A-116 VC Waveform Processor

Mit „Processor“ ist hier kein Prozessor im Computer gemeint, sondern einfach eine (analoge) Schaltung, die Schwingungsformen verändern kann.

Hier wird das Eingangssignal durch zwei parallele Schaltkreise bearbeitet, deren Ergebnisse anschließend zusammengenmischt werden: Ein Clipper, der das Eingangssignal oberhalb einer Schwelle hart abschneidet und ein Polarisierer / Abschwächer, der das Signal sowohl abschwächen, als auch invertieren kann.

Bedienelemente

Eingänge:

Audio In: Audioeingang.
Clipping CV: Steuerspannungseingang zur Modulation der Grenze, ab der das Audiosignal abgeschnitten wird (in die harte „Clipping“-Verzerrung übergeht).
Symm. CV: Steuerspannungseingang, zur Modulation einer positiven oder negativen Abschwächung des Signals (Polarizer-Funktion).

Ausgänge:

Audio Out: Audioausgang für die Mischung aus Clipping- und Polarizer-Signal.

Regler / Schalter:

Lev.: Abschwächer / Verstärker (bis Faktor 2) für das Audioeingangssignal. Damit lassen sich auch schwächere Audiosignale anpassen.
Clipping Level: Manueller Regler für die Grenze, ab der das Eingangssignal hart abgeschnitten wird.
CCV: Abschwächer für die Steuerspannung zur Modulation des Clipping Levels.
SCV: Abschwächer für die Steuerspannung zur Modulation des Polarizers („Symm. CV“).
Sym: Manueller Regler für die Abschwächung / Invertierung des Eingangssignals. Bei Reglerstellung „0“ wird dem Clipping-Signal das invertierte Originalsignal zugemischt, bei Reglerstellung „5“ hören wir nur das Signal aus dem Clipping-Schaltkreis und bei Reglerstellung „10“ wird dem Clipping-Signal das ursprüngliche Originalsignal zugemischt.

Wie arbeitet das Clipping?

Zu Beginn meines „Lebens mit dem A-116“ war ich davon ausgegangen, dass das Clipping im A-116 wie bei einem Verstärker arbeitet. Also einfach die Spitzen abschneidet, die – im positiven wie im negativen Bereich – einen bestimmten Schwellert überschreiten. Etwa so:

Das Clipping beeinflusst sowohl positive wie negative „Spitzen“.

Und führt damit zu einer symmetrischen Veränderung der Schwingungsform, die sich immer mehr in Richtung „Rechteck“ verändert.

Aber das Clipping arbeitet hier nicht symmetrisch, sondern schneidet nur den Teil der Schwingung ab, der tatsächlich „größer“ als der Schwellwert ist:

Das Clipping schneidet nur oberhalb des Schwellwertes ab.

Und führt damit zu asymmetrischen Schwinungsformen.

Bis hin zum Extremfall, dass sich der Schwellwert unter der Null-Linie befindet.

Diese Form des Clippings sorgt übrigens dafür, dass die anfängliche Verstärkung des Eingangssignals nicht unbedingt zu einer stärkeren Verzerrung führt. Sobald sich der Clipping-Level unterhalb der Nulllinie befindet, wird gerade bei geringer Verstärkung ein größerer Anteil der Schwingungsform abgeschnitten als bei großer Verstärkung.

Das Eingangssignal wird weniger stark verstärkt als im Beispiel oben.

Das führt dazu, dass das Clipping deutlich mehr abschneidet als zuvor.

Einfacher Verzerrer

Ein Dreieck aus einem A-111-1 wird alleine schon aufgrund des Eingangspegels symmetrisch verzerrt.

Das oben beschriebene symmetrische Clipping gibt es beim A-116 allerdings ebenfalls, und das macht die Bedienung dann etwas komplexer, als man es bei dem einfachen Funktionsprinzip vermuten würde. Der Eingang „Audio In“ des Moduls ist relativ empfindlich, so dass er bereits mit einem herkömmlichen VCO als Eingangssignal bei einem etwas höheren „Lev.“-Regeler in eine harte – symmetrische – Verzerrung übergeht. Hier steht der „Clipping Lev.“-Regler, der dann für das asymmetrische Clipping zuständig ist, noch im neutralen (oberen) Bereich.

Ansonsten ist der A-116 tatsächlich recht einfach gebaut: Das eben beschriebene symmetrische wie asymmetrische Clipping wird mit einem Polarizer ergänzt, der hier als „Symmetry“ bezeichnet wird.

Dazu wird parallel zum Clipping das Originalsignal mit einem Polarizer im Bereich von -1 bis +1 verstärkt (bzw. eigentlich abgeschwächt). Beide so vorbearbeiteten Signale werden schließlich zusammengemischt, bei Bedarf alles auch spannungsgesteuert. Das macht ihn gut einsetzbar, wenn man „auf die Schnelle“ ein Signal verzerren möchte. Aufgrund der speziellen Clipping-Charakteristik sind die Ergebnisse allerdings oft etwas schwer vorhersagbar, das Modul lässt sich damit einfacher durch „intuitives Schrauben“ als durch genaue vorherige Planung bedienen.

Clipping für Modulationssignale

Ein LFO moduliert das Clipping eines zweiten LFOs und erzeugt so eine dynamisch sich ändernde Spannungsquelle (z.B. für die Modulation einer Eckfrequenz).

Waveshaper eignen sich auch gut, um die Komplexität von Modulationssignalen zu erhöhen.

Klangbeispiele

A-116 / Wie das Clipping „tatsächlich“ funktioniert

Trotz aller Theorie fand ich den A-116 immer reichlich unvorhersehbar, die Ergebnisse klangen meistens anders – und sahen auf dem Oszilloskop anders aus – als ich mir das so gedacht hatte.

Also mal ganz stur und „unmusikalisch“ an die Sache rangehen. Ein A-111-1 liefert eine Dreiecksschwingung, die direkt in den A-116 geht. Bei mittlerem Eingangslevel noch ganz unverzerrt, werden ab einem bestimmten Pegel symmetrisch die Spitzen „abgeschnitten“.

Eine Dreiecksschwingung aus einem A-111-1, noch unverzerrt.

Die gleiche Schwingung wird bei erhöhtem „Lev.“-Regler symmetrisch abgeschnitten.

„Sym“ ist auf mittlerem Level, d.h. das Originalsignal wird hier noch nicht – positiv oder negativ – erneut dazugemischt und auch das Clipping-Level für das asymmetrische Clipping ist noch auf Maximum.

Die ursprüngliche Dreiecksschwingung, unverzerrt.

Langsame Erhöhung des „Lev.“-Reglers führt zu symmetrischer Verzerrung.

Wir gehen wieder zurück zu einem unverzerrten Eingangssignal und setzen den Regler „Clipping Lev.“ ein. Dieser beschneidet das Signal asymmetrisch, d.h. nur eine Seite der Schwingungsforn verändert sich. Da das Modul ein invertiertes Signal ausgibt, sehen wir den Effekt auf dem Oszilloskop an der unteren Seite der Schwingung. Hörbar ist diese Invertierung freilich nicht.

Das Clipping ist asymmetrisch.

Bei weiterem Absenken des Levels wird das Ergebnis zunehmend „merkwürdiger“…

… bis wir schließlich bei einer fast reinen Sinusschwingung ankommen.

Zunehmendes (asymmetrisches) Clipping unserer Dreiecksschwingung.

Nun mischen wir unserem Clipping-Signal noch die ursprüngliche Schwingungsform – normal oder invertiert – hinzu. Bei entsprechendem Gesamtpegel kommmt es dabei zusätzlich wieder zu symmetrischem Clipping.

Asymmetrisch abgeschnittenes Signal mit leichtem Anteil des ursprünglichen Signals (nicht invertiert).

Asymmetrisch abgeschnittenes Signal mit leichtem Anteil des ursprünglichen Signals (invertiert).

Asymmetrisch abgeschnittenes Signal mit deutlichem Anteil des ursprünglichen Signals (invertiert).

Dem Clipping-Signal wird das ursprüngliche Signal (positiv und später invertiert) hinzugefügt.