Library: Sub-Oszillator – ohne Oszillator

Gut klingende Sub-Oszillatoren benötigen Rechenleistung. Es sei denn, man verzichtet auf Oszillatoren. Klingt komisch, ist aber so. Und so wird es gemacht…

Um was wird es gehen?

Sub-Oszillatoren dienen üblicherweise dazu, den Klang „anzudicken“, in dem sie Frequenzen, eine Oktave unter dem Haupt-Oszillator beisteuern. Klassischerweise handelt es sich bei Sub-Oszillatoren um Pulswellen. bei modernen digitalen Synthesizern können diese aber auch komplexer ausfallen.
Die Beschränkung auf eine Pulswelle hat durchaus Nachteile: liefert der Haupt-Oszillator „nur“ eine Sinus- oder Dreieck-Welle, wird sie von der Pulswelle des Sub-Oszillators schnell „überfahren“. Erzeugt der Haupt-Oszillator einen Mix aus vielen obertonreichen Wellenformen, ist die Sub-Oszillator evtl. überfordert.

Meine persönliche Meinung: Grundsätzlich wäre es gut, würde der Sub-Oszillator die selben Wellenformen liefern, die der Haupt-Oszillator – nur eben eine Oktave tiefer.

Das würde in der Praxis aber bedeuten, dass alle Wellenformen des Haupt-Oszillators auch für den Sub-Oszillator zur Verfügung stehen müssten. Das kann schnell zu einer hohen CPU-Auslastung führen. Zumal die Sub-Oszillatoren parallel im selben Verhältnis gemischt werden sollten, die die Haupt-Oszillatoren, damit dem „Sub-Sound“ den identischen Charakter hat. Die gute Nachricht ist aber, dass man einen solchen komplexen und perfekt angepassten Sub-Oszillator ganz ohne Oszillatoren bauen kann.
Zuvor bauen wir aber Haupt- und Sub-Oszillatoren ganz klassisch auf, um das Problem sichtbar zu machen und die folgende Lösung besser verstehen zu können:

Wie immer: die Spielwiese

Zu Beginn bedarf es wieder eine Spielwiese, auf der wir unserer Experimente durchführen können:

Wir starten mit einem einfachen Saw-Oszillator, der mit einer vorkonfigurierten AR-Hüllkurve über ein Mixer-Modul mit den Reaktor-Ausgängen verbunden ist. Damit hätten wir unseren Haupt-Oszillator. Im nächsten Schritt bauen wir den Sub-Oszillator dazu:

Der Sub-Oszillator ist ebenfalls eine Sägezahnwelle, deren Pitch-Eingang aber um 12 Halbtöne (1 Oktave) reduziert ist, und deren Amplitude über die selbe Hüllkurve gesteuert wird, wie der Haupt-Oszillator. Beide Oszillatoren können über den Mixer getrennt geregelt werden. Fertig ist die Bühne für die folgenden Akte.

Es wird schnell komplex

Wir wollen nun einen weiteren, einen Puls-Oszillator hinzunehmen, und stellen fest, dass sich der Aufwand deutlich erhöht:

Zunächst erfordert ein weitere Haupt-Oszillator auch einen weiteren Sub-Oszillator. Der Aufwand an Oszillatoren hat sich verdoppelt.
Interessanterweise wird sich der Aufwand für den Signalfluss und die Abmischung erst einmal verdreifachen: Wir brauchen einen Mixer für das Mischungsverhältnis der Haupt- und einen für das Mischungsverhältnis der Sub-Oszillatoren. Sinnvollerweise teilen sich die Saw- und die Puls-Oszillatoren den selben Regler, damit das Mischungsverhältnis gleich ist. Die Ausgänge der Haupt- und Sub-Mixer werden dann im dritten Mixer wie gehabt mit den Main- und Sub-Reglern verarbeitet.
Für jeden weiteren Haupt-Oszillator, ist auch ein weiterer Sub-Oszillator nötig. Die Anzahl der Mixer wird nun gleich bleiben, es müssen aber mehr Eingänge verarbeitet werden.

In einem gerade aktuellen FM-Projekt verwende ich ich 4 monophone Operatoren, die über jeweils 6 Wellenformen verfügen: Sinus, Dreieck, Puls, Sägezahn, Sample und Rauschen. Um den Aufwand für die Sub-Oszillatoren zu vermeiden, entschied ich mich zunächst, diese auf Puls- und Dreieck zu reduzieren und die Puls-Welle auf 50% runter zu regeln. Das Klang aber nur gut, wenn sich die Haupt-Oszillator ähnlicher Klangstruktiren bediente. Das war nicht befriedigend. Bei der Suche nach einer ganz anderen Lösung stieß ich dann auf das Modul, mit dem auf einen Schlag alle Sub-Oszillatoren überflüssig wurden: Der Frequency Divider.

It’s magic!

Der/die eine oder andere wird bei „Frequency Divider“ schon ahnen, was jetzt passieren wird …

Reaktor kennt derer zwei Stück. Für uns ist das linke Exemplar interessant. Es gehört zur Familie der „Modifier“ und wird im Handbuch kurz und knapp so beschrieben:

„The zero-crossing slopes of the input signal are counted and the output signal only changes when the counters reach the values set at the C+ and C- inputs.“

Will heißen: Die Nulldurchgänge des Eingangssignals werden gezählt. Erreicht der Zähler den an C+/C- festgelegten Grenzwert, ändert sich der Wert an Ausgang, In unserem Fall genügt es, die C-Werte auf „2“ zu setzen. Damit wird die Frequenz des Eingangssignals durch zwei geteilt und das Ergebnis ist exakt eine Oktave tiefer. Es empfihelt sich, am A-Eingang keine Konstante anzuklemmen, weil der Divider sonst ein eben so konstantes Ausgangssignal liefert, was einem störenden Dauertn entspricht! Der Einfachheit halber sollte hier ein Gate-Signal anliegen, damit der Divider nur dann einen Output liefert, wenn eine Taste gedrückt wurde.

Wir haben weiterhin einen Mixer, um das Verhältnis der Haup-Oszillatoren festzulegen. Von den Sub-Oszillatoren ist aber nichts mehr zu sehen. Und von ihren Mixern auch nichts mehr. Und das einfach deshalb, weil wir den fertigen Haupt-Oszillator-Mix durch den Frequenzteiler lassen und das Ergebnis mit einem Crossfade-Mixer den Haupt-Oszillatoren wieder zumischen. Wir erzeugen also das Sub-Signal direkt aus dem Main-Signal und sparen uns so 50% der Oszillatoren. Der Sub-Regler am Crossfade-Mixer braucht hier auch nicht den üblichen Wertebereich von 0 – 1. Ein Maximalwert von 0.2 ist schon ausreichend, weil das Sub-Signal genug Power hat.

Wenn wir schon dabei sind, spendieren wir den C-Eingängen des Dividers einen Selector, der zwischen den Konstanten 2 und 4 wechseln kann. Damit können wir den Sub-Oszillator zwischen -1 und -2 Oktaven umschalten.

Ausbauen und aufräumen

Weiteren Oszillatoren steht nun nichts mehr im Weg. Es erhöht sich nur die Zahl der Eingänge am Main-Mixer. Für den Sub-Sound ändert sich nichts, da er nur das vorhandene Main-Signal dividieren muss – ungeachtet der Anzahl der Oszillatoren.

Wir könnten das Ganze jetzt noch ein wenig aufräumen. Ihr wisst es sicher schon: Ein Macro für den „Sub-Oszillator“:

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