Emulation einer Elektrogitarre

von DerOnkel, 12.04.05.

  1. DerOnkel

    DerOnkel HCA Elektronik Saiteninstrumente HCA

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    Erstellt: 12.04.05   #1
    Im Zuge meiner Arbeiten zum Thema Elektrogitarre, kommt man irgendwan zwangsläufig zu der Frage, ob man das ganze nicht auch technisch nachbilden kann. Eine Emulation der Elektrogitarre sozusagen. Ich habe vor kurzem an anderer Stelle meine Erkenntnisse zu diesem Thema zusammengefaßt:

    Die Emulation einer E-Gitarre durch eine andere ist IMHO spätestens seit der Variax salonfähig geworden. Dabei sind viele Dinge zu berücksichtigen, die weit über die von mir vertretene Tonabnehmerdoktrin hinausgehen. Ich zähle einmal auf:

    1. Tonabnehmer

    Wenn man einen Tonabnehmer mit ausreichend hoher und ausgeprägter Resonanz hat, der keinen allzugroßen Gleichstromwiderstand aufweist, kann man mit Hilfe von passiver Elektronik die Übertragungskurve in weiten Grenzen festlegen. Ich habe zu dem Thema bereits sehr viel geschrieben und stehe damit auf dem gleichen Standpunkt wie Helmuth Lemme.

    Natürlich kann man die gewünschte Übertragungskurve auch mit aktiver Elektronik erzeugen. Hier ist man dann noch wesentlich flexibler.

    Schlußfolgerung:

    Die Übertragungscharakteristik eines beliebigen Tonabnehmers elektronisch nachzubilden stellt kein großes technische Problem dar. Der Aufwand ist vergleichsweise gering.

    2. Tonabnehmerposition- und Breite

    Die relative Position und Breite des Tonabnehmers haben teilweisen einen massiven Einfluß auf den Klang einer Elektrogitarre, der vollkommen unabhängig von den elektrischen Eigenschaften des Tonabnehmers ist.

    Beide bilden ein Kammfilter, dessen Kammfrequenzen eine Funktion der Position / Breite ist. Ein Tonabnehmer bei 25% der Mensur führt dann dazu, daß die 4. Harmonische und ihre Vielfachen einfach nicht übertragen werden (siehe Bild 1-9 und 1-10 in Guitar-Letters II).
    Die Breite verursacht vom Prinzip her ein ähnliches Verhalten, nur ist der Einfluß wesentlich geringer.

    Von diesen "Filtern" enthält eine normale E-Gitarre je 6. Also für jede Saite eins für die Breite und eins für die Position.

    Will man hier eine Emulation bauen, muß man also für jede Saite einen eigenen Sensor (ich sage jetzt bewußt nicht Tonabnehmer) haben, der nach Möglichkeit die originale Schwingung abnimmt. Da das aber grundsätzlich nicht möglich ist. Sind noch zusätzlich 6 Formfilter zur Korrektur erforderlich.

    Eine technische Realisierung ist nicht ganz einfach. Man muß das oder besser gesagt die Signale getrennt digitalisieren und dann den Kammfiltern zuführen. Roland hat etwas vergleichbares in seinem VG-8 System gemacht. Es gibt dazu das US Patent 5,367,120 von 22. November 1994.

    Die Variax muß sich ebenfall dieser Prinzipien bedienen, da sie sich zwingend aus den physikalischen Verhältnissen der schwingenden Saite ergeben.

    Schlußfolgerung:

    Die Übertragungscharakteristik der durch Breite und Position definierten Kammfilter läßt sich technisch vollständig nachbilden. Der zu treibende Aufwand ist jedoch nicht unerheblich. Ein Kernproblem besteht im Erhalt der originalen unverfälschten Saitenschwingung als Eingangsgröße für die Filter.

    3. Hals und Korpus

    Auch hier existieren ganz unzweifelhaft Resonanzen und Antiresonanzen, die zu einer Dämpfung oder Verstärkung der Saitenschwingung führen. Entsprechende Untersuchungen wurden von Dr. Dan Russel und Prof. Helmut Fleischer durchgeführt. Die Wissenschaft steckt hier aber noch ganz am Anfang.

    Um das akustische Verhalten einer Gitarre nachzubilden, bleibt zur Zeit IMHO nur eine Möglichkeit: Es muß das Resonanzverhalten (also quasi die Übertragungscharakteristik beider Instrumente (Vorbild und Fake) gemessen werden. Die resultierenden Unterschiede stellen dann die Übertragungsfunktion eines zu implementierenden Filters dar, der dann aus dem Resonanzverhalten der Emulatorgitarre das Verhalten des Vorbildes formt.

    Schlußfolgerung:

    Den Einfluß von Hals und Korpus nachzubilden, stellt die wohl größte Herausforderung dar. In der Theorie ist sie denkbar, in der Praxis wird die Realisierung mit großem Aufwand verbunden sein und muß für jedes Instrument gesondert betrieben werden.

    4. Saiten

    Auch die Saiten üben einen Einfluß aus, den jeder schon mal bemerkt hat.
    Aufbau, Materialauswahl und Saitenzug sind Parameter, die sich auf die Übertragungseigenschaften der Saite auswirken. Verschmutzungen jede Art wirken sich als zusätzliches Filter mit zumindest einer Tiefpaßcharakteristik aus. Das daraus resultierende Saitenfilter ist nur von theoretische Bedeutung, denn die Saite selber stellt ja auch unsere Schwingungsquelle dar. Sie ist also in Original und Fake (hoffentlich) enthalten.

    Schlußfolgerung:

    Für die Nachbildung eines Saitenfilters gelten ähnliche Überlegungen, wie für den Einfluß von Hals und Korpus.

    5. Anschlag der Saiten

    Abhängig von der relativen Position des Anschlages ergibt sich wieder ein Kammfilter. Bezüglich der Realisierung gilt das gleiche wie unter 2.

    Darüberhinaus läßt sich durch die Art und Weise wie und mit welchem Material der Anschlag vollzogen wird, die Verteilung der Harmonischen beeinflussen (da spielt doch auch einer mit einer Six-Pence-Münze), was wiederum ein (wohl sehr komplexex Filter darstellt.

    Schlußfolgerung:

    Glücklicherweise braucht man sich um den Einfluß des Saitenanschlages bei einer Emulation keine großen Gedanken machen, solange das Instrument sich noch der Saiten bedient.

    Soll jedoch eine andere Quelle (Synthesizer) eingesetzt werden, warten hier noch weitere Filter von denen zumindest das Kammfilter mit vertretbarem Aufwand realisierbar sein dürfte.

    Zusammenfassung:

    Eine vollständige Emulation einer Elektrogitarre wird es auch in absehbarer Zeit nicht geben!

    Bestehende Versuche auf diesem Gebiet beschränken sich auf den Einfluß des Tonabnehmers aus elektrischer Sicht und den Einfluß seiner Position und seiner Breite.

    In wie fern die Variax auch Rücksicht auf die Korpuseigenschaften nimmt, ist mir im Moment nicht klar. Eine wie auch immer aussehende diesbezügliche Emulation macht IMHO nur Sinn, wenn das Ergebnis auch bei allen Instrumenten gleich ist.
    Da es bei den verschiedenen Variax aufgrund des Materials (ist halt mechanisch eine klassische E-Gitarre) mit Sicherheit zu Unterschieden kommt, müßte die Emulation für jedes Instrument explizit dimensioniert werden.

    Bei dem derzeitigen Preis für eine Variax scheint mir der erforderliche Aufwand aus Kostengründen nicht realisierbar zu sein. Jede Variax wäre damit ein Unikat und somit sicherlich in der preislichen Oberliga einer Customized Guitar anzusiedeln.

    Wenn man sich alle diese Einflüsse in ihrer Gesamtheit mal durch den Kopf gehen läßt, wird klar, daß die simple Elektrogitarre, bestehend aus einer handvoll Bauelementen, in Wirklichkeit ein hochkomplexes Gebilde darstellt.

    Das mag auch der Grund dafür sein, daß es bis keine Synthesizer gibt, die eine Gitarre wirklich ersetzen können. Ein Glück für uns, was? :D
     
  2. jukexyz

    jukexyz Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 12.04.05   #2
    Interssanter Text :great:

    zu den Hölzern in den variax gitarren : mit dem digitalen ausgang zu einem vetta (z.b.) ist das holz ja unbedeutend.

    Zum Glück! Wenns nach mir geht gar nicht, ich weiss nicht dass macht all die schönen Gitarren irgendwie wertlos :( dann geht es bei den Gitarren nur noch um Bespielbarkeit, gutes Aussehen und möglichst gleiches Gewicht :( :mad:
     
  3. DerOnkel

    DerOnkel Threadersteller HCA Elektronik Saiteninstrumente HCA

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    Erstellt: 12.04.05   #3
    Nein, es ist eben nicht unbedeutend, da die mechanische Konstruktion die Schwingung der Saite beeinflußt, bevor irgendein Sensor sie umsetzt!

    Ulf
     
  4. LoneLobo

    LoneLobo Mod Emeritus Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 12.04.05   #4
    Schön ausfürhliche Ideenwiedergabe :)

    Ich hab mir darüber auch schon oft Gedanken gemacht, vor allem, wenns mal wieder drum geht, ob ein korpus mitschwingen soll oder nicht.

    Da bin ich immer drauf gekommen, dass man einer ideal übertragenen Schwingung technisch dann ALLES andichten/wegnehmen könnte, was den endgültigen Klang in Richtung Les Paul oder Strat treibt, die grundlegende Gitarre wäre dabei egal.
    Per Hexaphonischen Tonabnehmern und einer möglichst schwingungsfreien Saitenaufhängung sollte man an sowas zumindest teilweise rankommen können.

    Deine Ausführungen sind da natürlich ausführlicher als meine Gedanken je waren (du hast ja viel mehr Hintergrundwissen usw), aber ich freu' mich, dass ich anscheinend zur Abwechslung mal nicht über Schwachsinn nachgedacht hab :)
     
  5. DerOnkel

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    Erstellt: 14.04.05   #5
    Ich habe mich gestern mal bei Line6 umgesehen. Bei der Variax scheinen die Korpusresonanzen tatsächlich in die Emulation eingeflossen sein.

    Man höre sich mal die verschiedenen Emulationen an. Ich persönlich finde das schon sehr beeindruckend. Bemerkenswerterweise handelt es sich immer noch um eine Gitarre mit der klassischen Klangerzeugung "schwingende Saite". Irgendwie beruhigen oder?

    Ich könnte mir vorstellen, daß dieses Konzept noch nicht am Ende ist.

    Ulf
     
  6. DerOnkel

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    Erstellt: 18.07.05   #6
    Ich habe unlängst das Patent von Line6 zum Thema Variax gefunden. Sehr interessant. Wenn Bedarf ist, kann ich mich da ja mal durchwühlen und hier ein Summary schreiben.

    Ulf
     
  7. LoneLobo

    LoneLobo Mod Emeritus Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 18.07.05   #7
    Na aber sowas von!
     
  8. clemens

    clemens Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 18.07.05   #8
    Hab den Text leider erst jetzt durch deinen Push entdeckt.... wirklich höchst interessant. Davon bitte jederzeit mehr. Willkommene Abwechslung zum sonst hier so gern zelebrierten Halbwissen.....
     
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