De zingende condensator: hoe een theremin werkt

Terwijl de schotel landt en de lokale autoriteiten schreeuwen om de controle te krijgen, hoor je waarschijnlijk de griezelige tonen van een theremin jammeren in de soundtrack. Leon Theremin vond het apparaat uit in 1928. Het begon zijn leven als een Sovjet-laboratoriumnieuwsgierigheid voordat het zich ontwikkelde tot het instrument dat we vandaag kennen.

Geïnspireerd door de wuivende armen van orkestdirigenten, gebruikte Theremin zijn technologie voor naderingsdetectie om een ​​contactloos instrument te creëren. Sindsdien is de theremin een kenmerk van B-films en experimentele muziek, evenals een perfect doe-het-zelf-project voor nieuwsgierige muzikanten.

Stukken van de Theremin

Het klassieke theremin-ontwerp is bedrieglijk eenvoudig. Op het eerste gezicht lijkt het slechts een houten kist met een handvol bedieningselementen, evenals twee opvallend industrieel ogende antennes aan beide uiteinden.

De verticale antenne regelt de toonhoogte van het instrument, terwijl de horizontale antenne het volume wijzigt. Deze staan ​​respectievelijk bekend als de pitch- en volume-antennes.

Dus hoe werkt het?

In grote lijnen creëren de twee antennes elektromagnetische velden die interageren met de eigen elektrische capaciteit van de artiest.

Door met zijn handen in deze elektromagnetische velden te zwaaien, kan de artiest nauwkeurig variabele oscillatoren in de toonhoogte- en volumecircuits van de theremin wijzigen. Hierdoor kunnen ze complexe melodieën draaien, schijnbaar uit het niets!

Er valt daar veel uit te pakken. Laten we, om een ​​beter idee te krijgen van hoe dit werkt, eens kijken naar de twee basisstukken waaruit een synthesizer bestaat: oscillatoren en modifiers.

Wat is een oscillator?

Als je het over synthesizers hebt, kun je denken aan een oscillator als de bron van het geluid. Voor analoge synthesizers zoals de theremin is een oscillator een elektrische component die een wisselspanning genereert. Dit wordt vaak gevisualiseerd als een sinusgolf:

Deze analoge oscillator en zijn wisselspanning vormen het hart van onze synthesizer. Al het andere is een modifier – dat wil zeggen, hoe we van een eenvoudige wisselspanning naar een zingende, klinkende synthesizer gaan!

Verwant: Wat is het verschil tussen AC en DC en hoe kun je ze converteren?

Elke oscillator kan slechts één geluid tegelijk produceren. Vroege synthesizers zoals de theremin gebruikten een klein handjevol oscillatoren, dus ze konden maar een monofoon prestatie. Dit betekent dat, hoe harmonisch complex of bizar de synthesizer ook is, artiesten maar één noot tegelijk kunnen spelen!

Dat roept de vraag op: hoe gaan we van het opwekken van een enkelvoudige wisselspanning naar het uitvoeren van een toonladder, laat staan ​​een hele compositie?

Modifiers maken de muziek

Als de oscillatoren van een synthesizer zijn de motor, de modifierszijn elk ander onderdeel van de auto. Zonder hen zouden we vastzitten zonder enige manier om in beweging te komen, of beter gezegd, muziek te maken!

Zoals gezegd, kunnen analoge oscillatoren van nature slechts één noot tegelijk produceren. Maar we kunnen nog steeds een toonladder spelen met een enkele oscillator, door simpelweg de frequentie voor elke noot te veranderen.

Overweeg een gitaarsnaar om dit idee beter te demonstreren:

Deze snaar is onze oscillator en onze vinger is de modifier. Door op de snaar te drukken, veranderen we de spanning en als gevolg daarvan veranderen we de frequentie van de geluidsgolf die hij uitzendt. Hoe hoger je op de gitaarhals komt, hoe hoger de spanning op de snaar en hoe hoger de noot die eruit komt als je erop tokkelt.

Op dezelfde manier kunt u verschillende modifiers gebruiken om de toonhoogte van de enkele noot van een oscillator te wijzigen. Hierdoor kun je ingewikkelde, zij het monofoon, melodieën spelen op de theremin.

Modifiers zijn niet beperkt tot het wijzigen van de frequentie van het signaal; je kunt ze ook gebruiken om de amplitudevan de wisselspanning. Voor onze situatie levert een toename in amplitude een toename van het uitgangsgeluidsniveau op en vice versa.

Verwant: Elektrische instrumenten die u kunt gebruiken om rustig te oefenen

De stukjes bij elkaar brengen

Een klassieke theremin bestaat uit drie oscillatoren: twee voor de verticale pitch-antenne en één voor de horizontale volume-antenne.

De pitchantenne

Het toonhoogteantennecircuit bestaat uit een vaste oscillator (een die oscilleert op een ingestelde frequentie) en een variabele oscillator (een waarvan de frequentie wordt aangepast door de speler). De variabele oscillator is aangesloten op de antenne met verticale pitch. Deze pitch-antenne fungeert als de ene helft van een condensator, terwijl de andere helft de hand van de artiest is.

Zonder er al te diep op in te gaan, is de afstand tussen twee helften van een condensator omgekeerd evenredig met zijn capaciteit. Daarom, als de uitvoerder zijn hand dichter bij de toonhoogteantenne brengt, neemt de capaciteit van het circuit toe.

Met de variabele oscillator bedraad om in frequentie te veranderen met de capaciteit van de antenne, kun je de toonhoogte van de theremin veranderen door je hand heen en weer te bewegen van de toonhoogte antenne!

Verwant: Midi-controllers die u kunt bouwen met een Arduino

Of liever gezegd, bijna.

De frequentie van de variabele oscillator ligt ver buiten het bereik van het menselijk gehoor. Dientengevolge moeten we het combineren met de frequentie van de vaste oscillator. Dit maakt gebruik van het principe van heterodyning: twee of meer eenvoudige golven die samenkomen om een ​​complexere resulterende golf te vormen.

Voor een theremin heeft de resulterende golf een frequentie die ruim binnen het menselijke gehoorbereik ligt, waardoor het een bereik van ongeveer vijf octaven heeft.

De volumeantenne

De volumeantenne werkt op vrijwel dezelfde manier als de pitch-antenne, alleen zonder de heterodyning van twee oscillatoren. In plaats daarvan is een enkele variabele oscillator aangesloten op de volumeantenne. De variaties van deze oscillator bepalen het volume van de theremin.

Eindelijk ben je klaar om te spelen! Door uw hand dichter bij de pitch-antenne te brengen, wordt de pitch van de theremin verhoogd. Als u uw hand dichter bij de volumeantenne brengt, neemt het volume af. Het klinkt eenvoudig, maar het beheersen van de theremin is net zo ingewikkeld als elk ander instrument. Je hoeft in ieder geval nooit meer te zoeken naar een plectrum!

Elektriciteit laten zingen

De theremin, uitgevonden in 1928 door Leon Theremin, vormt een unieke uitdaging voor zowel de speler als de elektronische hobbyist.

Je krijgt niet alleen de kans om een ​​bijzonder uniek circuit te verkennen, maar je krijgt ook de kans om te experimenteren met een van de meest herkenbare, maar toch buitenaards klinkende timbres die ooit zijn gemaakt.

Het enige dat uitdagender is dan het begrijpen van een theremin, is om er een goed te laten klinken!

Wat betekent audiokwaliteit en hoe verschillen reguliere componenten?

Maken luidsprekercomponenten van audiokwaliteit de luidsprekers beter? Wat maakt deze componenten in de eerste plaats audiokwaliteit, en zijn ze zelfs het geld waard?

Lees volgende

Over de auteur