ADSR
Die Abkürzung ADSR steht für vier Phasen einer Hüllkurve eines Klangverlaufs.
Dieser Verlauf wird von einem sogenannten Hüllkurvengenerator, meistens eine elektronische Schaltung oder eine Software, erzeugt.
Es handelt sich letztlich um einen zeitlich veränderlichen Steuerwert (im Falle von analoger Technik in Form von Spannungs- und Stromverläufen oder bei digitalen Anwendungen in Form von diskreten Werten), der auf einen Lautstärkeregler wirkt und i. d. R. durch den Tastenanschlag eines Keyboards ausgelöst wird.
Definition
Die Buchstaben leiten sich von den englischen Begriffen an:
- Attack (Anstieg)
- Decay (Abfall)
- Sustain (Halten)
- Release (Freigeben)
Diese 4-stufige ADSR-Kurve ist die mit Abstand am weitesten verbreitete Hüllkurvenform. Es gibt jedoch auch Formen mit 5,6 oder 8 Phasen.
Einsatz von ADSR
Eingesetzt werden ADSR Hüllkurven unter anderem in Audio-Synthesizern, um den Verlauf von Lautstärke oder Klangfarbe von Tönen zu steuern. Dazu legt man die Hüllkurve an den Steuereingang eines spannungsgesteuerten Verstärkers (VCA) beziehungsweise eines spannungsgesteuerten Filters (VCF).
Besonders die Filterhüllkurve ist in der heutigen Musik beliebt, denn die Klänge wirken dadurch lebendiger als mit fest eingestellten Filtern.
ADSRs können auch zur Steuerung anderer Synthesizer-Module verwendet werden.
So kann zum Beispiel die Tonhöhe eines Oszillators (VCO), oder die Frequenz eines LFOs (Vibrato, Tremolo) gesteuert werden.
Parameter und Phasen der Hüllkurve
Die Hüllkurve ist durch 3 Zeit- und einen Amplituden-Parameter gegeben: Attack-Zeit, Decay-Zeit, Sustain-Pegel und Release-Zeit.
Die vier Phasen laufen folgendermaßen ab:
Durch das Drücken der Taste beginnt die Attack-Phase. Die Attack-Zeit gibt die Zeit an, in der die Spannung von Null bis auf ihr vorgegebenes Maximum ansteigt.
Unmittelbar nachdem das Maximum erreicht wurde, beginnt die Decay-Phase. Die Decay-Zeit legt die Zeit fest, in der die Spannung vom Maximum auf den Sustain-Pegel absinkt.
Der Sustain-Pegel gibt an, wie hoch die Spannung ist (in Prozent des Maximums), während die Taste gehalten wird.
Die Sustain-Phase wird erst erreicht, wenn die Decay-Zeit verstrichen ist. Wird die Taste vor dem Ende der Decay-Phase schon losgelassen, setzt sofort die Release-Phase ein (ADR-Verlauf).
Die Release-Phase beginnt, sobald die Taste losgelassen wird. Dabei sinkt die Spannung vom Sustain-Pegel auf Null ab. Die Release-Zeit legt fest, wie lange der Ton nachklingt.
Lange Attack-Zeiten ergeben einen anschwellenden Klang (Bläser, Streicher), kurze Attack-Zeiten einen perkussiveren Klang.
Bei Analog-Synthesizern sind die Kurven üblicherweise nicht linear, da hier ein Kondensator über unterschiedliche Widerstände ge- beziehungsweise entladen wird und die Spannung den Ausgangswert bestimmt.
In der Attackphase steigt die Kurve dadurch anfangs schneller, in der Decay- und Release-Phase fällt sie anfangs schneller.
Vor allem letzteres trägt bei der Steuerung eines linearen VCA zu einem „natürlicheren“ Klangbild bei, da es dem Hüllkurvenverlauf einer gedämpften Schwingung entspricht.
Spezialfälle und Anwendungen
Wenn die Sustain-Einstellung 100 Prozent beträgt, dann entfällt praktisch die Decay-Phase (ASR-Verlauf). Ein typisches Beispiel ist der Klangverlauf eines Streichinstruments.
Ein Sustain-Pegel von Null Prozent unterdrückt die Sustain-Phase (AD-Verlauf). Ein typisches Beispiel ist der Lautstärkenverlauf bei einer Gitarre.
Bei Orgeltönen liegt wiederum ein Verlauf fast ohne Attack oder Release vor, da der Ton während des Tastendruck fast gleichmäßig vorliegt und von Nachhall abgesehen keinen eigenen Nachklang besitzt.
Die vollständige ADSR-Hüllkurve wird z. B. benötigt, um den Lautstärkenverlauf des Klaviers beim sostenuto (Attack) und des Einsatzes des Fortepedals (Sustain+Decay) zu modellieren.
Eine Variante der Hüllkurve berücksichtigt nur den Anschlag der Taste, nicht das Loslassen.
Dann gibt es nur die Phasen Attack und Decay (AD-Verlauf). Ein typisches Beispiel sind Instrumente wie das Vibraphon.
Je nach Hersteller und Instrument gibt es neben der gängigen ADSR-Hüllkurve zahlreiche Varianten, die von einfachen AD-Ausführungen (Attack-Decay), wie etwa beim Roland TB-303, bis zu komplizierten Ausführungen mit bis zu acht Elementen, z. B. bei der Casio CZ-Serie, reichen.
Weitere Parameter können z. B. Reattack oder Hold sein. In der Hold-Phase wird der nach dem Attack erreichte Maximalwert für eine einstellbare (meist sehr kurze) Zeit gehalten, was perkussiven Klängen mehr Druck verleihen kann.
Dynamische ADSR Generatoren
Die klassischen Hüllkurvengeneratoren verwenden feste Zeiten für die Attack-, Decay- und Release-Werte.
Das hat zur Folge, dass lange Töne bei kurzen Anschlägen einfach abgeschnitten werden.
Bei dynamischen Hüllkurven werden die Attack- und Decay-Zeiten an die Tondauer angepasst. Das führt zu einem dynamischeren Klangbild.
Das funktioniert aber nur bei Synthesizern, die durch Midi-Dateien gespielt werden, weil die Tondauer schon vor dem Start der Hüllkurve bekannt sein muss.[1]
Operatoren für ADSR-Gruppen
In natürlichen Klängen hat jeder Partialton seinen eigenen Hüllkurvenverlauf.
In der Regel klingen Partialtöne umso schneller ab, je höher ihre Frequenz ist, weil die Energiedämpfung proportional zur Frequenz ist.
Bei der additiven Klangsynthese kann man dies nachahmen, indem man jedem Oszillator (=Partialton) eine eigene Hüllkurve zuordnet.
Damit die Einstellung der vielen (8-16) ADSR-Generatoren nicht zu aufwendig wird, werden sie durch Operatoren gruppenweise bearbeitet.
So kann ein Operator z. B. dafür sorgen, dass die Attack-Zeiten mit zunehmender Tonhöhe verkürzt werden, was zu einem sehr markanten Tonanschlag führt.
Andere Operatoren können die Decay- und Release-Zeiten oder den Level in Abhängigkeit von der Tonhöhe steuern.
Man kann auch einzelne Obertöne herauspicken und ihnen eine individuelle Hüllkurve verleihen, was zu einem reichhaltigen Klangfarbenspiel führt.
Alternative ADSR-Formen
Die Firma E-mu Systems verwendete in ihren Klangerzeugern standardmäßig 6 Phasen. Dabei wurden neben Zeiten weitere Amplitudenschwellwerte in der Attack- und Decay-Phase vorgegeben, die nach Erreichen automatisch in die nächste Phase überführten. Somit konnte ein dynamischerer Verlauf vorgegeben werden.
Siehe auch
- Übersicht über die gebräuchlichsten Module von modularen Synthesizern
- Anschlagsdynamik
- Liste von Audio-Fachbegriffen
Literatur
- Rolf Beckmann: Handbuch der PA-Technik. Grundlagen, Komponenten, Praxis. 2. Auflage. Elektor-Verlag, Aachen 1990, ISBN 3-921608-66-X.
- Roland Enders: Das Homerecording Handbuch. Der Weg zu optimalen Aufnahmen. 3., überarbeitete Auflage, überarbeitet von Andreas Schulz. Carstensen, München 2003, ISBN 3-910098-25-8.
- Thomas Görne: Tontechnik. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München u. a. 2006, ISBN 3-446-40198-9.
- Synthesizer Workstation Pro. das Musiklabor für Ihren PC. Franzis-Verlag, Poing bei München 2010, ISBN 978-3-645-70094-8.
Weblinks
- Commons: Hüllkurven – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
- Die Hüllkurven-Generatoren
- Synthesizer Workstation
- Music Producer Home Studio
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