Grundlegende Eigenschaften des Klangs

Wenn Sie gerne Sounds kreieren und Ihre Zeit damit verbringen möchten, verschiedene Audio-Umgebungen in Form von Musik, Soundeffekten, audiovisuellen Inhalten und allen möglichen Implementierungen von Audio in das Leben zu schaffen, und wenn Sie ein Profi im Sounddesign oder Tontechniker werden möchten, lassen Sie uns die grundlegende Definition dessen, was Sound ist, noch einmal betrachten. Dieses Wissen ist wichtig, um die Grundlagen zu verstehen und die Technik der Arbeit mit Audio zu erlernen. Als Gestalter dieser besonderen Umgebung müssen Sie Ihr Material kennen, um es besser bearbeiten und Ihren Ideen die gewünschte Form geben zu können.

Im weitesten Sinne ist Schall eine Druckwelle, die durch ein vibrierendes Objekt erzeugt wird und sich in einem Medium ausbreitet.

Schwingungswellen breiten sich durch die Luft oder ein beliebiges Medium (fest, flüssig oder gasförmig) aus und erzeugen eine mechanische Schwingung seiner Partikel.

Im subjektiveren Sinne ist Schall die Wahrnehmung dieser Schwingungen durch die besonderen Sinne von Tieren oder Menschen. Die Vielfalt der Geräusche, die wir hören, wird durch verschiedene Eigenschaften der Schallwelle, in der sie sich ausbreitet, und durch Kombinationen dieser Parameter bestimmt.

Zeigen Sie diese Kernmerkmale von Schall anhand eines Beispiels einer einfachen Sinuswelle:

1. Frequenz, die für das menschliche Ohr als tiefer oder hoher Ton wahrgenommen wird

Niedrige Frequenz (Bass)

Hohe Frequenz (Piepton)

Eine Welle kann in einer Sekunde viele Zyklen erzeugen, die Anzahl dieser Zyklen wird als Frequenz der Welle bezeichnet. Da die Welle durch einen schwingenden Körper erzeugt wird, hat der schwingende Körper die gleiche Eigenschaft – die Frequenz. Die Frequenz der Schallwelle wird in Hertz gemessen.

Das Gleiche gilt für einen schwingenden Körper. Eine vollständige Schwingung erzeugt einen vollständigen Wellenzyklus. Wenn pro Sekunde 50 Schwingungen erzeugt werden, kann man sagen, dass die Frequenz einer Welle 50 Hz beträgt, also 50 Zyklen pro Sekunde. Das heißt, 1 Hz entspricht 1 Schwingung pro Zeiteinheit.

Interessant ist, dass das Durchlaufen einer Welle durch verschiedene Substanzen die Wellenfrequenz nicht beeinflusst oder verändert, sie bleibt unverändert.

Die Frequenz einer Welle entspricht der Frequenz des schwingenden Körpers, der die Welle erzeugt. Bei schnellen Schwingungen wird eine größere Frequenzeinheit als Kilohertz (kHz) bezeichnet, d. h. 1 kHz = 1000 Hz. Im Bereich der Audiotechnik haben wir es hauptsächlich mit einem Frequenzbereich und Schwankungen zu tun, die gleichzeitig klingen und so die Natur des Klangs mit verschiedenen Tönen und Obertönen erzeugen.

Ein gesundes menschliches Ohr kann Töne im Bereich von 16 Hz bis 20 kHz wahrnehmen. Töne mit einer Frequenz unter 20 Hz werden als Infraschall bezeichnet, Töne mit einer Frequenz über 20 kHz, die das menschliche Ohr normalerweise wahrnehmen kann, werden als Ultraschall bezeichnet.

2. Die Amplitude ist eine weitere Eigenschaft einer Schallwelle, die für das menschliche Ohr als Lautstärke wahrnehmbar ist. Während die Frequenz angibt, wie schnell die Wellen sind, gibt die Amplitude an, wie hoch (oder niedrig) die Wellen sind. Im Alltag wird die Lautstärke eines Geräusches in Dezibel (dB) gemessen. Je höher der Dezibelwert, desto lauter ist das Geräusch.

Niedrige Amplitude (geringe Lautstärke)

Hohe Amplitude (hohe Lautstärke)

Die Dauer eines Tons ist die Zeit, die ein Ton von einer bestimmten Anfangslautstärke bis zu 0 dB dauert. Es handelt sich also eigentlich um eine Amplitudensequenz eines Tons vom Startpunkt bis zu 0.

4. Die Klangfarbe ist eine Besonderheit des Klangs selbst, eine Eigenschaft des Klangs. Sie ist es, die zwei verschiedene Musikinstrumente unterschiedlich klingen lässt, selbst wenn jedes Instrument denselben Ton mit genau derselben Lautstärke spielt. Mit „denselben Ton spielen” meinen wir, dass die Instrumente dieselbe Tonhöhe (Frequenz) und Lautstärke haben. Wenn wir erneut die Frequenz erwähnen, müssen wir hinzufügen, dass die Frequenz den Ton (die Tonhöhe) bestimmt, also den Ton, der gespielt wird.

Wenn die Note auf einem Instrument gespielt wird, hören wir den Hauptton und andere subtile Töne, die auf anderen Tonhöhen gespielt werden. Diese werden als Obertöne bezeichnet. Die Töne, die tiefer als der Hauptton sind, werden als Untertöne bezeichnet, und die Töne, die höher sind, werden als Obertöne bezeichnet. Die Summe all dieser Frequenzen wird von unseren Ohren als Klang eines bestimmten Instruments wahrgenommen.

Wenn es um Klangsynthese geht, bei der es sich um die Technik handelt, einen gewünschten Klang von Grund auf neu zu erzeugen, ist es notwendig, sich mit den gängigsten Wellenformen vertraut zu machen. Ja, Schallwellen können verschiedene Formen annehmen, und da Klang ein Produkt einer Welle ist, bestimmt die Wellenform die Farbe, Textur und Harmonik des erzeugten Klangs. Der Prozess der Audiosynthese basiert darauf, einer Welle bestimmte Formen zu geben, sie zu mischen oder durch Hüllkurven, Filter und Effekte zu leiten. Das Ergebnis kann ein völlig neuer Klang sein, den sich der Designer oder Musikproduzent vorgestellt hat, oder ein beliebiger Klang, den er reproduzieren möchte. Zu diesem Zweck kann elektronische Hardware oder Software verwendet werden. In Amped Studio haben Sie die Wahl zwischen verschiedenen Online-Synthesizern, mit denen Sie experimentieren, spielen und Ihre eigenen einzigartigen Klänge kreieren können.

1. Sinuswelle

Die Sinuswelle ist die einfachste und grundlegendste, reinste Wellenform, sie nimmt nur eine Frequenz ein. Alle Wellenformen sind aus ihr aufgebaut.

Manchmal kommt es vor, dass einige subtraktive Synthesizer sie nicht als Grundwellenform enthalten, da sie nur eine Frequenz einnimmt und nicht zu einer subtraktiven Bedingung passt, da sie nichts zu subtrahieren hat. Der Sinuswellentyp kann leicht durch Tiefpassfilterung einer Dreieckwelle erzeugt werden.

2. Dreieckwelle

Sie klingt sehr ähnlich wie eine Sinuswelle, hat jedoch etwas mehr zusätzliche Frequenzen darüber. Die Frequenzen enthalten nur ungerade Obertöne, die gleichen, die auch in der Rechteckwelle zu finden sind. Das bedeutet, dass sie den Grundton, den 3. Oberton, den 5. Oberton, den 7. Oberton usw. enthalten. Diese Obertöne „verflachen“ sich, je weiter man sich von der Grundfrequenz entfernt. Der Unterschied zwischen einer Dreieckwelle und einer Rechteckwelle besteht jedoch darin, dass die Obertöne schneller abfallen als bei einer Rechteckwelle.

3. Rechteckwelle

Sie werden auch als Pulswellenform bezeichnet, da sie durch etwas namens Pulsweitenmodulation gesteuert werden können. Die Pulsweitenmodulation (oder PWM) steuert den Abstand der „Quadrate”.

Sie ähneln einer Dreieckwelle. Sie bestehen nur aus ungeraden Oberwellen (3., 5., 7. usw.), die jedoch viel länger anhalten als die einer Dreieckwelle.

4. Sägezahnwelle

Wie Sie auf dem Bild sehen können, ähnelt sie teilweise einer Rechteckwelle, besteht jedoch sowohl aus geraden als auch aus ungeraden Oberwellen. Da sie reich an Oberwellen ist, ist die Sägezahnwelle die am häufigsten verwendete Wellenform. Viele Klänge basieren auf dieser Wellenform.

1. Rauschwelle

Jeder hat schon einmal das Geräusch eines nicht eingestellten Fernsehers oder Radios gehört, das wie „Shshshsh“ klingt. Genau so klingt die Rauschwellenform. Das liegt daran, dass viele völlig zufällige Frequenzen über die gesamte Welle verteilt sind. Rauschen wird von Sounddesignern häufig verwendet, um alles Mögliche zu erzeugen, von Klatschen, Sweeps, Hi-Hats bis hin zum Hinzufügen von Höhen zu Synthesizern und vielem mehr.

Wie wir immer betonen, ist es wichtig, zu experimentieren. Sie können jede Wellenform verwenden, um jede Art von Klang zu erzeugen, je nach Ihrer Idee und Ihrem Klangbild. Die allgemeine Verwendung kann wie folgt aussehen:

• Lead: Rechteck, Sägezahn;
• Pad: Rechteck, Sägezahn;
• Bässe: Dreieck, Rechteck, Sägezahn;
• Subbass: Sinus, Dreieck.

Eine grundlegende Wahrheit über Klang ist, dass es nur zwei Variablen gibt: Zeit und Verschiebung von Teilchen. Wir können jeden erdenklichen Klang erzeugen, indem wir einfach Luftmoleküle zum richtigen Zeitpunkt um den richtigen Betrag verschieben. Synthesizer-Software verwendet geeignete mathematische Methoden, um die richtige Verschiebung zum richtigen Zeitpunkt zu erzeugen, um uns sowohl die mit bestimmten Wellenformen verbundenen Obertöne als auch die zusätzlichen Wellen zu liefern, die zur Bildung von Akkorden erforderlich sind.

Die Beschreibung eines Klangs und die Beschäftigung mit der Synthese sind auch wichtig, um Eigenschaften der Wellenform wie die Phasenhüllkurve (ADSR) zu untersuchen.

Phase

Wie oben erwähnt, sind Audio-Wellenformen zyklisch, d. h. sie durchlaufen regelmäßige Zyklen oder Wiederholungen. Die Phase ist der auf eine Welle angewendete Versatz, gemessen in Grad, und definiert, wie weit eine bestimmte Wellenform in ihrem Zyklus fortgeschritten ist.

Wenn zwei Wellenformen gemischt werden und diese Wellenformen „phasenverschoben” oder zueinander verzögert sind, kommt es zu einer gewissen Auslöschung im resultierenden Audio. Wie stark diese Auslöschung ist und bei welchen Frequenzen sie auftritt, hängt von den beteiligten Wellenformen und davon ab, wie stark sie phasenverschoben sind (zwei identische Wellenformen, die um 180 Grad phasenverschoben sind, löschen sich vollständig aus).

Bei Wellenformen mit derselben Sinusform, die um 90 Grad phasenverschoben sind, wird die resultierende Lautstärke um 50 % ausgelöscht.

Bei Wellenformen mit derselben Sinusform, die um 180 Grad phasenverschoben sind, hören wir keinen Ton, da die Lautstärke vollständig ausgelöscht wird.

Die Hüllkurve legt fest, wie sich ein Klang im Laufe der Zeit verhält. Sie umfasst vier separate Eigenschaften eines Klangs (ADSR).

ADSR steht für Attack, Decay, Sustain und Release. Mit diesen Parametern der (ADSR-)Hüllkurve können wir die Amplitude unserer Wellenform im Laufe der Zeit steuern.

Wenn Sie einen VOLT-Synthesizer von Amped Studio verwenden, sehen Sie dort einen Hüllkurvenbereich, in dem Sie die ADSR-Parameter bearbeiten und Ihren eigenen Sound synthetisieren können. Schauen wir uns das kurz an.

A – Attack

Wenn Sie eine Taste auf dem Synthesizer drücken, wird als erstes der Attack ausgelöst. Der Attack-Bereich visualisiert, wie lange es dauert, bis ein Klang seine maximale Lautstärke erreicht, wenn eine Taste gedrückt wird.

Hier ist ein Beispiel für die Einstellung eines Sounds mit einem kurzen Attack. Wenn Sie die Taste drücken, hören Sie den Sound sofort, das heißt, der Attack ist auf 0 eingestellt.

Als Nächstes sehen Sie ein Beispiel für einen langen Attack. Wenn Sie eine Taste drücken, dauert es 33 ms, bis der Klang seine maximale Lautstärke erreicht. Der Attack ist auf 33 ms eingestellt.

Die nächsten drei Eigenschaften „Decay“, „Sustain“ und „Release“ werden auf die gleiche Weise ausgelöst und auf der Synthesizer-Oberfläche jeweils mit D, S und R gekennzeichnet.

D-Decay

Wenn die Attack-Phase abgeschlossen ist, folgt der Decay. Im Decay-Bereich nimmt die Lautstärke über einen bestimmten Zeitraum auf das Sustain-Niveau ab, sodass der Decay eigentlich für die Dauer des Abklingens verantwortlich ist.

S-Sustain

Der Pegel, auf dem der Klang bleibt, wenn eine Taste gedrückt gehalten wird, nachdem sie die Decay-Phase durchlaufen hat.

R-Release

Release ist die Zeit, die benötigt wird, bis die Lautstärke des Tons vollständig abgeklungen ist. Dies ist die letzte Phase der Hüllkurve. Diese Phase wird aktiv, wenn wir die Taste loslassen.

Release kommt von Sustain; wenn es kein Sustain gibt, gibt es auch kein Release. Durch die Steuerung von Attack, Decay, Sustain und Release einer Wellenform können Sie deren Klangfarbe wirklich verändern.

Hier finden Sie eine detailliertere Übersicht über den Online-Synthesizer VOLT, der sich bequem und effektiv einsetzen lässt, um Ihre Audio-Ideen zu verwirklichen.

Zum Schluss

Ein Klang ist eine Form von Energie und Information. Die Arbeit mit Klang ist eine subtile Arbeit mit feiner Energie. Diese Schwingungen sind für den Menschen von wesentlicher Bedeutung. Der richtige Klang zur richtigen Zeit für die richtige Person kann ein sehr wirkungsvolles Kommunikationsmittel sein, und die auditive Kommunikation ist manchmal effektiver als die visuelle Kommunikation. Fundierte Kenntnisse über Klang sind für Musiker, Sounddesigner und Tontechniker von grundlegender Bedeutung.