Ziel

In diesem Tutorial wollen wir mit der symbolischen Programmiersprache Max/MSP eine Einführung in Karplus-Strong-Synthese geben und einen einfachen Patch erstellen, der auf dieser Art der Klangerzeugung basiert. Der Karplus-Strong-Algorithmus eignet sich besonders gut dazu, den Klang von Saiten- und Zupfinstrumenten zu simulieren. Kurze Geräusch-Impulse werden dabei in einem Kreislauf durch ein kurzes Delay mit hohem Feedback und ein Low-Pass-Filter gesendet.

1. Output

Wir öffnen Max/MSP und erstellen über “File” -> “New” einen neuen Patch.

Durch einen Doppelklick auf die große, weiße Fläche können wir auf eine Liste mit Tools zugreifen und verschiedene Objekte erzeugen (1).

Wir erzeugen zunächst einen Output, indem wir aus der Tools-Liste das Lautsprechersymbol auswählen (2).

Außerdem erzeugen wir einen Volume-Fader (3).

Mit gedrückter Maustaste auf den virtuellen Output des Faders verbinden wir diesen mit dem Lautsprecher entsprechend der Abbildung (4).

Die Objekte können wir mit gedrückter Maustaste nach Belieben verschieben.

2. Rauschgenerator

Aus der Tools-Liste wählen wir “Object” aus (das erste Symbol in der Liste) (1).

Mit einem Doppelklick auf das neu erzeugte Object können wir dessen Funktion bestimmen. Wir geben “noise~” ein, wodurch sich das leere Object in einen Rauschgenerator verwandelt (2).

Wir erzeugen ein zweites Object und geben “*~” ein, womit wir die Lautstärke des vom Generator erzeugten Signals steuern können (3).

Die erstellten Objekte verbinden wir erneut entsprechend der Abbildung.

3. ADSR-Kurve

Als nächstes wollen wir dem Output des Rauschgenerators eine Volume-Hüllkurve aufzwängen.

Dazu wählen wir zweimal “Message” aus der Tools-Liste aus (1).

Auch hier müssen wir durch einen Doppelklick auf die neu erstellten Message-Objekte deren Funktion bestimmen. Wir geben “1” in das erste Message-Objekt ein und “maxsustain 10” in das zweite (2).

Die eigentliche Volume-Hüllkurve bestimmen wir, indem wir ein neues, leeres Object erzeugen und den Befehl “adsr~ 1 0 1. 1” eingeben (3).

Wie gehabt verbinden wir die Objekte entsprechend der Abbildung.

4. Karplus-Strong-Algorithmus

Erst jetzt wollen wir den Karplus-Strong-Algorithmus integrieren und damit das Herzstück unseres Synthesizers erstellen.

Wir erzeugen vier neue Objects und geben die Befehle “tapin~”, “tapout~ 10”, “onepole~ 3000” und “*~ 0.99” ein.

Bei “tapin~”, “tapout~ 10” handelt es sich um ein simples Delay mit einer Dauer von 10ms. “*~ 0.99” beschreibt das Feedback. Dieser Wert sollte durchaus recht hoch, jedoch niemals größer oder gleich 1 sein, da es ansonsten zu Übersteuerungen kommt. Bei “onepole~ 3000” handelt es sich um ein einfaches Low-Pass-Filter mit einer Grenzfrequenz von 3000Hz, welches den verzögerten Klang abdämpft. All diese Werte können später beliebig justiert werden, um den Klangcharakter der Karplus-Strong-Synthese zu verändern.

Auch hier verbinden wir die Objekte entsprechend der Abbildung.

5. MIDI to Frequency

Abschließend wollen wir ein weiteres Modul hinzufügen, womit wir konkrete Tonhöhen ansteuern können.

Aus dem Tools-Menü wählen wir “kslider” aus – eine virtuelle Tastatur (1).

Wir erzeugen drei Objects und geben die Funktionen “mtof”, “!/ 1000.” und “t b f” ein (2).

Die neuen Objekte verbinden wir wie in der Abbildung.

6. Töne abspielen

Sofern wir alles richtig gemacht haben und die Voreinstellungen korrekt sind, können wir nun Gitarren-ähnliche Töne abspielen.

Wir begeben uns durch einen Mausklick auf das kleine Symbol mit dem Schloss in den Lock-Modus (1).

Den Output aktivieren wir durch einen einfachen Mausklick auf den Lautsprecher, der daraufhin leicht verdunkelt wird (2).

Den Volume-Fader bringen wir auf einen Wert um die 60% (3).

Mit der Maus können wir jetzt über die virtuelle Tastatur konkrete Töne abspielen (4).

In diesem Tutorial haben wir lediglich die Grundlagen von Karplus-Strong-Synthese abgedeckt. Unser Basis-Patch kann jetzt beliebig erweitert und zu einem komplexen Synthesizer ausgebaut werden.

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