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Additive Synthese und Resynthese

Definition

Die additive Synthese baut einen Klang durch Summieren von Sinuswellen (Partialtönen) auf, jeweils mit eigener Frequenz, Amplitude und Hüllkurve. Sie beruht auf dem Satz von Fourier: Jeder periodische Klang ist eine Summe von Sinuswellen mit Frequenzen, die Vielfache der Grundfrequenz sind. Sie ist das Gegenteil der subtraktiven: Statt einer reichen Welle Obertöne wegzunehmen, fügt man sie einen nach dem anderen hinzu.

Die Wellenformen in additiven Begriffen

  • Sägezahn: alle Obertöne, Amplitude 1/n (der zweite halb so stark, der dritte ein Drittel …).
  • Rechteck: nur ungerade Obertöne, Amplitude 1/n.
  • Dreieck: nur ungerade, Amplitude 1/n² (nimmt viel schneller ab): fast sinusförmiger Klang.
  • Glocken und Metalle: inharmonische Partialtöne (keine ganzzahligen Vielfachen), jeder mit anderem Decay.

Beispiel: A2 = 110 Hz → Obertöne bei 220, 330, 440, 550 Hz … Der fünfte Oberton (550 Hz) ist etwa ein Cis5: Deshalb „hört man“ in einem reichen Klang die große Terz.

Die Hammondorgel: mechanische Additive

Die Zugriegel der Hammond sind ein additiver Synthesizer: Jeder Zugriegel fügt eine Sinuswelle (Tonrad) in fester Tonhöhe hinzu: 16' (Suboktave), 5 1/3' (Quinte darüber), 8' (Grundton), 4' (Oktave), 2 2/3' (Duodezime), 2' (Doppeloktave), 1 3/5' (Terz), 1 1/3' (Quinte), 1' (Oktave darüber). Registrierung „888000000“ = voller Klang für Jazz/Gospel; „800000888“ = schneidend. Der B-3 V der V Collection 9 emuliert ihn.

Additive und Resynthese-Instrumente

  • Kawai K5 (1987) und Synclavier (Partial Timbre): kommerzielle Pioniere.
  • Image-Line Harmor (in FL Studio): additiv mit Resynthese aus Bildern und Audio; Filter, Phaser und „Blur“, auf die Partialtöne angewendet.
  • Native Instruments Razor, Arturia Pigments (harmonische Engine), Loom (AIR).
  • Resynthese: Man analysiert einen realen Klang (FFT), extrahiert die Partialtöne und rekonstruiert ihn, wobei man sie anschließend verändern kann (Time-Stretch ohne Tonhöhenänderung, Morphing zwischen zwei Klängen, „Einfrieren“ eines Spektrums).

Vorteile und Grenzen

  • Volle Kontrolle über das Spektrum; „unmögliche“ Filter (zum Beispiel nur die geraden Obertöne entfernen, einen Kamm erzeugen).
  • Spektrale Morphs, extremes Stretching, kristalline Pads ohne seltsame Phasen.
  • Grenze: Für realistische Klänge braucht man Dutzende oder Hunderte Partialtöne, jeder mit eigener Hüllkurve: Ohne Makros oder Resynthese ist das schwer zu programmieren.
  • Transienten und Rauschen sind die Schwachstelle: Man fügt sie mit einem Rauschgenerator oder einem Sample hinzu.

Grundrezepte

  • Glas-Pad: Obertöne 1, 2, 3, 5, 8 mit abnehmenden Amplituden, leichtes zufälliges Detune der hohen Partialtöne, langsame Hüllkurven, langer Hall.
  • Orgel: Zugriegel 888000000 + Percussion auf dem dritten Oberton (2 2/3') mit schnellem Decay, Leslie.
  • „Sauberer“ Bass für schwierige Mixe: nur die ersten 4–6 Obertöne, mit kontrolliertem Grundton: Man hört ihn auf kleinen Lautsprechern ohne übermäßigen Sub.
  • Glocke: Partialtöne im Verhältnis 1; 2,76; 5,40; 8,93 (typisch für einen Metallstab, Richtwerte) mit schnellerem Decay für die hohen.

Beispiel in a-Moll

In Harmor: Pad über Am(add9) – Fmaj7 – C(add9) – Gsus4: gerade Partialtöne um 6 dB abgesenkt (hohler klingendes Timbre), Harmor-Filter langsam moduliert, Unison mit 3 Stimmen, Phaser auf den Partialtönen. Orgelbass (B-3 V) mit Zugriegeln 16' und 8' für die Linie A – F – C – G.

Übung

  1. Baue von Hand eine Sägezahnwelle, indem du die ersten 8 Obertöne mit Amplituden 1/n in einem additiven Synth (oder in Sytrus) summierst: Höre, wie sie sich mit jedem hinzugefügten Oberton verändert.
  2. Mache in Harmor die Resynthese einer eigenen Gesangsnote und spiele sie als Pad.
  3. Programmiere drei Zugriegelregistrierungen auf dem B-3 V und beschreibe den Charakter jeder einzelnen.

Verweise

„Die Obertonreihe und das Timbre“, „Subtraktive Synthese“, „FM-Synthese“, „Granularsynthese“, „Pad-Design“.

Quellen

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