VOCODER

Vocoder

 

[vo'koːdər, englisch 'vəʊkəʊdə; Kurzwort aus englisch voice »Stimme« und Coder] der, -s/-, Bezeichnung für Geräte zur Sprachfrequenzkompression (Verminderung der Bandbreite auf ein Viertel und weniger) und künstlichen Erzeugung von Sprache. Der erste Kanalvocoder wurde in den 1930er-Jahren in den USA entwickelt. Ein solcher Vocoder enthält einen Analysatorteil (Coder, z.B. mit Mikrofon am Eingang), der aus dem Signalfluss der gesprochenen Sprache die wesentlichen Informationen herausfiltert, und einen Synthesatorteil (Decoder, z. B. mit Lautsprecher am Ausgang), in dem Sprache aus dem komprimierten Sprachfluss regeneriert wird. Die wesentlich in der Sprache enthaltene Information wird im Frequenzbereich bis etwa 3 200 Hz mittels Bandpässen (Kanalfilter, Breite etwa zwischen 100 und 400 Hz) und diesen jeweils nachgeschalteten Gleichrichtern und Tiefpässen (Grenzfrequenz etwa 20 Hz) extrahiert. Außer den so gewonnenen Signalen werden noch die Grundfrequenz und eine Kennung für stimmhaft/stimmlos übertragen (oder aufgezeichnet). Im Synthesator befinden sich die gleichen Kanalfilter wie im Analysator, mit nachgeschalteten Modulatoren. Diese Kanalfilter werden mit Signalen aus einem Generator beaufschlagt, der je nach der Kennung stimmhaft/stimmlos auf Pulse (Grundfrequenz und harmonische Oberfrequenzen) oder Rauschen umgeschaltet wird. In den Modulatoren werden diese Signale mit den Signalen aus den Tiefpässen des Analysators moduliert. Mit Vocoder werden Bandbreiten von etwa 100 Hz beziehungsweise Signalflüsse von 3 · 10³ bit/s erreicht; sie werden angewendet z. B. zu Telefonie zwischen Raumschiffen, Sprechverkehr zwischen Datenverarbeitungsanlagen, Sprachverfremdung, abhörsicherer Übertragung, Computeransagen, Verständlichkeitserhöhung.

Vocoder

 

[englisch, vɔ'kəʊdə(r)], Zusammenfügung aus Voice Coder, wörtlich »Sprachverschlüsseler«. Der Vocoder fand auch als Effektgerät in der populären und elektronischen Musik Verbreitung. Erstmals stand ein Vocoder als Bestandteil des Siemens-Synthesizers (Ausstattung des Studios für Elektronische Musik in München) Anfang der Sechzigerjahre für die musikalische Nutzung zur Verfügung. Aber erst gegen Ende der Siebzigerjahre fanden Vocoder als kommerziell produziertes Effektgerät oder eigenständiges Instrument, ausgestattet mit einem Keyboard, Verbreitung. Das ursprüngliche Funktionsprinzip beruht auf der Zerlegung eines Eingangssignals (zugeführt über ein Mikrofon) in seine Frequenzbestandteile, sowie der darauf folgenden Resynthese des Signals auf der Basis von Rauschen. Somit verfügt ein Vocoder über eine Aufnahmeeinheit (Coder) zur Klanganalyse und einen Wiedergabeteil (Voder) zur Klangsynthese. Die physischen Vorgänge beim Sprechen und Singen des Menschen liegen der Funktionsweise zugrunde. Das Schwingen der Stimmbänder ist eine Komponente (Basissignal, Grundfrequenz), die Artikulation durch Zunge und Lippen eine zweite Komponente (Steuersignal, Klangspektrum, Modulation). Im Vocoder wird zunächst die Grundfrequenz des Eingangssignals herausgelöst und als Träger (englisch carrier, auch Programm) genutzt. Das Klangspektrum wird mithilfe von Bandpaßfiltern in einzelne Frequenzbänder aufgeteilt und in diesen Bereichen durch Envelope Follower in, dem jeweiligen Amplitudenverlauf entsprechende, Spannungskurven umgewandelt. Die Genauigkeit der Klanganalyse hängt somit von der Anzahl der verwendeten Filter (zwischen acht und 22) ab. Bei der Synthese steuert das Trägersignal einen Oszillator, der die Grundschwingung erzeugt, während mithilfe einer zweiten Filterbank, gesteuert durch die von den Envelope Followers hervorgebrachten Spannungskonturen, das analysierte Klangspektrum auf der Basis von weißem Rauschen neu aufgebaut wird. Auf diese Weise lässt sich ein akustisches Signal relativ genau elektronisch nachbilden. Vocoder für die Musikpraxis sind jedoch mit zwei Eingängen für unterschiedliche Signale augestattet, die jeweils dem beschriebenen Prozess unterzogen werden. Erfüllen die zugeführten Klangstrukturen bestimmte technische Voraussetzungen, so ist es möglich, einen Klang zu synthetisieren, der als Basissignal (Grundfrequenz) das erste und als Steuersignal (Modulation) das zweite Eingangssignal besitzt. Man kann beispielsweise die Stimme eines Sängers durch einen Orgel- oder Streicherklang so ersetzen, dass der mehrstimmig auf einem Keyboard eingespielte Satz den Gesangstext artikuliert. Durch Kombination verschiedener Eingangssignale und technische Manipulationen sind vielfältige Soundmöglichkeiten mit der menschlichen Stimme (z. B. Roboter- oder Mickymaus-Stimmen), aber auch verschiedene Instrumentaleffekte erreichbar. Beispiele für den Einsatz eines Vocoders lassen sich z. B. auf der LP »Mensch Maschine« (1978) von Kraftwerk oder am Anfang des Titels »Bent Cold Sidewalk« auf der LP »Cyclone« (1978) von Tangerine Dream finden.