Digitale Klangsynthese und Räumliche Wiedergabe

Verfahren zur digitalen Klangsynthese werden seit Jahren in zahlreichen Musikinstrumenten und Software-Umgebungen für Computermusik angewandt. Während am Anfang die Wiedergabe bestimmter Wellenformen im Vordergrund stand, werden in letzter Zeit direkt die physikalischen Mechanismen der Klangerzeugung in digitalen Modellen nachgebildet. Ähnliches gilt für die verschiedenen Techniken zur räumlichen Wiedergabe. Seit langem sind stereophonische Techniken in Gebrauch, die mit Amplitudenunterschieden und dem Zeitversatz zwischen zwei und mehr Kanälen einen räumlichen Klangeindruck bei den Zuhörern hervorrufen. Neuere Systeme arbeiten mit ausgefeilten mathematischen und physikalischen Modellen um das akustische Feld möglichst im gesamten Wiedergaberaum korrekt zu reproduzieren. Die Zahl der unabhängigen Lautsprecherkanäle steigt dabei auf mehrere Dutzend bis einige Hundert.

Die Entwicklung der digitalen Klangsynthese einerseits und der räumlichen Wiedergabe andererseits verlief bis jetzt jedoch weitgehend unabhängig voneinander, obwohl beide auf ähnlichen physikalischen Grundlage beruhen. Daher stellt dieser Vortrag einen Ansatz zur gleichzeitigen Synthese von Schwingungen und ihrer räumlichen Ausbreitung vor. Grundlagen sind partielle Differentialgleichungen die die Schwingungen von Saiten und Membranen beschreiben, ebenso wie physikalisch begründete Modelle für die Schallausbreitung. Am Beispiel der Wellenfeldsynthese wird eine mögliche Wiedergabekette vom virtuellen Instrument bis zum Lautsprechersignal skizziert.