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    StartTechnik1. TontechnikWas ist eigentlich – ein Granular-Synthesizer?

    Was ist eigentlich – ein Granular-Synthesizer?

    Granular-Synthesizer Novum / © Tracktion

    Einige von Euch haben die Granularsynthese vielleicht auch schon genutzt – möglicherweise ohne es zu wissen. Aus diesem Grund ist es Zeit mal darüber zu sprechen und die Funktionsweise zu klären: Simpel formuliert ist die Granularsynthese natürlich eine Methode (von vielen) zur Erzeugung von künstlichen Klängen …

    Granulare Synthese – eine Definition

    Wir können es mit den “bewegten Bildern” vergleichen. Wie der Movie, der mit 24 Einzelbildern pro Sekunde flüssige Bewegungen entstehen läßt, wird bei der Granularsynthese ein flüssiger Ton erzeugt, der in Wahrheit aus vielen winzigen Ton-Sequenzen besteht. Diese sogenannten Grains (Körner), sind sehr kurze, digitale Klangfragmente, deren Länge zwischen 1 ms und 100 ms liegt. Gebräuchlicherweise sind diese “Körner” selten größer als 30 ms. Nähert sich allerdings die zeitliche Länge eines Fragments 100 ms und größer, wird der Ton wahrnehmbar.

    Die granulare Synthese wird beispielweise zur Resynthese gesampelten Materials genutzt. Der in kurzen Fragmenten aufgezeichnete Klang wird in Einzelstücken analysiert und in die Grains zerlegt um sie nachträglich wieder zusammenzusetzen.

    Ein Vorteil bei dieser Samplingmethode ist, dass dann die Geschwindigkeit des Abspielvorgangs verändert werden kann, ohne dass sich dabei die Tonhöhe mit verändert.

    Sample in Originallänge in Sony Sound Forge / © Wikipedia

    Dasselbe Sample per Time-Stretching auf 50% gekürzt / © Wikipedia

    Erhöhen wir die Wiedergabegeschwindigkeit des Audiomaterials durch eine Vervielfachung der Grains gleicher Frequenzen erzeugen wir einen Klang mit der ursprünglichen gleichbleibenden Tönhöhe (im Time-Stretching ). Die charakteristischen Teiltöne eines Klangs (Formanten ) werden in der Granularsynthese unabhängig von der Wiedergabegeschwindigkeit geändert (im Pitch-Shifting  = Tonhöhenänderung) …

    Polyphonic Octave Generator-Effektgerät; Geräte die die Tonhöhe um ein vorgegebenes musikalisches Intervall anheben oder absenken, werden als Pitch-Shifter bezeichnet / © Wikipedia

    Sampling 2.0 – oder die Veränderung der Grains

    Die Granularsynthese erzeugt also keinen Ton, sondern zerlegt Audiosamples (oder auch Schwingungen von Oszillatoren o. ä.) in Grains, bereit etwas völlig neues daraus machen. Diese Audio-Fragmente werden in einer ersten (Root)-Graintable  gespeichert. Diese Grains in der Originalreihenfolge und -geschwindigkeit abgespielt, ergäben dann auch wieder das Originalsample. Doch jetzt verändern wir Reihenfolge und Geschwindigkeit …

    Wir können die ursprüngliche Reihenfolge der Grains verändern, vervielfacht aneinanderreihen (für einen langen Ton), oder die gleichen Grains parallel abspielen (Polyphonie ), oder Loops bilden, oder … – da ergeben sich unendlich viele Möglichkeiten und Variationen eine Klangsequenz völlig neu entstehen zu lassen. Und das funktioniert, ohne den Root-Key , also die ursprüngliche Basistonhöhe des einzelnen Grains zu verändern.

    Wir übertragen jetzt das neu entstandene Audiosignal zurück in eine weitere Graintable und haben einen neuen Klang bzw. Tonfolge geschaffen – das ist die Granularsynthese!

    Gestaltung des Sounds

    Mit der Bearbeitung z.B. der Abspielgeschwindigkeit lassen sich sehr natürlich klingende, metallisch-kühle und vor allem neuartig klingende Sounds erzeugen. Generell stellt die Granularsynthese eine stark experimentelle und (digital) abstrakte Synthese dar, gerade wenn man sie mit der subtraktiven Synthese  vergleicht (die gebräuchlichste Synthese: eine Wellenform mit einem anfänglich hohen Oberwellengehalt wird mit Filtern und anderen Prozessoren ausgedünnt), wo man ja schon im Vorfeld eine ungefähre Klangvorstellung haben kann.

    Die Hüllkurve  an den Übergängen von einer Grain-Sequenz  zur nächsten kann mittels crossfading  geschönt, angeglichen oder geglättet werden. Das nennt man bei der Granularsynthese Smoothing . Das shaping  (Ausformung) und die Länge des Crossfades (Überblendung) bezeichnet man bei der Granularsynthese Window . Dieses Werkzeug dient dazu, die Übergänge zwischen den Grains weicher empfindbar zu machen. Wie die Übergänge wahrgenommen werden, das hängt aber auch von der Graindichte und der Lücken (Gaps) zwischen den Grains ab, die ebenfalls manipuliert werden können.

    Tonhöhe und Geschwindigkeit

    Doch der größte Vorteil der granularen Synthese ist die Veränderbarkeit der Tonhöhe ohne dabei Ablaufgeschwindigkeit zu ändern und umgekehrt: die Beeinflussung der Ablaufgeschwindigkeit, ohne die Tonhöhe zu ändern.

    Jeder kennt es: Erhöhen wir beispielsweise die Abspielgeschwindigkeit eines Plattenspielers, ändern wir genauso die Tonhöhe. Eine höheres Tempo der Stimme geht in Richtung Micky Maus-Effekt, eine langsamere Geschwindigkeit erzeugt eine tiefere Slow-Motion-Stimme. Das ist jedoch nicht immer gewünscht. Hier arbeiten die Synthesizer mit dem sog. Time-Stretching . Und da werden die Möglichkeiten der Granularsynthese interessant.

    Hhhh …, Aaaa …, Llll … und Oooo …

    Wenn wir beispielsweise die Laute H, A, L, L, O einzeln samplen und dann loopen, erhalten wir den Sound “Hhhaallloo”. Wir speichern diese 4 Töne jetzt als Grains. Auf der Keyboardtastatur legen wir die Töne auf die Tasten C-D-E-F. Spielen wir die nacheinander ab, hören wir “Hallo”. Nun können wir das als schnell gesprochenes Wort spielen oder aber langsam und getragen ohne das sich die Tonhöhe ändert – das Wort einmal schnell gesprochen und einmal langsam.

    So ähnlich funktioniert auch das Pitch-Shifting : So wie jeder Ton in der sehr einfachen Vierer-Graintable  ohne Änderung der Ablaufgeschwindigkeit in der Tonhöhe veränderbar ist, kann das natürlich auch mit komplexen Sequenzen in einer umfangreicheren Graintable gemacht werden.

    Zu den Herstellern von Granular-Synthesizern

    Software

    Das Berliner Softwareunternehmen Ableton AG  gehört in den Premiumbereich der Sequenzerprogramme und zu den drei führenden Anbietern. Der Software-Hersteller Ableton  hat zusammen mit dem Informatiker und Klangkünstler Robert Henke (Monolake) verschiedene Musikersoftware entwickelt: sein aktuelles Projekt ist das Max-for-Live-Instrument “Granulator” Hier ein Info-Video dazu:

    Die frühere Heimat der Firmengründer von Ableton heißt Native Instruments . Brian Clevinger entwickelte für den Hersteller den Software-Synthesizer Absynth5  der in seinen Synthese-Modi u.a. die granulare Synthese nutzt.

    Seit kurzem hat DAWSome , ein Subunternehmen von Tracktion, einen neuen Software-Granular-Synthesizer, den Novum  auf den Markt gebracht.

    Desktop-Version von Novum / © Tracktion

    Hardware

    Einmal ist da das Kickstarter Projekt  (Crowdfunding) des holländischen Herstellers Tasty Chips Electronics  zu nennen: Der Tasty Chips GR-1  erschien 2017 und war damals wegen der großen Nachfrage nur auf Vorbestellung über eine Warteliste erhältlich. Der GR-1  ist Filmmusikkomponisten und Ambientproduzenten als Geheimtipp bekannt und vergleichsweise günstig (ca. 850,-)

    Klein und handlich: der GR-1 / © Tasty Chips Electronics

    Zum anderen gibt es da den Waldorf Quantum , der mit einem Granular-Sampler arbeitet. Sein Look kommt als klassisches Keyboarddesign, doch sein Preis bewegt sich in der gehobenen Preisklasse (ca. 4.500,- €)

    Klassisches Keyboarddesign: Waldorf Quantum / © Waldorf

    Epilog

    In der Hauptsache kommt die granulare Synthese heute beim Sampling von Sounds zum Einsatz. Und hier liegt ihr großer Vorteil: Natürliche Klänge bleiben beim Time-Stretching im Original erhalten, während derartige Soundsequenzen in bisher kaum gekannter Form völlig neu moduliert werden können.

    Man muss jetzt nicht gleich zum Fan von Granularsynthese werden – jedoch meine ich, ist das eine innovative und hochinteressante Art und Weise zu samplen. Für einen Live-Keyboarder ist diese Methode wohl erstmal nicht so wahnsinnig aufregend, für einen experimentellen (Studio-) Soundtüftler erscheint mir das jedoch eine wissenwerte und kreative Alternative zum herkömmlichen Sampling. Hier jetzt der oben schon erwähnte experimentelle Track der Soundtüftler Robert Henke und Gerhard Behles (Monolake ):

    Quellen:
    Granularsynthese – was ist das?

    und
    Granular-Synthesizer

    Zum Schluss noch ein paar nützliche Berichte zum Thema …

    Bericht zu Max-for-Live-Instrument (Software):
    Granulator

    Bericht zu:
    Tasty Chips GR 1

    Und noch ein Bericht zum
    Waldorf Quantum

    Andreas Cattarius
    Andreas Cattarius
    Andreas Cattarius hat an der Fachhochschule Kaiserslautern Innenarchitektur studiert. Im Jahr 1995 gründete er mit Freunden den Live-Club „Fillmore Kaiserslautern“ und in den darauffolgenden Jahren machte sich dieser Liveclub überregional einen Namen mit erfolgreichen Konzerten für die Alternativszene. Als DeeJay und Talentscout entwickelte er eine Nase für Musik-Trends der alternativen Szene und förderte die lokale Musik- und DeeJay-Szene. In dieser Zeit erwarb er erste Kenntnisse im Schreiben von Bandbeschreibungen der Künstler, die in seinem Club auftraten. Er lernte was erfolgreiches Eventmarketing bedeutet und machte sich einen Namen als überregionaler Veranstalter für innovative Bands. Als Redakteur für das Kaiserslauterer Stadtmagazin „Pavillon“, hier zuständig für die Rubrik „Szene“, entwickelte er seine journalistischen Fähigkeiten. 2002 ließ er sich zum „Internetapplikationsentwickler“ ausbilden und erlernte das „Handwerk“ des Webdesigns. Er entwickelte bereits 2003 im Team einen Online-Lieferservice für Pizzas in Worms. Seit 2018 gehört er fest zum „Kunstgriff-Event“ Team.
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