Additive Synthese (3)

Zu einer B3 gehört auch das anschlagabhängige Ansteuern der Register. Und wenn wir schon dabei sind, spendieren wir unserer Orgel noch mehr Wellenformen.

Um was wird es gehen?

Jedes der 9 Register einer Hammond-Orgel wird über einen eigenen elektrischen Schalter angesteuert. Drückt man eine Taste langsam herunter, kann man hören, wie die neun Fußlagen nacheinander erklingen. Je schneller die Taste gedrückt wird, desto weniger fällt dieser Effekt auf. Da er aber mit zum charakteristischen Klang dieses Instruments gehört, bauen wir ihn in unserer Orgel mit ein.

Zum Abschluss werden wird unserer Orgel noch etwas mehr Spielraum bei den Wellenformen spendieren. Danach ist eure Phantasie gefragt, wenn es weitere Ergänzungen geht.
Im 4. Teil werde ich euch dann meine fertige Orgel vorstellen.

Das Delay-Modul als Universalwerkzeug

Delays sind in der Tat universell einsetzbar. Man kann sie nicht nur im gleichamigen Effekt verwenden, sondern auch zum realisieren von Reverb-Effekten, zum Verzögern von Tonhöhen (s. Glide-Tutorial), dem Simulieren einer Saite aus Rausch-Fragmenten (s. Karplus-Strong), oder wie hier zum Verzögern eines Gate-Signals nutzen.
Wie Eingangs erwähnt, sollen die 9 Register der Reihe nach hörbar werden, was dann auch 9 unterschiedliche Verzögerungen zur Folge haben wird. Zwischen das Gate-Signal und das jeweilige Register-Macro gehört also ein Delay-Modul mit einer zu ermittelnden Verzögerung. Sicher wäre es auch hilfreich, die Stärke dieses Effektes wählen zu können.

Zur Verfügung steht uns ein Gate-Signal, das Werte zwischen 0 und 1 liefert. Für den Rest müssen wir ein wenig Mathematik betreiben, um daraus einen Wert zu generieren, der unsere Delay-Module mit sinnvollen Daten versorgt. Und das ist – wie immer – einfacher, als es aussieht. Der Einfachheit halber habe ich in der folgenden Abbildung den Signalweg für das erste Register farblich hervorgehoben. Was hier genau passiert, erkläre ich unter der Abbildung.

Wichtig zu wissen: Alle hier verwendeten Konstanten sind das Ergebnis einer groben Vorabschätzung und anschließender Verfeinerung im praktischen Test.

Beginnen wir beim Delay-Modul. Das Gate-Signal liegt am In-Port an, der Verzögerungswert am Dly-Eingang. Die Idee dahinter besteht darin, jedem Register einen fixen Verzögerungswert vorzugeben und davon die errechnete Summe abzuziehen. Hierbei erhält das erste Register die kleinste und das letzte Register die größte Konstante. Der zu subtrahierende Wert wird in dem Schaltungsteil links unten errechnet:

• Zuerst multiplizieren wir den Velocity-Wert (0 – 1) der gedrückten Taste mit der Konstanten für die Empfindlichkeit (800 – 50). Damit erhalten wir einen Wert jenseits der 1. Beachten: Je kleiner der Wert für die Empfindlichkeits-Konstante, desto stärker deren Wirkung!
• Jetzt muss der Wert um die Nachkommastellen bereinigt werden, da der Aufwand, die Delay-Zeit (in ms) mit Nachkommastellen zu berechnen, nicht Not tut. Das erledigen wir mit einem einfachen Trick: Wir dividieren den Wert mit Hilfe eines Modulo-Dividers durch „1“ (da kann nichts passieren). Das Modulo-Modul hat die Angewohnheit, den ganzzahligen Anteil, so wie den Rest, getrennt auszugeben. Wir greifen nur die ganze Zahl ab (Div-Ausgang) und ignorieren den Rest (Mod-Ausgang).
• Diesen errechneten Wert ziehen wir von der jeweiligen Konstanten vor dem Delay-Eingang ab und versorgen damit den Dly-Eingang des Delay-Moduls.

Fertig ist die Anschlagsdynamik:

SIN, SAW und PLS

Die drei Wellenformen sollen hier wie folgt zum Einsatz kommen:

• Überblendung von SIN nach PLS
• Überblendung von SAW nach PLS
• Wahl zwischen zwei Pulsweiten (100%, 50%)

Dazu müssen wir unser Register-Design leicht modifizieren: Die Fader werden in das Register-Macro verlegt, und die SIN-Oszillatoren um SAW- und PLS-Oszillatoren ergänzt. Danach hat jedes Register-Macro drei Ausgänge (SIN, SAW und PLS) und einen Eingang mehr (PW). Das Mischen/Überblenden der Wellenformen findet dann wieder ausserhalb der Macros statt.

Und nun zum Mischen der Ausgänge: Wir erinnern uns: Es soll eine Wahl zwischen SIN nach PLS und SAW nach PLS bestehen. Die Pulsbreite soll zwischen 100% und 50% umschaltbar sein. Dazu brauchen wir lediglich 3 Addierer, 2 Schalter (hier Listenelemente mit je 2 Positionen), einen Selektor, einen Crossfade-Mixer und einen Drehknopf.

• Das Listen-Element für die Pulsweite enthält die werte 0 und 0.49 (die Hälfte von 0.98). Es wird an den PW-Eingang der Register-Macros angeschlossen. Damit ist die PW-Umschaltung fertig.
• Die drei Addieren sammeln jeweils die Ausgänge einer Wellenform. Addierer 1 alle SIN-, Addierer 2 alls SAW- und Addierer 3 alle PLS-Ausgänge.
• Addierer 1 und 2 (SIN und SAW) münden in einen Selektor, so dass mit dem zweiten Listen-Element zwischen den beiden Wellenformen gewählt werden kann.
• Der Ausgang des Selektors wird mit dem Ausgang des PLS-Addieres an einen Crossfade-Mixer angeschlossen. Mit dem Drehknopf kann nun (Je nach Listenelement) entweder von SIN nach PLS oder von SAW nach PLS überblendet werden.

Der restliche Weg zu den Ausgängen des Reaktors verläuft wie gehabt.

Jetzt sieht die Orgel so aus:

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