Wavetable-Synthese

Als Wavetable-Synthese (engl. Wavetable = Wellentabelle) bezeichnet man eine kostengünstige und technisch relativ leicht zu realisierende Form der Erzeugung von akustischen Tönen, beispielsweise bei Synthesizern oder Soundkarten.

Funktion

Zunächst wird von dem Klang, der später erzeugt werden soll, eine Wellenform aufgezeichnet, zum Beispiel der Verlauf der durch ein Mikrofon elektrisch gemessenen Schwingung eines einzelnen Tones einer bestimmten Tonhöhe, dem Referenzton. Meistens ist es das eingestrichene C (c').

Die gemessene Wellenform kann dann durch einen Lautsprecher einfach in den aufgenommenen Ton zurückverwandelt werden. Dabei wird die Abspielgeschwindigkeit ggf. verändert, so dass nicht nur die Tonhöhe des ursprünglich aufgezeichneten Tones wiedergegeben werden kann, sondern jeder gewünschte Ton der Tonleiter.

Um auch die Länge des wiederzugebenden Tones variieren zu können, wird die gemessene Wellenform meistens in vier Bereiche aufgeteilt (siehe auch ADSR):

1. dem Einschwingteil: hier baut sich der Klang erst auf und man hört beispielsweise das Luftgeräusch beim Anblasen einer Querflöte oder das Ansetzen des Bogens bei einer Violine
2. einem Übergangsteil, in dem sich der Einschwingteil dem Dauerton annähert
3. dem Dauerton, also dem Teil, der so lange erklingt und wiederholt wird, bis der Ton verstummen soll und schließlich
4. dem Ausschwingteil, bei dem der abgebrochene Ton noch etwas nachklingt.

Die Qualität des resultierenden Klanges ist wesentlich vom Geschick der Sounddesigner abhängig, die einen echten aufgezeichneten Ton in diese Abschnitte unterteilen.

Wellenformen unterschiedlicher Klangfarben werden im Wellenformspeicher des Synthesizers oder der Soundkarte tabellenartig strukturiert und abgelegt. Soll nun ein polyphones Musikstück, in dem verschiedene Musikinstrumente verwendet werden, abgespielt werden, wird je nach gewünschter Klangfarbe der Wellenformspeicher ausgelesen und der Klang wird der zu erzielenden Tonhöhe entsprechend beschleunigt oder verlangsamt wiedergegeben.

Vor- und Nachteile

Gegenüber anderen Klangsyntheseverfahren (Subtraktive Synthese, Additive Synthese, Frequenzmodulation bzw. FM-Synthese, Physical Modelling, Granularsynthese, HCM-Synthese) bestehen signifikante Unterschiede. Das Wiedergabeverfahren ist technisch sehr leicht zu realisieren und daher auch bei preiswerten Synthesizern oder Soundkarten weit verbreitet und setzt im Wesentlichen lediglich Speicher und einen Digital-Analog-Wandler voraus. Mit Hilfe der Wavetable-Synthese lassen sich bereits mit sehr geringem Aufwand akzeptable Ergebnisse erreichen. Für in Computern verwendete Soundkarten sind Wavetable-Aufsätze, die den Wavetable-Speicher enthalten, bereits im unteren Preissegment nicht unüblich, wenngleich hinsichtlich der Qualität Abstriche gemacht werden müssen.

Dadurch, dass aber meistens nur ein einzelner Ton aufgezeichnet wird und unterschiedliche Tonhöhen durch beschleunigtes oder verlangsamtes Abspielen dieser Aufzeichnung erreicht wird, klingt der Ton bei größer werdendem Intervall vom Referenzton immer unnatürlicher, da sich bei echten Instrumenten mit der Tonhöhe auch leicht die Klangfarbe verändert.

Um dieses Problem zu beheben, werden bei qualitativ höherwertigen und auch teureren Synthesizern, besonders bei Stagepianos und qualitativ hochwertigen elektrischen Kirchenorgeln, mehrere Referenztöne verwendet, die auf das gesamte Tonhöhenspektrum verteilt sind. Es wird dann beim Abspielen nicht immer der gleiche Referenzton moduliert, sondern der Referenzton, der der zu spielenden Tonhöhe am nächsten liegt. Im Extremfall wird jede Tonhöhe des wiederzugebenden Instruments einzeln aufgezeichnet und als Wellenform gespeichert, was bereits mit einem Sampler vergleichbar ist.