Musikkurser -> Musikhistorie -> Generelt/diverse

Elektroniske musikinstrumenter
– til dels en historisk gennemgang

Lyddannelse

Da lyddannelse i elektroniske instrumenter til en vis grad udspringer af ønsket om at efterligne akustiske instrumenter, vil jeg indledningsvis i grove træk gennemgå hvordan lyd dannes i traditionelle instrumenter.

Lyddannelse i akustiske instrumenter

I akustiske musikinstrumenter skabes lyd ved at sætte fx en streng, en luftsøjle, et stykke metal eller træ i svingninger, fx 440 gange i sekundet (440 hz), det giver kammertonen a. Hvis man ser på hvordan for eksempel en streng svinger frem og tilbage i sin fulde længde, vil den svinge op og ned i en såkaldt sinussvingning:

I et spektrogram, der viser en lyds frekvensindhold, ser en sinustone således ud – frekvensen er på den vandrette akse, lydstyrken på den lodrette:

En sinustone indeholder som sagt kun én frekvens, og det er tilnærmelsesvis en sådan tone man får, når man fløjter eller får et glas til vibrere ved at køre en fugtig finger langs dets kant.

De fleste akustiske instrumenter frembringer en mere sammensat svingning end en sinustone. Ud over at svinge i sin fulde længde, vil en streng, luftsøjle etc. også svinge i mindre dele, i de såkaldte tværsvingninger: i halv længde, i trediedel længde, i fjerdedel, femtedel etc. Halv længde giver en dobbelt så hurtig svingning som grundsvingningen, en trediedel streng giver en tre gange så hurtig svingning etc. En tone indeholder således en grundsvingning plus en række overtoner. Denne overtonerække kan illustreres således på et klaver:

I illustrationen er vist overtone 1-16. Læg mærke til, at grundtonen er overtone nummer 1, og at alle lige overtoner er oktaver af ulige overtoner. (Da stemningen af vores kromatiske skala er reguleret så der er lige langt mellem vores 12 forskellige toner, er det egentlig kun grundtonens oktaver der passer med præcist med en klavertangent; når man kommer over septimen er man et godt stykke ved siden af en bestemt tone. Se om klaverstemning på Wikipedia.)

I princippet fortsætter overtonerækken uendeligt, men i akustiske instrumenter falder overtonernes lydstyrke med overtonenummeret, for jo mindre fx et delstykke af en streng er, jo mindre kan det nå at svinge frem og tilbage. Med andre ord: styrken (amplituden) på overtonerne falder proportionalt med deres overtonenummer. Det kan illustreres på følgende vis med de første seks overtoner – jo højere bølgetop, jo højere lydstyrke:

Læg mærke til overtonernes faldende lydstyrke: jo højere overtonenummer, jo mindre bølgetoppe (amplitude, lydstyrke). I ovenstående graf falder lydstyrken ligefremt proportionalt med overtonenummeret: overtone 2 har halv styrke, overtone 3 har en trediedel styrke, overtone 4 har en ¼ styrke, overtone 5 har 1⁄ 5 etc.

Der er kort sagt to primære faktorer i et instruments overtonesammensætning: hvilke overtoner, der optræder, og med hvilken styrke. Denne overtonesammensætning er vigtig for et instruments klang, det en af grundene til at man kan høre forskel på fx en jødeharpe og en melodica.

I nogle akustiske instrumenter er overtonerne ikke harmoniske, det vil sige, at overtonerne ikke er hele multiplum (1, 2, 3, 4 etc.) af grundtonen. Det gælder især når man slår på metal, fx på en vibrafon, et elklaver (hvor lyden dannes af hamre der rammer metallameller) og kirkeklokker – det er derfor en melodi udsat for kirkeklokkespil lyder så … øh, anderledes.

En anden vigtig faktor for et instruments klang er den støj, der opstår når en tone sættes an, fx i luftstrømmen når man blæser i en fløjte eller cellobuens raspen mod strengen.

Et eksempel på en overtonesammensætning:

Savtaksvingning

(spil/stop – link)

En savtaksvingning har fået sit navn, fordi svingningens oscillogram ligner takkerne på en sav. En savtaksvingning indeholder alle overtoner, og deres styrke falder ligefrem proportionalt med overtonenummeret, således:

Dette er her illustreret i et frekvensspektrum, som er en grafisk fremstilling af en tones overtoner og deres styrke (for tonen a, 110hz); frekvensen er på den vandrette akse, amplituden (lydstyrken) på den lodrette akse:

En savtaksvingning er således temmelig overtonerig, den kan minde lidt om en summende bi.

Principper for lydsyntese: additiv, subtraktiv og frekvens-modulation syntese

Når man elektronisk skal danne toner har der traditionelt været to mådet at gøre det på: additiv og subtraktiv syntese.

I additive syntese opbygger man en tone ved at mikse et antal toner, sinussvingninger, i forskellig styrke sammen. På denne led kan man fx opbygge en tone i stil med ovennævnte savtakkurve. Additiv syntese ses i tidlige elektriske instrumenter som Telharmoniet og Hammondorgelet, hvor en række »dynamoer« laver vekselstrøm i forskellige frekvenser, og ved brug af registre kan man at ændre på mikset af overtoner og dermed klangen, lidt i stil med et kirkeorgel.

Man kan også så at sige gå den anden vej og starte med en sammensat, overtonerig svingning som for eksempel en savtaksvingning, og derefter kan man ændre klangen ved at filtrere frekvenser fra. Det hedder subtraktiv syntese. Denne metode ses i tidlige instrumenter som thereminen og Ondes Martenot, hvor man lavede den sammensatte svingning med radiorør, og den havde sin storhedstid i 1950-80’s analoge synthesizere som fx Moog-synthesizeren, hvor man brugte transistorer.

I 1960’erne er frekvens-modulation-syntese (FM-modulation) kommet frem, her moduleres en sinustones frekvens af en anden sinussvingning, resultatet er en tone med en mere kompleks og uregelmæssig overtonesammensætning end i savtaksvingningen, og overtonerne er ikke nødvendigvis de harmoniske overtoner (overtoner hvis frekvens er heltal-multiplum af grundtonen). FM-syntese anvendes blandt andet til efterligne instrumenter, hvis toner har et sådant uharmonisk indhold af overtoner som metallydgivere som vibrafon, klokkespil, el-klaver, marimba og andre slagtøjsinstrumenter. FM-modulation er kendt fra Yamahas DX7-synthesizer, hvor svingningsmønstre laves digitalt. FM-modulation vil ikke blive gennemgået i det følgende, se evt. Wikipedias artikel om emenet.

I en helt anden kategori er sampleren, hvor man ikke laver lyden ved hjælp af syntese, men ved at optage lyde digitalt og afspille dem, evt. ændret af filtre m.m. I denne kategori hører Mellotronen.

Links

• Lyd, fra Wikipedia
• Musikakustik fra Wikipedia
• Om overtoner fra Wikipedia
• Additive synthesis fra Wikipedia
• Subtractive synthesis fra Wikipedia
• Frekvens-modulations-syntese fra Wikipedia

Telharmonium/dynamofon

En af telharmoniets dynamoaksler

Telharmoniet var et af de første instrumenter, der dannede lyd ved elektriske svingninger. Det blev opfundet omkring år 1900 af Thaddeus Calhill. I telharmoniet dannes lyden af dynamoer, der laver vekselstrøm: en aksel med »tandhjul« roterer, når et hjul passerer en magnet, skabes der et magnetfelt. Magneten er omviklet med ledning (en spole), og magnetfeltet danner strøm i spolen. Tonens frekvens bestemmes af akslens rotationshastighed. De elektriske svingninger dannes således mekanisk i en dynamo, ikke i et elektronisk kredsløb. Den dannede vekselstrøm driver højttalere direkte.

På billedet ses en af dynamoakslerne. Hver aksel kunne lave én tone i otte forskellige oktaver, det ses af de otte ringe på akslen: hver ring har dobbelt eller halvt så mange »tandhjul« som foregående ring. Lydstyrken blev reguleret af skydemodstande. Den producerede vekselstrøm var tilnærmelsesvis en sinussvinging, forskellige klange fik man ved at mikse overtoner sammen, efter samme principper som et orgels register.

Telharmoniet blev lavet til at sende lyd via telefonnettet, det var på det tidspunkt det eneste medie der kunne bruges til at distribuere musik elektronisk til en større skare – det var før radioen, forstærkeren og højttaleren som vi kender den i dag blev opfundet (en højttaler på denne tid var en metalplade der blev sat i svingninger af en elektromagnet bestående af en kulcylinder omviklet med en spole; disse højttalere blev mest brugt i telefoner og kunne ikke ligefrem spille en Roskildefestival op). Generatorernes størrelse skyldes, at den producerede vekselstrøm skulle være kraftig nok til at trække alle tilsluttede højttalere direkte. Telharmoniet var installeret i New York og sendte musik ud til blandt andet stormagasiner og forretninger, så kunderne kunne få deres købelyst stimuleret af musik.

Telharmoniet vejede 200 tons og blev drevet af en motor med 200 hestekræfter. Der var dog problemer med at instrumentets signal blandede sig i telefonsamtaler og med støj, når man skiftede registre, og det blev snart overhalet af andre måder at massedistribuere musik på, blandt andet af grammofonen. Instrumentet gik tabt, men dets princip for lyddannelse lever videre i hammondorgelet. Da hammondorgelet kom frem i 1930’erne, kunne lydgeneratorerne gøres meget mindre, fordi man i mellemtiden havde opfundet forstærkeren.

Links

• Telharmonium på Wikipedia
• Thaddeus Cahill's Teleharmonium, Synthmuseum.org

Hammondorgel

Laurens Hammond med sin opfindelse

Hammondorgelet er et elektrisk orgel, der blev opfundet af Laurens Hammond og sat i produktion i 1935. Orgelet var dels et billigere alternativ til et kirkeorgel for de mange små kirkesamfund (»store front churches«), der eksisterer i USA, dels kunne det bruges til gudstjenester under forhold, hvor det var praktisk at et orgel ikke var så stort, fx når der skulle holdes gudstjeneste i hæren, hvor man vist ikke havde så gode erfaringer med at slæbe rundt på et kirkeorgel i en ørkenkrig eller med at få det ned i en ubåd.

Tonen i et hammondorgel skabes af en vekselstrømsgenerator: et roterende tandhjul passerer en magnet omviklet med en spole, og der dannes så vekselstrøm i spolen i samme frekvens, som tænderne passerer magneten. Vekselstrømmen bliver forstærket og kommer ud af højttaleren som lyd.

Der er 91 sådanne tonegeneratorer i et hammondorgel (tandhjulene har forskellig antal tænder og/eller roterer i forskellige hastigheder, se nærmere på Technical Information for Hammond Tone Wheel Organ).

Generatorerne laver simple sinus-toner, der kan mikses til mere sammensatte lydsvingninger. Op til otte sinustoner kan mikses: grundtone og de nærmeste overtoner (oktaver, kvinter og terts) - ligesom et kirkeorgels forskellige registre. At opbygge en svingning af delsinustoner hedder additiv syntese. Se de forskellige resulterende svingningskurver man kan lave med hammonorgelets registre på Hammond Drawbar Wave Simulation.

Princippet for tonedannelsen og miksningen af overtoner i hammondorgelet er faktisk magen til det i telharmoniet, men tonegeneratorerne kunne laves meget mindre i 1930'erne, idet forstærkeren og højttaleren var opfundet i mellemtiden.

Ud over tonens sammensætning har man andre muligheder for at forme lyden: man kan lave vibrato (tonehøjden svinger op og ned), tremolo (lydstyrken svinger op og ned) og forvrængning, og man kan tilsætte en større eller mindre mængde støj (klik) til anslaget mm.

Hammondorgelet spiller en vigtig rolle i gospelmusik, for det var sådan et orgel der stod i mange små kirker, og i 1960’er-soul/beat spiller det også en vigtig rolle. Hør et eksempel med Art Neville i The Meters’ nummer »Look-Ka Py Py«. Orgellyden her er forholdsvis forvrænget:

Leslie-højttaleren

Leslie-diskanthøjttaleren. Fra Doms hammond-side

Hvis man vil gøre karriere som hammondorgelspiller kommer man ikke langt uden et Leslie-højttalerkabinet. Dette kabinet er helt specielt ved at højttalerne kan rotere, eller rettere: lyden kommer ud af tragter, der kan rotere. Øverst kommer diskantlyden ud gennem en dobbeltragt, der kan rotere (lyden kommer kun ud af den ene tragt, den anden er for balancens skyld). I bunden af kabinettet vender bashøjttaleren ned mod en tromle med hul i siden, og denne tromle kan også rotere. Dermed dannes der en kombination af tremolo og vibrato på lyden, samtidig med at lydens spredning i rummet varieres, hvilket giver en fyldig lyd.

Et leslie bundkabinet

Hør et eksempel på det det roterende Leslie-højttaler nedenfor. I eksemplet kan man høre den mindre eller større blævrende effekt når leslien kobles ind og roterer langsommere eller hurtigere. I starten og slutningen af eksemplet er lyden også forvrænget, i sidste del (hvor der er break og nyt tempo) kan man høre, at der er meget klik på anslaget (eksemplet er lidt snyd, idet instrumentet er et softwarehammondorgel fra musikprogrammet Logic, taget fra en Logic-eksempel-cd):

Links

• Hammond Organ, Wikipedia
• Technical Information for Hammond Tone Wheel Organ
• Theatre Organ Home Page, Hammond Pages
• The Hammond Organ Club
• Om lesliehøjttaleren
• Doms hammond-side

Theremin

Lev Termen med sin opfindelse

Thereminen blev opfundet af russeren Lev Sergejevič Termen i 1919. Thereminen spilles ved at bevæge hænderne i forhold til to antenner: den ene styrer tonehøjden, den anden styrer lydstyrken. Man kan med bevægelserne således lave fine nuancer i intonation og lydstyrken. Thereminen kan – ligesom en sav – spille alle frekvenser uden overgang, og dens toner har derfor en glidende karakter. Selve lyddannelsen sker ved interferens mellem to højfrekvente signaler fra radiorør (senere erstattet af transistorer), det såkaldte heterodyne princip. Klangen er oprindeligt nærmest en savtaksvingning, den kan lyde lidt som en summende bi. Så vidt jeg ved var der oprindeligt ikke nogle filtre i en theremin, men i nyere modeller kan man vælge mellem forskellige svingningstyper og ændre klangen med filtre, altså ved subtraktiv syntese. Der kan være præindstillede klang som fx den klassiske syngende tone (kan lyde lidt som et overjordisk sopran), en fløjteagtig sinustone, en cello-agtig overtonerig klang mm.

Eksempler

• Youtube-video med et theremin-jam over Gnarls Barkley: »Crazy«

• YouTube-video med Clara Rockmore, en af instrumentets fremmeste udøvere, der spiller »Svanen« fra Camille Saint-Saëns: Dyrenes Karnival

• Et videoklip med Robert Moog på theremin.

The Electrio ved radioindspilning ca. 1932. Fra venstre: Julius Goldberg på theremin, Leonid Bolotine på theremin-cello og Gleb Yellin på theremin-klaver.

Der blev også udviklet andre instrumenter i theremin-serien, blandt andet en cello og et klaver.

I filmmusikken er thereminen ofte blevet brugt til at skabe en uhyggelig stemning; Bernard Herrmann brugte den til at antyde sindsyge i Hitchcock-filmen »Spellbound« og til at illustrere rumvæsener i »The Day the Earth Stood Still« (Robert Wise m. fl., 1951).

Thereminen bruges i rock/popmusikken af grupper som Led Zeppelin (det »syrede« afsnit i »Whole Lotta Love«, i hvert fald ved koncerter, som det kan ses i filmen »The Song Remains the Same«), Skunk Anansie (hvis forsanger Skin startede gruppens koncert i Vega i 1997 med at spille på en theremin placeret oven på en af højttalerne) og Nine Inch Nails.

Thereminen er blevet brugt i danseforestillinger, hvor dansernes bevægelser styrer instrumentet, og i teaterforestillinger, som fx Hotel Pro Formas forestilling Theremin (2004).

Links

• The Theremin på Obsolete.com med flere lydeksempler
• Theremin på Wikipedia
• Om Samuel Hoffman, der spillede theremin på lydsporet til mange Hollywoodfilm, som fx »The Ghost Goes West« med Cary Grant.

Ondes Martenot

Maurice Martenot spiller på sit instrument sammen med sin søster Ginette i Pariseroperaen, 3. maj 1928. Instrumentet er en tidlig udgave, hvor man stod op og trak en snor ud og ind af apparatet.

Ondes Martenot (»Martenots bølger«) blev opfundet af den franske cellist Maurice Martenot. Han var radiooperatør under Første Verdenskrig og kendt for at spille melodier på sit radioudstyr. Da det lød lidt som når en Chihuahua (en mexicansk hunderace) hyler, fik han øgenavnet »Den Mexikanske Hund«. Efter krigen arbejdede han videre med tonedannelser ved interferensen mellem radiorør, det heterodyne princip, som også bruges i thereminen. I 1927 præsenterede han sit elektroniske instrument, Ondes Martenot, for offentligheden. Ligesom ved thereminen er Ondes Martenots lyd nærmest en savtaksvingning.

Ondes Martenots tråd fastgjort til spillerens finger (klikkety-klik for større billede)

I starten stod man op og ændrede tonehøjden ved at trække en snor eller et bånd ud og ind af tonegeneratoren. Tonerne har således en glidende karakter, ligesom ved thereminen. Senere blev snoren spændt ud over et vejledende klaviatur, så man nemmere kunne ramme tonerne. På snoren sidder en ring, som man sætter på fingeren, og ved flytte fingeren og og ned ad klaviaturet trækker man i snoren og ændrer tonehøjden. Man flytter fingeren langs en skinne med fordybninger og tapper ud for tangenterne, så ondenisten kan føle sig frem til hvor tonerne er – nyttigt hvis man fx skal kigge i noder mens man spiller.

Man styrer tonestyrken (amplituden) med et skydepotentiometer, der sidder i en kasse til venstre på instrumentet. Her kan klangen også ændres med filtre, og i nogle modeller kan man vælge mellem forskellige svingningstyper, på samme vis som ved de analoge synthesizere Der var altså oprindeligt større mulighed for at regulere tonen på en ondes martenot i forhold til thereminen.

Et ondes martenot-sæt, minus metalpladehøjttaleren

Til instrumentet hører en serie højttalere: en der har en metalplade som højttalermembran, og en anden er forsynet med en klangbund med strenge henover, der svinger med lyden (resonans).

Blandt andre Edgar Varese og Olivier Messiaen har skrevet musik for Ondes Martenot. Franz Waxman brugte instrumentet til musikken til »The Bride of Frankenstein« (1936) og »Rebecca« (Hitchcock).

Nyere modeller af instrumentet har et rigtigt klaviatur, så man kan skifte mellem at spille glissando med tråden og spille med faste tonehøjder klaviaturet. Rockgruppen Radiohead bruger også instrumentet, fx i »Packed Like Sardines in a Crushed Tin Box«, »Pyramid song« og »Kid A«; de har også fået konstrueret et ondes martenot-klaviatur, kaldet »French Connection«, der kan bruges sammen med nyere synthesizere.

Eksempler

Links

• Ondes Martenot på Wikipedia
• The Ondes Martenot på Obsolete.com
• Peter Pringle: The Theremin And The Ondes Martenot

Electro-theremin/Tannerin

Tannerin

En pendant til ondes martenot blev konstrueret i USA i 1950’erne, der hedder electro-theremin eller Tannerin. På dette instrument styres tonehøjden af en skydemodstand, hvorpå der er fæstnet en viser, der kører hen over et vejledende tastatur.

Paul Tanner fik ideen til instrumentet, da han ved en pladeoptagelse med en theremin kunne han se, at det var svært at ramme bestemte toner helt præcist på thereminen, og han lavede så et instrument, der kunne lave thereminens typiske glidende lyde, men med en skala, så man kunne se hvor tonerne lå. I starten drejede man en tunge på en skive, hvor der var sat nogle streger der markerede toner, senere blev det til en skydemodstand og et vejledende klaviatur.

Paul Tanner med en tidlig electro-theremin

Eksempler

Der var ofte brug for Paul Tanner og hans electro-thereminen i film/tv-musik og -lydeffekter, typisk når der var rumvæsener i farvandet, når noget var uhyggeligt (fx i Hitchcock-film), eller når der skulle bruges glissader (folk der gled fx).

Rockgruppen Beach Boys brugte en electro-theremin på nummeret »Good Vibrations« (videoklip), spillet af Paul Tanner. Det forhold, at Tanners instrument (mod hans vilje) blev kaldt for en electro-theremin og at den lyd, der kommer ud af de to instrumenter ligner hinanden, er nok grunden til, at man nogle steder kan læse, at Beach Boys brugte en theremin på »Good Vibrations«. For at gøre forvirringen total, spiller Mike Love playback på en Moog Ribbon Controller på »Good Vibrations«-videoen. Denne Ribbon Controller brugte gruppen også når de spillede nummeret live. I 1999 fik Brian Wilson konstrueret en ny electro-theremin til koncertbrug, den kaldes nu for en tannerin. Man kan blandt andet se ham bruge den i »Good Vibrations« ved koncerten ved Buckingham Palace i anledning af dronning Elizabeths 50-årsjubilæum 3. juni 2002.

Links

• Electro-Theremin på Wikipedia
• Electrotheremin.com

Trautonium

Trautoniets »klaviatur«: en tråd (1) spændt over en metalskinne (2). Ovenover ses flytbare tunger (8), som kan markere bestemte tonehøjder på tråden. Fra The Trautonium Project

Trautoniet blev opfundet omkring 1931 i tyskland af Friedrich Trautwein.

Man spiller på et trautonium ved at trykke en tråd ned på en metalskinne, hvorved strømmen til tonegeneratoren sluttes. Tråden, der er en viklet ledning i stil med en basstreng, fungerer som modstand, og tonehøjden bestemmes af hvilket sted på tråden, kontakten sluttes.

Metalskinnen under tråden er monteret på fjedre (4 på figuren) og kan derfor trykkes mere eller mindre ned, og således kan man regulere lydstyrken – trautoniet er faktisk det første anslagsfølsomme elektroniske instrument.

Over metaltråden sidder nogle stænger/tunger (8 på billedet), som man kan bruge til at trykke tråden ned med og dermed ramme faste toner. Tungerne kan flyttes, så man kan lave nøjagtig den skala man har lyst til. Ofte har instrumentet to manualer.

Lyden i trautoniet blev i starten dannet af radiorør, der lavede en overtonerig lydsvingning, i retning af en savtakskurve (se nedenfor). Med filtre kan overtoner ændres, altså en såkaldt subtraktiv syntese ligesom ved thereminen og ondes martenot. Her er et eksempel, hvor overtonerne er filtreret fra i starten (således at tonen nærmest er en sinustone); efterhånden som der bliver der lukket op for filteret, kan man høre overtonerne. Til slut går det den modsatte vej: mp3 – link.

Oskar Sala ved mixturtrautoniet

Senere blev radiorørene kombineret med neonrør, der dannede overtonerne (vist nok, det er svært at finde en helt præcis beskrivelse). Efter anden verdenskrig konstruerede Oskar Sala mixturtrautoniet, hvor en tone ydermere kunne blandes med dens undertoner, de subharmoniske toner; altså at man dividerer tonens frekvens med heltal (1, 2, 3, 4...) og lægger dem oven i tonen. I praksis vil det stort set sige, at hver tone bliver til kvinten i en molakkord, så på sin vis er instrumentet det første, hvor man kan få en hel akkord ved at spille én tone.

Efterhånden blev støjgeneratorer og kredsløb, der lavede slagtøjsagtige lyde, tilføjet, så trautoniet har en forholdsvis stor lydpalet. Fra ca. 1980 er trautonier produceret med integrerede kredsløb.

Alfred Hitchcock og Oskar Sala ved mixturtrautoniet

Hindemit, Richard Strauss og andre har skrevet værker for trautonium, ellers var hovedkomponisten og udøveren af trautoniet Oskar Sala.

Trautoniet blev ligesom ondes martenot og thereminen brugt i filmmusik, blandt andet som uhyggeskabende instrument, for eksempel i Alfred Hitchcocks »Fuglene«, hvor lydsporet, dvs. fugleskrig, vingeslag og andre lydeffekter, altsammen blev lavet på et trautonium, spillet af Oskar Sala.

Eksempler

Links

• Oskar Sala hjemmeside
• The Trautonium på Obsolete.com med flere lydeksempler
• The Trautonium Project
• www.trautonium.de

Den analoge synthesizer

I løbet af 1940- og 50’erne udvikledes den syntetiske lyddannelse i forskellige studier i Tyskland og USA. Det dominerende princip var den subtraktive syntese: tonegeneratorer (oscillatorer) laver sammensatte svingninger, et filter fjerner uønskede overtoner, og en forstærker bestemmer lydstyrkens forløb (envelope) fra start til slut.

Oscillatorer og subtraktive syntese

I hammondorgelets additive syntese mikser man otte sinustoner til sammensatte svingninger, i den subtraktive syntese går man den anden vej: man har fx tre oscillatorer, svingningsgeneratorer, der hver kan lave en sinuskurve eller en sammensat svingningstype, som efterfølgende kan mikses og filtreres. De mest almindelige sammensatte svingningstyper er trekanstkurve, savtakskurve, firkantskurve og støj. En oversigt:

Savtaksvingning

(spil/stop – link)

En savtaksvingning (hvis oscillogram ligner takkerne på en sav) indeholder en grundtone og alle dens overtoner, både lige og ulige overtoner. Overtonernes styrke falder ligefrem proportionalt med overtonenummeret, således:

Her er et frekvensspektrum (en grafisk fremstilling af en tones overtoner og deres styrke) for en sådan savtakskurve (tonen a, 110hz) (Note: decibelskalaen er logaritmisk, 6db er en halvering/fordobling):

En savtaksvingning er således temmelig overtonerig, den kan minde lidt om en summende bi, og i syntetisk lyddannelse kan den blandt andet bruges til at efterligne strygere (med en passende filtrering).

Firkantkurve

En firkantsvingning er som en savtakskurve, men uden de lige overtoner (som er oktaver af ulige overtoner), og lydstyrken på overtonerne falder ligefrem proportionalt med overtonenummeret:

En firkantsvingning er lidt skarp, nasal i det, lidt ligesom en obo, fordi den indeholder mange overtoner, og oktaverne mangler til at bløde klangen op. Hvis man filtrerer de højeste frevkenser fra, kan man også bruge svingningen til at efterligne en klarinet, der heller ikke har så mange oktaver i sin klang (hvilket skyldes dens boring).

• Firkantsvingning, på Wikipedia

Trekantkurve

En trekantsvingning (link) er en tone, der ligesom en firkantkurve kun indholder ulige overtoner, men i en trekantsvingning falder amplituden med kvadratet på overtonenummeret:

Her er frekvensspektret for en trekantsvingning på tonen a (110 hz) :

En trekantkurve har en »rund«, relativt overtonefattig klang, reelt er kun de første 6-8 overtoner hørbare. Klangen kan minde lidt om en blokfløjte eller et orgels træpiper (der på sin vis jo også er blokfløjter).

De tre svingninger illustreret i sonogram

Et sonogram kan illustrere en tones overtonesammensætning over tid. Frekvensen er nu på den lodrette akse, lydstyrken er angivet med farve: tyrkis er kraftigst, rød svagere, og gul er svagest. Den vandrette akse er tiden.

Herunder er en savtakskurve, en firkantskurve og en trekantskurve efter hinanden (på den vandrette akse):

Først er savtakskurven, den indeholder alle overtoner, og styrken på overtonerne falder langsomt.

Dernæst firkantskurven, som til forskel fra savtakkurven ikke indeholder oktaverne til at bløde klangen op.

Dernæst er trekantskurven, som primært indeholder få ulige overtoner, nemlig kvint, terts og et par stykker til.

Støj

Støj er mange frekvenser i en uorganiseret pærevælling. Støj er stor del af lyden fra sammensatte lydgivere (slagtøjsinstrumenter), men er også vigtig - især ved ansatsen - hos andre instrumenter, fx klaverets hammer på strengen, violinbuens skratten, fløjtens vislen etc.

Støjens frekvensspektrum (op til 10.000 hz). Alle frekvenser i til stede:

De tre svingninger plus støj illustreret i sonogram

Her er sonogramillustrationen fra før, nu med støj:

Filtre

Med filtre kan man i de analoge synthesizere skære overtoner væk, og man kan fremhæve overtoner ved afskæringspunktet (resonans). Dette kan illustreres ved følgende eksempel (link), hvor en tone udsættes for et filter, der først lukkes i, så overtonerne skæres væk, og derefter åbnes igen. I et sonogram ser det således ud:

Tonen er et miks af alle tre svingningstyper plus lidt støj. I starten er der lukket op for alle frekvenser, men ved hjælp af et frekvensfilter skæres overtonerne først væk, til der kun er grundtonen, en sinussvingning, tilbage. Derefter åbnes der igen for filteret, og man kan høre, at der kommer flere og flere overtoner. Når man åbner og lukker et filter på denne måde, hedder det et sweep. I eksemplet er der også åbnet noget for resonantfilteret, så frekvenserne omkring afskæringspunktet er fremhævede, det kan ses af den lidt kraftigere, røde kant der følger kanten af overtoner.

Man kan også have andre frekvensfiltre, der skærer de dybe toner væk mm.

Forstærker, envelope

De analoge synths har en forstærker, der kan styres af en kontrolenhed, der bestemmer lydens forløb over tid, en envelope: den kontrollerer hvor hurtigt ansatsen er (attack), hvor hurtigt tonen falder (decay) til et bestemt niveau (sustain), og hvor hurtigt lyden forsvinder efter man slipper tangenten (release).

LFO, spændingsstyring mm.

I analoge synthezisere har man opså lavfrekvente oscillatorer (LFO, Low Frequency Oscillator), der kan lave frekvenser ca. fra 0 til 20 svingninger i sekundet (Hz). Disse svingninger kan så styre de andre enheder. De kan modulere svingningsgeneratorers frekvens, så tonehøjden svinger lidt op og ned: vibrato. De kan styre forstærkeren, så tonestyrken svinger op og ned: tremolo. De kan styre filtrene, så afskæringen af overtonerne og resonansen og dermed overtonesammensætningen automatisk svinger op og ned; man kan fx lave automatisk sweep (som i eksemplet ovenfor), så tonen får mere liv end blot en statisk svingning.

Et krydsfelt fra en moog-synthesizer.

LFO'erne og de andre moduler kan styre hinanden på kryds og tværs, fordi alle moduler er spændingsstyrede. Derfor kan man også sætte envelopemodulet til at styre LFO'en, der styrer filtrene, således at de cykliske ændringer i filtrene også har et forløb over tid: man sætter en tone an, og efter et stykke tid bestemt af envelopen begynder LFO'en at modulere filteret, så overtonerne sweepes op og ned. På den led er der mange muligheder for at »levende« toner i stedet for en død, statisk sinustone. Man forbandt de forskellige moduler ved at trække ledninger mellem dem.

Endelig kan effekter som rumklang og ekko tilsættes for yderligere at krydre klangen. Det de samme principper, som bruges i analoge synthesizere fra 1960'erne og frem (som fx moog-synthesizeren).

De tidlige analoge synthesizere og elektronmusik

• Eksempel på tidlig elektronmusik: »Artikulation« (1958)« af Ligeti:

  

  (spil/stop – link)

1950'ernes synthesizere var konstrueret med med rør, de fyldte kollosalt, og det var en omstændelig proces at gemme indstillinger og serier af toner/lyde. Hvis man skulle komponere for en syntheziser, skulle kompositionen typisk indtastes på papirstrimmel/hulkort - eller som ved Hanert Electric Orchestra hvor man placerede kort med tegnede afmærkninger (det var muligvis som ternet papir med nogle tern udfyldt), der lå på en ti meter lang bordplade og blev scannet af et læsehoved. Med programmeringen (huller/tern) kunne man styre tonehøjde og -længde og klangen (sammensætningen af oscillatorerne, graden af filtre, envelopen, mængden af effekter mm.). Man kunne ikke ændre på parametrene i »real time«, så musikken blev kun udgivet på plade. Da mange af datidens (og også senere) elektronmusikkomponister arbejdede meget med matematisk opbyggede serielle kompositioner, var det egentlig også en meget passende måde at gøre det på, fx kunne man i Hanert Electric Orchestra have samme kort flere gange på bordet i indviklede systemer, man kunne lægge dem på hovedet mm. Der var ikke mange turnerende orkestre, der brugte synthezisere dengang.

Ud over tone- og støjgeneratorer var elektronkomponistens redskab spolebåndoptageren, der blev brugt til at manipulere lyden yderligere med, fx ved at spille den baglæns, med ændret hastighed, samt til at lave båndekko med mm.

Eksempler:

Af værker skabt i Westdeutche Rundfunks studie kan nævnes:

De to værker er typiske eksempler på elektronmusikken i 1950'erne

Links

• Synthesizere musik på Wikipedia
• Om musikken til »The Forbidden Planet«
• 1955 RCA Electronic Music Synthesizer
• Columbia-Princeton-Computer Music Center, Wikipedia
• RCA, Wikipedia

Moog-synthesizeren og nyere synthesizere

Hjemme hos Dr. Robert Moog. Forrest en Minimoog, i baggrunden modulære moogs.

Nærbillede af kablerne på en Moog Modular V

Der kom for alvor gang i brugen af de elektroniske musikinstrumenter i populærmusikken, da Robert Moog kom frem med sine analoge Moog-synthesizere i 1965. De første instrumenter var opbygget af moduler med oscillatorer, filtre, envelope, LFO etc. nøgagtigt som 1950'ernes synthezisere, men med transistorer i stedet for rør, og de var derfor relativt små og billige.

Eksempler

I de modulære Moogs styrede man stadig signalvejen gennem de forskellige moduler ved at forbinde dem med kabler. Der var ikke de store muligheder for at gemme lydinstillingerne, når man spillede live skulle man stadig bytte rundt på kabler og dreje på knapper for at ændre lyden.

Betjeningen af moogsyntheziseren blev noget lettere, da minimoogen (som ses forrest på billedet med Robert Moog ovenfor) kom, for her var signalvejen givet, så man skulle ikke rode med kabler, men man skulle stadig dreje på knapper. Inden for den for symfonisk rock brugte Emerson, Lake & Palmer, Yes, Genesis og King Crimson moogen i stor stil.

Minimoogen laves stadig, nu med muligheder for at gemme indstillinger. Den bruges en del i r&b, fx Neptunes produktioner for Kelis, No Doubt og Britney Spears (Neptunes bruger også andre klassiske analoge synthesizere). Man kan også stadig få en modulær moog – som computerprogram. Det er noget mere håndterbart end Emersons modulære moog.

Eksempler med minimoog

• Bob Moog demonstrerer minimoogen (mpeg4-video)
• Madonna: »Borderline«: Mp3 – link

Links:

• Moogmusic, Robert Moogs firma, der også laver thereminer
• Robert Moog på Wikipedia
• Synthesizere på Wikipedia
• Moogsynthesizeren hos Obsolete.com
• Moogarchives

Synthesizeren efter Moog

I starten var moog-synthesizeren monofon, dvs., at den kunne spille en tone ad gangen. Efterhånden blev synthesizerne polyfone, og de kom mere færdigtlavede end de modulære synthesizere. De fik sequenserfunktioner, så man kunne gemme tonerækkefølger som på en pianorulle, og de fik hukommelse, så man kunne have et lager af forskellige lydindstillinger. Det var firmaer som Yamaha, Roland, Oberheim og Korg, der i 1970’ne producerede mange analoge og forholdsvis billige synthesizere.

Yamaha DX7

Mange analoge synthesizere fra 1970'erne og 1980'erne bygger stadig på subtraktiv syntese. Efterhånden kom der synthesizere som fx Yamahas DX7, hvor man opbygger svingningskurver ved frekvensmodulation (FM-syntese). Ved FM-syntese har man en række oscillatorer, der kan modulere hinanden på kryds og tværs, hvilket betyder, at man kan lave lyde med meget komplekse indhold af overtoner i stedet for det proportionale forhold i overtoneindholdet i den subtraktiv syntese. FM-modulation er især god til lyde med percussionagtige anslag, fx den typiske klokkeagtige syntetiske klaverlyd, der takket være produceren David Foster ødelagde mange Whitney Houston-ballader i 1980'erne.

Eksempler med DX7

Generelt er udviklingen gået i retning af synthesizere, der kan mere og mere og fylder mindre og mindre. Efterhånden findes mange synthesizere som computerprogrammer, så hvor synthesizere i 1950'erne fyldte et hus, fylder de nutildags på sin vis ingenting.

Mellotron

En mellotron Mark IV i gennemsigtigt kabinet. Nederst hænger rigtigt levende bånd.

Mellotronen er ikke en synthesizer, for lyden dannes ikke af svingningsgeneratorer, derimod er det en båndoptager styret af et klaviatur. Eller rettere: det er mange båndoptagere, en for hver tangent. Hver båndoptager afspiller en kort båndstump; det kan være optagelser af fx en fløjte, strygere eller kor, for at nævne de mest brugte mellotronlyde. Mellotronen er således samplerens oldemor: et musikinstrument der afspiller en lydoptagelse.

Eksempler

Produktionen af mellotronen startede i 1963. Der blev lavet forskellige modeller, de mere avancerede havde flersporsbåndoptagere, så man kunne skifte lyd ved at skifte spor. Yderligere kan man skifte lyde ved at skifte bånd – det er ikke noget man gør midt i at man er ved at spille en solo. Nogle modeller havde rytmespor og akkorder på de nederste tangenter og melodinstrument på de øverste.

Mellotronen blev også brugt på radiostationer til at afspille lydeffekter og jingles, så man bare skulle trykke en tangent ned i stedet for at starte og standse en båndoptager.

Selv om mellotronen i princippet skulle erstatte »rigtige« instrumenter, blev den ikke desdo mindre brugt på grund af dens egen, lidt støvede og fjerne lyd. Den blev brugt meget i 1960-70'erne, fx af Beatles (introen til »Strawberry Fields Forever«), af Moody Blues (»Nights In White Satin« og mange andre numre), tidlig Pink Floyd, Marvin Gaye (outroen til »Mercy Mercy Me (The Ecology)«), Genesis, Led Zeppelin (»The Rain Song«), King Crimson, David Bowie og Yes. Mellotronen fik en renæssance fra 1990'erne, fx af Oasis (strygerne på Wonderwall), R.E.M. (celloen på »Losing My Religion«), Aha, Radiohead og Tim Christensen (strygerne i »Whispering at the top of my lungs«, »Love is a matter of...« og mange andre numre).

Mange af de keyboards/lydmoduler, der bliver lavet nutildags, følger samme princip som mellotroner: de afspiller optagelser (samplinger) af rigtige instrumenter, men kun Mellotronen kan gøre det, så man kan høre at det er afspilning af bånd på den retro-fede måde. Mellotroner laves nu af et firma i Sverige, den første nyudviklede model i 15 år kom i 1998 til den originale 1973-pris: 5.200 us-dollars.

Links

• Mellotron på Obsolete.com

Sampleren

En Fairlight model 3

Sampleren er en digital båndoptager, som kan optage en lyd. Til sampleren kan man tilslutte et keyboard – eller en anden styreenhed som fx en elektronisk trommeplade – og så kan man afspille den optagne lyd. Man kan for eksempel optage hver tone på et flygel ind i sampleren, og så kan man på et lille midikeyboard afspille de samplede og lyde og få det til at lyde som et flygel i millionklassen – næsten. Man kan også indspille enkeltlydene fra et trommesæt og lægge dem ind i en sampler, og derefter »spille« på trommesættet på et keyboard, en computersequencer eller andet.

På den led kan man på scenen eller i et studie få rådighed over et kollosalt instrumentarium, som næsten ingenting fylder, og til små penge. De fleste nymodens lydmoduler, keyboards og elektroniske trommesæt afspiller samples, og også gratis musikprogrammer som Garageband indeholder softwareinstrumenter med samplede lyde.

I hip-hop, og efterhånden også i meget andet populærmusik, bruger man at sample hele beats, for eksempel et trommebreak, og køre det i ring (loope) som fundament for et nummer. Man kan nævne James Browns »Funky Drummer« og Michael Viner’s Incredibles Bongo Bands »Apache« som nogle af de mest berømte samplede beats (se fx listen på The-Breaks.com over de mest samplede beats). Oven på dette lægger man tit andre samples, så et nummer bliver en kollage af små stykker lyd, der eventuelt er ændret i tempo og tonehøjde, og som derefter er klippet og klistret sammen på forskellige leder med brug af en sampler.

Det er almindeligt i electronica af manipulere lyde til ukendelighed, som fx de percussionlyde der er brugt på dele af Madonnas »Ray of light«-album og på mange numre med Nine Inch Nails. Gode eksempler er også Björks rytmespor til »Jóga« og togrytmesporet på »I’ve Seen It All« fra Dancer In the Dark-filmen (togrytmesporet her minder interessant nok om Pierre Schaeffers »Etude aux Chemins de Fer« fra »Cinq études de bruit« fra 1948. Han var pionér med hensyn til at lave musik af manipulerede reallyde).

De første samplere kom frem i slutningen af 1970’erne, fx Fairlighten, som ganske vist kostede omkring en halv million kroner, men så kunne den også lagre flere sekunders lyd, og man kunne redigere i lyden ved at tegne med en speciel pen på en computerskærm. Den almindelige udvikling i computerkraft og priser på hukommelse betyder, at man efterhånden kan få samplere til få tusinde kroner. Computerprogrammer som Logic, Pro-Tools, Cubase og andre indeholder softwaresamplere, hvilket betyder, at man kan optage hvilken som helst lyd på sin computer, redigere og afspille den. Efterhånden bruger de fleste en computer i stedet for en hardwaresampler.

Generelle henvisninger, referencer

• Elektronisk musik på Wikipedia
• Synthesizere på Wikipedia
• Karl Pedersen: Når musikken er ude, spiller teknikken (Systime, 1989). (Bog)
• 120 years of electronic music:index
• Electronic music Foundation