DSP-Effekte

DSP-Effekte


DSP heißt so viel wie "Digital Signal Processing" und bedeutet für den Audio-Bereich, Audiospuren mit allen möglichen mathematischen Algorithmen zu versehen. Warum? Damit sie besser klingen. 1.Dynamik-Funktionen
Ein Anwendungsgebiet von DSP besteht darin, die Dynamik der Audiospur mit einem "Compressor/Limiter/Expander" zu verändern. Als Beispiel dient die Soundforge 4.0 "Graphic Dynamics" - Funktion:


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Bei allen verbreiteten Programmen läßt sich die Komprimierung durch einen Graphen einstellen. Es ist eine zweidimensionale Fläche. Der Wert der Kurve auf der horizontalen x-Achse (hier: IN) bezeichnet den ursprünglichen Lautstärkepegel, die vertikale y-Achse (hier: OUT) sagt aus, auf welchen dB-Wert der Pegel gesetzt wird.
Eine Linie im 45 Grad-Winkel besagt, daß x- und y-Wert gleich sind, daß also die Lautstärke unverändert bleibt. Wenn diese Linie allerdings von -5 db bis 0 db horizontal verläuft, heißt das, daß alle Abschnitte, an denen der Pegel -5 db überschreitet, radikal auf -5 db gestutzt werden, was Verzerrungen hervorruft. Wenn die Line ab -5 db so verläuft, daß bei 0 dB beispielsweise ein Endwert von -4 db erreicht wird, werden diese Abschnitte etwas schwächer abgesenkt.
Beim "klassischen" Hardware-Kompressor läßt sich die Kurve mit 2 Reglern verstellen: "Threshold" gibt den Lautstärkepegel an, der überschritten werden muß, damit der Kompressor aktiv wird. "Ratio" gibt an, wie stark komprimiert werden soll.
"Attack" gibt die Zeit an, die zwischen dem Überschreiten des "Threshold"-Wertes und der vollen Leistung des Kompressors vergehen soll. "Release" gibt die Zeitspanne an, in der wieder die Originallautstärke erreicht wird, wenn der "Threshold"-Wert unterschritten wird.
Eine kurze Attack-Zeit bei einer starken Kompression (hoher "ratio"-Wert), bewirkt, daß z.B. beim Gesang die Wortanfänge klick-artig betont werden, was für einen sehr harten Sound wirkt. Hier ist der Kompressor auch als Gestaltungsmedium einsetzbar.
Ein "Expander" ist ein umgedrehter Kompressor. Bereiche, die sehr leise sind, werden noch mehr abgesenkt. Dies wird fast immer zur Rauschunterdrückung angewandt.
Ähnlich funktioniert auch die "Noise Gate": Alle Soundabschnitte, die einen bestimmten Pegel unterschreiten, werden stumm geschaltet. Ein Anwendungsgebiet ist die Schlagzeugaufnahme, bei denen oft z.B. das Mikro der Snare in geringer Lautstärke auch die Bassdrum-Schläge mit aufnimmt. Mit einer Noise-Gate werden diese Störgeräusche herausgeschnitten, wobei die laute Snaredrum nicht beeinflußt wird. 2.Raumsimulationen
"Reverb" oder "Hall" dient dazu, einen Raumklang zu simulieren. Ein Hall besteht zum einen aus den Reflektionen, die direkt von der Wand abprallen ("early reflections"), aus denen man auf die Größe des Raumes schließen kann, und aus einem langsamen, diffusen Abklingen, aus dem die Beschaffenheit und Oberflächenstruktur des Raumes hervorgeht.
Indem der Nachhall auf den rechten oder linken Kanal verteilt wird, kann man aus Mono-Spuren einen satten Stereo-Effekt erzeugen. Die einstellbaren Parameter variieren von Programm zu Programm.
Ein Reverb eignet sich vor allem für klingende Instrumente, deren Frequenzbereich in der Mitte liegt. Instrumente mit tiefen Frequenzen wie Bassdrum und Bassline sowie Instrumente mit hohen Frequenzen, die keinen eigenen Klang haben wie bestimmte Shaker, Hihats u.a, eignen sich nicht für einen Reverb. Bei tiefen Instrumenten klingt das Resultat dumpf und macht den Sound zu einen undurchdringlichen Klangbrei. Bei hohen Instrumenten hört sich der Nachhall sehr verrauscht und unsauber an. Klingende Instrumente mit einem hohen Frequenzbereich, z.B. Trompete oder Violine, sind wie geschaffen für einen Hall, bei dem die hohen Frequenzen herausgefiltert werden. Dadurch klingt das Instrument viel sanfter und weicher.
Ein "Echo" wiederholt einen Klang beliebig oft mit einer bestimmten Verzögerung, bei jeder Wiederholung nimmt allerdings die Lautstärke ab. Indem man die Verzögerung für beide Kanäle auf unterschiedliche Werte setzt, und indem man das Echo abwechselnd nach rechts und links verlagert ("bouncing"), kann man einen netten Stereo-Effekt erzeugen. Ein Echo von 200-300 ms erzeugt einen sehr imposanten, gewaltigen Klang.
Echo eignet sich aber nur für perkussive Instrumente, Flächen-Instrumente wie Strings und alles, was längere Zeit auf einem Ton stehen bleibt, eignet sich nicht für Echo, weil man es gar nicht wahrnimmt. Immer wieder gerne verwendet wird ein Echo beim Gesang am Ende der Textzeile, passend zum Rhythmus.
Ein "Delay" funktioniert wie "Echo", der Klang wird aber nur einmal wiederholt. Ein kurzer Delay von 50 ms läßt die Audiospur wie in einem kleinen, kahlen Raum klingen. Dieser Effekt wurde in den 80´er Jahren (und wird immer noch) gerne für Gesang und auch für Gitarrensolos genommen. Auch eine Snare klingt mit einem Delay viel kraftvoller.

3.Modulations-Effekte
Bei einem "Flanger" wird das Original mit einem in der Tonhöhe veränderten ("modulierten") Signal zusammengemischt, welches mal langsamer und mal schneller als das Original läuft, wobei man das ganze zwischen rechts und links hin- und herschweben lassen und somit einen schönen Stereo-Effekt erzeugen kann. Dabei ist vor allem die dabei entstehende Resonanz wichtig. Dieser Resonanz-Sound wird oft mit dem Geräusch eines vorbeifliegenden Düsenjets verglichen.
Ein "Chorus" funktioniert ähnlich wie ein Flanger, er kann aber mehrere modulierte Signale gleichzeitig hinzufügen, so daß ein satter, voller Klang erzeugt werden kann.
Chorus, Flanger und auch ein Phaser gehören zu den wenigen Effekten, die sich für bassbetonte oder flächendeckende Instrumente eigenen. Auch für E-Gitarre eignen sich alle 3 Effekte, beim Gesang klingen sie etwas subtil, und in Verbindung mit einer Homerecording-Aufnahme, die naturgemäß nicht einer professionellen Studioaufnahme entspricht, könnte das Ganze etwas schäbig wirken.
Dies gilt auch für alle übrigen Effekte. Man sollte im Zweifelsfall lieber auf einen Effekt verzichten, wenn dem Instrument dadurch die Transparenz verloren geht. Ein beliebter Fehler ist es, den sog "Mega-Bombast-Tanzmucke-99-Sekunden-Hall" (Zitat Solo 4/9
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zu nehmen oder auch mehrere Effekte gleichzeitig auf ein Instrument zu packen - also erst Delay, dann Chorus, dann noch einen Reverb und zum Schluß noch ein Pitch Shifter. Mit dezenteren Effekten klingt ein Song manchmal knackiger und transparenter.
Bei vielen modernen Aufnahmen werden statt langer Nachhallzeiten nur ganz kurze Hallzeiten von 50 bis 200 ms genommen, so daß das Ganze dann eher trocken klingt, aber trotzdem einen satten Stereoeffekt aufweist, wenn man direkt vor den Boxen sitzt oder Kopfhörer aufsetzt. 4.Klangbearbeitung
"Noise Reduction" macht das, was der Name sagt: Es entfernt Rauschen, indem es aus einem Abschnitt, der nur aus Rauschen besteht, Frequenz und Charakteristik des Rauschens analysiert ("Noiseprint") und dann dieses Rauschen aus der Aufnahme filtert.


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Leider gehen dabei auch immer viele hohe Frequenzbereiche verloren, was man aber in Kauf nehmen kann. Meistens gibt es dazu noch eine "Click Removal" Funktion, die Klicks und Knacken entfernt, die meistens in alten Schallplatten vorhanden sind. Dazu werden die entsprechenden Stellen interpoliert und abgerundet.
Manchmal sollte man das Knacken von alten Phono-Aufnahmen ruhig drinlassen, denn es klingt sehr nostalgisch ("Vintage" eben) und gibt einem sehr transparentem und gleichmäßigen Digitalsound einen gewissen "Dreck-Faktor", der ganz reizvoll sein kann. Vor allem Hip Hop, Trip Hop und Drum´n´Bass setzen das Vinyl-Knistern gerne als Stilmittel ein, oft sogar extra künstlich generiert. Effekte, die den Klang bewußt verschlechtern sollen, nennt man übrigens "LoFi-Effekte". 5.Lautstärke-Bearbeitung
Etwas unspektakulärer, aber unverzichtbar, sind die Lautstärke-Funktionen: "Fade In" und "Fade Out" läßt die Lautstärke über einen bestimmten Zeitraum gleichmäßig anschwellen bzw. abklingen. "Envelope" oder auch "Fade Graphic" läßt den Benutzer eine Kurve zeichnen, mit der der Lautstärkeverlauf über eine bestimmte Zeit gesteuert wird. Eine Kurve, die erst nach oben feht und dann wieder absinkt, wäre in diesem Fall ein "Fade In" mit anschließendem "Fade Out".
"Normalize" hebt die Lautstärke der Audiodatei so stark an, daß bei einem eingegebenen Wert von 100% der höchste Lautstärkepegel genau 0 db beträgt. Man kann nach Bedarf auch ein Stück übersteuern, wenn man "Normalize" auf einen Wert über 100% setzt. Bei Soundforge 4.0 kann auch ein "Compressor" dazugeschaltet werden, der dann die übersteuerten Bereiche komprimiert.
"Amplify" ist schlicht und einfach ein Lautstärkeregler, mit dem man die Laufstärke eines bestimmten Bereiches anheben oder senken kann. "Amplitude Modulation" läßt die Laufstärke nach einem bestimmten Kurvenmuster modulieren: Die Lautstärke folgt dem Weg einer Sinuskurve, einer Sägezahnkurve oder einer Rechteckkurve.
6.Summenkompression
Bei jeglicher Form von Musikhören gilt: Je lauter, desto besser. Je höher die Lautstärke eines Tracks ist, desto stärker ist dessen Wirkung auf den Körper. Der Puls beschleunigt sich, die Atemfrequenz steigt an.
Alles schön und gut, wird man sich sagen, aber was ist, wenn jemand die Musik am Verstärker leise gedreht hat?
Dann zählt vor allem die Lautstärke des Stückes im Vergleich zu anderen Stücken. Ein Track, der leiser als andere Tracks klingt, findet weniger Beachtung, er wird leicht überhört. Genauso ergeht es übrigens auch einem Radiosender, der leiser als andere Radiosender klingt. Deshalb hat fast jeder Radiosender (neben sog. psychoakustischen Effekten) Geräte zur Optimierung der Lautstärke integriert. (OptiMOD, TC Finalizer, Ultramaximizer, Jünger u.s.w.).
Die Digitaltechnik setzt der Lautstärke eine klare Grenze. Während analoge Geräte eine Anhebung der Lautstärke auf über 0 db erlauben, wobei es nur langsam zu einer Übersteuerung kommt, werden bei der Digitaltechnik alle Klanginformationen, die zu laut sind, radikal abgeschnitten. Die Skizze zeigt deutlich, wie dies dann aussieht: Die Kurve müßte eigentlich spitz verlaufen, stattdessen sieht man nun eine flache Linie, die den maximal möglichen Wert darstellt, den die digitale Kurve annehmen kann.
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Deshalb müssen wir sog. Summenkompression anwenden. Dafür gibt es PlugIns wie den Waves L1-Ultramaximizer, den TC Native L oder den Loudness Maximizer von Steinberg. Sie funktionieren im Prinzip wie ein sog. Limiter, sind aber speziell auf die Funktion der Lautstärke-Maximierung zugeschnitten.
Man gibt einen Wert an, um wieviel Dezibel die Lautstärke angehoben werden soll. Alle Klanginformationen, die nur knapp unterhalb der 0 dB Grenze liegen, würden jetzt normalerweise radikal gestutzt werden (s. Skizze). Der Limiter sorgt nun dafür, daß diese sanft und unhörbar abgesenkt werden.
So kann man am Ende noch mal kräftig Gas geben. Durch diesen Vorgang geht allerdings viel Dynamik verloren. Aber speziell für Musik, die ab den 80´er Jahren entstanden ist, gilt die Tatsache, daß sich unsere Hörgewohnheiten hier bereits auf eine geringe Dynamik eingestellt haben. Musik mit hoher Dynamik wird oft als etwas "kraftlos" empfunden.
von Birdseed empfohlene Audio-Software
Es gibt inzwischen einen unüberschaubaren Markt an PlugIns zum Berechnen von Effekten. Bei den Programmen zum Editieren von Audiosoftware gibt es drei wichtige Vertreter, die ich kurz vorstellen möchte:
Cooledit 2000
Der Soundeditor mit dem besten Preis-/Leistungs-Verhältnis: Er kostet schlappe 69 $ und besitzt annähernd gleiche Leistung wie seine Konkurrenten, wenn nicht sogar bessere - vor allem das sample-genaue, komfortable Editieren sucht man bei der Konkurrenz vergeblich. Der Hall (Reverb) dagegen klingt zwar nett, leider ist die Berechnungszeit ziemlich hoch. Der "Compressor/Limiter/Expander" ist ziemlich leistungsschwach. Cooledit unterstützt 32 bit Berechnung, DirectX-Plugins, bietet aber auch eine Menge eigener Effekte. Für ca. 400 DM gibt es dann Cooledit PRO, die Mehrspur-Variante von Cooledit.
Soundforge 5.0
Wer ca. 700.- DM übrig hat, kann sich Soundforge 5.0 zulegen: Es besitzt gegenüber Cooledit eine viel umfangreichere Chorus-Funktion, eine erstklassige "Normalize" Funktion mit Peak Limiter, einen Multiband-Limiter, der nur bestimmte Frequenzbereiche komprimiert, eine Wah-Wah-Funktion, einen Phaser und noch einiges mehr, was Cooledit nicht bieten kann. Ob einen das Ganze dann wirklich die 500 DM Mehrkosten wert ist, kann jeder selber entscheiden, wenn er sich die Demoversion runterlädt. Zumal die die ausgefallenen Effekte inzwischen als separate DirectX-Plugins erhältlich sind. Als Soundforge-interne PlugIns sind "Noise Reduction", "Click Removal", ein "Spectral Analyzer" und ein "Batch Converter" erhältlich. Auf die letzten beiden PlugIns kann man aber gut und gerne verzichten.
Wavelab 3.0
Die Stärke dieses Programms ist die sog. Realtime-Engine, mit der man Effekte mit einem ausreichend ausgebauten PC in Echtzeit berechnen kann. Es können sogar mehrere Effekte übereinander gelegt werden, bis der Computer dann schlapp macht. Per Full-Duplex kann man den Computer sogar als Echtzeit-Effektgerät benutzen, wobei sich natürlich eine Latenzzeit von mindestens 100 ms ergibt.
Die Fenster zur Parametereinstellung wurden richtigen Effektgeräten nachempfunden. Leider ist die Bedienung ziemlich umständlich und ungenau, die Einstellung der Parameter ist eher mühsam und die ganze Programmstruktur recht unlogisch aufgebaut. Die Leistungsfähigkeit der mitgelieferten Effekte ist eher Mittelmaß: Außer den Standard-Effekten gibt es noch die Plugin-Effekte (intern/DirectX/VST), die durch die offene Programmstruktur leicht integriert werden können. Mit dem "Denoiser" und "Loundness Maximizer" kommen manche nich so gut zurecht, aber der "Grungelizer", der Rauschen, Knacken und Brummen generiert, ist als LoFi-Effekt absolut praktisch, ansprechend gestaltet und einfach zu benutzen.
Der "Spectralizer", der verlorengegangene Obertöne hinzufügt, ist empfehlenswert, weil er den Klang auffrischt und knackiger macht. Für den stolzen Preis von 600-1000 DM pro zusätzlichem Effekt, ohne welche Wavelab kaum mehr als Cooledit leistet, kann man sich aber auch sinnvollere Sachen kaufen, wie z.B. Soundforge 4.5 oder die Waves PlugIns.
Wavelab 3.0 kostet ca. 830 DM.
Cooledit Pro
Dies ist die Luxus-Variante von Cooledit 2000. Sie kostet diesmal "schlappe" 399$. Dafür bietet sie auch Funktionen, die sie zu einer leistungsfähigen DSP-Software machen: Es gibt einen Mehrspur-Recorder, bis zu 32 bit Auflösung von WAV-Dateien, Unterstützung fur DirectX-Plugins, neue DSP-Funktionen, zum Teil mit Echtzeit-Preview, z.B. einen Phaser, einen Chorus, den langersehnten brauchbaren Compressor, ein Multitap Delay, einen Click/Pop/Hiss-Eliminator, mehrere neue Equalizer/Filter, eine erweiterte "Noise Shaping" Funktion und MIDI-Synchronisation. Der Mehrspur-Recorder hat leider noch einige Schwächen, die man bei solch einem Preis nicht erwarten sollte, z.B. ein fehlendes (virtuelles) Mischpult, um alle Spuren übersichtlich abzumischen.