Wellenform - Obertöne

[Giftnudel]

Bekanntlich erzeugen Oszillatoren unterschiedliche Wellenformen (Sägezahn, Dreieck, Pulswelle, Sinus, etc) welche unterschiedliche Obertonspektren aufweisen.

Wie kommen die Obertonspektren bei diversen Wellenformen zustande?

 

[Summa]

Hilft dir das schon weiter?

http://de.wikipedia.org/wiki/Fourieranalyse

 

[Anonymous]

Bekanntlich erzeugen Oszillatoren unterschiedliche Wellenformen (Sägezahn, Dreieck, Pulswelle, Sinus, etc) welche unterschiedliche Obertonspektren aufweisen.

Wie kommen die Obertonspektren bei diversen Wellenformen zustande?

erstmal

das kannst du dir doch gut an einem osziloskop anschauen oder bei NI produkten

es gab auch mal einen synth der zeitschrift "keys" der hattes dieses typische ozi von NI, weil er von NI war und daran kannst du das super sehen

ein sinus hat ansich kein obertonspektrum, weil er rund ist

 

[Giftnudel]

Laut Fourier kann man jede Wellenform als Summe aus unendlich vielen Sinus- und Kosinusfunktionen darstellen.

Um die Frage zu präzisieren:

Was ist der technische Hintergrund wieso z.B. ein Kippschwinger (Sägezahngenerator) sämtliche Harmonische erzeugt?

Was passiert im Oszillator für die Bildung der Obertöne?

Kann es sein, dass diese Obertöne erst durch weitere Wechselwirkungen entstehen?

Nach fast einem halben Jahr Beschäftigung mit diesem Thema bin ich gerade soweit zu akzeptieren, dass es so ist. Doch die genauen Abläufe kann ich mir nach wie vor nicht erklären.

 

[Heinz Schnackensiel]

Was passiert im Oszillator für die Bildung der Obertöne?

Nüscht. Zumindest weiß der Oszillator nix davon, und erzeugt einfach ein Zeitsignal. (=das was man auf dem Oszilloskop bzw. in der DAW "Wellenformdarstellung" sieht.)
Unser normale VCO lädt einen Kondensator auf, bis ein Komparator ("Vergleicher") meint, es sei genug. Dann wird der Kondensator möglichst zackig entladen, und das Spiel beginnt von vorne.

Die "Oberwellen"-Betrachtung ist eine mathematische Umwandlung (Transformation) dieses Zeit-Signals, die sich als sehr brauchbar rausgestellt hat.
(U.a. deshalb, weil unser Ohr eine ähnliche Umformung auf biomechanisch-neuronalem Weg macht, bevor die Information in den bewussten Teil der Wahrnehmung durchsickert. )

bin ich gerade soweit zu akzeptieren, dass es so ist.

Der nächste Schritt ist es selber ausrechnen zu können. Und ein paar Jahre später verstehst du es dann. (Oder hast dich dran gewöhnt, dass es so ist, das kann man ja nicht so recht unterscheiden... )


So als Daumenregel: steile Flanken haben viele Oberwellen. Anschaulich braucht man eben ganz schnelle Sinusse, um so eine steile Flanke zusammenzubauen.
(Hier mal Bilder gucken: http://de.wikipedia.org/wiki/Fourierreihe )

 

[Anonymous]

Ich schlage vor, dass wir uns hier auf "Schwingungsform" einigen.

 

[Giftnudel]

Das heißt so quasi, dass die Schwingungsform auch wirklich real vorliegt und das Obertonspektrum eine analytische Betrachtung dessen ist.
Somit müsste man eine Schwingungsform durch die Luft übertragen können, diese auf einem Mikrophon abnehmen und am Oszilloskop wieder sehen.

Leider habe ich noch kein Oszilloskop um obigen Zusammenhang zu überprüfen.

Somit komme ich zum Schluss, dass das Obertonspektrum (Frequenzen abgebildet gegen deren Amplitude einer Schwingungsform) etwas virtuelles ist, was real wirkt.

Verzeiht mir diese schwammige Formulierungen. Es braucht wohl noch Zeit und Auseinandersetzung mit diesem Thema.

 

[Moogulator]

Hast du einen Audioeditor oder DAW? Da kann man etwas aufnehmen und vergrößern.
Ansonsten oScope für iGeräte ist kostenlos . ein Oszilloskop für lau (falls man eines der Geräte besitzt) als APP.

Die Idee dahinter ist kurz gesagt die Obertonverteilung, hast du nur den Grundton, erhältst du Sinus,

Spectrum bedeutet hier einfach nur Frequenz, der Fakor ergibt sich aus der Obertonreihe und ist daher als Harmonische und nicht absolut in Hertz angegeben.

mischt du ein paar weitere Obertone dazu in bestimmten Verhältnissen, kannst du die anderen Schwingungsformen/Wellenformen damit erhalten.

Schau dir mal die Verteilung der Obertöne und das Resultat an bei den anderen Bildern von Sägezahn, Dreieck, Rechteck und Rauschen, dann wirst du schnell sehen, was sie ausmacht. Der Sinn bei Subtraktiver Synthese ist ja, hier was in zeitlicher Ablauffolge etwas herauszuschlagen, deshalb haben die Synths oft viele Obertöne. Aber nur so viel man braucht.

Ab da wo die Bildchen sind https://www.sequencer.de/blog/?cat=1255
unter dem Namen Wellenform findest du ein paar. Sind die ersten Bilder in dem Beitrag.

https://sequencer.de/synth/index.php/Klangsynthese Synthesizer Grundlagen @WIKI

 

[fanwander]

Was ist der technische Hintergrund wieso z.B. ein Kippschwinger (Sägezahngenerator) sämtliche Harmonische erzeugt?

Was passiert im Oszillator für die Bildung der Obertöne?

Kann es sein, dass diese Obertöne erst durch weitere Wechselwirkungen entstehen?

Nach fast einem halben Jahr Beschäftigung mit diesem Thema bin ich gerade soweit zu akzeptieren, dass es so ist. Doch die genauen Abläufe kann ich mir nach wie vor nicht erklären.

Du missverstehst in diesem Zusammenhang das Konzept der Analyse (ganz ähnlich meinem LIeblingssatz "nicht alles was hinkt ist ein Vergleich").
Die Fourieranalyse ist eine Möglichkeit vorgefundene Schwingungsformen auf ein Gemenge einzelner Obertöne zurückzuführen. Daraus haben dann schlaue Leute erkannt, dass es AUCH möglich ist bestimmte Schwingungsformen durch Addition von Einzelsinusschwingungen, die in bestimmten Frequenz- und Lautstärkeverhältnissen zueinander stehen, zu erzeugen - die Fouriersynthese.

Aber man MUSS nicht diesen umständlichen Weg gehen, es gibt AUCH einfachere Wege. Beispiel: Wie erzeuge ich auf elektrischem wege eine Rechteckschwingungsform? Ich nehme ein Gleichstrombatterie; hinter einen Pol kommt ein Schalter, den ich regelmäßig- ein und ausschalte; zwischem dem Schalterausgang und dem anderen Pol der Batterie kann man nun eine Rechteckschwingungsform messen. Keine Obertöne, kein Mathematikstudium, einfach: Batterie, Schalter, Klick, Klack,Klick,....

In den Schaltungen von Oszillatoren gehts nicht viel anders zu. Obertöne werde da nirgends zusammengepuzzelt (oder um es mit Deinem Wort zu sagen: gebildet)- ausser jemand will wirklich den umständlichen Weg der additiven Synthese gehen.

Gruss, Florian

 

[Anonymous]

Laut Fourier kann man jede Wellenform als Summe aus unendlich vielen Sinus- und Kosinusfunktionen darstellen.

Um die Frage zu präzisieren:

Was ist der technische Hintergrund wieso z.B. ein Kippschwinger (Sägezahngenerator) sämtliche Harmonische erzeugt?

Was passiert im Oszillator für die Bildung der Obertöne?

Kann es sein, dass diese Obertöne erst durch weitere Wechselwirkungen entstehen?

Nach fast einem halben Jahr Beschäftigung mit diesem Thema bin ich gerade soweit zu akzeptieren, dass es so ist. Doch die genauen Abläufe kann ich mir nach wie vor nicht erklären.

ansich bist du schon auf einem super weg

frage es mal andesrum:

deine obertöne sind eigentlich ecken, spitzen oder kanten in der natur ist ansich nichts rund und es kommt immer nur auf den betrachtungswinkel bzw die zoomstufe an

bei einem sägezahn wird ganz bewusst diese spitze erzeugt, damit man damit etwas anstellen kann ... dummer vergleich:
nimm ne ein blatt stahl und säge ein baum ... erst wenn du den richtigen zahn eingefräst hast, kannst du auch holz damit bearbeiten

bei tönen ist es meist eben gerade anders rum: ein ton sollte möglichst viele "unebenheiten" haben, damit ist er besser formbar meist über hüllkurven bzw einschränkbar meist über filter im zeitverlauf

nun hat sich herausgestellt, das es eben produktiver ist, nicht erst aus einem rauschen eine sägezahn zu formen, um diesen dann klangformend zu verwerten(rauschen = möglichst komplettes specktrum mit allen harmonischen). es ist praktischer gleich einen "nur sägezahn" zu generieren, der um eine achse schwingt und diesen dann zu formen

nun noch was verrücktes dazu:

das trommelfell bzw die häärchen müssen ja eben auch erst zum mitschwingen angeregt werden, damit das unser ohr zu einem für uns "hörbaren muster im kopf" wieder zusammen setzt

also muss etwas um einen nullpunkt schwingen, so wie du das auch an einer bass membran beobachten könntest



oszilloskop: das ist einfach eine "verbildlichung von einer sonst nicht sichtbaren größe", weil der mensch sich immer erst alles irgendwie beweisen muss, bevor er dinge glaubt zu wissen

http://de.wikipedia.org/wiki/Oszilloskop

anders: bei der bassmembran ist das verhalten bis zu einer bestimmten Hz größe zu sehen, anders schaut es bei obertönen aus, aber die gesetzmäßigkeit der schwingung und deren übertragung durch die luft bleibt die selbe
was sich eben durch ein oszilloskop sehr gut bildlich dargestellt über eine zeitachse beweisen lässt.

 

[Moogulator]

Habe übrigens nie ein Oszilloskop besessen und fand das auch nicht nötig, um Synthese zu verstehen. Es ist nur heute (siehe meine Posting) quasi einfach und frei zu bekommen. Wenn kein Audioeditor im Hause -> Audacity auf dem Computer auf dem du grade das Forum anschaust installlieren. Dann hast du eins. Je zackiger, desto mehr Obertone sind drin, also mehr von den Balken in meiner Grafik oben bei "Spectrum" würden nach oben gehen.

 

[Anonymous]

Habe übrigens nie ein Oszilloskop besessen und fand das auch nicht nötig, um Synthese zu verstehen. Es ist nur heute (siehe meine Posting) quasi einfach und frei zu bekommen. Wenn kein Audioeditor im Hause -> Audacity auf dem Computer auf dem du grade das Forum anschaust installlieren. Dann hast du eins. Je zackiger, desto mehr Obertone sind drin, also mehr von den Balken in meiner Grafik oben bei "Spectrum" würden nach oben gehen.

dinge zeichnend hören oder dinge hörend zeichnen

merke:

es sind 2 sinne, die ansich ähnlich verarbeitet werden im kopf, nur anders verwertet werden, um sinn zu geben

p.s. aber man merkt, wenn einem irgend ein sinn unserer menschlich 5 fehlt

http://de.wikipedia.org/wiki/Sinn_(Wahrnehmung)

mal ne frage, die mir dabei einfällt aber die dann eher hier:

viewtopic.php?f=45&t=50823

 

[Summa]

Das Problem ist die Phasenlage der Harmonischen, sie aendert nix am Klang der einzelnen Wellenform (sorry EK, aber ich halte mich hier an die Umgangssprache, wie in Foren ueblich), aber beeinflusst deren Aussehen. Die Anzeige des Spectrums ist fuer den erfahrenen User an sich aussagekraeftiger als die Form der Welle und besonders hilfreich wenn man mit Formanten/Bandpaessen arbeitet um z.B. stimmliches zu erzeugen...

 

[Phil999]

noch eine Anmerkung zu Oszilloskopen. Als Software ist dieses Programm noch gut:

http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_ ... j2b4piln40

einfach ein Signal in den Audioeingang führen, in der Software den richtigen Eingang wählen, Amplitude und Zeit einstellen, und schon hat man ein recht gutes Oszilloskop. Tolle Sache, wie einfach das ist heute.