Pitcheffekte

Allgemeines

Tonhöhenveränderungen sind im Studioalltag die eher unterschwelligere Methode Audiosignale zu manipulieren und daher auch relativ unbekannt. Man kann sie auch nicht als eigentlichen Effekt im Sinne von Reverb oder Delay bezeichnen. Es gibt zunächst Tonhöhenveränderungen welche eine unsaubere Aufnahme retten sollen. 

 vor allem Einzelinstrumente oftmals Gitarren, hier wird eine zweite Stimme in einer anderen Tonhöhe automatisch generiert, das klingt so als ob zwei Instrumente gleichzeitig spielen. Allerdings klingt die automatisch generierte Tonlage nicht immer sehr berauschend. Ausserdem geht sowas nur monophon. 

Eine weitere interessante Anwendung ist ein sogenannter Vocoder, welcher eine Gesangsstimme verfremden kann, Stichwort ist hier die amerikanische Sängerin Cher, die diesen Effekt eindrucksvoll populär gemacht hat

Im Folgenden eine Übersicht über die gebräuchlichsten Geräte

Pitch Shifter

Ein Pitch Shifter ist ein musikelektronisches Effektgerät zur Veränderung der Tonhöhe eines Signals, ohne dessen Abspielgeschwindigkeit bzw. Dauer zu beeinflussen.

Beispielsweise bieten auf Karaoke spezialisierte Musik und Wiedergabesysteme diese Funktion, um ungeübten Sängern eine einfach vorzunehmende Anpassung der Musik an die schwierig zu ändernde Tonlage der Singstimme zu ermöglichen.

Auch können damit Audioclips verschiedener Tonhöhen und Tempi angeglichen werden, wenn sie nicht erneut eingespielt oder gesampelt werden können. Zudem ermöglicht diese Technik, die spielbare Tonhöhe eines Instruments zu erweitern (eine Gitarre kann z. B. eine Oktave tiefer gerechnet werden).

Rückgekoppelte Pitch Shifter sind u. a. der Harmonizer der Firma Eventide und der Super Shifter der Firma Boss. Durch die Rückkopplung kann ein künstlich erhöhter Ton am Ausgang zurück in den Eingang geleitet werden, um abermals erhöht zu werden und so weiter. Dabei entsteht ein schnell aufsteigendes Arpeggio.

Octaver

Ein Octaver ist ein Effektgerät für E-Gitarren und -Bässe, das dem gespielten Ton einen oder mehrere Töne hinzufügt, die eine oder mehrere Oktaven über oder unter diesem erklingen. Der Octaver wurde von Roger Mayer entwickelt und zum ersten Mal 1967 von Jimi Hendrix eingesetzt

Bei einem klassischen, analogen Octaver wandelt ein Schmitt-Trigger die sinusähnlichen Töne des Instruments in ein Rechtecksignal um, dessen Frequenz dann mit einem Flipflop-Frequenzteiler halbiert resp. geviertelt wird. Im 2:1-Verhältnis geteilt, ergibt der Effekt die erste und im 4:1-Verhältnis die zweite Sub-Oktave.

Dieses Verfahren ist simpler als die eines Pitch-Shifters, dessen digitale Umrechnung meist ein paar Millisekunden hinterherhinkt. Beim Pitch-Shifter muss erst eine kurze Weile ein Ton erklingen und den Lesezeiger durchlaufen, welcher Samples entnehmen muss und diese dann höher setzt. 

Bei akkurater Spielweise verhält sich dagegen ein Oktaver fast synchron zum eingespielten Ton.

Klassische Oktaver funktionieren nur monophon, was das Spielen von Intervallen und Akkorden unmöglich macht. Bei neueren Geräten sind auch polyphone Spielweisen möglich.

Harmonizer

Mit Hilfe eines Harmonizers lassen sich aus einem Einzelton vielschichtige Klänge erzeugen. Wird der Pitch Shifter etwa auf das Intervall einer großen Sekunde eingestellt und auf seinen Eingang relativ stark rückgekoppelt, so entsteht ein Klang aus aufeinandergestapelten Sekunden, der die Ganztonleiter enthält.

Auch Mikrocluster lassen sich so erzeugen; darüber hinaus ist eine beliebige Transposition nach oben oder unten möglich. In der Popmusik werden Harmonizer vor allem zur Simulation von Satzgesang eingesetzt. Bekannt ist dieser Effekt jedoch durch die britische Rockgruppe Queen geworden.

Diese haben den Effekt sowohl bei vielen Gitarrenparts als auch beim Gesang eingesetzt und so wesentlich zur Beliebtheit beigetragen.

Der Klang eines Harmonizers ähnelt gelegentlich dem eines Vocoders und wird daher mit diesem manchmal verwechselt.

Vocoder

Das ursprüngliche Funktionsprinzip beruht auf der Zerlegung eines Eingangssignals in seine Frequenzbestandteile, der Übertragung dieser Bestandteile als Parametersatz, sowie der darauf folgenden Resynthese des Signals am Ziel auf der Basis der Parameter aus einem Rauschsignal. Somit verfügt ein Vocoder über eine Aufnahmeeinheit (Coder) zur Klanganalyse und einen Wiedergabeteil (Voder) zur Klangsynthese. Das Arbeitsprinzip basiert auf der Funktionsweise des menschlichen Sprachorgans.

Bei der Anwendung als Effektgerät wird das Ausgangssignal nicht aus Rauschen synthetisiert, sondern ein zweites Eingangssignal wird der spektralen Zusammensetzung des ersten Signals entsprechend moduliert. Es werden also zwei Eingangssignale verarbeitet, die vom Vocoder miteinander verknüpft werden. Dem Schwingen der Stimmbänder beim menschlichen Sprachorgan entspricht das zweite Eingangssignal, es liefert das Grundsignal, aus dem das Ausgangssignal erzeugt wird. Der Artikulation durch Zunge und Lippe entspricht das erste Eingangssignal, es dient als Steuersignal für das Klangspektrum und die Modulation, wobei das Spektrum des ersten Signals auf das zweite formend wirkt. Mit einem Sprachsignal als Steuersignal und einem zu modulierenden Instrumentensignal ist es etwa möglich, ein Instrument „sprechen“ zu lassen.

Im Vocoder wird zunächst die Grundfrequenz des Eingangssignals herausgelöst und als Träger genutzt. Das Klangspektrum wird mit Hilfe einer Bandpass-Filterbank in einzelne Frequenzbänder aufgeteilt. In den einzelnen Bändern wird durch Gleichrichtung der jeweilige Amplitudenverlauf in eine entsprechende Spannung umgewandelt. Die Spannungen aller einzelnen Bänder stellen zusammen den oben angesprochenen Parametersatz dar. Die Genauigkeit der Klanganalyse hängt von der Anzahl der verwendeten Filter sowie deren Einsatzfrequenz ab.

Bei der Synthese steuert das Trägersignal einen Oszillator, der die Grundschwingung erzeugt, während mit Hilfe einer zweiten Filterbank, gesteuert durch die von den Envelope Followers hervorgebrachten Spannungskonturen, das analysierte Klangspektrum auf der Basis von weißem Rauschen neu aufgebaut wird.

Vocoder in der Musikpraxis sind jedoch mit zwei Eingängen für unterschiedliche Signale ausgestattet, die jeweils dem beschriebenen Prozess unterzogen werden. Die Verschaltung der beiden Eingangssignale ist eine Matrix, deren Steuersignale auch vertauscht oder gleichgeschaltet werden können.

Man kann damit beispielsweise die Stimme eines Sängers durch einen Orgel- oder Streicherklang so ersetzen, dass ein mehrstimmig eingespielter Satz den Gesangstext artikuliert. Durch Kombination verschiedener Eingangssignale und technischen Manipulationen sind vielfältige Soundmöglichkeiten mit der menschlichen Stimme (z. B. Roboter- oder Micky-Maus-Stimmen), aber auch verschiedene Instrumentaleffekte erreichbar.

Der Klang eines Vocoders ähnelt gelegentlich dem eines Harmonizers, und wird mit ihm verwechselt. Entgegen einer weit verbreiteten Meinung ist der sogenannte „Cher-Effekt“ (erstmals zu hören auf Chers Believe) nicht mit einem Vocoder, sondern mit Hilfe der Software Auto-Tune von Antares bzw. des entsprechenden Hardware-Gerätes des gleichen Herstellers entstanden. Auto-Tune wird normalerweise zur Tonhöhen-Korrektur von schlecht intoniertem Gesang verwendet. Die Produzenten des Stückes leugneten zunächst die Verwendung, wohl um Cher nicht mit schlecht intoniertem Gesang in Verbindung zu bringen.

Auf Regelmöglichkeiten verzichte ich hier, das sie je nach Hersteller zu verschieden sind