Das leidige "vertrackte" Tracking-Problem bei analogen Octavern -> eine Ursachenanalyse

E-A-D-G

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Oktavierungsfunktionsprinzip
Zu aller erst eine grobe Funktionsbeschreibung, wie erzeugt der Octaver die Suboktave Oct-1

Zur Verdeutlichung des (anlogen) Funktionsprinzips folgendes Bild:
1772460465437.png


Die obere Signalkurve zeigt das "Nutzssignal" bevor es in die "Octaverschaltung" läuft.
Die vertikalen blauen Linien repräsentieren quasi das "Trackingsignal" das der Octaver zur Erzeugung der Suboktave nutzt.
Vergleicht man die obere Signalkurve mit der unteren, dann erkennt man, dass dort wo die blauen "Trackingsignale" eingetragen sind, der Octaver jede 2. Periode das Nutzssignal um 1 Periode nach unten "kippt", bzw. an der Horizontalen nach unten "spiegelt".

Als Ergebnis entsteht dabei in Summe die untere Signalkurve, und die hat nur noch die halbe "Grundfrequenz" des ursprünglichen Signals -> Suboktave.
Natürlich weist das generierte Sub-Signal erstmal noch erkennbare Verzerrungsartefakte in Umgebung seiner "Nulllinie" auf (vergleichbar wie bei Übernahmeverzerrungen), die allerdings im nachgeschalteten Tiefpass (dem Voicing Filter) noch herausgefiltert werden können.
Allerdings, je tiefer der gespielte Ton auf dem Bass, desto weniger gut greift das Voicing Filter, je höher der gespielte Ton, desto besser "befreit" das Voicing-Filter das oktavierte Signal von den (Zerr-)Artefakten. Womit bereits klar wird, warum so ein analoger Octaver in den tieferen Tönen immer(!) einen merkbar "raueren" Ton von sich geben wird als in den hohen "Registern" auf dem Griffbrett.

Tracking
1772462519393.png


Meist werden bei den analogen Octavern zwei "Trackingsignale" benutzt, eins für die obere (positive) Halbwelle, und eins für die untere (negative) Halbwelle. Die beiden Trackingsignale schneiden bzw. "tracken" das Nutzsignal jeweils einmal(!) pro Signalperiode, und daraus wird letztendlich dann das eigentliche "Steuersignal" gebildet das im oberen ersten Bild als die blauen vertikalen (Tracking-)Linien erkennbar ist.
Wobei, bei genauer Betrachtung müsste man sagen, eigentlich "trackt" das Nutzssignal eher die Schaltung des Octaver als umgekehrt, so wie es im "Fachjargon" üblich ist.
Sei's drum es ist, so wie es ist, und daran wird sich eh nichts mehr ändern (können).

Die reale Welt
So weit so gut, leider sehen reale Signale im wirklichen Leben selten bis nie so schön aus wie ein Sinussignal.
Im realen Leben kann ein gespielter tiefer Ton auf dem Griffbrett durchaus auch mal so ausschauen:
1772463507500.png


Es ist die Note G1 eingespielt von unserem Member Hen. Zoomt man etwas hinein und schaut sich an, wie hier z.B. der Boss OC-2 mit dem Signal umgeht, mit seinem "Tracking".
1772463748435.png


Das obere Trackingsignal (für positive Halbwelle) schneidet das Nutzssignal hier zweimal(!) pro Signalperiode, und das untere Trackingsignal hier ebenfalls zweimal pro Periode.
Und das ist schlichtweg FALSCH
Es ist falsch, weil im Ergebnis nun ein Steuersignal für die "Oktavierung" herauskommt, das KEINE Oktavierung mehr erzeugt, sondern nur noch eine Art "Betonung" bzw. Dopplung der bereits bestehenden Grundfrequenz(en) der gegebenen Note G1

Ein wenig "Klangeffekt" der in Richtung wie "Oktavierung" geht, der wird dabei aber trotzdem entstehen (können). Weil selbst wenn der Octaver NICHT oktaviert, es entstehen trotzdem wieder die typischen "Klangartefakte" bzw. "Voicings" so als würde der Octaver tatsächlich oktavieren (was er aber faktisch nicht tut).

Die Antwort lautet: 42
Die große Frage ist natürlich, wo kommt das überhaupt her, dass reale Signale derart "verbogen" und unorthodox ausschauen (können), und der Octaver keinerlei Chance mehr auf "sauberes" Tracking hat?

Grund 1:
die 1. Harmonische (der Grundton) ist im Pegel deutlich schwächer als die darüber liegenden Harmonischen bzw. Obertöne im Frequenzspektrum des gespielten Tons.

Grund 2:
die Harmonischen (bzw. Grundton und Obertöne) sind relativ zueinander in ihrer Phasenlage sehr stark zueinander gedreht bzw. Phasenverschoben!

Das "reale" Bass-Signal von Hen lässt sich, bezogen auf dessen "Kurvenform", mit nur vier Harmonischen (Grundton plus drei Obertöne) bereits mit recht guter Näherung künstlich nachbauen:
1772467258128.png


Und auch hier "vertrackt" sich der OC-2 ganz gehörig mit seinem "Tracking", weil er wieder jeweils "zweimal" für die obere und untere Halbwellen pro Periode und damit "falsch" zählt.
Das Interessante ist jetzt, wie wurde das Signal "künstlich" nachgebaut:

1. Harmonische: 0dB / Phase -148 Grad
2. Harmonische: +10dB / Phase -10 Grad
3. Harmonische: +5dB / Phase -140 Grad
4. Harmonische: -10dB / Phase +120 Grad

Die 2. Harmonische hat es hier arg an sich, +10dB höherer Pegel als Grundton (1. Harmonische) und relative Phasendrehung zum Grundton knapp 130 Grad.
Also kein Wunder, dass in Summe betrachtet, für das Summensignal dann eine derart seltsame "krude" Kurvenform dabei rauskommen muß!

Die Frage ist natürlich, wo kommen solche "Phasenschweinerein" innerhalb der Harmonischen überhaupt her, und die dem Octaver das Leben dann regelrecht zur Hölle machen?
Eine Antwort ist, im Moment des Anschlags werden die "Stahldrähte" sowieso selten bis nie beginnend mit Phase 0 Grad angeregt, sondern die Saitenschwingung beginnt (in Summe betrachtet) immer mit einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Phasendrehung, je nachdem wie der Spieler anschlägt, liegt das (theoretisch) bereits irgendwo im Bereich zwischen -90 Grad bis +90 Grad Phasendrehung.
Es erklärt aber nicht, wie es dazu kommt dass die 2. Harmonische relativ zur 1. Harmonischen dann derart stark phasenverschoben daherkommt.

Saiten Inharmonizität
Wer sich jemals mit Klavierstimmerei beschäftigt hat, dem dürfte bekannt sein, was sich dahinter verbirgt.
Je dicker die Saiten werden in Relation zu ihrer schwingende Länge, desto stärker entsteht "Dissonanz" zwischen Frequenz Grundton und den mitschwingenden Obertönen.
Die Obertöne stehen NICHT mehr im ganzzahligen Frequenzverhältnis zum Grundton, sondern schwingen mit einer davon leicht abweichenden Frequenz.
Und wenn die Obertöne nicht im ganzzahligen Frequenzverhältnis stehen, dann "drifted" zwingendermaßen auch die relative Phasenlage zwischen Grundton und Oberwellen.

Und weil dem so ist, kann man gelegentlich beim Octaver folgendes beobachten, Man schlägt einen Ton an, lässt ihn etwas stehen, und nach vielleicht 1 Sekunde "kippt" der Octaver plötzlich um. Oder zuweilen auch umgekehrt, der Octaver oktaviert nicht, und "klinkt" sich nach vielleicht erst einer Sekunde Schwingungsdauer ein, und oktaviert!
Oder er kennt sich überhaupt nicht aus, und schwabbelt ständig hin und her, weil er sich nicht entscheiden kann, zwischen "richtig" und "falsch" Tracking

Das reale Signal hat eben die "seltsame" Eigenart, seine qualitative "Kurvenform" über die Schwingungsdauer ändern zu können. und je nachdem WIE sich die Kurvenform im speziellen dann verändert, aufgrund Saiten Inharmonizität, reagiert der Octaver zuweilen unterschiedlich darauf.

Wenn das Wörtchen Wenn nicht wär, die ideale Welt
Nimmt man aus dem künstlich nachgebauten Bass-Signal die "Phasenschweinerein" heraus, und stellt alles auf 0 Grad relative Phasenverschiebung für die Harmonischen
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Voila, völlig neue Kurvenform die entsteht, obwohl die Harmonischen nach wie vor die "gleichen" sind wie oben bei der "krumm verbogenen" Kurvenform.
Und obwohl es rein optisch so ausschaut, als würde das Signal jetzt "anders klingen" weil es deutlich anders ausschaut, der resultierende Klang wäre absolut der gleiche, keinerlei Klangänderung oder Unterschied wäre zwischen beiden Kurvenformen hörmäßig wahrnehmbar!

Und hier, wie der olle OC-2 dann damit umgehen würde.
1772471383974.png


Und anstatt "wirres Zeug" zu veranstalten (so wie oben noch) käme er mit dem gleichen aber "Phasenschweinereibereinigten" Signal gut zurecht und macht was er machen soll, er oktaviert. Zu erkennen am generierten "Rechteck" das als blaue Kurve hier mit eingetragen ist.
Nur, die reale krude Welt ist eben leider eine andere, und dort müssen die Octaver versuchen, mit eher seltsamen "Gebilden" und Kurvenformen zurechtzukommen, über die man (leider) keine wirkliche wirksame Kontrolle hat als Spieler!
 
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Vielen Dank für die erklärende Fleißarbeit! Gehört habe ich es schon immer, jetzt weiß ich, weshalb (wenn ich es irgendwann verstanden habe…)
:-)
 
Sehr schön erklärt. Dazu kommt noch, dass Deadspots das Kryptonit eines jeden Octavers sind.
 
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