Samples dehnen

Jetzt können wir schon eine ganze Menge Synths und Samples spielen und damit Musik machen. Es wird Zeit zu lernen, wie wir diese Synths und Samples verändern können. Das macht unsere Musik einzigartiger und spannender. Als erstes sehen wir uns an, wie wir Samples strecken und stauchen.

Wie Samples Klänge darstellen

Samples sind aufgenommene Klänge und werden als eine Zahlenreihe von Messwerten (deshalb “Sample”) gespeichert. Diese Zahlen sagen der Lautsprechermembran, wie sie sich bewegen muss, um den Klang wiederzugeben. Die Lautsprechermembran kann sich nach innen und nach außen bewegen und die Zahlen geben deshalb an, wie weit sich die Membran zu jedem Zeitpunkt nach innen oder außen bewegen soll. Um einen Klang als Aufnahme wirklichkeitsgetreu wiederzugeben, muss das Sample je Sekunde viele tausend Zahlen speichern. Sonic Pi nimmt diese Zahlenreihe und gibt sie in der richtigen Samplerate (bzw. Samplingrate oder Abtastrate) an den Lautsprecher in Deinem Computer, so dass der Klang richtig wiedergegeben wird. Es macht aber auch Spaß, die Samplerate zu beeinflussen, denn das verändert den Klang.

Die Samplerate ändern

Lass uns mit einem der Ambient-Klänge spielen: ambi_choir. Beim Befehl sample kannst Du mit der Opt rate die Samplerate verändern:

sample :ambi_choir, rate: 1

Das Sample wird unverändert mit der normalen Samplerate (1) abgespielt, also nichts Besonderes. Aber wir können die Zahl jederzeit verändern. Was passiert bei 0.5?

sample :ambi_choir, rate: 0.5

Wow! Was ist denn jetzt los? Also, hier passieren zwei Dinge. Erstens braucht das Sample doppelt so lange und zweitens klingt er eine Oktave niedriger. Sehen wir uns das mal genauer an.

Lasst uns stretchen

Mit dem Amen-Break-Sample macht das Strecken und Zusammenstauchen besonders viel Spass. Mit der normalen Samplerate passt das Sample gut in einen Drum ‘n’ Bass-Track:

sample :loop_amen

Mit einer anderen Samplerate passt es zu einer ganz anderen Stilrichtung. Versuche es mal mit halber Samplerate für Hip-Hop der alten Schule:

sample :loop_amen, rate: 0.5

Wenn wir es beschleunigen, betreten wir das Jungle-Territorium:

sample :loop_amen, rate: 1.5

Und als letzten Trick - sehen wir mal, was passiert, wenn wir eine negative Rate angeben:

sample :loop_amen, rate: -1

Boah! Das Sample spielt rückwärts! Jetzt probiere mit vielen unterschiedlichen Samples und unterschiedlichen Sampleraten herum. Versuch es mit sehr hohen oder mit verrückt langsamen. Finde heraus, welche spannenden Klänge Du damit produzieren kannst.

Eine einfache Erklärung der Samplerate

Man kann sich Samples gut als Sprungfedern vorstellen. Wenn man die Samplerate verändert, ist das so, als ob man die Feder zusammendrückt oder auseinanderzieht. Wenn Du ein Sample mit der doppelten Samplerate abspielst, dann drückst Du die Feder zusammen, bis sie nur noch die Hälfte ihrer normalen Länge hat. Das Sample braucht also auch nur die Hälfte der Abspielzeit. Wenn Du das Sample mit halber Samplerate spielst, dann ziehst Du die Feder auf ihre doppelte Länge auseinander. Das Sample dauert also nun doppelt so lange. Je mehr Du zusammendrückst (höhere Rate), desto kürzer das Sample, je mehr Du auseinanderziehst (geringere Rate), desto länger dauert das Sample.

Wenn man eine Feder zusammendrückt, dann erhöht man ihre Dichtheit (die Anzahl der Windungen je Zentimeter) - das ist so ähnlich wie bei einem Sample, der höher klingt. Wenn man die Feder auseinanderzieht, dann verringert sich ihre Dichtheit, vergleichbar einem Klang, der tiefer klingt.

Die Mathematik hinter der Samplerate

(Dieser Abschnitt ist für diejenigen gedacht, die noch etwas mehr in die Tiefe gehen möchten. Er kann gerne übersprungen werden …)

Wie wir oben gesehen haben, wird ein Sample durch eine lange Liste von Zahlen dargestellt, die der Lautsprechermembran sagen, wo sie zu welchem Zeitpunkt sein soll. Wir können diese Zahlenliste nehmen und eine Kurve zeichnen, die ungefähr so aussieht:

Vielleicht hast Du Bilder wie dieses schon einmal gesehen. Das ist die Kurvenform eines Sample. Es ist bloß eine Kurve aus Zahlenwerten. Typischerweise entsteht eine solche Kurve aus 44100 Datenpunkten je Sekunde (das hat mit dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem zu tun). Wenn also das Sample 2 Sekunden dauert, dann wird die Kurve aus 88200 Zahlen gebildet, die wir an den Lautsprecher mit einer Datenrate von 44100 Datenpunkten pro Sekunde senden. Natürlich könnten wir es mit der doppelten Datenrate senden, also 88200 Datenpunkten pro Sekunde. Dann würde das Sample nur eine Sekunde lang dauern. Wir können es auch mit der halben Datenrate abspielen; das wären dann 22050 Datenpunkte pro Sekunde und würde 4 Sekunden dauern.

Die Sample-Dauer ist also abhängig von der Datenrate:

• Wird die Abtastrate verdoppelt, halbiert das die Abspielzeit,
• Wird die Abtastrate halbiert, dann verdoppelt sich die Abspielzeit,
• Verwendest Du eine Abtastrate von einem Viertel, dann vervierfachst Du die Abspielzeit.
• Verwendest Du eine Abtastrate von 1/10, dann dauert die Abspielzeit 10mal länger.

Es gibt eine Formel dafür:

neue_sample_dauer = (1 / rate) * sample_dauer 

Eine Veränderung der Samplerate beeinflusst auch die Tonhöhen des Samples. Die Frequenz oder Tonhöhe einer Kurve wird dadurch bestimmt, wie schnell sie hoch und runter geht. Unsere Gehirne machen aus schnellen Bewegungen einer Lautsprechermembran hohe Töne und aus langsamen tiefe. Deshalb kannst Du manchmal sogar sehen, wie sich ein großer Basslautsprecher bewegt, wenn ein sehr tiefer Ton rauskommt. Er bewegt sich dann wesentlich langsamer als ein Lautsprecher, der hohe Töne wiedergibt.

Wenn Du eine Kurve nimmst und sie zusammendrückst, wird sie je Sekunde öfter hoch und runter gehen als vorher. Der Ton wird dann auch höher sein. Wenn man die Auf- und Abbewegungen je Sekunde verdoppelt (Oszillationen), dann wird die Frequenz, die Tonhöhe, verdoppelt. Also, wenn Du Dein Sample mit doppelter Samplerate abspielst, wird es auch doppelt so hoch klingen; andererseits: eine Halbierung der Samplerate wird auch die Frequenz halbieren. Andere Sampleraten werden dementsprechend die Tonhöhe beinflussen.