Verständnisfrage Obertöne/Syntheziser

[19Primus]

Hallo

Ich bin dabei mich in die subtraktive Synthese einzuarbeiten. Ich stehe noch ganz am Anfang.
Meine Frage bezieht sich auf die Einstellung vom Filter CutOff ( als Tiefpass eingestellt). Beispielhaft spiele ich den Ton a mit 440 Hz , Signalform ist eine Rechteckschwingung. Beispielhaft sei der CutOff auf 200 Hz eingestellt. Mir ist klar, das ich jede Menge Obertöne oberhalb von 440 Hz habe. Der CutOff ist wie gesagt auf 200 Hz eingestellt.
Warum höre ich trotzdem etwas , wenn auch sehr dumpf ? Woher kommen die Töne unterhalb von 440 Hz ? Es können doch unterhalb von 440 Hz keine Obertöne da sein ? Was habe ich denn hier falsch verstanden ?

Gruß Tom

 

[murmichel]

Du hörst keine Töne unterhalb von 440Hz, sofern du sie nicht auch irgendwie erzeugst.

Ich glaube, dein Missverständnis ist, dass du annimmst, der Tiefpass würde oberhalb der Grenzfrequenz (CutOff) hart alles abschneiden. So ist das aber nicht. Das Filter hat eine Steilheit, in Synthesizern typisch 12 oder 24 dB/Oktave, d.h., Frequenzen werden umso stärker gedämpft, je weiter sie von der Grenzfrequenz entfernt sind.

 

[19Primus]

Hmmm ... Danke. Verstehe, den Einwand/Hinweis mit der Flankensteilheit. Das betrifft ja die Frequenzen oberhalb vom CutOff.Aber spiele ich zum Beispiel hier auf dem Moog sub37 ein reines a, mit 440 Hz. Warum höre ich etwas wenn der CutOff auf 200 Hz (Tiefpass) steht? Ich stehe da immer noch auf dem Schlauch ...

 

[murmichel]

Wie hast du den Tiefpass denn eingestellt? 200 bis 440 Hz ist etwas mehr als eine Oktave. Je nach Flankensteilheit bekommst du bei 440 Hz nur etwas über 6 dB Dämpfung.

 

[Michael Burman]

Warum höre ich etwas wenn der CutOff auf 200 Hz (Tiefpass) steht? Ich stehe da immer noch auf dem Schlauch ...

Du hörst was, weil das Filter oberhalb von 200 Hz nicht wirklich komplett zumacht, sondern es allmählich tut und oberhalb von 440 Hz trotzdem noch viel Sound durchlässt. Außerdem könntest du prüfen, ob nicht z.B. ein Suboszillator aktiviert ist und z.B. 220 Hz erzeugt.

 

[strogon14]

Ein Ton mit der Grundfrequenz 440 Hz hat, wenn es sich nicht um einen reine Sinusschwingung handelt, viele Frequenzanteile oberhalb von 440 Hz, die Obertonreihe besteht aus den Frequenzen die sich aus den ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz ergeben, also 880 Hz (2x), 1320 Hz (3x), 1760 Hz (4x), 2200 Hz (5x) usw., in abnehmender Amplitude,. Je nach Wlelenform sind die Obertöne unterschiedlich stark vertreten und ihr Amplitude nimmt auf verschiedene Weise ab. D.h. du hast immer (bei nicht Sinusschwingungen) Frequenzen oberhalb der Grundfrequenz. Und da der Filter, wie die anderen schon ausgeführt haben, oberhalb der Eckfrequenz ("Cutoff") nicht radikal abschneiden, sondern je weiter von der Eckfrequenz entfernt, desto stärker, hört man halt auch noch diese Frequenzen oberhalb der Eckfrequenz und auch oberhalb der Grundfrequenz des gefilterten Tons.

 

[19Primus]

@all Danke ersteinmal ...

Die Sache mit den Obertönen , dem Vielfachen der Grundfrequez ist mir klar und habe ich verstanden. Nur noch mal zur Kontrolle .. Das heisst bei einem Kammerton z. Bsp "a" von 440 Hz gibt es dann keinerlei Frequenzanteile unterhalb von 440 Hz ? Richtig ?

 

[.Jens]

Wenn der synthetisch erzeugt wird und kein Sub-Oszillator da ist, dann ja. Du versuchst aber IMHO immer noch, das an der "falschen" Stelle zu verstehen: Du solltest dir das Filter näher ansehen (nicht den Oszillator), wenn du den Effekt verstehen willst, den du beobachtest.

 

[Michael Burman]

Wenn der synthetisch erzeugt wird und kein Sub-Oszillator da ist, dann ja.

Bei digitaler Synthese kann übrigens wegen Aliasing trotzdem passieren, dass Frequenzen unterhalb der Grundfrequenz auftauchen. Besonders, wenn Wellenformen nicht additiv aus sinusoidalen Teilfrequenzen, sondern rein grafisch berechnet werden. Einem analogen Moog sollte das aber wahrscheinlich eher nicht passieren.

 

[19Primus]

@all Ich möchte mich bei allen bedanken, mir ist es jetzt alles klar und ich kann es nachvollziehen. Bin jetzt zudem stolzer Besitzer von einem Moog Mother 32 und DFAM, neben dem Sub37 CV . Das ist alles total spannend und kreativ .
Gruß Tom

 

[engineer]

Einem analogen Moog sollte das aber wahrscheinlich eher nicht passieren

Auch den analogen Geräten "passiert" das, weil sie eben infolge von Jitter Phasenprobleme aufwerfen, die bei der Umsetzung von nichlinearen Schaltungen (Dioden, Komparatoren) spektral gefaltet werden. Klassischer Fall ist die Addition zweier Rechtecksignale aus Oszillatoren. Die entstehenden Pulse sind derart kurz, dass sie im Ultraschallbereich liegen und die Schwebungsfrequenzen im hörbaren Spektrum landen und den Klang beeinflussen und die sind durchaus relevant.

In digitalen Systemen hat man diese Phasenprobleme so gut wie nicht. Was halt dort auftritt, sind die erwähnten Faltungsspektren, die man bei einfacher digitaler Synthese trotz Filterung nicht beliebig wegbekommt. Wenn man z.B. digitale Artefakte beim Phasing von Rechtecksignalen verhindern will, muss man sehr hoch abtasten und die Signale entsprechend bandbegrenzen, was mit heutiger Technik aber gut geht.

Umgekehrt lässt sich aber mit teildigitaler Technik wie gesteuerten Widerständen und geschalteten Kapazitäten ein Großteil der Zufälligkeit der Analogtechnik beseitigen und trotzdem analoge Filter einsetzen. Diese sind mit vertretbarem finanzeilem Aufwand nach wie vor genauer hinzubekommen, als sie digital nachzubilden. Es gibt programmierbare Filter die sogar für HF-Technik taugen und so genau sind, daß sie Exemplarstreuungen und Alterungen von unter 0,1% auf Dauer haben und unter 5,- kosten.