DE10024023C2 - Resonanzsystem für elektrisch verstärkte Saiteninstrumente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Resonanzsystem für elektrisch verstärkte Saiteninstrumen­ te. Die gezielte Erzeugung von Rückkopplungen ist ein fester Bestandteil der Spiel­ technik von elektrisch verstärkten Saiteninstrumenten, insbesondere in der Rockmu­ sik. Die bekannteste Methode ist, den Schall des Lautsprechers zur Anregung der Saiten zu nutzen: Das elektrische Signal des Tonabnehmers gelangt über den In­ strumentenverstärker zum Lautsprecher, dessen Schallwellen Grund- und Ober­ schwingungen der Saiten je nach Phasenlage verstärken oder abschwächen (Fig. 1 Signalweg A). Auf diese Weise kann die Abklingdauer der gespielten Töne bis zur Dauerschwingung verlängert werden. Das Prinzip funktioniert nur bei obertonreichen (verzerrten) Klängen, die dadurch entstehen, daß das Tonabnehmersignal den In­ strumentenverstärker oder ein entsprechend vorgeschaltetes Effektgerät gezielt übersteuern. Der klangliche Effekt hängt im wesentlichen davon ab, welche Frequen­ zen des Klangspektrums verstärkt werden. Der Spieler kann durch die Positionierung des Instrumentes im Schallfeld Stärke und Frequenz der Rückkopplung beeinflussen und so den Rückkopplungseffekt spieltechnisch nutzen.

Die beschriebene Methode hat zwei Nachteile.

Der Effekt entsteht nur bei hohen Schalldrücken und ist damit nicht bei Zimmerlaut­ stärke oder beim Übungsbetrieb mit Kopfhörer anwendbar. Auch auf der Bühne sind die erforderlichen hohen Schalldrücke oft unerwünscht, da ungewollte Pfeiftöne durch Rückkopplungen über Gesangsmikrofone oder magnetische Tonabnehmer entstehen können.

Der zweite Nachteil besteht darin, daß die Rückkopplung über Schall vom Spieler schlecht kontrollierbar ist. Die Schallquelle wirkt großflächig auf die gesamte Schwin­ gungslänge der Saiten. Ändert der Spieler die Position des Instrumentes zum Laut­ sprecher bereits geringfügig, so können sich Stärke und Frequenz der rückgekop­ pelten Obertöne stark ändern, was zu einer schlechten Reproduzierbarkeit der Klangergebnisse führt. Es ist schwierig, Rückkopplungen bestimmter Obertöne an vorge­ gebenen Musikpassagen zu plazieren.

Als Alternative zur beschriebenen Rückkopplung über Schallwellen sind Systeme bekannt, bei denen das elektrisch verstärkte Signal des magnetischen Tonabneh­ mers einem oder mehreren elektromagnetischen Aktoren zugeführt wird. Die Erzeu­ gung bzw. Verstärkung der Saitenschwingungen erfolgt durch Magnetkraft (Fig. 1 Signalweg B). Bekannt sind Lösungen, die durch eine feste Anordnung des Aktors am Instrument gekennzeichnet sind, siehe z. B. US 3742113 (Stringed musical in­ strument with electrical feedback), US 5070759 (String vibration sustaining device). Das Prinzip ist, die Aktoren am Instrumentenkorpus in der Nähe der magnetischen Tonabnehmer anzuordnen, um so den Rückkopplungseffekt für alle Tonlagen nutzen zu können (Fig. 2). Anders als bei der oben beschriebenen Rückkopplung über den Schall, werden die Saiten hier nur an einer, durch die Montage des Aktors festge­ legten Stelle, zum Schwingen angeregt. Das Anregen von Teilschwingungen an un­ terschiedlichen Saitenpositionen ist nicht möglich. Der Obertongehalt der Rückkopp­ lung kann daher nicht durch die Spieltechnik beeinflußt werden. Folglich können die­ se elektromagnetischen Systeme nicht die klanglichen Möglichkeiten bieten, die mit der Rückkopplung über Schallwellen erreicht werden, was was wohl der Hauptgrund dafür ist, daß derartige Systeme in der Praxis kaum eingesetzt werden.

Diese Nachteile werden teilweise überwunden von Ausführungen bestehend aus Tonabnehmer, batteriebetriebenem Verstärker und Aktor, die zusammen in einem Gehäuse angeordnet sind, siehe Ausführungsvariante in US 4075921 (String instru­ ment vibration initiator and sustainer). Das Gerät wird hier nicht am Instrument befe­ stigt, sondern vom Spieler in der Hand gehalten. Die Saiten können damit an ver­ schiedenen Positionen zum Schwingen angeregt werden, die Spieltechnik ist aber stark eingeschränkt, da Saiteninstrumente zum Spielen i. d. R. beide Hände erfordern.

Alle bisher veröffentlichten Systeme haben neben den erwähnten klanglichen und spieltechnischen Einschränkungen einen Weiteren entscheidenen Nachteil, der zu erheblichen Schwierigkeiten beim praktischen Einsatz führt: Durch die benachbarte Anordnung von Aktor und Tonabnehmer kann sich leicht ein Schwingkreis bilden, der durch direkte Einstreuung vom Aktor in den magnetischen Tonabnehmer entsteht und zu unerwünschten Pfeiftönen führt (Fig. 1 Signalweg C). Zur Verringerung dieses Effektes werden z. B. in US 4941388 (String vibration sustaining device) aufwendig zu realisierende Anordnungen der Magnete von Aktor und Tonabnehmer zueinander sowie elektronische Schaltungen zur Einstellung einer günstigen Phasenlage vorge­ schlagen. Die Installation ist aufwendig, da ein mechanischer Umbau des Instru­ mentes erforderlich ist, was vermutlich ein weiterer Grund dafür, daß sich die Syste­ me in der Praxis nicht durchgesetzt haben.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein praxistaugliches Rückkopplungs- System als Alternative zur Methode der Rückkopplung über den Schall bereitzustel­ len, das die bekannten Spieltechniken präziser, besser reproduzierbar und unabhän­ gig von der gespielten Lautstärke ermöglicht.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Der Aktor wird über einen Stromverstärker mit dem verzerrten, obertonreichen Signal angesteuert, das in Instrumentenverstärkern durch gezielte Klangformung des Ton­ abnehmersignals gebildet wird (Fig. 3). Durch die Rückführung dieses Signals mit breitem Frequenzspektrum gelingt die Anregung von Oberschwingungen der Saiten deutlich besser als bei den bekannten Systemen. Die benötigte Verstärkerleistung zur Ansteuerung des Aktors ist relativ gering und damit auch die Empfindlichkeit ge­ genüber einer direkten Rückkopplung vom Aktor zum Tonabnehmer. Durch die orts­ feste Anordnung des Aktors können in normaler Spielhaltung gezielt verschiedene Oberschwingungen durch Positionierung der Instrumentensaiten zum Aktor angeregt werden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Rück­ kopplung unabhängig von der Lautstärke des Instrumentenverstärkers ist und eine gezielte, reproduzierbare Erzeugung bzw. Verstärkung von Oberschwingungen bei unterschiedlichen Spielbedingungen (Übungsbetrieb mit und ohne Kopfhörer oder Spielen auf der Bühne) möglich ist. Start, Ende und Frequenz des Resonanzeffektes kann vom Spieler präzise und reproduzierbar durch die Positionierung des Aktors kontrolliert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Bekannte Methoden zur Erzeugung von Rückkopplungen

Fig. 2 Elektromagnetische Aktoren zur Erzeugung von Rückkopplungen in bekannter Ausführung

Fig. 3 Vorgeschlagene Methode zur Erzeugung von Rückkopplungen

Fig. 4 Ausführungsbeispiel für das vorgeschlagene Resonanzsystem

Fig. 5 Stellungen des Aktors zum Instrument

Fig. 6 Ausführungsbeispiel: Vorteilhafter Aufbau des Aktors

Fig. 7 Ausführungsbeispiel: Befestigung des Aktors an einem sog. Schwa­ nenhals

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist am Beispiel der elektrischen Gitarre angegeben. Das über Kabel (4) dem Instrumentenverstärker (5) zugeführte elektri­ sche Signal des Tonabnehmers (3) durchläuft die Verstärkungs- und Klangformungs­ stufen, wird dann vor der Endstufe ausgekoppelt und über Kabel (6) dem Verstärker (7) des Resonanzsystems zugeführt. Die meisten Instrumentenverstärker verfügen über passende Signalausgänge und müssen daher i. d. R. nicht umgebaut werden. Es ist zweckmäßig, die Empfindlichkeit des Resonanzsystems durch einen Amplituden­ steller variabel auszuführen (Patentanspruch 2) und einen Taster oder Schalter (8) zum Aktivieren bzw. Deaktivieren des Aktors vorzusehen (Patentanspruch 3). Das Signal des Verstärkers (7) speist über Kabel (9) den Aktor (11), der auf einem Stän­ der ortsfest angeordnet ist. Der Spieler (1) kann das Instrument (2) ohne Unterbre­ chung des Spiels geeignet zum Aktor positionieren.

Fig. 5 zeigt für die Resonanzerzeugung geeignete Stellungen des Aktors (16) zum Instrument (13). Maximal nutzbar ist der Bereich 1 am Gitarrenhals (14), der sich in Abhängigkeit der Fingerposition auf dem Griffbrett durch die Verkürzung der Schwinglänge verkleinert. In dem zur Verfügung stehenden Bereich kann der Spieler den Aktor wie dargestellt unterschiedlich positionieren und damit gezielt verschiede­ ne Oberschwingungen einzelner Saiten (15) anregen (in der dargestellten Aktoraus­ führung maximal zwei gleichzeitig). Die gleichzeitige Anregung von mehr als zwei Saiten kann durch Anordnungen von mehreren Aktoren am Ständer realisiert werden (Patentanspruch 5).

Das klangliche Ergebnis entspricht dem der Rückkopplung über Schall, der Effekt ist jedoch erheblich besser kontrollierbar. Der Bereich 2 in Fig. 5 ist i. d. R. nicht nutzbar, da es dort zu einer unerwünschten Rückkopplung zwischen Tonabnehmer und Aktor kommt (vgl. auch Fig. 3). In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die Bereichsein­ schränkung nicht stört, denn bei den typischen Spieltechniken werden überwiegend untere bis mittlere Tonlagen genutzt.

Eine zweckmäßige Erweiterung der spieltechnischen Möglichkeiten liefert ferner eine Ausführung mit Schalter zur Phasenumschaltung des Aktorsignals nach Patentan­ spruch 4. Damit kann hat der Spieler eine zusätzliche Einflußmöglichkeit auf den Re­ sonanzeffekt, da die Verstärkung einzelner Obertöne auch von der Phasenlage ab­ hängt.

Eine vorteilhafte Ausführung des Aktors ist in Fig. 6 dargestellt. Permanent- Stabmagnet (18) und Spule (17) mit Kabelanschluß (21) werden mit der Verguß­ masse (20) in eine Hülse (19) eingebettet, die unten ein Innengewinde zur weiteren Montage hat. Fig. 5 zeigt als mögliches Ausführungsbeispiel die Befestigung des Aktors (22) an einem sog. Schwanenhals (23) mit Kabeldurchführung (24) nach An­ spruch 6. Diese Anordnung läßt sich an einem handelsüblichen Mikrofonständer montieren und ermöglicht eine optimale Einstellung von Höhe und Winkel des Aktors.

Claims (6)

1. Resonanzsystem für elektrisch verstärkte Saiteninstrumente mit Stahlsaiten zur gezielten Erzeugung von Rückkopplungen mit einem Tonabnehmer (3), Verstär­ ker (5) und einem elektromagnetischen Aktor (11), dadurch gekennzeichnet, daß als Ansteuersignal für den Aktor (11) das verzerrte, obertonreiche Signal rückgeführt wird, das in Instrumentenverstärkern (5) durch Klangformung des In­ strumenten-Tonabnehmersignals gebildet wird und der Aktor (11) ortsfest mit ei­ nem Ständer (10) angeordnet ist, so daß der Spieler unterschiedliche Ober­ schwingungen durch Positionierung der Instrumentensaiten zum Aktor (11) anre­ gen kann.

2. Resonanzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des rückgeführten Instrumentensignals und damit die Empfindlichkeit einstellbar ist.

3. Resonanzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (11) vom Spieler über einen Taster oder Schalter (8) aktiviert und deaktiviert werden kann.

4. Resonanzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs­ signal des Verstärkers (5) bei Anwahl über einen Schalter oder Taster (12) um 180 Grad in der Phase verschoben dem Aktor (11) zugeführt wird.

5. Resonanzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (5) mehrere Aktoren zur gleichzeitigen Anregung mehrerer Saiten speist.

6. Resonanzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur optimalen Einstellung von Höhe und Winkel des Aktors (11) zum Instrument der Ständer (10) aus einem handelsüblichen Mikrofonständer mit einem biegsamen Arm be­ steht.