Elektronische Klangerzeugung - Audiomodulation

Modulation in der elektronischen Klangerzeugung bedeutet nichts anderes als die Abwandlung eines Klanges. Diese Abwandlung ist nötig, da wir statische, unveränderte Töne als langweilig empfinden und zur Erzeugung von Klängen bzw. Musik mehr benötigt wird.

Audiomodulation (bei der analogen Synthese) bedeutet einfach ausgedrückt, dass ein Signal durch ein anderes beeinflusst wird.
Bei einem Synthesizer etwa wird mit der Steuerspannung eines Oszillators ein anderes Modul manipuliert.

Modulation wird immer von einem Modulator, einer Modulationsquelle (modulation source) hervorgerufen, die auf ein Modulationsziel bzw. Signalträger (carrier) wirkt.

Diese Modulationen bringen eigenständige Klänge hervor und bieten für die Klangsynthese einen großen Experimentier- und Klangspielraum. Bei den meisten Synthesizern werden Verknüpfungen bzw. Steuerungen der Module „Cross-Modulation“ genannt.

Für die Klangsynthese wesentlich sind die folgenden vier Modulationsarten:

1. die Frequenzmodulation (FM)
2. die Amplitudenmodulation (AM)
3. die Phasenmodulation (PM)
4. die Pulsweitenmodulation (PWM)

Die Frequenzmodulation ist ein Verfahren, bei dem die Frequenz des Trägersignals durch das zu übertragende Signal beeinflusst wird, d.h. es verändert eine Schallwelle die Tonhöhe (Frequenz) einer anderen.
Bei einer Frequenzmodulation steuert ein Oszillator die Frequenz eines anderes Oszillators – „Modulator“ steuert „Carrier“. Die häufigste Verwendung dieser Art ist die Erzeugung eines so genannten „Vibrato“ mit einem LFO.

Abb.: Ein LFO mit niedriger Frequenz (oben links) moduliert ein Signal (oben rechts) im Hörbereich. Wir hören dies als Vibrato (unten).

Ein im niedrigen Frequenzbereich schwingender Oszillator moduliert einen VCO, der im Audiobereich (z.B. 400 Hz) schwingt. Wir hören das als Vibrato. Unterschiede in der Modulationsart ergeben sich durch verschiedene Wellenformen, z.B. Sinus oder Dreieck.

Lineare und Logarithmische FM

Als zusätzliches Modulationsmerkmal kommt hinzu, dass es einen Unterschied macht, ob man den Carrier-VCO über einen linearen Modulationseingang oder einen Eingang mit logarithmischer Charakteristik ansteuert.

Analoge FM

Die Frequenzmodulation entspricht nicht immer den Additionen der beiden Ausgangskurvenformen. Tatsächlich hängen die Frequenzen von weiteren Fakten ab und somit wird die endgültige Form der Kurven bestimmt.

Diese Modulation verändert die Amplitude eines Audio-Signals. Beispielsweise wird der Lautstärkeverlauf vom Beginn eines Klanges bis zu dessen Verklingen von einem Hüllkurven-Generator gesteuert, der die Amplitude moduliert. Nimmt man als Modulator der Amplitude eine sehr langsame Schwingung, die außerhalb des hörbaren Bereiches liegt, entsteht ein Tremolo. Das ist eine Technik, die auch Sänger zur Modulation lang angehaltener Noten anwenden. In Synthesizern erledigt dies ein LFO.

Moduliert man die Amplitude mit einem im hörbaren Bereich schwingenden Oszillator, so entstehen metallerne, glockenähnliche Sounds. Amplitudenmodulation wird in manchen Synthesizern als grundlegende Syntheseform zur Erzeugung der Klänge verwendet.

Die Phasenmodulation verändert die Phase der übertragenen Sinus-Schwingung. Sie verschiebt die zeitliche Position der einzelnen Schwingungswerte gegeneinander. Die Schwingungsform wird gedehnt und gestaucht, was eine völlig neue Form ergeben kann.

Die Pulsweiten -Modulation ist die Phasen-Modulation einer Rechteck- Schwingung. Bei einem Synthesizer sieht das so aus, dass die Breite des Signals eines Oszillators durch einen LFO moduliert wird. Diese Technik wurde früher oft verwendet, um einfachen Synthesizern eine gewisse Flexibilität im Klang zu geben.