De Zwarte Steen

"De wijze waarop allerlei nieuwe DSP-hard- en -software de laatste jaren in de muziekwereld is komen binnenvallen, doet wel eens denken aan die mysterieuze, gepolijste Zwarte Steen uit Kubrick's Space Odyssey, die als een meteoor ergens vanuit een verre galaxie komt aansuizen en op de prehistorische aarde neerdondert temidden van een stel OeloeBoeloe-mannen die er eerst met pijl en boog op beginnen te schieten en, als dat niet helpt, er vervolgens een regendansje omheen maken." (Proloog)

15-delige serie over digitale audiosignaalverwerking, verschenen in het populaire muziekmagazine Music Maker (2000 - 2001). Bedoeld als eerste kennismaking voor muzikanten; bevat geen wiskunde-formules.

1. Proloog  DSP. Een kreet die inmiddels al weer enige jaren door de muziekwereld galmt, steeds luider en luider. DSP staat voor Digital Signal Processing, of, in gewoon Nederlands: digitale signaalverwerking. Maar wat is dat nou eigenlijk precies? Die vraag is voor muzikanten zo enorm belangrijk dat Music Maker er maar liefst een hele serie artikelen aan gaat wijden! Vandaag een eerste kennismaking.

2. Sampling: de Grote Doorbraak  Voor DSP heb je een computer nodig. Voor Audio-DSP moet je bovendien over een hoogwaardige samplingtechniek beschikken. Sampling en DSP samen leveren de muziek een ongekend, nieuw gereedschap. Daarvan in deze aflevering de eerste, concrete voorbeelden.

3. Het Sinusgebergte. Audio-DSP bestaat voor 90% uit rekentrucjes die je waarschijnlijk al eerder kon dan fietsen of zwemmen. Die trucjes zijn optellen en vermenigvuldigen. We hebben al gezien dat je geluiden kunt versterken of in- en uitfaden door samplegetallen te vermenigvuldigen. In deze aflevering gaan we geluiden letterlijk bij elkaar optellen. Dat voert ons uiteindelijk naar de toppen van het geheimzinnige Sinusgebergte…

4. Over Samplewolken en Capybara's. Een Spuitbus waarmee je per seconde vele duizenden minuscule geluidsgruizeltjes uitstrooit, hier dik en nevelig als een wolk, daar dun en knisperig als zand op een stenen trap. Zo ongeveer zou je de klankeffecten kunnen omschrijven die mogelijk zijn met Granulaire Synthese, een van de vele "objecten" in de software van diverse Sound Design Workstations, zoals Kyma.

5. Biljarten met GeluidChorus, Flanger, Phaser, Reverb. Elke muzikant kent de effecten waarmee je geluid "nat" kunt maken. Ze zijn allemaal opgebouwd rond één en dezelfde basisbewerking: de tijdverschuiving (delay). Zo'n verschuiving is niet alleen heel gemakkelijk langs digitale weg te realiseren, maar vormt tevens een van de hoekstenen van Audio-DSP.

6. De Digitale Toonbol. Anderhalve eeuw geleden vond Helmholtz de toonbol uit om boventonen mee te bespioneren. Sinds de jaren ’60 heeft de elektronisch-analoge versie daarvan furore gemaakt in de popsynthesizer en is ook niet meer weg te denken uit digitale apparaten en plug-ins. Op dit moment is de Digitale Toonbol razend populair en vormt tevens de basiscomponent van zeer complexe filtersystemen.

7. Het Geheim van de Zijdegrotten. Termen als "fase" en "faseverschuiving" kom je als muzikant nogal eens tegen, maar wat ze precies betekenen is niet altijd even duidelijk. In deze aflevering wordt een eeuwenoud filter beschreven dat je zelfs kunt binnenwandelen om er de faseverschuiving direct aan den lijve te ondervinden.

8. Het Gebroken Oor. "Elk nadeel heb z'n voordeel", weten we van Johan Cruyff. Dat dit niet alleen geldt voor voetballen maar ook voor de grillen en nukken van het oor, kun je direkt afmeten aan het waanzinnige succes van MP3. Maar ook in handleidingen van geluidsapparatuur word je steeds weer geconfronteerd met diverse eigenaardigheden van het horen. Een overzicht.

9. De Fourieranalyse (1). Na diverse boegschoten in de vorige acht delen van deze reeks, komen we nu toch langzaam maar zeker toe aan het echte DSP-werk. In deze aflevering starten we een kleine serie binnen de serie. Die gaat over de hoeksteen van alle denkbare vormen van signaalverwerking: de Fourieranalyse.

10. Fourieranalyse (2), De Man van 401372 Hits. Een kouwelijke prefect in het Frankrijk van Napoleon zorgde voor een van de grootste doorbraken die ooit in de wiskunde, natuurkunde en de techniek heeft plaats gevonden. Een doorbraak die in de muziek sinds de komst van de computer heel nieuwe klank-arsenalen begint te ontsluiten.

11. Fourieranalyse (3), Spiraalgolven. Driedimensionale sinussen die zich als schroeven door de tijd heenboren. Die vormen de basis van de FFT.

12. Fourieranalyse (4), Het Tijdvenster. De term lijkt afkomstig uit een exotisch avontuur van Heer Bommel, maar is te vinden in elke FFT-implementatie. Je 'kijkt' altijd naar een geluid via een Tijdvenster (Time Window). De breedte en vorm daarvan bepalen de kwaliteit van het spectrum dat je voor de synthese van nieuwe klanken gebruikt.

13. Convolutie. Het achterzaaltje van het café om de hoek heeft een heel speciale akoestiek, die je met geen effectprocessor kunt namaken. Bestaat er zoiets als het 'eigengeluid' van een ruimte? En hoe laat je een droge studio-opname klinken alsof die ergens in dat zaaltje had plaats gehad? Het magische woord is: convolutie. Oftewel: geluid filteren met geluid.

14. Donald Duck en Darth Vader. Een spook waart rond in elke sampler, het spook van de formantverschuiving. Nu eens neemt het de gedaante aan van een dwerg met een piepstemmetje, dan weer van een moloch met een vulkaandiepe strot. Een DSP-techniek die bekend staat onder de naam LPC (Linear Predictive Coding) schiet te hulp als exorcist.

15. Vocoders. De zingende gitaar, de giechelende koffiemolen, Morphing, Pitch Shifting en Time Stretching, superieure chorus-effecten en ruis-onderdrukking: het zijn slechts enkele voorbeelden van de enorme veelzijdigheid van digitale vocoders. In deze slotaflevering wordt de serie over DSP samengevat aan de hand van een beschrijving van de LPC-vocoder.