Dokumentation der Arbeit - Bastus Trump

Auditive Mediengestaltung
Dozent: Prof. Robert Henke
Erstellung einer Uhr für Blinde mit Max/MSP,
die auf Tastendruck die aktuelle Uhrzeit akustisch ausgibt
vorgelegt von:
Sebastian Trump
Wilmersdorfer Str. 133
10627 Berlin
sound studies
1. Semester
0179-5939593
bastus@bastus.de

1. Einleitung und Konzept
Eine akustische Uhr für Blinde zu entwickeln, benötigt vor der eigentlichen
technischen Realisation in Max/MSP das Entwerfen eines schlüssigen und
sinnvollen Konzepts. Moderne Computer haben von Haus aus Möglichkei-
ten, die aktuelle Uhrzeit per Sprachausgabe auch Blinden in einer Kürze
und Präzision mitzuteilen, die mit anderen akustischen Mitteln kaum zu
erreichen scheint. Es ist demnach nötig, durch klangliche Qualität und Un-
aufdringlichkeit gegenüber der Sprachausgabe zu bestechen und gleich-
zeitig eine möglichst genaue Zeitangabe zu liefern. Hier muss ein Kom-
promiss zwischen Genauigkeit und Länge der akustischen Mitteilung ge-
macht werden.
Die Idee dieser Arbeit ist, die Zeit als kurzes, in sich geschlossenes Musik-
stück darzustellen: Stunden werden in aufsteigenden Quinten abgebildet,
die bei mehr als 6 einen zweiten Akkord beginnen und zusätzlich anhand
der Lage die Tageszeit beinhalten. Da sich die Akkordstruktur nicht selbst
wiederholt, sondern mit jeder weiteren Stunde ihre Qualität ändert, er-
hält jede Tageszeit ihren eigenen charakteristischen Sound, der nach einer
Eingewöhnungszeit zumindest eine grobe Orientierung auch ohne genau-
es Mitzählen der Stunden erlaubt. Die Minuten werden durch eine darauf-
folgende Melodie in 10er-Schritten dargestellt, deren Verlauf noch Aus-
kunft darüber gibt, ob die 10er Einheit gerade erst begonnen hat oder
bald zu Ende ist. Die Skala dieser Melodie soll harmonisch in den Akkord,
der von den Stunden aufgespannt wird, eingebettet sein. Klanglich könn-
ten als Referenz Kirchenglocken dienen: Der perkussive Anschlag ermög-
licht eine klare Trennung der Töne, lang ausklingende tonale Klanganteile
lassen dann aber harmonische Zusammenhänge deutlich werden. Die
Sounds von Stunden und Minuten müssen sich zusätzlich klar voneinander
unterscheiden lassen.
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2. Dokumentation
Anmerkung: Das folgende Max-Patch blindenuhr.maxpat (mit hours~ und minutes~) liegt der
Arbeit bei. Zu Beginn muss evtl. der Audio-Ausgabe-Knopf aktiviert werden.
Abbildung 1: blindenuhr.maxpat
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Abbildung 2: hours~
2.1 Klangexperimente
Abbildung 3: minutes~
Um geeignete Sounds für die Umsetzung der Blindenuhr zu finden, wurde
zunächst in einem Ableton Live Projekt MIDI-Clips mit den Akkorden der
Stunden und verschiedene Melodieverläufe für die Minuten erzeugt und
mit verschiedenen synthetischen Klängen aus dem Operator abgespielt.
Daraus ergaben sich einige Änderungen bzw. Konkretisierungen für das
Konzept der Zeitwiedergabe.
Die Stunden werden wie ursprünglich geplant als zwei direkt aufeinander-
folgende gebrochene Hexachorden aus geschichteten Quinten vom mittle-
ren C und E ab wiedergegeben (C-G-D-A-E-H, E-H-F#-C#-G#-D#). Es ergibt
sich so ein impliziertes 6/8-Metrum und die Tonalität C lydisch, die erst mit
den letzten drei Tönen (wenn diese je nach Uhrzeit überhaupt auftau-
chen) verschwindet und dann mit E als Grundton ein zweites tonales Zen-
trum einführt, das jedoch wie ein harmonisches Pendel mit der Minuten-
melodie wieder zu Grundton C zurückgelangt.
Zur Unterscheidung von Vormittag (AM) und Nachmittag (PM) werden
beide Akkorde PM eine Oktave tiefer transponiert; dies macht zusätzliche
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harmonische Veränderungen der Minutenmelodie nach Tageszeit unnötig,
zumal deren harmonisches Verhältnis durch die verschiedenen Klangfar-
ben ohnehin verschleiert und nicht so stark wahrgenommen wird.
Zur Klangerzeugung der Stunden werden zwei Sinus-Generatoren durch
Frequenzmodulation verknüpft, wobei die Modulator-Frequenz im Ver-
hältnis 3:1 zur Grundfrequenz steht und zusätzlich etwas verstimmt wird.
Das Ergebnis ist ein Klang, der dem von großen Standuhren vor allem in
bestimmten Lagen sehr ähnlich ist, in der Tiefe aber auch an Glocken erin-
nert.
Bei den Minuten gibt es nur die Unterscheidung zwischen aufsteigender
und absteigender Tonfolge, die sich wieder im Tonraum C lydisch von C aus
bewegt. Um sich klanglich von den Stunden zu unterscheiden, wurde ein
klarer und hellerer Klang gesucht, der höher ist und eher nach Glocken-
spiel klingt. Der Minuten-Ton wird ebenfalls durch FM-Synthese erzeugt,
aber hier nur kurz beim Anschlagen mit dem 24-fachen der Grundfre-
quenz moduliert.
2.2 Programmierung
Die Umsetzung mit Max/MSP erforderte die Auseinandersetzung mit ver-
schiedenen Problemstellungen, darunter Auslesen der Uhrzeit, realistische
Klangsynthese und scheinbar einfache Operationen wie die Unterschei-
dung verschiedener Tageszeiten. Es wurde dabei folgendermaßen vorge-
gangen:
Das Objekt „date“ liefert auf die Message „time“ hin die aktuelle Sy-
stemzeit als Liste in Stunden, Minuten und Sekunden, die zur weiteren
Verarbeitung mit „unpack“ zerlegt wird. Ein zusätzlicher bang startet das
„metro 200“-Objekt zur Ausgabe der Stunden. Je nach Tageszeit (Stun-
den > 12) wird eine Tabelle mit jeweils 12 MIDI-Notennummern befüllt,
die dann ein „counter“ einzeln abruft und weiterreicht, bis die aktuelle
Stundenzahl erreicht ist.
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Im ersten Entwicklungsstadium wurden dann diese Nummern mittels
„mtof“ in Frequenzen umgewandelt und in ein Sub-Patch zur Klangerzeu-
gung weitergegeben. Das klangliche Ergebnis war damit allerdings nicht
zufrieden stellend - der erwünschte Effekt des Ineinanderklingens der Tö-
ne wurde nicht erreicht. Es war also nötig, sich näher mit Polyphonie in
Max/MSP zu beschäftigen.
Die MIDI-Nummern werden in der endgültigen Version mit dem Velocity-
Wert 100 in eine Liste gepackt und an ein „poly“-Objekt geleitet, das den
Tönen jeweils eine von 6 Stimmen zuweist. Diese Stimm-Nummer wird
dann zusammen mit der Tonhöhe in ein „poly~“-Objekt geschickt, das bis
zu 6 Instanzen des Patches „hours~“ erzeugt und damit polyphone Wie-
dergabe der Stunden-Töne ermöglicht.
Die Klangerzeugung darin ist relativ simple FM-Synthese mit einem „cy-
cle~“ als Carrier und einem mit 3,627 multiplizierten Modulator-Cycle,
dessen Frequenz in einer zusätzlichen Multiplikation auch die Modulati-
onstiefe regelt. Die beiden erzeugten Sinus-Töne werden mittels „line~“
mit einer Hüllkurve versehen und nach „rampsmooth~“ zur Vermeidung
von Knacken an den Ausgang des „poly~“-Objekts geführt und wiederge-
geben.
Das Vorgehen bei den Minuten ist größtenteils analog zum Stunden-Teil.
Nach einem Durchlauf des Stunden-Counters und 400 ms Pause startet
der 10er-Minuten-Zähler. Hier werden die Töne für die Tabelle der MIDI-
Notennummern allerdings anhand der Unterscheidung der 1er Werte 0-4
und 5-9 ausgewählt. Die Klangerzeugung funktioniert nach dem gleichen
Prinzip wie bei den Stunden, die Modulationsfrequenz beträgt hier 24 mal
die Grundfrequenz.
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3. Kritische Bewertung
Insgesamt konnte das geplante Konzept für die Blindenuhr gut umgesetzt
werden. Einzelne Details jedoch, wie Polophonie oder die Unterscheidung
der Tageszeiten erforderten jedoch erheblich mehr als den geplanten
Zeitaufwand zur Programmierung.
Das Erkennen der Uhrzeit funktioniert nach kurzer Einhörphase sehr gut,
auch ohne exaktes Mitzählen der Anschläge durch die Aufteilung in zwei
Akkorde und den individuellen Sound, den jede Stunde entstehen lässt.
Die Klänge selbst wurden sehr programmier-effizient umgesetzt und hät-
te durch den Einsatz weiterer Klangerzeuger zur Addition oder Modulati-
on noch verfeinert werden können.
Demgegenüber steht jedoch ein Ergebnis, das der Aufgabenstellung
durchaus gerecht wird. Die Uhrzeit wird auf Tastendruck akustisch als
kleines Musikstück wiedergegeben und ist dabei auf 5 Minuten genau,
ohne eine Gesamtlänge von maximal 4 Sekunden zu überschreiten. Damit
ist die Information in genauso kurzer oder sogar kürzerer Zeit übermit-
telt, als dies mittels Sprachausgabe möglich wäre und könnte so auch bei
Nicht-Blinden für einen dezenten Hinweis auf die aktuelle Zeit Verwen-
dung finden.
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