A-118-2 Noise / Random / T&H / S&H

Das „Slim Line“ Modul ist eine auf die halbe Breite (nur 4TE) verkleinerte Version des klassischen analogen Rauschgenerators A-118-1. Wie bei den anderen „Slim Line“ Modulen kommen auch hier etwas kleinere Knöpfe sowie Steckbuchsen mit schmalen, runden Muttern zum Einsatz. Die Bedienelemente sind oben und die Buchsen unten angebracht, was die Sache dann doch deutlich übersichtlicher macht, gerade wenn sich mehrere solcher Module nebeneinander im Rack befinden: Sicht und Zugriff auf die Knöpfe und Regler bleiben frei.

Im Gegensatz zu anderen Slim Line Modulen, die an ältere Vorbilder angelehnt sind, gibt es aber keinerlei Abstriche bei der Funktionalität gegenüber dem ursprünglichen A-118-1. Im Gegenteil: Doepfer hat hier sogar noch eine umschaltbare T&H / S&H – Einheit untergebracht, Respekt!

Bedienelemente

Eingänge:

  1. Clk: Clock-Eingang für die Track & Hold / Sample & Hold – Einheit. Ein Gate-Signal an diesem Eingang führt dazu, dass die Eingangsspannung (in unserem Fall das vom Modul selbst erzeugte „RND“-Signal) gespeichert und am „TH/SH“-Ausgang ausgegeben wird. T&H und S&H unterscheiden sich dabei deutlich – Details dazu weiter unten.

Ausgänge:

  1. RND: Ausgang für eine sich kontinuierlich ändernde Zufallsspannung. In Grunde ist das – wie beim A-118-1 auch – ein stark gefiltertes farbiges Rauschen. Die Regler „Blue“ und „Red“ haben also auf die Charakteristik dieser Zufallsspannung deutlichen Einfluss, ebenso wie die Regler „Rate“ (Filter) und „Level“ (Pegel der Spannung).
  2. TH/SH: Ausgang für die T&H / S&H – Einheit des Moduls. Auch hier haben wir eine Zufallsspannung, die für Modulationszwecke gut eingesetzt werden kann. Sie ist aber im Gegensatz zu „RND“ getaktet und ändert sich mit jedem Gate-Signal am „Clk“-Eingang.
  3. Noise C: Ausgang für das farbige Rauschen (Colored Noise). Das Spektrum wird über die Regler „Blue“ und „Red“ eingestellt.
  4. Noise W: Ausgang für das weiße Rauschen (White Noise). Das Spektrum wird durch die Regler des Moduls nicht beeinflusst.

Regler / Schalter:

  1. Blue: Regler für den hochfrequenten Anteil des farbigen Rauschens. Dieser Regler beeinflusst das Spektrum des farbigen Rauschens am Ausgang „Noise C“, die Zufallsspannung am Ausgang „RND“ und die getaktete Zufallsspannung am Ausgang „TH/SH“.
  2. Red: Regler für den Tieffrequenten Anteil des farbigen Rauschens. Auch dieser Regler beeinflusst das Rauschen am Ausgang „Noise C“ und die Zufallsspannungen an „RND“ und „TH/SH“.
  3. Rate: Tiefpassfilter (Slew Limiter) für die Zufallsspannung am Ausgang „RND“. Im Grunde „glättet“ der Regler das chaotische farbige Rauschen, so dass bei Reglerposition 10 nur noch relativ langsame Änderungen der Spannung durchgelassen werden. Bei Reglerposition 0 wird weniger gefiltert – aber es wird definitiv gefiltert. Der Regelbereich ist damit genau anders herum, als bei herkömmlichen Filtern. Auch der Bereich der gefilterten Frequenzen ist deutlich tiefer und reicht bis weit unter die akustische Hörschwelle (schließlich sind das primäre Ziel langsame Steuerspannungen).
  4. Level: Regler für den Pegel der Zufallsspannung am Ausgang „RND“.
  5. TH / SH: Umschalter zwischen Track & Hold bzw. Sample & Hold für den „TH/SH“-Ausgang.

Sample & Hold vs. Track & Hold

Sample & Hold

Die „bekanntere“ Variante zuerst: Beim Sample & Hold nutzt man ein Eingangssignal, das oft im Audiobereich liegt, und hält genau die Spannung fest, die zum Zeitpunkt der steigenden Flanke eines Trigger/Gate-Signals an einem Steuerungseingang (hier „Clk“) vorliegt. Diese Spannung wird dann so lange ausgegeben, bis das nächste Trigger/Gate-Signal die dann aktuelle Spannung des Eingangssignals festhält. Bei einem eher hochfrequenten Oszillator-Signal oder – noch besser – einer kontinuierlichen Zufallsspannung als Eingangssignal, wie beim A-118-2, erhalten wir eine getaktete Zufallsspannung, die bei jedem Gate sprunghaft ihren Wert ändert. Und bei diesem Wert (dieser konstanten Spannung) bleibt es auch bis zum nächsten Gate.

Technisch wird das beim S&H über einen Kondensator erledigt, der bei längerer Aktivität langsam seine Spannung verliert. Ganz „exakt“ werden die Spannungen bei keinem mir bekannten analogen S&H gehalten.

Sowohl S&H als auch T&H werden vom „RND“-Signal des Moduls gespeist. Dadurch haben wir im Vergleich zu farbigem oder nur weißem Rauschen einige Steuerungsmöglichkeiten hinzugewonnen:

  • Der „Level“-Regler bestimmt auch die durchschnittliche Höhe des S&H / T&H – Ausgangssignals – bis hin zu 0 V bei Reglerstellung 0.
  • Über den „Rate“-Regler wird das Eingangssignal geglättet, damit nivelliert sich bei hohen „Rate“-Einstellungen das S&H / T&H – Ausgangssignal auf einen mittleren Wert. Bei „Rate“ = 0 wird am geringsten gesfiltert, aber noch immer sehr deutlich im Vergleich zum ursprünglichen farbigen Rauschen.
  • Wie beim farbigen Rauschen beeinflussen die „Blue“ und „Red“ – Regler die hohen und tiefen Anteile des S&H / T&H – Ausgangssignals.

Track & Hold

T&H ist eine etwas „merkwürdige“ Schaltung: So lange das Gate-Signal zur Steuerung aktiv ist, wird das Eingangssignal 1:1 durchgereicht. Beim A-118-2 ist das das selbst erzeugte „RND“-Signal. Erst dann, wenn das Gate-Signal abbricht (fallende Flanke), wird die zuletzt anliegende Spannung (aus dem „RND“ des A-118-2) festgehalten, wie wir es vom S&H nach der steigenden Flanke des Gates kennen.

Diese Schaltung ist bei „klassischen“ Synthesizern eher selten anzutreffen, das prominenteste Beispiel ist der Korg MS-20. Der hat tatsächlich kein Sample & Hold, sondern ein Track & Hold eingebaut, auch wenn es anders auf dem Frontpanel steht. MS-20 – User haben daher auch einen kleinen Trick, damit sich das T&H dann doch noch wie ein S&H verhält: Beim LFO („Modulation Generator“) des MS-20 lässt sich die Pulsbreite manuell regeln. Wenn diese Pulsbreite auf das Minimum eingestellt wird, dann entfällt das 1:1 – Durchreichen des Eingangssignals und die unmittelbar folgende fallende Flanke aus dem LFO sorgt für die nächste konstante Zufallsspannung.

Und natürlich lassen sich mit der Pulsbreite dieser Gate-Signale beliebige Zwischenzustände mit kürzeren oder längeren Perioden der „Durchlässigkeit“ für das Eingangssignal erzeugen, jeweils unterbrochen von konstanten – zufälligen – Spannungen.

A-100 – User haben für solche Fälle den A-146 Variable Waveform LFO, der mit seiner variablen Pulsbreite ein ziemlich praktischer Partner für T&H-Module ist.

Einen kleinen Nachteil bringt die überaus flexible Lösung, das „RND“-Signal als Input für das T&H zu verwenden, dann doch mit sich: Auch bei der geringstmöglichen Glättung des ursprünglichen Rauschens (also „Rate“ = 0) haben wir schon ein sehr stark gefiltertes farbiges Rauschen vor uns. Das ist bereits viel mehr „klassisches“ Modulationssignal als Audiosignal. Mir persönlich gefällt diese wabernde Zufalls-Spannung sehr gut, weil sie als Modulationssignal im Vergleich zum oft etwas angestrengt wirkenden Rauschen viel dezenter einsetzbar ist, aber das ist – wie so vieles – letztendlich Geschmackssache.

Alternativen

A-118-1 Noise / Random Voltage

Klar, der direkte Vorgänger ist die naheliegendste Alternative. Mit 8 TE braucht der A-118-1 doppelt so viel Platz im Rack, was aber auch bedeutet, dass die weiter auseinander liegenden Knöpfe auch komfortabler zu bedienen sind. Ein paar Euro günstiger ist das Modul obendrein.

Allerdings fehlt die S&H/T&H – Einheit, so dass man bei Bedarf nach getakteten Zufallsspannungen noch ein weiteres Modul benötigt, was den Platzbedarf weiter erhöht und den Kostenvorteil deutlich zunichte macht.

Die „RND“- bzw. „Random Output“-Signale der beiden Module unterscheiden sich (zumindest bei meinen A-118-1 und A-118-2) in der Art und Weise, wie die „Blue“ und „Red“ – Regler diese Zufallsspannung beeinflussen. Beide benötigen einen gewissen Anteil „Red“, um überhaupt größere Unterschiede bei den erzeugten Zufallsspannungen zu erzeugen. Beim A-118-1 scheint mir das aber etwas symmetrischer zwischen positiven und negativen Spannungen abzulaufen, während der A-118-2 erst dann in der Lage ist, negative „RND“-Spannungen zu generieren, sobald „Red“ mit im Spiel ist, vorher nicht. Der Einfluss von „Blue“ ist bei beiden Modulen viel geringer, stößt aber beim A-118-2 ab Reglerposition 8 an eine Art Clipping-Grenze, nach der fast nur noch konstante (positive) „RND“-Spannungen ausgegeben werden. Das ist beim A-118-1 nicht der Fall. Das neue Modul ist an der Stelle also etwas mehr „Diva“, was bei Live-Performances keine schlechte Idee ist.

Doepfer weist übrigens sowohl beim A-118-1, als auch beim A-118-2 darauf hin, dass aus technischen Gründen die Erzeugung des Rauschens und der Zufallsspannungen ein paar Minuten dauern kann. Aber man wird jedes analoge Modularsystem ohnehin mehr als nur einige Minuten warm laufen lassen, bevor man z.B. analoge Oszillatoren stimmstabil einsetzen kann.

A-117 Digital Noise / Random Clock / 808 Sound Source

Der A-117 ist ein weiterer klassischer Rauschgenerator, der aber ganz anders klingt. Das Rauschen wird über zufällige Impulse erzeugt und nicht aus dem Grundrauschen von Transistoren wie bei den A-118-Modulen.

Andere S&H / T&H – Module

Eine wichtige Neuerung beim A-118-2 gegenüber dem Vorgänger ist die integrierte S&H / T&H – Schaltung. Damit kann man auf minimalem Raum schon eine sehr große Bandbreite an Zufallssignalen erzeugen. Wer jetzt bereits einen A-118-1 besitzt, könnte den stattdessen mit einem A-148 Dual S&H / T&H ergänzen. Der benötigt ebenfalls nur 4TE und bietet sogar zwei S&H / T&H – Schaltkreise, die zudem auch noch durch beliebige Eingangssignale versorgt werden können. Der A-118-2 wird immer vom internen „RND“-Signal gespeist.

Auch der A-184-1 Ring Modulator / S&H/T&H / Slew Limiter ist eine solche Alternative: Auch er benötigt nur 4TE, erlaubt beliebige Eingangssignale für seinen (einzelnen) S&H / T&H und bietet obendrein noch einen Ring Modulator und einen Slew Limiter zum Glätten der per S&H / T&H erzeugten Steuerspannungen. Hier findet die Glättung also im Nachhinein statt, der A-118-2 erhält bereits ein geglättetes Rauschen als Eingangsmaterial.

Wer nun ein bis zwei T&H-Schaltungen für Kinderkram hält, der mag sich den A-152 Voltage Addressed Track&Hold / Switch näher ansehen. Hier haben wir ganze acht Track & Hold – Schaltungen. Alle haben zwar einen gemeinsamen Eingang, aber das ist bei Rauschen oder einem schnellen Oszillator kein Nachteil bei der Erzeugung von zufälligen Spannungen. Der zuvor beschriebene Trick, mit sehr schmalen Gate-Signalen aus einem T&H einen S&H zu machen, funktioniert beim A-152 allerdings nicht. Der entsprechende Ausgang reicht das Eingangssignal (z.B. Rauschen) so lange 1:1 durch, bis zum nächsten T&H weiter geschaltet wird.

Klangbeispiele

  • A-118-1, A-118-2 / Vergleich weißes & farbiges Rauschen

    Nachdem das Slim Line Modul A-118-2 im Prinzip alles kann, was beim A-118-1 möglich ist und zudem für geringen Aufpreis noch ein S&H / T&H bei halbem Rackspace dabei ist, sind direkte Vergleiche schon interessant. Bei alledem sollte man sich natürlich bewußt sein, dass analoges Rauschen aus Transistoren immer eine gewisse Streuung aufgrund der Bauteile mit sich bringt: Hier demonstrierte Unterschiede können ihre Ursachen in unterschiedlichen Schaltungen haben (also ECHTE Unterschiede sein), aber auch einfach daher kommen, dass jeder A-118-x etwas anders klingt als ein anderer A-118-x.

    Im Folgenden haben wir links immer den A-118-1 und rechts den A-118-2. Ich versuche, die relevanten Reglerpositionen möglichst gleich zu halten.

    Weißes Rauschen: Ja, da sind Unterschiede, der alte A-118-1 (links) scheint etwas mehr tieffrequente Anteile zu haben, als der neue A-118-2 (rechts).

    Weißes Rauschen: Rot = A-118-1, schwarz = A-118-2.
    Weißes Rauschen. Links A-118-1, rechts A-118-2.

    Farbiges Rauschen: Hier versuche ich, halbwegs zeitgleich für beide Rauschgeneratoren zunächst das blaue Rauschen (hochfrequente Anteile) von 0 auf Maximum zu regeln, wieder zurück auf 0, dann das rote Rauschen ebenfalls von 0 auf Maximum und zurück und zum Schluss sowohl blaues, als auch rotes Rauschen von 0 auf Maximum und wieder zurück. Hier bitte ich um Nachsicht, dass ich wahrscheinlich die Regler nicht vollständig synchron bewegt habe. Die klanglichen Unterschiede halten sich jedenfalls in Grenzen.

    Wie schon beim weißen Rauschen scheint mein A-118-1 im Vergleich zu meinem A-118-2 die Tiefen gegenüber den Höhen leicht zu bevorzugen und dafür etwas weniger hochfrequente Anteile aufzuweisen.

    Farbiges Rauschen („Blue“ und „Red“ auf 10 eingestellt): Links A-118-1, rechts A-118-2.
    Farbiges Rauschen: Links A-118-1, rechts A-118-2.

    In Summe reagieren die beiden Module sehr ähnlich. Die Unterschiede können ihre Ursache in Bauteil-Toleranzen haben, aber auch in der Feinjustierung der Module oder kleinen Anpassungen des Schaltungsdesigns. In der Praxis lassen sich beide Module aber gleich einsetzen.

  • A-118-2, A-111-6 / Sample & Hold, Track & Hold

    Der A-118-2 steuert hier das Filter eines A-111-6 Mini Synthesizers. Die S&H / T&H – Taktung, sowie die Hüllkurve des Mini Synthesizers werden gemeinsam von einem A-146 Variable Waveform LFO getriggert. Etwas Hall und Delay aus der DAW.

    Sample & Hold

    Zunächst starten wir mit „Blue“, „Red“, „Rate“ und „Level“ auf 0, dann wird zuerst der „Level“-Regler auf 10 erhöht. Danach (ab ca. 0:30) kommt der „Red“-Regler ins Spiel und erzeugt deutlich mehr Dynamik in den erzeugten S&H-Werten (deutlich negative Spannungen). Der anschließend ebenfalls erhöhte „Blue“-Regler verändert nicht mehr allzu viel. „Blue“-Werte oberhalb von 8 scheinen zu einer Art internem Clipping zu führen, so dass nur noch relativ konstante S&H-Werte ausgegeben werden. Danach weitere manuelle Änderungen an den Farbreglern, „Level“ und „Rate“, am Ende wieder alles auf 0.

    Sample & Hold.

    Track & Hold

    Gleiches Setup wie zuvor, diesmal ist der A-118-2 auf „T&H“ eingestellt. Wieder zunächst alle Regler auf 0, ich starte mit dem „Level“-Regler und erhöhe dann (ab 0:20) den „Red“-Regler. Im Gegensatz zum vorigen Klangbeispiel verändere ich nun die Pulsbreite des Takt-LFOs, bis er bei etwa 1:00 minimal breit ist und der T&H wie ein S&H reagiert. Anschließend wird die Pulsbreite bis zum Maximum vergrößert, so dass wir durchgehend das „RND“-Signal als Modulationsquelle haben (ca. 1:30). Dann wieder zurück zu mittlerer Pulsbreite und weitere manuelle Änderungen, analog zum S&H-Beispiel.

    Track & Hold.

Technische Daten

Breite4 TE
Tiefe40 mm
Strombedarf20 mA (+12V) / -20 mA (-12V)