Windregler

Ein Windcontroller , auch Windsynthesizer genannt , ist ein elektronisches Blasinstrument . Er ist üblicherweise ein MIDI-Controller, der mit einem oder mehreren Musiksynthesizern verbunden ist . [ ^{1 ] Windcontroller} werden meist wie Holzblasinstrumente , in der Regel das Saxophon , gespielt und gegriffen, gefolgt von Blechblasinstrumenten , insbesondere der Trompete . Es gibt auch Modelle, die wie andere akustische Instrumente wie Blockflöte oder Tin Whistle gespielt und gegriffen werden. Die gängigste Form des Windcontrollers verwendet elektronische Sensoren, um Griffweise, Atemdruck, Beißdruck, Fingerdruck und andere Gesten- oder Aktionsinformationen in Steuersignale umzuwandeln, die den Klang beeinflussen. Die vom Windcontroller generierten Steuersignale oder MIDI-Nachrichten werden verwendet, um interne oder externe Geräte wie analoge oder MIDI -kompatible Synthesizer, Synthesizer-Module , Softsynths , Sequenzer oder sogar Nicht-Instrumente wie Lichtanlagen zu steuern.

Es sind auch einfachere Atemregler erhältlich. Im Gegensatz zu Windreglern lösen sie keine Noten aus und sind für die Verwendung mit einem Keyboard oder Synthesizer vorgesehen. ^{[ 2 ]} Ein Atemregler kann zusammen mit einem Keyboard-MIDI-Controller verwendet werden, um den auf dem Keyboard gespielten Noten Artikulation und Ausdruck zu verleihen. Beispielsweise kann ein Musiker, der eine lang gehaltene Note mit einem anhaltenden Klang, etwa auf einem Streichpad, angeschlagen hat, stärker in den zur Lautstärkeregelung eingestellten Atemregler blasen, um den Ton anschwellen zu lassen , oder allmählich immer sanfter blasen, um ihn ausklingen zu lassen.

Manche Blasinstrumente verfügen über einen eingebauten Tongenerator und können direkt an einen Verstärker oder Kopfhörer angeschlossen werden. Einige, wie die Roland Aerophone-Serie und das Akai EWI SOLO, besitzen sogar kleine eingebaute Lautsprecher. Diese kleinen Lautsprechersysteme können jedoch Bässe nicht korrekt wiedergeben und liefern keine ausreichende Lautstärke für ernsthafte Live-Auftritte. Daher eignen sie sich ausschließlich zum Üben zu Hause bei moderater Lautstärke. Andere Blasinstrumente, wie das EWI USB, das Berglund NuEVI und das NuRAD, sind reine Controller und erzeugen keinen eigenen Ton. Sie müssen daher per MIDI oder USB mit einem Tongenerator (oder einem Software-Synthesizer ) verbunden werden . Aus diesem Grund kann ein Blasinstrument nahezu jeden Klang erzeugen (abhängig von den Fähigkeiten seines Tongenerators ). Blasinstrumente wie das Akai Professional EWI5000, das EWI SOLO und die Roland Aerophones verfügen über integrierte Sample-Sounds sowie MIDI- und/oder USB-Ausgänge. Die mittlerweile nicht mehr produzierten EWI 4000s hatten einen eingebauten DSP- Subtraktionssynthesizer anstelle von Sample-Instrumenten und sind daher auf dem Gebrauchtmarkt weiterhin beliebt.

Die Griffweise und Form des Windcontrollers setzen dem Klang keine akustischen Grenzen. So kann ein Windcontroller beispielsweise wie eine Trompete, ein Saxophon, eine Violine, ein Klavier , eine Orgel, ein Chor, ein Synthesizer oder sogar ein Hahn auf dem Bauernhof klingen. Unabhängig davon, ob sie primär für Holzbläser, Blechbläser oder Mundharmonikaspieler entwickelt wurden , können Controller jeden virtuellen Instrumentenklang erzeugen. Manche virtuelle Instrumente und Hardware-Synthesizer eignen sich besser für die Verwendung mit einem Windcontroller als andere. Die Eignung eines Hardware- oder Software-Synthesizers hängt maßgeblich von den verfügbaren Steuerungsmöglichkeiten ab. MIDI-CC-Mapping-Optionen ermöglichen es dem Spieler, Elemente wie die Filter-Cutoff-Frequenz über die Atemsteuerung für ausdrucksstarke Dynamik zu regeln. Für optimale Ausdrucksmöglichkeiten und um die Vorteile der Windsteuerung voll auszuschöpfen, sind benutzerdefinierte Patches (oder Presets) erforderlich.

Bereits in den 1930er Jahren arbeitete Benjamin F. Miessner an verschiedenen elektroakustischen Instrumenten. Darunter befand sich eine elektroakustische Klarinette mit einem elektromagnetischen Tonabnehmer für die Schwingung des Rohrblatts , die mit verschiedenen elektronischen Filtern verbunden war. Miessners Patent von 1938 ^{[ 3 ] [ 4 ]} markiert die Geburtsstunde der Familie der elektronischen Blasinstrumente. ^{[ 5 ]}

Erste Experimente mit vollelektronischen Instrumenten begannen in den 1940er Jahren. Leo F. J. Arnold erfand eine elektronische Klarinette mit einem durch den menschlichen Atem gesteuerten Ein-/Ausschalter. Dieses Instrument ist in Arnolds Patent von 1942 dokumentiert. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 5 ]}

Der Franzose Georges Jenny und der deutsche Ingenieur Ernst Zacharias spielten in den 1950er Jahren eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der ersten analogen Blasinstrumente. Jenny erhielt 1954 sein Patent für ein elektronisches Blasinstrument. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Es verfügt über einen Atemwandler zur variablen Lautstärkeregelung, der mit einem Piezoelement arbeitet . Die Prototypen von Zacharias, der 1956 mit der Entwicklung elektronischer Blasinstrumente begann, führten zum ersten kommerziell erhältlichen Blasinstrumentensynthesizer – der Hohner Electra-Melodica , die 1967 auf den Markt kam. ^{[ 5 ]}

Der erste weit verbreitete Blasinstrumenten-Controller war der Lyricon von Computone, der in den 1970er Jahren, der Ära der analogen Synthesizer, auf den Markt kam. Der Lyricon basierte auf der Griffweise des Saxophons und verwendete ein ähnliches Mundstück. Er setzte den Standard für hardwarebasierte Blasinstrumenten-Controller mit einer Reihe von Funktionen, die in heutigen MIDI-Blasinstrumenten-Controllern erhalten geblieben sind. Dazu gehören die Fähigkeit, den expressiven Einsatz der Rohrblatt-Artikulation, die atemgesteuerte Dynamik und die durch den Ansatz gesteuerte Tonhöhenvariation korrekt zu interpretieren. Der Lyricon erweiterte zudem den Tonumfang um mehrere Oktaven über den gewohnten Bereich für Holzbläser hinaus. Die Klangerzeugung des Lyricon beschränkte sich auf einen dedizierten analogen Synthesizer, der speziell für die Interpretation verschiedener kabelgebundener analoger Ausgänge des Instruments entwickelt wurde. Zu den namhaften frühen Künstlern, die mit dem Lyricon spielten, zählen Roland Kirk und Tom Scott . Spätere Anpassungen von Drittanbietern brachten den Lyricon ins MIDI-Zeitalter.

Der nächste bedeutende Windcontroller war der Steiner EVI für Blechblasinstrumente, entwickelt vom Windcontroller-Pionier Nyle Steiner. Steiner erfand den EVI (Electronic Valve Instrument) für Blechbläser sowie den EWI (Electronic Woodwind Instrument) für Holzbläser. Er leistete viele wichtige Beiträge zur Entwicklung von Windcontrollern. Seine Forschung begann Ende der 1960er Jahre, und sein erster Windcontroller, der Steiner Parker EVI, erschien 1975. Ursprünglich war dieser EVI lediglich ein Controller, der Steuerspannungen für Tonhöhe und Gate ausgab und an kommerzielle analoge Synthesizer angeschlossen werden sollte. Der Atemsensor dieses frühen Modells war sehr primitiv und bestand aus einem einfachen Ein-/Ausschalter, der durch den Atemdruck des Spielers aktiviert wurde. Steiner verfeinerte und entwickelte neue, ausdrucksstarke Methoden zur Erfassung der Spielergesten, die seither zu Standardmerkmalen von Blasinstrumenten-Controllern geworden sind. Dazu gehören beispielsweise ein ausdrucksstarker, proportionaler Atemsensor (im Gegensatz zur früheren Ein-/Ausschalt-Atemerkennung), die Zungenbewegungsgeschwindigkeitsmessung, ein Vibratohebel für den rechten Daumen, Sensoren für Pitch Bend (nach oben und unten) mit dem Daumen, Gleitbewegungserkennung für Portamento-Effekte, Bisserkennung, Lippenerkennung und vieles mehr. Steiners analoge Blasinstrumenten-Controller-Systeme umfassten schließlich auch seinen eigenen analogen Synthesizer, der in ein komplettes, in sich geschlossenes System integriert war (Steinerphone). Steiner war auch Studiomusiker und spielte sein EVI auf dem Soundtrack des Films „ Apocalypse Now “. Kurz nach der Veröffentlichung des Steiner EVI baten Holzbläser Steiner, eine Holzbläserversion des EVI zu entwickeln, woraufhin Steiner das EWI entwarf. Das EWI wurde Mitte der 1980er-Jahre durch den Jazzmusiker Michael Brecker mit der Gruppe Steps Ahead berühmt, als er das Steinerphone EWI mit virtuoser Brillanz spielte. Um 1985 entwickelte Steiner durch Modifizierung der JL Cooper Wind Driver Box eine ausgefeilte MIDI-Schnittstelle für seine EVI- und EWI-Geräte. 1987 veröffentlichte AkaiAkai lizenzierte Steiners EVI- und EWI-Designs und brachte die Akai EVI1000 (Blechbläser-) und EWI1000 (Holzbläser-) Windcontroller sowie das zugehörige Soundmodul EWV2000 auf den Markt. Der EWV2000 verfügte über eine MIDI-Ausgangsbuchse, die den Anschluss weiterer MIDI-Synthesizer ermöglichte und so ein breites Spektrum an Möglichkeiten für zahlreiche Aufnahmen in Film- und Fernseh-Soundtracks sowie in der Popmusik eröffnete. Die Controller EVI1000 bzw. EWI1000 bildeten in Kombination mit dem EWV2000-Tongenerator ein hybrides Digital/Analog-System. Analoge Signale wurden von verschiedenen Sensoren (z. B. Anschlag, Biss, Bend, Glide usw.) der Controller-Einheit EVI1000/EWI1000 erfasst und anschließend von einem Frontend-Mikroprozessor im EWV2000 in digitale Signale umgewandelt. Diese digitalen Signale wurden dann vom Mikroprozessor bearbeitet und mittels D/A-Wandler in interne analoge Steuerspannungen für die analogen Synthesizer-ICs im EWV2000 umgewandelt. Der im EWV2000 verwendete D/A-Wandler zeichnete sich durch eine sehr hohe Auflösung und einen hohen Wandlungsfaktor aus, wodurch die Reaktion des Spielers unmittelbar, also „analog“, wirkte. Die nachfolgenden Systeme EWI3000, EWI3020 und EWI3030m nutzten dieses A/D/A-Wandlersystem ebenfalls in ihren jeweiligen Klangmodulen, wobei diese späteren EWI-Modelle zusätzlich MIDI-Ein- und Ausgänge unterstützten.

Mit dem Aufkommen von MIDI und computerbasierten digitalen Samplern Anfang der 1980er-Jahre brachte die neue Musiktechnologie eine Vielzahl alternativer MIDI-Controller hervor. In den 1960er- und 1970er-Jahren spielten Musiker Synthesizer hauptsächlich über ein Keyboard. Dank MIDI konnten nun auch Nicht-Keyboarder erstmals MIDI-Synthesizer und -Sampler nutzen. Zu diesen neuen Controllern gehörten insbesondere MIDI-Drums, MIDI-Gitarren-Synthesizer und MIDI-Blasinstrumente. Der Gitarrist Pat Metheny , der den Gitarren-Synthesizer spielte , und der Saxophonist Michael Brecker , der das Blasinstrumente- Controller bediente, demonstrierten das virtuose Potenzial dieser neuen MIDI-Technologie auf der Weltbühne durch ausgedehnte Tourneen und Aufnahmen bei großen Plattenfirmen. Beide leiteten ihre eigenen Bands.

Zu den am weitesten verbreiteten rein digitalen Blasinstrumenten-Controllern gehören die Yamaha WX- Serie und die Akai EWI- Serie. Diese Instrumente können einen standardisierten MIDI-Datenstrom erzeugen, wodurch separate Synthesizer überflüssig werden und die Steuerung beliebiger MIDI-kompatibler Synthesizer oder anderer Geräte ermöglicht wird. Obwohl sie in der Regel einer Klarinette mit saxophonähnlichem Tastenlayout ähneln, bieten sie die Möglichkeit, Griffe für verschiedene Holz- und Blechblasinstrumente zu erkennen. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Herstellern liegt in der Funktionsweise ihrer Tasten. Die Instrumente der Yamaha WX-Serie verfügen über bewegliche Tasten wie bei Saxophon oder Flöte, die beim Drücken kleine Schalter betätigen. Die Instrumente der Akai EWI-Serie hingegen besitzen unbewegliche, berührungsempfindliche Tasten, die bereits bei der bloßen Berührung der Tasten durch den Spieler ein Signal geben. In den Händen geübter Musiker haben beide Instrumente ihr Potenzial für ein hohes künstlerisches Niveau unter Beweis gestellt.

Die inzwischen eingestellte Casio DH-Serie waren spielzeugartige Windspiele, die Mitte der 1980er Jahre auf den Markt kamen und über einen eingebauten Lautsprecher (mit begrenzten Klangquellen) verfügten sowie als MIDI-Controller verwendbar waren.

Eine neuere Ergänzung der Kategorie der Blasinstrumente ist das Synthophon, ein vollständig elektronisches Blasinstrument, das in den Korpus eines Altsaxophons integriert ist. Da die elektronischen Bauteile den Hohlraum des Saxophons einnehmen, ist es nicht wie ein akustisches Instrument spielbar; da es jedoch äußerlich dem eines akustischen Instruments entspricht, ist das Spielgefühl deutlich vertrauter.

Zusätzlich sind auch tastaturbasierte Atemsteuerungen erhältlich. Diese modulieren Standardtastaturen, Computer und andere MIDI-Geräte. Das heißt, sie werden nicht wie ein Holzblasinstrument, sondern wie eine Tastatur gespielt, jedoch mit einer Atemsteuerung (ähnlich einer Harmonium ). Yamahas BC-Serie kann zur Steuerung von DX- und EX-Geräten verwendet werden. Midi Solutions bietet eine Konverterbox an, mit der sich jedes MIDI-Gerät über die Yamaha BC-Controller steuern lässt. TEControl stellt außerdem ein USB-Gerät her, das im Prinzip ein USB-Stick mit angeschlossenem Atemschlauch ist und an jeden Standardcomputer angeschlossen werden kann.

In den 1990er-Jahren wurden die wichtigsten hardwarebasierten Blasinstrumenten-Controller durch aufeinanderfolgende Modelle verbessert, und es kamen einige kleinere, weniger erfolgreiche Controller auf den Markt. Diese Softwarelösungen waren zeitweise die einzige praktikable Verbindung zwischen Holz- und Blechbläsern und Synthesizern. Doch bereits in den 1980er-Jahren etablierte sich eine weniger bekannte softwarebasierte Alternative. Mit einem solchen Konvertierungsprogramm spielt der Musiker ein herkömmliches Blasinstrument in ein Mikrofon. Ein Softwareprogramm (manchmal mit eigener Computerhardware) interpretiert daraufhin Tonhöhe, Dynamik und Ausdruck des akustischen Klangs und generiert einen standardisierten MIDI-Datenstrom, der synchron zum Instrument über einen Synthesizer wiedergegeben wird.

Während das erste kommerzielle Produkt, das diesen Ansatz verfolgte, der Fairlight Voicetracker VT-5 von 1985 war, ist ein erfolgreicherer, modernerer Ansatz, der Software auf PCs (in Kombination mit einer digitalen Audio-Workstation und Softsynths) nutzt, relativ neu. Zwei neuere Beispiele für diesen ungewöhnlichen, archaischen Ansatz sind Thing-1 von ThingTone Software und Digital Ear Realtime von Epinoisis Software.

Aufgrund ihrer schnellen und präzisen Tastenanschläge und Atemerkennungssysteme stellen sowohl hardware- als auch softwarebasierte Windcontroller hohe Anforderungen an Spieler, die technisch versiert spielen möchten. Ein versierter Holz- oder Blechbläser wird feststellen, dass ein hardware- oder softwarebasierter Windcontroller selbst bei kleinsten Ungenauigkeiten in Griff- oder Artikulationstechnik einen unerwünschten Ton (einen sogenannten „Glitch“) erzeugt. Wie bessere Aufnahmen zeigen, lassen sich diese Schwierigkeiten jedoch durch Übung überwinden.

Im Gegensatz zur Live-Performance mit einem Windcontroller und als Reaktion auf diese technischen Herausforderungen werden einige "Performances" in Aufnahmen durch sorgfältige Nachbearbeitung oder Note-für-Note-Einfügung und -Bearbeitung mithilfe eines Notations- oder Sequenzerprogramms erzielt.

Nahezu alle aktuellen Synthesizer und ihre Klangbibliotheken sind so konzipiert, dass sie primär mit einem Keyboard-Controller gespielt werden. Dabei reserviert der Spieler oft eine Hand für die Bedienung der vielen Echtzeit-Regler, um den Klang des Instruments zu bestimmen, und benutzt gegebenenfalls einen Fuß zur Betätigung eines Expression-Pedals .

Spieler von Blasinstrumenten-Controllern haben weniger Zugriff auf diese Steuerungsmöglichkeiten und können daher das volle Potenzial ihrer Synthesizer hinsichtlich Klangfarben und Artikulationen oft nicht ausschöpfen. Technologien wie Physical Modeling (Yamaha VL70-m), Sample Modeling und Hybridtechnologien (SWAM Engine) versprechen jedoch mehr Ausdrucksmöglichkeiten für diese Spieler. Darüber hinaus achten Sounddesigner verstärkt auf die verschiedenen Spielweisen, in denen ihre Sounds verwendet werden. Beispielsweise eignen sich bestimmte Perkussionsklänge nicht für Blasinstrumente-Controller, da das Spielen eines Anschlaginstruments nicht der typischen Spielweise von Holzblasinstrumenten entspricht. Synthetisierte Instrumente hingegen, die die akustischen Eigenschaften von Holzblasinstrumenten nachbilden, wirken für Blasinstrumenten-Controller-Spieler passend und natürlich.

Einige der zahlreichen Hardware- (Yamaha, Roland, Akai, Kurzweil, Aodyo) und Software-Synthesizer ( Native Instruments , Garritan, SampleModeling, Sample Logic, LinPlug, Audio Modeling) bieten spezielle Unterstützung für Blasinstrumente, unterscheiden sich jedoch stark in der Qualität ihrer Emulation von akustischen Blasinstrumenten, Blechblasinstrumenten und Streichinstrumenten. Die von Audio Modeling entwickelte SWAM-Technologie verfügt über spezielle Einstellungen für Blasinstrumente von Yamaha, EWI, Sylphyo und Aerophone und ermöglicht eine sehr schnelle und natürliche Ansprache bei den virtuellen Holzblasinstrumenten und Streichinstrumenten. Auch Samplemodeling bietet spezielle Einstellungen für Blasinstrumente auf Basis seiner Kontakt-basierten Blechblasinstrumente. Dennoch reagieren praktisch alle aktuellen Synthesizer auf MIDI-Controller, und die Daten der Atem- und Lippenbewegungen der Blasinstrumente lassen sich in der Regel ausdrucksstark an diese weiterleiten.

Ein Beispiel für einen Hardware-Synthesizer mit Unterstützung für Windcontroller ist der Yamaha VL70-m, der auf physikalischer Modellierung basiert. Diese ermöglicht eine einzigartige Reaktionsfähigkeit auf die Steuersignale eines Windcontrollers. Die Qualität der Emulation akustischer Instrumentenklänge variiert. Der VL70-m kann direkt mit Controllern der Yamaha WX-Serie und via MIDI mit Akai- und anderen Windcontrollern verbunden werden. Beispiele für Software-Synthesizer mit Unterstützung für Windcontroller sind der Zebra-Synthesizer von Urs Heckmann, Apples ES2, Korgs Mono/Poly, die SWAM-Instrumente von Audio Modeling und viele weitere. Wichtig ist, dass der verwendete Synthesizer mit speziell entwickelten, atemsensitiven Patches konfiguriert werden muss, um eine optimale Ansprache mit einem Windcontroller zu gewährleisten.

Die wichtigsten Hersteller von Windcontrollern sind Akai Professional , Roland und Yamaha . Anfang 2022 waren unter anderem folgende Windcontroller in Serie erhältlich: der Akai EWI SOLO und EWI5000, die Roland Aerophone-Modelle AE-01, AE-05, AE-10, AE-20 und AE-30 sowie der Aodyo Sylphyo. Das Synthophone war weniger verbreitet. Daneben gibt es handgefertigte Instrumente in extrem geringen Stückzahlen, die dennoch hochentwickelt sind (dank des geschickten Einsatzes handelsüblicher Elektronik), wie beispielsweise den Berglund NuRad, den NuEVI und den WARBL von Mowry Stringed Instruments.

Zu den nicht mehr produzierten Modellen gehören der Akai EWI USB (Produktionseinstellung 2022) und der 4000er (Produktionseinstellung 2019). Ebenfalls nicht mehr erhältlich sind ältere (teilanaloge) Akai-Modelle aus dem 20. Jahrhundert wie der 3020, 3000 und 1000. Ältere, nicht mehr erhältliche Yamaha-Modelle sind der WX11, WX7 und WX5 . Casio bot eher spielerisch anmutende Geräte wie den DH-100, DH-200, DH-500 und DH-800 an.

Das Synthophon ist ein Bläser-Synthesizer. Es handelt sich um ein MIDI- Saxophon mit realistischen Saxophon-Griffen und einem Standard-Saxophonansatz . Die MIDI-Hardware ermöglicht das Auslesen der Tastenanschläge sowie des Atem- und Lippendrucks als MIDI-Daten. Da es sich um ein Saxophon handelt, sind die Griffe bis auf einige Ergänzungen identisch. Verschiedene Kombinationen erlauben die Echtzeitbearbeitung von Sounds und Harmonien. Das Instrument wurde mehrfach auf der NAMM Show präsentiert , unter anderem 1997. ^{[ 10 ]}

Nach dem Synthophone wurden mehrere weitere MIDI-Saxophone mit realistischen Saxophon-Griffen veröffentlicht: 2019 das Travel Sax von Odisei Music ^{[ 11 ]} , 2020 das digitale Saxophon Yamaha YDS-150 ^{[ 12 ]} , das Emeo ebenfalls 2020 ^{[ 13 ]} und das kleinere YDS-120 im Jahr 2023. Diese MIDI-Saxophone verfügen über Sensoren zur Atemdruckmessung, um die Lautstärke anzupassen, erfassen jedoch keinen Lippendruck und erlauben daher keine Tonhöhensteuerung durch Ansatz oder Atemtechnik. Beim YDS-150 lässt sich die Tonhöhe per Daumenschalter verändern. Travel Sax, YDS-150 und Emeo ermöglichen die Klangbearbeitung über eine per Bluetooth verbundene mobile App, während das YDS-120 für die Bearbeitung eine USB-Verbindung benötigt.

• Akai EWI
• Eigenharp
• Lyricon
• Variophon
• Yamaha WX5

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