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Subbass Synthese für Kopfhörer und kleinere Lautsprecher

Dieses Thema im Forum "Tutorials" wurde erstellt von Yacc, 16.05.19.

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  1. Yacc

    Yacc Themenersteller Musikmacher

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    Das ist mein erstes Tutorial hier, bitte habt etwas Nachsicht, falls inhaltlich was nicht ganz korrekt ist oder Fachbegriffe falsch benutzt habe oder ähnliches. Aber lasst es mich ruhig wissen :)
    Auch zur textlichen Struktur könnt ihr gerne was schreiben, da es nicht unbedingt meine Stärke ist.
    Wenn ihr noch Fragen habt kann ich die gerne beantworten bzw auch nochmal den Text überarbeiten.

    Das Ganze ist doch deutlich länger und theoretischer geworden als gedacht, wer die Theorie überspringen will und den Hintergrund wie ich darauf gekommen bin, der kann einfach runter bis zur Synthese scrollen, oder sich auch nur das Ergebniss am Schluss anhören.



    Ich hatte letztens beim Soundschrauben für mich persönlich eine sehr interessante Entdeckung gemacht und dabei für mich meinen optimalen Subbass gefunden der auch ohne Subwoofer deutlich mehr Druck macht.

    Ich will hier mal zum einen erklären was es damit auf sich hat, ist, wie ich darauf gekommen bin und ein bisschen die Theorie dahinter.

    Die Suche nach den optimalen Subbass für alle Ausgabegeräte.



    Nutzen der Obertöne anderer Wellenformen + Lowpassfilter:
    ich habe die letzten Jahre auf der Suche nach den optimalen Subbass, viel herumpropiert und bin dabei zu zu den Schluss gekommen dass das ganze rumgeschraube mit anderen Wellenformen als Sinus, z.b Saw oder Square mit nen Lowpassfilter, und EQing und komprimierung für mich keine optimalen oder gar schlechte Ergebnisse für einen Subbass bringt.
    Vor allem wenn man den Lowpass an der falschen Frequenz setzt und das Lied eine Chordprogression mit wechselnden Grundtönen hat kann man sich so den ganzen Bassbereich versauen.

    Die Mühe die Filterfrequenzen passend zur Akkordfolge zu automatisieren hab ich mir nie gemacht, vielleicht hätte es dann wohl auch besser hingehauen ;)

    gescheiterte Versuche einen Sinus Sub mit EQing "aufzublähen":
    Probleme gibt es auch mit EQ Boosts im Bassbereich warum soll eine Note lauter sein als der andere? weil genau nichts anderes erreicht man durch zu schmales EQing Bassbereich ;)

    Ein Sub muss theoretisch nicht EQt werden, wenn manche Noten nicht so gut "drücken" liegt das entweder an der Abhöre die nicht mitkommt, oder am Raum selber, der durch Raummoden manche Frequenzen überbetont.
    Also wenn man im Subbereich zu schmal boostet oder wegnimmt, macht man eigentlich nichts anderes als den Bass auf die eigene Abhörumgebung anzupassen.

    zudem kann EQing auch Phasenprobleme verursachen wenn man z.b vorhat noch einen Bass über den Sub zu layern. Warum dass so ist möchte ich aber nicht auch noch erklären, dass wird hier sonst noch zu lang. Aber wen das Thema interessiert, der kann ja mal die Suchmaschine bemühen mit den Stichwörtern: Linear Phase, Natural Phase und Zereo Latency.

    (Entscheidend ob Layering gut funktioniert hängt oft auch mit den Phase der beiden Layer zusammen und ob diese sich zu sehr ausdünnen oder gut ergänzen, manchmal kann das zeitliche versetzen einer Layerspur und somit verschieben der Phase wahre "Wunder bewirken")

    Sub komprimieren:
    Kompression auf nen Sub bringt auch eher wenig außer man möchte mit extremen Kompressoreinstellung die Wellenform so verbiegen dass man Obertöne erzeugt.
    Warum? Kompression macht nichts anderes als Dynamik zu reduzieren, ein unbearbeitete Wellenform hat keine Dynamik die zu reduzieren wäre. Erst bei kurzen Attack und Release Zeiten und hoher Ratio, passiert auch tonal was. Ein Klangbeispiel ist ganz unten auch mit in der mp3.

    Wie mache ich dann aber fett krass Bass Alta Junge?!



    Wie ich herausgefunden hab sind Obertöne, bzw Oktaven und eine Quinte eine effektive Möglichkeit um den Sub tonal "anzureichern".

    wie bin ich darauf gekommen?
    Über das verwenden Saturation (Sättigung) und dann die Betrachtung im Sonogramm was für Frequenzen diese Sättigung den Ton hinzufügt.

    was ist ein Sonogram?
    das ist ein Sonogram, es zeigt einen "live" die Frequenzen eines Audiosignals an.

    Hier zur veranschaulichung als Beispiel das Sonogram eines fertigen Tracks:
    Sonogram.png


    Nun das Sonogram eines Sinustons auf der Note G1:
    g1.png

    wie man sieht, sieht man nicht viel. Ein Sinus erzeugt nur genau diese eine Frequenz, sauberer gehts nicht sozusagen.
    Aber wenn die Kopfhörer / Lautsprecher des Hörers diese Frequenz nicht wiedergeben können, weil zu tief, dann wird folgerichtig so gut wie garnichts wiedergegeben (zumindest solange nicht bis die Anlage oder die Kopfhörer das Signal noch zusätzlich sättigen und wieder Obertöne erzegut die für das Gerät wiedergebbar sind)

    Was ist Sättigung / Saturation?



    Sättigung ist das hinzufügen von Obertönen, bzw auch ein leichtes Verzerren der Wellenform.

    Jetzt habe ich den Sinus auf G1 durch ein Sättigungsplugin geschickt.
    und siehe da es tauchen lauter andere Frequenzen auf, sogenannte Obertöne.

    Ich hab hier die für den Sub besonders interessanten Obertonfrequenzen rot markiert:
    g1sat.png

    erstmal haben wir den Grundton G1 (49Hz)
    nun eine Oktave G2 (98Hz)
    dazu kommt nun die reine Quinte D3 (147Hz)
    und eine weitere Oktave G3 (196Hz)

    (das ergibt sozusagen auch einen Akkord der im Rock und Metal Bereich auch als "Powerchord" bekannt ist aber dass nur am Rande.)

    nach oben hin wurden durch die Sättigung auch auch noch weitere Obertöne erzeugt, die finde ich aber nicht weiter interessant für einen Subbass vor allem wenn man vor hat später noch zu Layern.

    Zudem ist da auch irgendwas bei 1 Hz aufgetaucht.

    (wenn man solche Artefakte wie diese 1 Hz im untersten Hertzbereich nicht mit einen linear phase EQ wegfiltert sondern z.b im Zereo Latency modus oder minimal Phase, wird sich der klangliche Charakter des Subs verändern, das kann gut sein aber auch schlecht sein, das kommt ganz drauf an und muss immer im Kontext zu anderen Spuren beurteilt werden. In mehr als nur einen Fall bei mir, klang es besser solche Frequenzen drin zu lassen, oder nochmal Die Filterfrequenz hin und her zu schieben.)


    Die Idee



    Nun kam ich auf die Idee, einen saturierten Sinus Sub mittels Synthese nachbauen, aber auch mal ausprobieren wie es klingt wenn ich die reine Quinte eine Oktave tiefer, also näher an den Grundton setze, also auf D2 (73,5Hz)

    jetzt könnte man sich denken, ok, also lasse ich meinen Subbass einfach einen Powerchord spielen und Programmiere die entsprechenden Midi Noten ein.
    Aber Pustekuchen, zum einen werden alle drei Töne gleichlaut sein wenn man nicht die entsprechenden Velocity Werte eingibt, was zusätzlicher aufwand ist und sich auch nicht so gut als Preset abspeichern lässt ;)
    wenn alle drei Frequenzen gleichlaut sind hat der Grundton auch nicht mehr den selben Druck und die selbe Gewichtung wie vorher, es klingt in meinen Ohren auch echt nicht gut, aber entscheidet selbst.

    und zum anderen wird es minimal etwas phasing geben wenn die Quinte über Noten erzeugt werden, wieso? dass erkläre ich jetzt:

    Phasing der Quinte zum Grundton



    Manch einer weiß bestimmt schon dass eine Oktave immer die doppelte Hertz Zahl beträgt (49Hz*2=98Hz)
    und dass die durch Sättigung erzeugte reine Quinte das Anderthalbfache des Grundtons beträgt
    (49Hz*1,5=73,5Hz), haben wir auch gerade über die Beobachtung im Sonogramm herausgefunden.

    Nun hat man sich aber im 19. Jahrhundert aus Gründen darauf geeinigt Noten nicht einfach Stur mathematisch aufzuteilen sondern "wohltemperiert" bzw gleichstufig.
    mehr dazu hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichstufige_Stimmung

    Das Resultat der gleichstufige Stimmung ist, dass wenn ich ein D2 auf spiele produziert mein Synth keinen Ton mit der Frequenz von 73,5Hz sondern von 73,42Hz und das erzeugt eine Phasenverschiebung bzw eine Schwebung.
    dass möchte ich aber vermeiden da ich einen möglichst gleichmäßigen Subbass erzeugen will, der eher den Charakter eines angesättigten Sinus entspricht, mir aber noch mehr direkte Kontrollmäglichkeiten über Einstellungen im Synthesizer lässt.

    Warum gibt es bei eine reinen Quinte keine Phasenverschiebung bzw Schwebungen? Ganz einfach, Hertz ist eine Einheit die angibt wie oft sich ein wiederholender Vorgang in einer Sekunde wiederholt. Das Signal eines Sinus mit einer Frequenz von 73,5 Hz lässt sich also wunderbar zu der Frequenz von 49Hz "addieren" da die Wellenlänge von 49Hz anderhalb mal kleiner ist als die von 73,5 Hz. dass heisst obwohl es verschiedene Frequenzen sind Treffen sich die Anfangs- und Endpunkte der Wellen periodisch immer wieder an den selben Stellen.

    Blau= 49,00Hz
    Rot= 73,5Hz

    w1.png

    alles schön gleichmäßig :)

    und jetzt ein Phasenverschobenes Signal:
    w4.png

    Nur zum Verständniss, ich habe jeweils zwei Screenshots von den einzelnen Wellen der Frequenzen gemacht und mit Bildbearbeitung übereinander gelegt, normalerweise werden die Signale "zusammengerechnet".
    Und eben aufgrund dieser "Zusammenrechnung" der Signale können Phasenauslöschungen im Bassbereich sehr verheerend sei. (Deswegen im Mix möglichst immer den Bassbereich sauber halten)

    Durch periodische Auslöschungen kommt es zu einen wabernden Pulsieren der Amplitude (Lautstärke) das kann jeder selber Testen indem er Zwei sehr tiefe Sinustöne z.b im Abstand von einen Halbton spielt.
    Dass ist aber jetzt nur ein überspitztes Extrembeispiel zur verdeutlichung und tritt bei einen Quintabstand nicht in dieser Krassheit auf.

    Ein Signal mit zwei von der Wellenlänge her "gut zusammenpassenden" Wellen sieht dann folgendermaßen aus:
    w5.png

    und was hat mit den Bass zu tun den wir synthetisieren wollen?
    ganz einfach die Frequenz eine Quinte in gleichstufiger Stimmung (auf die auch alle mir bekannten Synths gestimmt sind) beträgt genau dass 1,498307 fache des darunter liegenden Grundtons oder auch einfacher -1,96 Cent.


    Die Synthese



    Nehmen wir also in einen Synthesizer unserer Wahl, in meinen Fall ist es Serum und fügen Drei Oszilatoren hinzu. der Sub Oszilator genertiert den Grundton OSC A die reine Quinte und OSC B die Oktave

    Rot markiert sind die absolut notwendigen Einstellungen, am wichtigsten ist es den Random Phase Regler (Rand) auf 0 zu drehen, damit alle Oszilatoren immer mit der selben Phase starten. um Phasenauslöschungen zu vermeiden.
    um Phasenauslöschungen bis aufs Maximum zu reduzieren addieren wir die fehlenden 1,96 Cent bei OSC A um aus der gleichstufigen Stimmung wieder in eine reine Stimmung zu kommen. (mehr dazu hier

    Da Serum aber keine Nachkommastellen bei den Cent (FIN Regler) kennt runden wir auf und nehmen einfach 2, das macht in der Praxis keinen Unterschied.

    Ob das Stimmen auf eine reine Stimmung überhaupt relevant ist, darüber lässt sich bestimmt Streiten, für mein Ohr klingt es besser, da der Sub mit Obertönen so keine Schwebungen in sich hat, genau so als hätten wir ihn durch Saturation erzeugt.

    Blau markiert sind die Regler womit man dann den Charakter des Subs bestimmen kann, also die Lautstärkeverhältnisse der drei Frequenzen zueinander und die Phase, wobei ich den Sub Oszilator (Grundton) immer auf der höchsten Lautstärke belassen würde.

    Wie schon erwähnt kann man noch mit der Phase rumspielen, das bestimmt an welchen Punkt der Wellenform der Oszilator startet. dass ändert nur leicht den klanglichen Charakter. Aber ihr könnt gerne meine Einstellungen als Ausgangspunkt nehmen.

    Interessant ist es auch das Ergebniss mit einen Osziloskop zu betrachten während man an den Phasen dreht.

    Einstellungen des Synths, als Beispiel hier in Serum:
    serumosc.png


    Das Ergebniss



    schauen wir uns den so synthetisierten Sub jetzt unter den Sonogram an sieht das so aus:
    Sono Obertonbass.png

    natürlich kann man jetzt immer noch zusätzlich Sättigung hinzufügen, finde das klingt sogar noch besser, muss aber jeder selber entscheiden :)

    Falls man das ganze im Anschluss noch etwas saturiert, dann finde ich kann man die obere Oktave von der Lautstärke her noch etwas runter drehen, sonst verliert der Grundton meiner Meinung nach zu sehr an Gewicht.


    mit Sättigung sieht das so aus, ganz schön viele Frequenzen ;) :
    Sono Obertonbass mit Saturation.png


    und an Ende klingt dass so




    erst nur der Grundton
    dann Grundton mit Sättigung
    dann Grundton + reine Quinte + Oktave
    dann Grundton + reine Quinte + Oktave + Sättigung
    dann Grundton + reine Quinte + Oktave + agressiver Kompressor


    Bei den Beispiel am Schluss, mit den Kompressor, habe habe ich Oszilator A und B etwas runtergedreht, da sonst kaum Unterschied zum vorherigen Beispiel zu hören gewesen wäre.



    Wer Serum hat, der kann eine Waveform mit Obertönen auch auf andere Weise erzeugen. Diese müssen dann auch nicht erst umständlich auf die reine Stimmung gestimmt werden und man ist nicht auf wenige Oszilatoren beschränkt.
    Keine Ahnung ob es auch andere Synths gibt die das können, dazu kenne ich zu wenige :)
    serum obertöne.png
     

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  2. Manoloco

    Manoloco Außensaiter

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  3. Schlumpfpeter

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    Ist die reine Quinte auch oktaviert oder sitzt sie tatsächlich im Quintabstand zum Grundton?

    +1 sticky
     
    Yacc bedankt sich.
  4. Yacc

    Yacc Themenersteller Musikmacher

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    direkt im Quintabstand zum Grundton und nicht oktaviert, finde das brummt richtig schön und habe ich nur mit Saturation nicht hingekriegt.
    Dass war überhaupt meine Motivation warum ich dass per Synthese nachbauen wollte :)
    man kann auch ausprobieren
    Grundton, Quinte, Erste Oktave, Oktavierte Quinte, zweite Oktave
    und nach oben hin immer leiser werdend, gibt sehr viele möglichkeiten :)

    man kann auch zusätzlich noch die Große Terz einbauen (auf rein Stimmen nicht vergessen) da die Frequenz der Große Terz wiederrum das 1,25 fache des Grundtons ist. und somit auch phasisch wieder gut unterzubringen ist.
    finde ich klingt aber nur eine Oktave überm Grundton gut, ist sonst zu nah beieinander was dann einfach nur in unkontrollierten rumpeln ausartet. :D
     
    Zuletzt bearbeitet: 16.05.19
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  5. Schlumpfpeter

    Schlumpfpeter Loudness-Opfer

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    In Bitwig gibt es dieses drawbarorgan Plugin. Damit sollte sich das basteln lassen! Wobei ich glaube dass das Teil keinen reinen Sinus kann, da ist immer bisschen Sättigung drauf, wenn ich mich recht erinnere.
     
    Yacc bedankt sich.
  6. Yacc

    Yacc Themenersteller Musikmacher

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    BW obertonsub.png

    jup geht, gerade fix nachgebaut, modus auf Pure stellen,hat dann auch nur genau die Obertöne die man will :)
    Interface funktioniert im Prinzip genauso wie der obere Teil des Wavetable editors in Serum.
    um die erste Quinte sozusagen eine Oktave "tieferzulegen" lässt man einfach die unterste oktave weg, deswegen ist der balken ganz links auch ganz unten und spielt einfach eine Oktave tiefer :D
     
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  7. AndiPaulo

    AndiPaulo Außensaiter

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  8. Yacc

    Yacc Themenersteller Musikmacher

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    klar das ist nix neues, aber durch plugins kaufen versteht man noch lange nicht im Detail und von der Theorie her was sie tun, außerdem kosten sie geld, also warum nicht vorhandene mittel nutzen? :)

    ich dachte bei diesen Subbass Tutorial auch vorwiegend an Layering am schluss mit eher "kreativen" bässen wie z.B Neuro und Reesebässe. oder generell alles was in die Richtung "stark effektierter verzerrter Bass" geht. diese haben oftmals nen richtig mies verwaschenes lowend.
     
    Zuletzt bearbeitet: 16.05.19
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  9. AndiPaulo

    AndiPaulo Außensaiter

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    Auchwiedawahr :jawohl:
    Lieber kapieren als kaufen
     
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  10. Schlumpfpeter

    Schlumpfpeter Loudness-Opfer

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    Vor allem machen die Plugins auch teilweise noch geht andere Sachen. Der rbass legt zum Beispiel auch noch ne Oktave drunter.

    Guck dir Mal einen einzelnen Sinus im pure Modus im Analyzer an. Ist der wirklich ohne jegliche Obertöne?
     
    Zuletzt bearbeitet: 16.05.19
  11. Schlumpfpeter

    Schlumpfpeter Loudness-Opfer

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    Bzgl. Lowend layern, vollstes Zustimmung.

    Wenn man jetzt noch irgendwie hin kriegen würde das eventuelle wobbles und Filterfahrten auch den sub mitnehmen würden..... Muss man wohl als externes Filter hinter legen und den Hauptlayer plus den Basslayer in ein Instrumentenrack legen.
     
  12. AndiPaulo

    AndiPaulo Außensaiter

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    Im Extremfall kann man einen Basston "hören" der zu tief ist um von der Box noch übertragen zu werden. Das Ohr hört nur die Obertöne und rechnet den Grundton dazu obwohl er nicht aus der Box kommt.
     
    Yacc bedankt sich.
  13. Yacc

    Yacc Themenersteller Musikmacher

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    du hast recht da ist noch "irgendwas" wenn ich den Grundton wegfiltere gibts noch nen Peaklevel von -57.4 dB, ich kanns aber nicht hören :D
    auch im Fabfilter EQ kann man da was sehen.
    ich hab im Sonogram nichts gesehen da es außerhalb der eingestellten dB Range war :)
    ja ich würd Sub + Layer in ne Gruppe routen und dort mit nen Filter filtern. :)
     
    Schlumpfpeter bedankt sich.
  14. Schlumpfpeter

    Schlumpfpeter Loudness-Opfer

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    Ok, wenn der zusaetzliche Signalanteil so niedrig ist, sollte es wohl nicht ins Gewicht fallen. Hab mich nur dran erinnert das ich mal auf der Suche nach nem low cpu plugin war das wirklich nru den reinen Sinus generieren sollte und dass das organ plugin wegen der Unsauberkeit raus geflogen ist. Hatte allerdings nicht auf die Level geguckt. Insofern ist das Plugin ja schon ziemlich perfekt, einmal preset erstellen in welchem die Frequenzen der einzelnen drawbars definiert sind und schon hat man seinen pimpbaren Sublayer.

    In Bitwig gibt es den Container "Instrumentlayer", der macht im Prinzip genau das was wir wollen. Damit sparst dir die Gruppe und hast alles auf einer Spur, kannst aber innerhalb des Containers jeden Layer einzeln bearbeiten und pegeln.

    Mit nem midi plugin "note pitchshifter" vor dem Subsynth, kann man dann noch zusaetzlich dafuer sorgen das der Sub immer in der richtigen Oktave spielt :)
     
    Yacc bedankt sich.
  15. Schlumpfpeter

    Schlumpfpeter Loudness-Opfer

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    Capture.JPG

    Gerade aus einem aktuellen Projekt, in welchem ich mich selber gerade mit dem organplugin als Subbass ueberrascht habe :D
     
    Yacc bedankt sich.
  16. Yacc

    Yacc Themenersteller Musikmacher

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    Bitwig wird mir von Tag zu Tag sympathischer :) Der Umstieg auf BW ist schon so gut wie beschlossene Sache :)
     
    Schlumpfpeter bedankt sich.
  17. Schlumpfpeter

    Schlumpfpeter Loudness-Opfer

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    Kann ich absolut nachvollziehen. Je mehr ich da entdecke desto mehr frage ich mich wie ableton das ueberleben will.
     
  18. holgi

    holgi Moderator Mitarbeiter

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    getan
     
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