Der singende Kondensator: Wie ein Theremin funktioniert

Während die Untertasse landet und die örtlichen Behörden schreien, um die Kontrolle zu erlangen, werden Sie wahrscheinlich die unheimlichen Töne eines Theremins im Soundtrack hören. Leon Theremin erfand das Gerät 1928. Es begann sein Leben als sowjetisches Laborkuriosum, bevor es sich zu dem Instrument entwickelte, das wir heute kennen.

Inspiriert von den winkenden Armen von Orchesterleitern nutzte Theremin seine Annäherungserkennungstechnologie, um ein berührungsloses Instrument zu schaffen. Seitdem ist das Theremin ein Markenzeichen von B-Movies und experimenteller Musik sowie ein perfektes DIY-Projekt für neugierige Musiker.

Stücke des Theremins

Das klassische Theremin-Design ist täuschend einfach. Auf den ersten Blick scheint es nur eine Holzkiste mit einer Handvoll Bedienelementen sowie zwei auffallend industriell aussehenden Antennen an beiden Enden zu sein.

Die vertikale Antenne steuert die Tonhöhe des Instruments, während die horizontale Antenne seine Lautstärke verändert. Diese sind als Pitch- bzw. Volume-Antennen bekannt.

Wie funktioniert es?

In großen Zügen erzeugen die beiden Antennen elektromagnetische Felder, die mit der eigenen elektrischen Kapazität des Darstellers interagieren.

Durch Bewegen der Hände in diesen elektromagnetischen Feldern kann der Spieler variable Oszillatoren in den Tonhöhen- und Lautstärkeschaltkreisen des Theremins genau modifizieren. Dadurch können sie komplexe Melodien scheinbar aus dem Nichts spinnen!

Da gibt es viel auszupacken. Um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, wie das funktioniert, wollen wir uns die zwei grundlegenden Teile ansehen, aus denen jeder Synthesizer besteht: Oszillatoren und Modifikatoren.

Was ist ein Oszillator?

Wenn Sie über Synthesizer sprechen, können Sie sich einen Oszillator als Quelle des Klangs vorstellen. Bei analogen Synthesizern wie dem Theremin ist ein Oszillator ein elektrisches Bauteil, das eine Wechselspannung erzeugt. Dies wird oft als Sinuswelle visualisiert:

Dieser analoge Oszillator und seine Wechselspannung sind das Herzstück unseres Synthesizers. Alles andere ist ein Modifikator – dh wie wir von einer einfachen Wechselspannung zu einem singenden, klingenden Synthesizer kommen!

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Jeder Oszillator kann nur einen Ton gleichzeitig erzeugen. Frühe Synthesizer wie das Theremin verwendeten eine kleine Handvoll Oszillatoren, sodass sie nur a erzeugen konnten monophon Leistung. Das bedeutet, egal wie harmonisch komplex oder bizarr der Synthesizer ist, die Musiker können immer nur eine Note gleichzeitig spielen!

Das wirft die Frage auf: Wie kommen wir von der Erzeugung einer einzelnen Wechselspannung zur Aufführung einer Tonleiter, geschweige denn einer ganzen Komposition?

Modifikatoren machen die Musik

Wenn die Oszillatoren eines Synthesizers sind die Engine, die Modifikatorensind alle anderen Teile des Autos. Ohne sie wären wir festgefahren und hätten keine Möglichkeit, uns zu bewegen, oder genauer gesagt, Musik zu machen!

Wie bereits erwähnt, können analoge Oszillatoren naturgemäß jeweils nur eine Note zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugen. Aber wir können immer noch eine Tonleiter mit einem einzigen Oszillator spielen, indem wir einfach seine Frequenz für jede Note ändern.

Um diese Idee besser zu demonstrieren, betrachten Sie eine Gitarrensaite:

Diese Saite ist unser Oszillator und unser Finger ist der Modifikator. Indem wir auf die Saite drücken, verändern wir ihre Spannung und als Ergebnis die Frequenz der Schallwelle, die sie aussendet. Je höher Sie den Gitarrenhals nach oben bewegen, desto höher ist die Spannung auf der Saite und desto höher die Note, die herauskommt, wenn Sie sie zupfen.

Auf die gleiche Weise können Sie verschiedene Modifikatoren verwenden, um die Tonhöhe einer einzelnen Note eines Oszillators zu ändern. Dadurch können Sie komplizierte, wenn auch monophone Melodien auf dem Theremin spielen.

Modifikatoren sind nicht darauf beschränkt, die Frequenz des Signals zu verändern; Sie können sie auch verwenden, um die zu ändern Amplitudeder Wechselspannung. Für unsere Situation ergibt eine Erhöhung der Amplitude eine Erhöhung des Ausgangsschallpegels und umgekehrt.

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Die Teile zusammenfügen

Ein klassisches Theremin besteht aus drei Oszillatoren: zwei für die vertikale Pitch-Antenne und einer für die horizontale Volume-Antenne.

Die Pitch-Antenne

Die Tonhöhenantennenschaltung besteht aus einem festen Oszillator (einer, der mit einer festgelegten Frequenz schwingt) und einem variablen Oszillator (einer, dessen Frequenz vom Spieler geändert wird). Der variable Oszillator ist mit der Vertikalantenne verdrahtet. Diese Pitch-Antenne fungiert als eine Hälfte eines Kondensators, während die andere Hälfte die Hand des Darstellers ist.

Ohne zu tief darauf einzugehen, ist der Abstand zwischen zwei Hälften eines Kondensators umgekehrt proportional zu seiner Kapazität. Wenn daher der Künstler seine Hand näher an die Pitch-Antenne bewegt, nimmt die Kapazität der Schaltung zu.

Mit dem variablen Oszillator, der so verdrahtet ist, dass er die Frequenz mit der Kapazität der Antenne ändert, können Sie die Tonhöhe des Theremins ändern, indem Sie Ihre Hand auf der Pitch-Antenne hin und her bewegen!

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Oder besser gesagt fast.

Die Frequenz des variablen Oszillators liegt weit außerhalb des menschlichen Hörbereichs. Als Ergebnis müssen wir es mit der Frequenz des festen Oszillators kombinieren. Dabei wird das Prinzip der Überlagerung verwendet: Zwei oder mehr einfache Wellen kommen zusammen, um eine komplexere resultierende Welle zu bilden.

Bei einem Theremin hat die resultierende Welle eine Frequenz, die weit im menschlichen Hörbereich liegt, was ihr einen Bereich von ungefähr fünf Oktaven gibt.

Die Volumenantenne

Die Volumenantenne funktioniert ähnlich wie die Pitchantenne, nur ohne die Überlagerung zweier Oszillatoren. Stattdessen ist ein einzelner variabler Oszillator mit der Volumenantenne verdrahtet. Die Variationen dieses Oszillators bestimmen die Lautstärke des Theremins.

Endlich sind Sie bereit zu spielen! Wenn Sie Ihre Hand näher an die Pitch-Antenne heranführen, wird die Tonhöhe des Theremins angehoben. Wenn Sie Ihre Hand näher an die Lautstärkeantenne heranführen, verringert sich deren Lautstärke. Es klingt einfach, aber die Beherrschung des Theremins ist genauso kompliziert wie jedes andere Instrument. Wenigstens müssen Sie nie mehr nach einem Plektrum suchen!

Strom zum Singen bringen

Das 1928 von Leon Theremin erfundene Theremin stellt eine einzigartige Herausforderung sowohl für den Spieler als auch für den elektronischen Bastler dar.

Sie haben nicht nur die Möglichkeit, einen einzigartig einzigartigen Schaltkreis zu erkunden, sondern Sie haben auch die Möglichkeit, mit einem der bekanntesten und doch fremdartig klingenden Klangfarben zu experimentieren, die jemals geschaffen wurden.

Das Einzige, was noch herausfordernder ist, als ein Theremin zu verstehen, ist, es gut klingen zu lassen!

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