Flanger, Chorus und Phaser

Drei Modulationseffekte mit einem Umschalter vergleichen: wandernde Kerben im Frequenzgang, Verzögerung oder Allpass-Kette, LFO und Rückkopplung.

Erklärung Aufgaben

Optionale Anzeigen

Blockschaltbild
Kerben über der Zeit
LFO-Verlauf
Messwerte

Was passiert hier?

Original plus veränderte Kopie

Flanger, Chorus und Phaser klingen sehr verschieden – vom Düsenjet über die schwebende Chorus-Gitarre bis zum weichen Wabern im E-Piano. Technisch beruhen aber alle drei auf demselben Trick: Sie mischen das Originalsignal mit einer veränderten Kopie. Wo Kopie und Original gegenphasig sind, löschen sie sich aus: Im Frequenzgang entstehen Kerben. Wo sie gleichphasig sind, addieren sie sich.

Ein LFO (Low Frequency Oscillator, meist unter 5 Hz) verändert die Kopie langsam, sodass die Kerben durch das Spektrum wandern. Weil das Ohr Klangfarbe über die Verteilung der Energie im Spektrum wahrnimmt, hört man dieses Wandern als Bewegung, als „Wischen“. Der Unterschied zwischen den drei Effekten liegt nur darin, wie die Kopie verändert wird: kurz verzögert (Flanger), länger verzögert (Chorus) oder durch Allpässe in der Phase gedreht (Phaser).

So liest du die Diagramme

Das „Blockschaltbild“ zeigt den Signalweg: Vom „Eingang“ geht ein Zweig direkt als „Dry“ (Anteil 1 − Mischung) zur Summe, der andere durch „Verzögerung“ oder „Allpass“ und dann als „Wet“ (Anteil Mischung) dazu. Der LFO steuert die Verzögerung D bzw. die Eckfrequenz fc, die Rückkopplungsschleife „fb“ führt einen Teil des Effektsignals zurück an den Anfang.

„Frequenzgang im aktuellen Moment“ zeigt die orange Kurve für genau den Augenblick, an dem der LFO gerade steht; die Dreiecke ▲ markieren die Kerben. „Kerben über der Zeit (zwei LFO-Perioden)“ zeigt dasselbe als Landkarte: waagerecht die Zeit, senkrecht die Frequenz, dunkel die Kerben, farbig die Anhebungen. Die senkrechte Linie ist der aktuelle Moment.

Probier es aus: Drücke „Start“ und beobachte, wie die Kerben im Frequenzgang wandern und auf der Landkarte ihre Spuren ziehen.

Flanger: der wandernde Kamm

Beim Flanger ist die Kopie um wenige Millisekunden verzögert. Eine Verzögerung D verschiebt die Phase proportional zur Frequenz: Bei der Frequenz f beträgt sie 360° · f · D. Eine Auslöschung gibt es, wo das 180°, 540°, 900° … sind, also bei f = 1/(2D), 3/(2D), 5/(2D) … – in gleichem Abstand 1/D. Auf der linearen Frequenzachse sieht das aus wie ein Kamm (Kammfilter).

Rechenbeispiel: D = 1 ms ergibt Kerben bei 500 Hz, 1,5 kHz, 2,5 kHz … im Abstand 1 kHz, 20 Kerben bis 20 kHz. Bei 500 Hz ist die Kopie genau eine halbe Periode verzögert und löscht das Original bei Mischung 0,5 vollständig aus. In der Grundeinstellung (2 ms ± 1,5 ms) schwankt D zwischen 0,5 und 3,5 ms; die tiefste Kerbe wandert dabei zwischen 1 kHz und etwa 143 Hz. Ändert der LFO die Verzögerung, ziehen sich alle Kerben gemeinsam zusammen oder auseinander.

Probier es aus: Stelle die „Frequenzachse“ auf „linear“, „Tiefe (± Verzögerung)“ auf 0 und vergleiche „Abstand der Kerben (1/D)“ mit „Verzögerung jetzt“. Der Name stammt vom Abbremsen einer von zwei synchron laufenden Bandmaschinen am Spulenrand (flange).

Rückkopplung, Polarität und Mischung

Die Rückkopplung führt einen Teil der Kopie wieder in die Verzögerung. Die Kopie kommt dann mehrfach, jeweils um D später. Die Spitzen zwischen den Kerben werden höher und schmaler, der Klang wird metallisch und bekommt eine eigene Tonhöhe (1/D). Bei D = 1 ms und Mischung 0,5: Mit 0,7 Rückkopplung liegen die Spitzen bei +6,7 dB und die Kerben nur noch bei −13,7 dB; mit 0,9 sind die Spitzen +14,8 dB hoch und schmal, man hört einen Ton bei 1 kHz.

Mit „invertiert“ bei „Polarität des Effektsignals“ tauschen Spitzen und Kerben die Plätze; dann liegt auch bei 0 Hz eine Kerbe, und der Klang wird hohl und bassarm. Die Polarität sollte zum Vorzeichen der Rückkopplung passen (negativ mit invertiert), sonst heben sich die Wirkungen weitgehend auf: +0,7 mit invertiertem Effektsignal ergibt nur noch etwa +1,3 dB und −2 dB.

Ein häufiges Missverständnis: Mehr „Mischung“ bedeutet mehr Effekt. Vollständige Auslöschung gibt es aber nur, wenn Original und Kopie gleich laut sind, also bei 0,5. Bei 0,3 sind die Kerben nur noch etwa 8 dB tief. Bei 1 ohne Rückkopplung hörst du nur die Kopie: keine Kerben, nur eine schwankende Verzögerung – das ist ein Vibrato.

Chorus: Verstimmung statt Kamm

Der Chorus ist technisch ein Flanger mit längerer Verzögerung (etwa 15 bis 35 ms) und wenig Rückkopplung. Bei 20 ms liegen die Kerben nur 50 Hz auseinander – mehrere hundert Kerben, die das Ohr nicht mehr einzeln als Klangfarbe wahrnimmt. Wichtiger wird etwas anderes: Ändert sich die Verzögerung, ändert sich auch die Tonhöhe der Kopie (Doppler-Effekt). Wird D länger, wird der Ton tiefer, wird D kürzer, höher. Die Kopie klingt wie ein zweiter, leicht verstimmter Spieler – daher der Name.

Rechenbeispiel: Die Tonhöhe ändert sich um den Faktor 1 − dD/dt; dabei ist dD/dt die Änderungsgeschwindigkeit der Verzögerung D, also wie viele Sekunden Verzögerung pro Sekunde hinzukommen. Mit Sinus-LFO ist die schnellste Änderung Tiefe · 2π · Rate, bei 3 ms und 0,8 Hz also 0,003 s · 2π · 0,8 Hz ≈ 0,015. Das sind 1200 · log₂(1/(1 − 0,015)) ≈ 26 Cent. Der Flanger mit 2 ± 1,5 ms und 0,25 Hz kommt nur auf etwa 4 Cent; bei einem Chorus mit 2 Hz Rate sind es schon etwa 66 Cent, das klingt deutlich verstimmt.

Probier es aus: Im Diagramm „Verzögerung und Tonhöhe (gestrichelt) über der Zeit“ ist die Tonhöhenabweichung dort am größten, wo die Verzögerung am steilsten steigt oder fällt, und null an den Umkehrpunkten. Mit „Dreieck“ als LFO-Kurvenform springt sie dagegen zwischen zwei festen Werten. Mehrere „Stimmen“ mit versetztem LFO machen den Effekt dichter und die Kerben flacher.

Phaser: Phase drehen statt verzögern

Der Phaser verzögert nicht, sondern schickt die Kopie durch eine Kette von Allpässen. Ein Allpass lässt alle Frequenzen gleich laut durch, dreht aber die Phase – bis 180° pro Stufe, je nach Frequenz. Bei seiner Eckfrequenz fc dreht er genau 90°. Kerben entstehen, wo die ganze Kette 180°, 540° … dreht. Mit N Stufen gibt es nur N/2 Kerben, und sie liegen nicht in gleichen Abständen. Deshalb klingt ein Phaser weicher und weniger „tonal“ als ein Flanger.

Rechenbeispiel: Jede Stufe dreht um 2 · arctan(f/fc), die Kerben liegen also bei f = fc · tan((2k+1) · 90°/N), mit k = 0, 1, 2 … als Nummer der Kerbe. Mit 4 Stufen und fc = 800 Hz: 800 Hz · tan 22,5° ≈ 331 Hz und 800 Hz · tan 67,5° ≈ 1,93 kHz. Bei 8 Stufen sind es 4 Kerben bei etwa 159 Hz, 535 Hz, 1,2 kHz und 4 kHz. Mit „Tiefe (± Oktaven)“ = 1,5 wandern die beiden Kerben des 4-stufigen Phasers zwischen etwa 117 Hz und 5,5 kHz.

Probier es aus: Wechsle bei „Allpass-Stufen“ zwischen 2 und 12 und zähle die ▲ im Frequenzgang.

Obertöne, Mikrofone und Bühne

Schalte „Obertöne eines Sägezahns zeigen“ ein. Die grauen Balken sind die Obertöne ohne Effekt, die blauen nach dem Effekt. Rechenbeispiel mit Grundton 110 Hz und einem stehenden Flanger mit 4,545 ms (1/220 s): Die Kerben liegen bei 110, 330, 550 Hz … genau auf den ungeraden Obertönen. Übrig bleiben 220, 440, 660 Hz – wieder ein Sägezahn, eine Oktave höher.

Kammfilter entstehen auch ungewollt: Zwei Mikrofone an derselben Gitarre mit 34 cm Abstandsunterschied ergeben etwa 1 ms Laufzeitdifferenz und damit Kerben bei 500 Hz, 1,5 kHz … Bewegt sich der Gitarrist, wandert der Kamm – ein natürlicher Flanger. Abhilfe: Spuren zeitlich ausrichten oder ein Mikrofon deutlich leiser mischen.

Im Mix setzt man Chorus meist auf einzelne Instrumente, beim Bass nur oberhalb von etwa 200–300 Hz, und prüft regelmäßig in Mono. Auf der Bühne kann eine Gitarre mit Phaser oder Flanger im Takt des LFO leiser werden, wenn Kerben durch ihren Grundtonbereich wandern.

Grenzen des Modells

Das Modell zeigt den Frequenzgang so, als stünde der LFO im jeweiligen Moment still. Das ist eine gute Näherung, solange sich der Effekt langsam ändert. Die Allpässe sind ideale analoge Allpässe erster Ordnung; echte Geräte haben oft ungleiche Stufen, Sättigung und andere Rückkopplungspunkte. Die Verzögerung kann nicht unter 0,05 ms sinken, ein „Through-Zero“-Flanger ist also nicht möglich. Der Ton wird nicht wiedergegeben – nur der Frequenzgang und die Tonhöhenschwankung werden gezeigt. Die Anzeigen messen auf einem Raster zwischen 20 Hz und 20 kHz; sehr dichte Kerben (Chorus) erscheinen dort und auf der Landkarte flacher, als sie sind.

Aufgaben

Praxisfragen

Fragen aus Studio, Bühne und Mastering – zum Nachdenken, Diskutieren und mit dem Modul Überprüfen.

1. Zwei Mikrofone nehmen dieselbe Gitarre in unterschiedlichem Abstand auf. In der Summe klingt sie dünn, und wenn sich der Gitarrist bewegt, „flangt“ es. Was passiert, und was hilft?

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Die Laufzeitdifferenz zwischen den Mikrofonen wirkt wie die Verzögerung eines Flangers: 34 cm Wegunterschied sind etwa 1 ms, also Kerben bei 500 Hz, 1,5 kHz … Bewegt sich die Schallquelle, ändert sich die Verzögerung – ein natürlicher Flanger. Abhilfe: die Spuren zeitlich ausrichten (Delay oder Verschieben, Phasenausrichtungs-Plugins), die 3:1-Regel für Abstände, ein Mikrofon deutlich leiser mischen (flachere Kerben) oder nur ein Mikrofon verwenden. Einfaches Umpolen hilft nur bei sehr kleinen Laufzeitunterschieden.
2. Warum klingt ein Chorus auf einer Stereosumme oder einem Bass oft problematisch, und wie setzt man ihn stattdessen ein?

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Der Chorus verstimmt die Kopie leicht und erzeugt dichte Kerben. Im Bass schwächt das den Grundton und macht ihn unruhig, und in Mono (Summieren von breiten Stereo-Chorus-Signalen) können ganze Bereiche hörbar flattern oder sich auslöschen. Üblich ist daher: Chorus auf einzelne Instrumente (Gitarre, Pads, E-Piano), bei Bass nur oberhalb einer Trennfrequenz (oft 200–300 Hz), Mischung moderat und regelmäßig in Mono kontrollieren. Stereo-Chorus mit gegenphasigen LFOs auf links und rechts macht breit, verträgt aber Mono am schlechtesten.
3. Auf der Bühne soll ein Gitarrist mit Phaser oder Flanger nicht „verschwinden“. Worauf achtest du bei Rate, Rückkopplung und Lautstärke?

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Wandern Kerben durch den Grundtonbereich der Gitarre (etwa 100–400 Hz), wird sie im Takt des LFO leiser und lauter; mit hoher Rückkopplung schwankt der Pegel noch stärker, weil Spitzen von über 10 dB durch das Spektrum laufen. Eine langsame Rate passend zum Tempo (z. B. eine Periode pro Takt) wirkt musikalisch, eine schnelle eher wie Vibrato oder Tremolo. Viele Gitarristen gleichen den Pegelverlust mit dem Effektpegel aus; am Pult hilft ein leichter Kompressor auf dem Kanal, das Schwanken abzufangen. In der Mischung wirkt der Effekt oft stärker als allein – lieber zurückhaltend dosieren.

Aufgaben

Erst vermuten, dann ausprobieren, dann die Auflösung aufklappen. „Ausgangslage laden“ stellt die passenden Startwerte ein.

1. Der Kamm

Der Flanger steht still (Tiefe 0) mit 1 ms Verzögerung, ohne Rückkopplung. Bei welchen Frequenzen liegen die Kerben, und wie groß ist ihr Abstand? Stelle dann 2 ms ein.

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Bei 1 ms liegen die Kerben bei 500 Hz, 1,5 kHz, 2,5 kHz … im Abstand von 1 kHz = 1/D, insgesamt 20 Kerben bis 20 kHz. Bei 500 Hz ist die Kopie genau eine halbe Periode verzögert und löscht das Original vollständig aus. Bei 2 ms halbiert sich alles: Kerben bei 250, 750, 1250 Hz …, Abstand 500 Hz, 40 Kerben. Auf der linearen Achse sieht man den gleichmäßigen Kamm.
2. Rückkopplung

Derselbe Flanger mit 70 % Rückkopplung. Wie hoch sind Spitzen und Kerben? Erhöhe auf 0,9. Stelle dann −0,7 ein und invertiere das Effektsignal.

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Mit 0,7 entstehen Spitzen von +6,7 dB bei 0 Hz, 1 kHz, 2 kHz … und Kerben von −13,7 dB bei 500 Hz, 1,5 kHz …; mit 0,9 werden die Spitzen +14,8 dB hoch und schmal – der Klang bekommt einen metallischen Ton bei 1 kHz. Mit −0,7 und invertiertem Effektsignal tauschen Spitzen und Kerben die Plätze: Kerben bei 0 Hz, 1 kHz, 2 kHz, Spitzen bei 500 Hz, 1,5 kHz. Weil auch die tiefsten Frequenzen abgesenkt werden, klingt das hohl.
3. Vom Flanger zum Chorus

Ein Chorus mit einer Stimme: 20 ms ± 3 ms, Rate 0,8 Hz. Lies Kerbenabstand und Tonhöhenabweichung ab. Erhöhe die Rate auf 2 Hz und schalte dann auf drei Stimmen.

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Die Kerben liegen nur 50 Hz auseinander – mehrere hundert Kerben, die das Ohr nicht mehr einzeln als Klangfarbe wahrnimmt. Dafür schwankt die Tonhöhe der Kopie um etwa ±26 Cent (beim Flanger mit 2 ± 1,5 ms und 0,25 Hz nur etwa ±4 Cent). Bei 2 Hz sind es etwa ±66 Cent – das klingt schon nach Vibrato bzw. verstimmt. Mit drei Stimmen löschen sich die Kopien nirgends mehr vollständig aus: Die Kerben werden flacher und unregelmäßig. Die Anzeige „Tiefste Absenkung“ zeigt dann etwa −32 dB; sie misst auf einem Frequenzraster, die schmalsten Kerben reichen in Wirklichkeit noch etwas tiefer.
4. Phaser

Ein Phaser mit 4 Allpass-Stufen steht bei 800 Hz still. Wo liegen die Kerben? Schalte auf 8 Stufen und vergleiche die Abstände mit dem Flanger aus Aufgabe 1.

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Mit 4 Stufen gibt es nur 2 Kerben, bei etwa 331 Hz und 1,93 kHz (800 Hz · tan 22,5° bzw. tan 67,5°): Dort dreht die Kette die Phase um 180° bzw. 540°. Mit 8 Stufen sind es 4 Kerben bei etwa 159 Hz, 535 Hz, 1,2 kHz und 4 kHz – die Abstände sind weder in Hz noch in Oktaven gleich. Der Flanger hat dagegen 20 Kerben in gleichem Abstand. Mit laufendem LFO (Tiefe 1,5 Oktaven) wandern die beiden Kerben des 4-stufigen Phasers zwischen etwa 117 Hz und 5,5 kHz.
5. Flanger und Obertöne

Ein Sägezahn mit 110 Hz durchläuft einen stehenden Flanger mit 4,545 ms Verzögerung (1/220 s). Welche Obertöne verschwinden? Was passiert mit invertiertem Effektsignal?

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Auflösung anzeigen

Die Kerben liegen bei 110, 330, 550 Hz … – genau auf den ungeraden Obertönen, die vollständig ausgelöscht werden. Übrig bleiben 220, 440, 660 Hz …: wieder ein Sägezahn, aber eine Oktave höher. Mit invertiertem Effektsignal verschwinden die geraden Obertöne; übrig bleiben die ungeraden wie bei einem Rechteck – der Klang wird hohl. Läuft der LFO, wandern die Kerben durch die Obertöne, und die Klangfarbe ändert sich ständig – das typische Flanger-„Düsenjet“-Geräusch.

Einstellungen

Ton

Kalibrierung der Pegel (dB SPL)

MIDI-Keyboard

Flanger, Chorus und Phaser