Waveshaper sind eine großartige Möglichkeit, die Obertöne eines jeden elektrischen Instruments zu bereichern und eine einzigartige Klangsignatur zu erzeugen. Wahrscheinlich haben Sie beim Musizieren schon unzählige Male Waveshaping-Effekte verwendet, ohne es zu wissen!

Wenn man in die Welt der Waveshaper eintaucht, kann man sich leicht im Meer der mathematischen Funktionen und Gleichungen verirren. In diesem Artikel werden wir das Konzept des Waveshapings in einfachen Worten erklären und Ihnen zeigen, wie Sie damit einen einzigartigen Sound erzeugen können.

Waveshaper: Der Name sagt schon alles

Zunächst einmal muss man wissen, dass ein Waveshaper genau das tut, was sein Name besagt: Er manipuliert Schallwellen und erweckt dadurch artikuliertere Klänge zum Leben.

Bei der digitalen Audioproduktion wird ein digitales Signal durch Wave-Shaping so verändert, dass sein Obertongehalt verstärkt wird. Dabei handelt es sich um eine Technik der Klangsynthese, bei der eine ursprüngliche Wellenform so verändert wird, dass zusätzliche Obertöne entstehen.

Verzerrung und Sättigung fallen unter den Begriff "Waveshaping", da diese Effekte tatsächlich die Klangwelle manipulieren. Was ein Waveshaper mehr bietet als ein Sättigungs-Plugin, ist mehr Kontrolle über das Verhalten des Signals, da Sie den Obertongehalt vollständig kontrollieren können.

Je nach Shaping-Kurve kann der Waveshaper dem Klang sowohl ungerade als auch gerade Obertöne hinzufügen, indem er bestimmte Übertragungsfunktionen anwendet. Die Verwendung von polynomialen Waveshaping-Funktionen kann beispielsweise dazu beitragen, dass nur gerade oder nur ungerade Obertöne erzeugt werden, je nach verwendetem Polynom. Dazu später mehr.

Die Natur von Digital Audio

Wenn Sie wissen wollen, wie Waveshaper funktionieren, müssen Sie verstehen, wie Klänge digital aufgenommen werden.

Wir nennen einen Ton "digitales Audio", wenn er auf Computern und anderen elektronischen Geräten gespeichert und verarbeitet wird. Im Gegensatz zum analogen Ton, der ein gleichmäßiges und kontinuierliches Signal ist, wird der digitale Ton in winzige Schnappschüsse, so genannte Samples, zerlegt. Diese Samples sind im Grunde einzelne Bilder des Tons, die zu bestimmten Zeiten aufgenommen werden.

Zwei Dinge bestimmen die Qualität digitaler Audiodaten: Abtastrate und Bittiefe.

Die Abtastrate ist die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde, mit der die digitale Version des Tons erstellt wird. Sie wird in Hertz (Hz) gemessen, und eine höhere Abtastrate bedeutet eine bessere Klangqualität.

Bei Musik-CDs wird beispielsweise eine Abtastrate von 44.100 Samples pro Sekunde verwendet. Je höher die Abtastrate, desto besser können die Wellenformungswerkzeuge die Hochfrequenzkomponenten verarbeiten, wodurch Aliasing reduziert und ein saubereres Ausgangssignal erzeugt wird.

Die Bittiefe bestimmt, wie detailliert jedes Sample ist. Je mehr Bits, desto detaillierter und genauer kann der Klang sein. Dies ist wichtig, um sowohl leise als auch laute Teile eines Klangs zu erfassen.

Eine höhere Bittiefe ermöglicht eine bessere Kontrolle über die Amplitude, was vor allem bei der Anwendung von Waveshaping-Funktionen wichtig ist, um glatte oder komplexe Wellenformen zu erzeugen, ohne unerwünschtes Rauschen oder Artefakte zu erzeugen.

Wie wirken sich Waveshaper also auf die Wellenform aus?

Sie verändern die Wellenform, indem sie eine Waveshaping-Funktion auf das Signal anwenden. Diese Shaping-Funktion kann so eingestellt werden, dass bestimmte Obertöne verstärkt oder völlig neue Klangfarben erzeugt werden.

Ausgehend von einer einfachen Sinuswelle und der Anwendung einer Waveshaping-Funktion kann ein reicheres Spektrum an Obertönen erzeugt werden, wodurch ein einfacher Ton in einen komplexeren Klang verwandelt wird.

Wie Sie vielleicht schon vermutet haben, ist der Grad der Kontrolle über die Wellenform bei einem Waveshaper weitaus höher als bei einem normalen Verzerrungs- oder Sättigungseffekt.

Durch sorgfältige Auswahl und Einstellung der Waveshaping-Funktion können Sie den Obertongehalt vorhersagen und manipulieren und so alles von analoger Wärme bis zu aggressiv verzerrten Texturen erzeugen.

Verschiedene Waveshaping-Techniken

Der nächste Abschnitt könnte etwas überwältigend sein, wenn Sie mit mathematischen Funktionen nicht vertraut sind.

Eine Übertragungsfunktion ist eine mathematische Formel, die definiert, wie ein Signal verändert werden sollte, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Je nach der verwendeten Wellenformungsübertragungsfunktion erhalten Sie unterschiedliche Ergebnisse. Hier sind ein paar gängige Techniken:

Polynomiales Waveshaping

Die polynomiale Wellenformung wird so genannt, weil sie Polynomgleichungen zur Transformation des Eingangssignals anwendet.

Die Tonausgabe ist eine Funktion des Eingangssignals, das auf eine Leistung angehoben wird, die eine Wellenform mit zusätzlichen Obertönen anreichert.

Der Einfachheit halber nehmen wir eine Sinuswelle als Eingangssignal. Durch Anwendung einer kubischen Polynomfunktion (z. B. y=x3y = x^3y=x3) wird die Sinuswelle verzerrt, wodurch Oberwellen dritter Ordnung entstehen.

Dies kann zu einer reichen, analogähnlichen Verzerrung führen, die durch die ungeraden Obertöne im Ausgangsspektrum noch verstärkt wird.

Exponentiale Wellenformung

Exponential Wave Shaping wendet eine Exponentialfunktion auf das Signal an, was zu einer starken Verzerrung führt. Die Intensität des Effekts wird durch die Basis der Exponentialfunktion gesteuert.

Wenn Sie eine Exponentialfunktion wie y=ex-1y = e^x - 1y=ex-1 auf eine Sinuswelle anwenden, wird die Wellenform so umgeformt, dass ein aggressiverer Klang mit hohem Obertongehalt (d. h. mit scharfen Ecken) entsteht.

Diese Art von Shaping-Funktion ist ideal, wenn Sie hochfrequente Obertöne mit einem stärker verzerrten Ausgangssignal erzeugen möchten.

Lookup-Tabelle Waveshaping

Die vielleicht komplexeste Waveshaping-Funktion, das Lookup-Table-Waveshaping, gleicht Eingangssignalwerte mit einem vordefinierten Satz von Ausgangswerten ab, die in einer Tabelle gespeichert sind, wodurch komplexe, nichtlineare Transformationen zum Leben erweckt werden.

Hier werden die Eingangswerte der Sinuswelle auf eine durch die Lookup-Tabelle definierte Kurve abgebildet. Auf diese Weise können unvorhersehbare und höchst anpassbare Klänge erzeugt werden, weshalb experimentelle Komponisten diese Methode lieben.

Mit Lookup Table Wave Shaping können Sie einzigartige Wellenformen entwerfen, die mit einfachen Polynom- oder Exponentialfunktionen nicht zu erreichen sind, und so völlig neue Klangspektren erzeugen.

Wie man Waveshaping meistert

Lassen Sie uns die Schritte, die notwendig sind, um die Kunst des Wave Shapings zu beherrschen, in chronologischer Reihenfolge aufzählen:

Alle Waveshaping-Funktionen kennen

Verschiedene wellenformende Funktionen erzeugen unterschiedliche harmonische Strukturen.

Wenn Sie verstehen und vorhersagen können, wie sich eine Wellenform in Abhängigkeit von der verwendeten Funktion verändert, können Sie den gewünschten Klang erzeugen, ohne stundenlang mit dem Formen von Klangwellen zu verbringen.

Beginnen Sie einfach. Verwenden Sie eine Sinuswelle als Basissignal und beginnen Sie mit der Anwendung verschiedener Wellenformungsfunktionen. Beobachten Sie, wie jede Funktion die Wellenform und den Klang verändert, den sie hervorbringt.

Die Verwendung eines Spektrumanalysators ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere für Anfänger. Das visuelle Feedback hilft Ihnen zu verstehen, wie sich die Wellenformung auf den Klang auswirkt, und macht es einfacher, den gewünschten Klang zu erzielen.

Wenn Sie z. B. eine Funktion auf ein sinusförmiges Eingangssignal anwenden, können Sie direkt den neuen Obertongehalt im Frequenzspektrum beobachten, was Ihnen hilft zu verstehen, wie sich verschiedene Shaping-Parameter auf den Klang auswirken.

Verschiedene Eingangssignale ausprobieren

Sinuswellen, Rechteckwellen und komplexe Wellenformen reagieren alle unterschiedlich auf die gleiche Wellenformungsfunktion.

Da sich die Wirkung der Wellenformung je nach Eingangssignal ändert, versuchen Sie, dieselbe Wellenformungsfunktion auf eine Sinuswelle und eine Sägezahnwelle anzuwenden, und achten Sie auf die Unterschiede im Oberwellengehalt.

Diese Übung hilft Ihnen zu verstehen, wie verschiedene Wellenformen transformiert werden und wie Sie die Ergebnisse der Wellenformung für verschiedene Klänge vorhersagen können.

Eingebaute Waveshaping-Tools

Die meisten DAWs verfügen über Waveshaping-Tools, die für den Einstieg perfekt geeignet sind.

Ableton Live ist eine der beliebtesten DAWs und verfügt über einen Saturator, mit dem Sie verschiedene Waveshaping-Kurven anwenden und sogar Ihre eigenen zeichnen können.

Wenn Sie es ausprobieren möchten, beginnen Sie mit der Standardeinstellung "Analoger Clip" für eine Bassline und verändern Sie dann die Kurve oder wechseln Sie zu einem anderen Modus (z. B. "Weicher Sinus"), um zu sehen, wie sich der Klang verändert.

Beste Waveshaping-Software

FabFilter Saturn 2

FabFilter Saturn 2 ist ein fantastisches Verzerrungs- und Wellenformungs-Plugin, das eine Vielzahl von Verzerrungsstilen und Multiband-Audioverarbeitung bietet. Außerdem bietet es endlose Modulationsmöglichkeiten, um den Sound selbst zu formen.

Der Saturn 2, eine Weiterentwicklung des bereits ausgezeichneten FabFilter Saturn, bietet eine neu gestaltete Benutzeroberfläche, zusätzliche Verzerrungsstile, verbesserte Hüllkurvengeneratoren und bessere Modulationsmöglichkeiten.

Das Plugin bietet eine präzise Kontrolle über den Obertongehalt und die Spektren Ihres Audiomaterials, unabhängig davon, ob Sie auf der Suche nach subtiler Wärme oder extremer Verzerrung sind.

Serum (Xfer Records)

Serum ist ein hervorragender Wavetable-Synthesizer mit außergewöhnlichen Waveshaping-Fähigkeiten durch seine Warp-Modi.

Sie können verschiedene Wave-Shaping-Algorithmen wie Bend, Mirror oder Sync direkt auf die Wavetable anwenden und die Koeffizienten in Echtzeit ändern. Laden Sie dazu eine Basis-Wavetable in Serum und wenden Sie den Modus "Bend +" Warp an. Wenn Sie den Wert erhöhen, verbiegt sich die Wellenform und verändert ihre Form, wodurch neue Obertöne entstehen.

Serum verbessert die kreative Manipulation der Eingangswellenform und bietet visuelles Feedback in Echtzeit, sodass Sie genau sehen können, wie sich Ihre Änderungen auf das Ausgangssignal auswirken.

Waves MetaFilter

Waves MetaFilter kombiniert Filterung mit Waveshaping und ermöglicht es Ihnen, den Klang zu formen, während er gefiltert wird.

Sie können dem gefilterten Signal eine Verzerrung hinzufügen, wodurch Sie aggressive Texturen erhalten, die sich organisch und auf unvorhersehbare Weise entwickeln können. Dieses erschwingliche Plugin bietet zahlreiche Shaping-Funktionen, Hüllkurvenverfolgung, LFO- und Sequenzersteuerung, Drive, Bitcrushing-Optionen, Delay, Sidechain und MIDI-Learn.

u-he Zebra 2

Zebra ist ein modularer Synthesizer, mit dem Sie Ihre eigenen Waveshaping-Kurven zeichnen können. Er ist äußerst beliebt, weil er intuitiv ist, eine einsteigerfreundliche Oberfläche hat und zahlreiche Optionen zur Anpassung der Wellenform bietet.

Um einen einfachen Oszillator in Zebra zu erstellen und ihn durch den Waveshaper zu leiten, zeichnen Sie eine asymmetrische Waveshaping-Kurve, um gleichmäßige Obertöne einzuführen, und modulieren Sie dann die Parameter der Kurve mit einem LFO, um einen dynamischen und analogähnlichen Klang zu erzeugen.

Abschließende Überlegungen

Ich hoffe, dass dieser Leitfaden dazu beigetragen hat, die Verwirrung rund um die sogenannten Waveshaping-Tools zu klären. Um Audio in einem solchen Ausmaß zu manipulieren, muss man alles über die Natur des Klangs lernen und darüber, wie er in digitale Inhalte umgesetzt wird.

Die Prinzipien des Waveshapings sind anfangs vielleicht schwer zu verstehen, aber wenn Sie sie erst einmal im Griff haben, werden Sie feststellen, dass dieses Tool Ihre Klangpalette erheblich erweitern und Ihnen die volle Kontrolle über Ihre Musikproduktion geben kann.

Viel Spaß!