and Aesthetic Perception, trans. Joel E. Cohen. Urbana, I11.: University of Illinois Press, 1966.

- Morse, Philip M., Vibration and Sound. New York: McGraw-Hill, 1948.

- Nisbett, Alec., The technique of the Sound studio, 3rd ed. New York: Hastings House Publishers, 1972.

- Olson, Harry F., Music, Psysics and Engineering, New York: Dover, 1967.

- Partch, Harry, Genesis of a Music, New York: Plemum Publishing Corp., 1970.

- Pelligrino, Ronald, An Electronic Studio Manual. Columbus, Ohio: Ohio State University, College of the Arts, Publication No2., 1969.

- Pierce, J.R., and E.E. Daved, Jr, Man's World of Sound. Garden City, N.Y.: Doubleday, 1958.

- Prieberg, F.K. Musica ex Machina. Berlin: Verlag Ullstein, 1960.

- Musik des technischen Zeitalters. Zurich: Atlantisverlag, 1956.

- Reynolds, Roger, Music-New Roles and Contexts. New York: Praeger, 1974.

- Schaeffer, Pierre, A la recherche d'une musique concrète. Paris: Editions du Soleil, 1952.

- Traité des objects musicaux: Paris: Editions du Seuil 1966.

- Schwartz, Elliot, Electronic Music: A Listener's Guide. New York: Praeger 1973.

- Schwartz, Elliot, and Barney Childs, eds., Contemporary Coomposers on Contemporary Music. New York: Holt, Rinehart and Winston, 1967.

- Sear, Walter, The World of Electronic Music. New York: Alfred Publishers, 1972.

- Skilling, H.H., Electrical Engineering, Circuits. New York: Wiley, 1959.

- Slonimsky, Nicolas, Music Since 1900, 4th ed. New York: Charles Scribner's Sons, 1971.

- Stevens, Stanley S., and H. Davis, Hearing. New York: Wiley 1938.

- Strange, Allen, Electronic Music. Dubuque, Iowa: William C. Brown, 1972.

- Taylor, C.A., The The Physcs of Musical Sounds. New York: American Elsevier Publishing Company, Inc., 1965.

- Trythall, Gilbert, Principles and Practice of Electronic Music. New york: Grossep & Dunlap, Inc., 1973.

- University of Melbourne Faculty of Music, The State of The Art of Electronic Music in Australia. Seminar. n.p. Melbourne: Australian Council for the Arts; The Myer Foundation, August 9-13, 1971.

- Van Bergeijk, Wilhelm, A., et al., Waves and the Ear. Garden City, N.Y.: Doubleday, 1960.

- Wells, Thomas, and Eric S. Vogel; available from University Stores, Inc., P.O. Box 7756, Austin, Texas, 78712).

- Winckel, Fritz, Music, Sound and Sensation, trans. T. Binkley. New York: Dover, 1967.

- Youngblood, Gene, Expanded Cinema. New York: Dutton, 1970.

[up]


Het is toegelaten deze tekst te kopiŽren en te verspreiden, op voorwaarde dat de inhoud ongewijzigd blijft.