Klangsynthese und Physical Modeling - Brothers in Music

DIPLOMARBEIT HENRI HAGENOW
Tonintervallen entspricht die gehörte Klangfarbe dann nicht mehr der des
Originalinstrumentes. Die einzige Möglichkeit, dies zu umgehen, ist die Speicherung eines
Tonsignals pro Halbton. Um das gespielte Instrument noch realistischer zu gestalten, müßte
man noch zusätzliche Samples für verschieden gespielte Lautstärken (piano bis forte)
einbinden, da sich das Klangbild eines Instrumentes mit der bespielten Dynamik verändert.
Solche spieltechnisch bedingten Klangvariationen lassen sich prinzipiell auch mit Hilfe
nachgeschalteter und dynamisch gesteuerter Tiefpaßfilter und Amplitudenhüllkurven
simulieren.
Der für eine realistisch klingende Sampling-Synthese benötigte Speicherplatz ist erheblich.
Zur Reduzierung des Speicherbedarfs gibt es neben der Verringerung der Anzahl der
abspielbaren Samples und der Datenreduktion (Bitratenreduktion, Samplefrequenz-
Reduktion, MPEG usw.) auch noch die Möglichkeit, die Länge der aufgezeichneten Klänge
zu minimieren und diesen Eingriff mittels einer periodischen Wiederholung bestimmter Teile
aus dem quasistationären Klangbereich zu kaschieren (Looping). Während ein Ton
gehalten wird, hört man immer wieder dieselbe Wiederholung, allein die Amplituden- und
Filterhüllkurve kann nun noch den Klangverlauf beeinflussen. Die quasistationäre
Klangphase kann so durch die Wiederholung eines kurzen Segments zwischen den zwei
sogenannten Loop-Punkten reproduziert werden. Nachdem der Ton beendet wird, endet
auch die Wiederholung, und das Sample spielt die Ausklangphase des Tones. Ist der Loop
zu kurz, entstehen Klangartefakte. Der Ton klingt künstlich, da die instrumentenspezifischen
zeitveränderlichen Eigenschaften des Originalklanges verworfen werden.
Die Sampling-Synthese kämpft schon immer um einen Kompromiß zwischen Klangqualität
und Speicherplatzverbrauch.
Da bei dieser Klangsynthesemethode mit digital aufgezeichneten Klängen gearbeitet wird,
ist sie weitgehend ungeeignet, um mehrdimensionale Klangkörper, wie z.B. eine Geige oder
eine Flöte, zu modellieren. In Kombination mit der Wellenleitersynthese führt der Einsatz
der Samplingtechnik bei der Simulation akustischer Systeme zu guten Ergebnissen
(‚commuted synthesis‘; siehe Abschnitt 5.1.9).
Mehr über Wavetable-Synthese und Sampling findet sich in [Bristow-Johnson, 1996].
2.1.2 Granular-Synthese
Die Granularsynthese wurde vom ungarischen Physiker Dennis Gabor [Gabor, 1947] in den
späten 40er Jahren entwickelt [Cavaliere&Piccialli, 1997; Roads, 1996]. Gabor stellte in
praktischen Experimenten fest, daß sich bei einer bestimmten Kombination von vielen
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