Ein Theremin, welches wie eine Geige klingt

[synox89]

Hallo Com,

meine Frage ist es - ich möchte einen wichtigen Vortrag vorbereiten und ich dachte mir, eine Frage zu stellen wie "Inwiefern kann das Theremin die Geige ersetzen?".
Dazu möchte ich wissen: Kann man durch bestimmte Veränderungen ein Theremin wie eine Geige klingen lassen? Und wenn ja (auch wenn nur annähernd) wie?

Gruß,

Alex

 

[TheByte]

Hi,

kurz gesagt: ja, es ist möglich.
Längere Variante: das Mischergebnis der zwei Oszillatoren für die Tonhöhe kannst du (in Grenzen)
durch Verzerrung (für die Oberwellen, die die Geige vom Sinus unterscheiden) und anschließende Filterung
(nicht das gesamte Obertonspektrum wird gleich stark benötigt) gut an eine Geige annähern (analoge Variante).
Stichwort "Fourier-Analyse und/oder -Synthese"
Das Problem dabei ist aber der riesige Tonumfang eines solchen Instruments.
Da müsste man grob gesagt entweder ein paar frequenzgesteuerte Filter haben oder das ganze
digital errechnen lassen.
Was dir vom Aufwand her einfacher erscheint, das kann ich nicht beurteilen

MfG

 

[Fastel]

Es gibt auch die Möglichkeit per Libary - allerdings stell ich mir das auch nicht einfach vor.

http://www.youtube.com/watch?v=wflnpqEo4cQ

 

[synox89]

@TheByte Danke für deinen Post. Ich habe mich nun heute ein bisschen durchs Internet durchgesucht mit dem Begriff "Fourier-analyse/transformation" in der Hand, muss aber sagen, dass ich kaum etwas verstehe... Gehört das Thema zur Analysis? Was wäre ein guter Einstieg, um langsam vorranzukommen? Ich hatte lange nicht solche Schwierigkeiten, da mir so viele Begriffe unbekannt sind und wenn ich jedes einzelne Wort bei Wikipedia eingebe ich mich noch mehr verliere... Kannst du mir vielleicht einen Ansatzpunkt zeigen?

 

[TheByte]

Hi,

zugegeben, sehr viel der Literatur der höheren Mathematik ist relativ kompliziert ausgedrückt,
leider hab ich auf Anhieb auch keine "leichte Kost", auch unser Skript zur Analysis ist relativ "mathematisch" geschrieben.
Einen Ansatzpunkt zu finden ist da vielleicht etwas einfacher, sag mal, welche Zielgruppe dein Vortrag ansprechen soll und
welches Vorwissen du überhaupt hast, vielleicht findet sich sogar was in der eher "populärwissenschaftlichen " Ecke der Bibliothek

Aber, wo es mir gerade einfällt:
ich hatte vor Kurzem das Vergnügen, jemandem gegen Ende seines Staatsexamens bei dem Entwurf einer Versuchsreihe
über die Schulter schauen zu dürfen, bei den praktischen Teilen etwas mit Rat und Tat beiseite zu stehen und mich in die Messungen einzuklinken
[Ein paar Ergebnisse mit einer meiner Geigen hab ich davon sogar hier, da könnte ich mal wieder reinschauen und vielleicht doch ein
vielleicht etwas einfacheres "System" finden, als das, wie ich es gerade im Kopf habe...]
Dabei durfte ich sogar etwas lernen: das Identifikationsmerkmal eines Instruments ist nicht unbedingt nur das Obertonspektrum,
sondern auch der Anschwing- und Abklingvorgang. D.h., ohne Bogenanstrich oder Variation könnte der erstrebte Geigenton nicht unbedingt
zum gewünschten Hörergebnis führen, auch wenn er technisch/analytisch stimmig ist. Ich hab es mal selbst versucht, es ist wahres dran...
Das nur so am Rande

MfG

 

[synox89]

Hey, TheByte!

Es handelt sich um einen 5-PK (Abi) Votrag mit Schwerpunkt Physik und Begleitfach Musik (ca 20% Gewicht). Wie gebildet mein Lehrer in diesem Feld ist kann ich natürlich nicht sagen^^, aber wir haben bis jetzt in der Oberstufe Schwingungen überhaupt nicht gemacht, was an sich immer gut ist, weil im Vortrag möglichst mehr neue Sachen eingebunden werden sollen. Nur in Mathe hatten wir letztes Jahr (11. Klasse) uns etwas mit Integralrechnungen beschäftigt, aber auf sowas wie Fourier-Analysen haben wir uns überhaupt nicht eingelassen..

Zu meinen Kenntnissen... Naja, ich habe das Gefühl, dass ich alles fast von vorne durchgehen müsste, um durchzublicken. An sich verstehe ich mathematische Gegebenheiten relativ schnell, aber eigentlich könnte man sagen, dass ich ein Laie in dem Bereich bin. Mir fehlt es gerade vorallem am Material, ich erhoffe mir vielleicht zu viel vom Internet. Was für Literatur wäre dafür geeignet?

Zu den weiteren Faktoren wie Anschwing und Abklingvorgang - danke! Muss ich mir auch noch anschauen..


Eine Frage, diese Verzerrung, um Obertöne hinzufügen kann man ja mit den Guitar Effect Pedals erreichen, aber gibt es da nicht auch Software, die man sich erstmal anschauen könnte? Ich stelle es mir vielleicht etwas zu einfach vor, aber gibt es nicht Programme, wo man einfach sagen kann, was für Schwingungen hinzugefügt werden sollen und sich das dann anhören? Ich habe vorhin das Programm Visual Analyzer gefunden, daher weiß ich es noch nicht, ob man das machen kann.. (link: http://www.sillanumsoft.org/)

Grüße

 

[TheByte]

Hi,

wenn das so ist, dann machst du dir zu viele Sorgen. Es sei denn, du möchtest einen 17-Punkte-Vortrag machen
Damals™ haben wir zwar Schwingungen behandelt, aber die Fourier-Reihe/-Analyse/-Transformation kann man von Schülern,
glaube ich, nicht erwarten. Vor allem nicht von solchen, die praktisch gerade erst mit Integralen angefangen haben.
Das ist höhere Mathematik, die wir an der Uni bspw. im 3. Semester behandeln.
Also würde ich mich mal etwas vom analytisch-mathematischen Teil entfernen und den physikalischen Hintergrund beleuchten.

Wenn du Software verwenden darfst, dann würde ich vielleicht einen Teil so machen:
Download von Matlab (http://www.mathworks.de/programs/nrd/matlab-trial-request.html?ref=ggl&s_eid=ppc_4731) gibt es als
30-Tage-Testversion, dafür gibt es massenweise Programme, u.a. auch Analyse- und Synthese-Programme.
Ich hab mir gerade http://amath.colorado.edu/pub/matlab/music/synthesize.m <- das Skript hier angeschaut und würde damit
den umgekehrten Prozess durchlaufen, also nicht mit der Analyse an sich anfangen, sondern mit der Synthese.
Sprich: Grundton angeben, das Verhältnis der Harmonischen dazu und den Output abspielen. Die Wellenform kann man dann
entweder mit Audio-Programmen anzeigen und/oder mit Matlab berechnen lassen. Letzteres wäre vielleicht interessanter,
da du dort gleich ausgeben lassen könntest, wie z.B. (y=sin(x)+0.5*sin(3x)+0.25*sin(3x)) etc. aussieht und danach, wie es sich anhört.
Somit zäumst du zwar das Pferd von hinten auf, mir wäre sowas prinzipiell aber lieber, da man zuerst sieht, was passiert und danach
kannst du erklären, wie es funktioniert.
Das wäre vielleicht eine interessante Überlegung...

MfG

Edit: als kleiner Spaß zwischendurch: http://www.youtube.com/watch?v=TTq6PjqP0g8

 

[synox89]

Hmm, MATLAB wird leider Schülern nicht freigegeben.

 

[TheByte]

Ah, stimmt, da war ja was Plan B: "Octave" gibt es mWn auch für Windows (falls du ohnehin nicht auch auf Linux arbeitest?),
das hat eine ziemlich ähnliche Syntax wie Matlab und sollte mit den meisten scripts kompatibel sein.
Kannst ja das mal versuchen, bei Fragen stehe ich gerne zur Verfügung

MfG

 

[synox89]

Okay.. wie installiere ich dies auf Windows? Ich habe leider kein Linux.. Ich könnte es aber auch installieren. Welche Version?

edot: Da die Downloadseite mit ca 20 Kb/s herunterlädt frage ich mal noch weiter: Kann ich dann das Programm so einsetzen, dass ein Signal vom Theremin in den Computer eingegeben wird und das Programm im Real Time dies überarbeitet? Also dass der Klang direkt in einen "Geigenton" übersetzt wird?

 

[TheByte]

Hi,

wie auf der Seite angegeben kannst du es auch unter Cygwin installieren und laufen lassen.
Wenn du aber interessiert an einem Linux bist, dann würde ich etwas wie Ubuntu 13.04 oder 13.10 versuchen.
Ich habe noch 12.04 LTS am laufen, das aber nur aus Bequemlichkeit Oder alternativ zur "festen" Installation per wubi (->Google).

Ob real time möglich ist, da bin ich mir nicht zu 100% sicher, für den nachfolgenden Rest gibt es jedoch einfache Lösungsmöglichkeiten:
der eingegebene Ton wird per FFT (da ist sie wieder ) auf den Grundton hin analysiert, eine passende Sinusfunktion wird erstellt,
die Obertöne als entsprechend angepasste Sinüsse addiert und in eine Variable geschrieben. Das Ausgeben ist kein Problem,
dafür gibt es eine Funktion. Ich bastle gerade an einer Funktion, weil das mich jetzt auch richtig interessiert

Zwei Links schonmal:
http://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Audio-Processing.html
http://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Signal-Processing.html

MfG

 

[Telefunky]

... Dabei durfte ich sogar etwas lernen: das Identifikationsmerkmal eines Instruments ist nicht unbedingt nur das Obertonspektrum, sondern auch der Anschwing- und Abklingvorgang. D.h., ohne Bogenanstrich oder Variation könnte der erstrebte Geigenton nicht unbedingt zum gewünschten Hörergebnis führen, auch wenn er technisch/analytisch stimmig ist. Ich hab es mal selbst versucht, es ist wahres dran...

ein ganz wichtiger Punkt, der zwar mit den rudimentären mathematischen Grundlagen nichts zu tun hat, aber für 'uns Hörer' die Erklärung liefert, warum sich das nicht echt anhört.
Das Obertonspektrum vieler Instrumente entwickelt sich in bestimmten Spektralbereichen dynamisch über die Zeit
(sowohl vom Material des Instruments, wie auch der Spieltechnik beeinflusst)
es sind messtechnisch subtile Werte, aber das Gehör ist in diesem Bereich ausserordentlich empfindlich
(exaktes zeitliches Zuordnen von Geräuschen war früher noch viel überlebenswichtiger als es auch heute noch ist)
man kann inzwischen sehr überzeugend das Anschlagsverhalten einer Gitarre simulieren
die Resonanzeffekte einer Fichtendecke (entscheidende Komponente der akustischen Ausführung) liegen aber ausserhalb der technischen Möglichkeiten, da gibt's nicht mal ein Modell, was sinngemäss auch für die Geige und Rohrblatt-Instrumente gilt

cheers, Tom