Die wollen nur spielen (2) – LFO und Hüllkurve, die kleinen Helferlein.

LFO und Hüllkurve sind die unverzichtbaren Helferlein, um den Klang mit Leben zu füllen. Sie formen und Modulieren z. B. Lautstärken- und Klangfarben-Verläufe.

Um was geht es?

Wir erinnern uns: Synthesizer – egal ob Hard- oder Software – gibt es unzählige, und jedes Modell hat so seine Besonderheiten. Allen gemeinsam ist aber ein grundsätzliches Schema, das in Details variiert. Dieser Beitrag soll einen Überblick über dieses Schema und seine gängigen Varianten liefern. Das folgende Bild zeigt einen fiktiven Synthesizer, anhand dem wir die Funktionsweise des Instruments kennenlernen werden.

,Nachdem wir im letzten Beitrag über Oszillatoren, in einem recht langen Artikel, die verschiedenen Arten der Klangerzeugung näher betrachtet hatten, geht es heute verhältnismäßig kurz um zwei nicht weniger wichtige Komponenten, mit denen Oszillatoren, Filter, Verstärker und Effekte mit „Leben“ versehen werden.  Die Rede ist von Hüllkurven (ADSR) und  Modulatoren (LFO – eine Art langsame Oszillatoren), mit denen verschiedene Aspekte der anderen Bestandteile beeinflusst werden können.

ADSR, die Hüllkurve

Die Kapitelüberschrift lässt erahnen, dass es noch andere Varianten gibt. Wir beginnen aber erst einmal mit der „Grundausführung“ und schauen uns an, was ohne Hüllkurve passiert und was eine Hüllkurve daran ändern kann: 

Ohne Hüllkurve

Stellen wir uns hierzu ein beliebiges, zeitabhängiges Ereignis im Synthesizer vor. Da wir zuletzt von Oszillatoren sprachen, wählen wir passenderweise den Lautstärkenverlauf eines Tones. Eine Taste wird gedrückt, der Oszillator macht seinen Job, erzeugt eine Schwingung und bricht diese nach dem loslassen der Taste wieder ab. So weit, so langweilig. Was wäre, wenn sich Lautstärke (Y-Achse) im Verlauf der Zeit (X-Achse) verändern könnte? Und genau da setzt eine Hüllkurve an!

Mit Hüllkurve

Eine Hüllkurve tut, was ihr Name sagt: Sie hüllt ein Ereignis über die Dauer einer Zeit ein und beeinfluss so das Ergebnis. Jede Hüllkurve besteht aus verschiedenen Abschnitten, nach denen die Kurve benannt wird. Beim klassischen analogen Synthesizer passiert das in der Regel über verschiedene Spannungswerte, weshalb ich beim nächsten Bild diesen Begriff verwenden werde. Am gebräuchlichsten ist die Version ADSR, mit der die Abschnitte Attack, Decay, Sustain und Release gemeint sind. Schauen wir uns im nächsten Bild an, was diese Abschnitte bewirken:

ADSR

• A – Die Attack-Phase wird durch ein Ereignis wie z. B. das drücken einer Taste ausgelöst und durch die Dauer definiert. Diese gibt die Zeit an, in der die Spannung von Null bis auf ein vorgegebenes Maximum ansteigt.
• D – Unmittelbar danach beginnt die Decay-Phase. Diese legt die  Zeit fest, in der die Spannung vom Maximum auf den Sustain-Pegel absinkt.
• S – Der folgende Sustain-Wert definiert sich nicht über die Zeit, sondern über die Höhe des Pegels, während die Taste gehalten wird. Das ereignet sich erst dann, wenn die Decay-Phase abgelaufen ist. Wird die Taste vor dem Ende der Decay-Phase losgelassen, wird die Hüllkurve direkt mit der Release-Phase fortfahren. Dann spricht man von einer ADR-Hüllkurve.
• R – Die Release-Phase beginnt mit dem loslassen der Taste und definiert den Zeitraum, in dem die Spannung vom Sustain-Pegel auf Null absinkt. In der Praxis ist das die Zeit, wie lange der Ton nachklingt.

Wie bereits angedeutet, sind auch andere Konfigurationen möglich. Die Variante ADR haben wir eben schon kennengelernt. Üblich ist zb. auch AHDSR, bei der nach der Attackphase eine Hold-Phase folgt. Oder ganz sophisticated: ADBDSR – Hier folgte auf Attack und Decay ein Breakpoint, daraufhin eine weitere Decay-Phase und erst dann Sustain und Release. Bisweilen kommen Hüllkurven mit bis zu 8 Elementen zum Einsatz.
Mit einer solchen Vorrichtung können sich nun Lautstärken, Filterverläufe und andere Klangereignisse in eine gewünschte Form bringen lassen.

LFO, der langsame Kollege des Oszillators

Oszillatoren schwingen in der Regel so schnell, dass sie einen hörbaren Ton generieren. Fällt die Frequenz unter die Hörschwelle, kann man damit ebenfalls sinnvoll formend auf Klangereignisse im Synthesizer einwirken.

Ohne LFO

Der Einfachheit halber, bedienen wir uns erneut dem Lautstärkenverlauf eines Tones. Same Story: Eine Taste wird gedrückt, der Oszillator macht seinen Job, erzeugt eine Schwingung und bricht diese nach dem loslassen der Taste wieder ab. Und wieder: so weit, so lanweilig. Was wäre, wenn sich Lautstärke (Y-Achse) diesesmal im Verlauf der Zeit (X-Achse) periodisch verändern verändern liesse – ungefähr wie bei einer Hüllkurve mit enorm vielen Phasen, nur halt einfacher in der Bedienung? Und genau da setzt der LFO an!

Mit LFO

Die bestimmenden Faktoren eines LFO bestehen aus der Kombination von Frequenz und Tiefe (Depht, bzw. Amplitute). LFOs sind weder auf eine Wellenform, noch auf gleichbleibende Frequenzen und Amplituten festgelegt. Alles ist dynamisch beeinflussbar. Das verleiht ihnen ein Höchstmaß an Flexibilität.

Einige bekannte Klang-Effekte basieren auf LFOs:

• LFO > Tonhöhe: Vibrato
• LFO > Lautstärke: Tremolo
• LFO > Filterfrequenz: WhaWha (klassischer Gitarren-Effekt)
• LFO > Lautstärkenverteilung (links/rechts): Panorama-Effekt

Wer aufgepasst hat …

dem ist sicher aufgefallen, dass sich mit Hüllkuven auch LFOs und mit LFOs auch Hüllkurven beeinflussen lassen. Der Kreativität sind keine Grenzen gesetzt 🙂