Drum Trigger
Seit der Hochzeit der elektronischen Musik in den 80ern haben elektrische Schlagzeuge mehr und mehr ihre Bedeutung während Musikproduktionen und Live-Auftritten ausgebaut. Die Varianten, in denen dieses Instrument eingesetzt wird, sind dabei stark situationsabhängig. Sie werden sowohl als Akzent zum Akustik-Schlagzeug, als auch als reines E-Schlagzeug eingesetzt. Eine besondere Rolle muss dem Hybrid-Set zugeschrieben werden. Bei dieser Mischung aus akustischem und elektrischem Schlagzeug wird parallel zu dem herkömmlichen Klang, welcher über Mikrofone aufgenommen wird, ein Signal von einem Drumcomputer hinzugemischt. Diese Methode wird gerne genutzt um dem Schlagzeug in Live-Situationen mehr Druck zu verleihen.
Gegenüber anderen Instrumentalisten, wie zum Beispiel Keyboardern und Gitarristen, existierte zum akustischen Original lange Zeit keine sinnvolle synthetische beziehungsweise elektrische Alternative. Die marktbeherrschenden Lösungen klangen durch die Bank zu künstlich und waren geprägt durch eine eingeschränkte Dynamik. Zudem entsprach das Spielgefühl in keinster Weise dem eines akustischen Sets. Daher wurden E-Drums zunächst im Bereich der elektronischen Musik eingesetzt und von Akustik-Schlagzeugern lange verschmäht. Erst die Entwicklung von E-Drums, welche auch den Ansprüchen von Akustik-Schlagzeugern genügten, verhalf diesem Instrument zu einer anerkannten Position in einem hart umkämpften Markt. Die Hersteller versuchen sich dabei stetig über Eigenschaften wie Spielgefühl, Dynamik und Realitätstreue zu überbieten. Eines blieb dabei allerdings immer unverändert, die Weise, wie die Signale abgenommen werden.
Im Fall der Tom-Trigger dient ein simples Piezoelement der Aufnahme von Schwingungen, welche dann vom Drumcomputer weiterverarbeitet werden. Dieser wertet die Stärke der Schwingungen aus und ordnet diese einer im Speicher hinterlegten Aufnahme zu, welche dann abgespielt wird. Für den Einsatz an einem Hybrid-Set bedeutet dies, dass der Trigger am Spannreifen der Tom montiert wird, welcher ein Piezoelement auf das Schlagfell presst. Daraus ergeben sich zunächst zwei Einschränkungen für den Schlagzeuger. Zum einen wird die natürliche Fellschwingung durch das Piezoelement gedämpft und zum anderen wird sein Spiel eingeschränkt, da sich der Trigger im Spielfeld befindet. Ein weiteres Problem ist das oft bemängelte Übersprechen der Trigger. Das bedeutet, wenn ein Trigger so empfindlich eingestellt ist, dass das Spielen einer benachbarten Tom zum Auslösen der ungespielten Tom führt.
Abb.1 Überblick des Gesamtkonzeptes
Diese Probleme zu lösen war Ziel einer Projektgruppe der Veranstaltung Signale und Systeme, welche als Wahlmodul an der Westfälischen Hochschule Gelsenkirchen angeboten wurde. Das Wahlmodul soll Studenten der Medizin- und Mikrotechnik praktische Erfahrungen im Bereich der Produktentwicklung vermitteln und vor allem helfen, Problemlösungskompetenz zu entwickeln.
Der dabei entstandene Lösungsansatz beinhaltet einen Trigger, welcher seitlich am Kessel der Tom montiert wird. Dieses Design erlaubt dem Schlagzeuger ein ungehindertes Spiel gegenüber herkömmlichen Triggern und kann problemlos an allen Kesselgrößen eingesetzt werden. Als Abnehmer kommt ein integriertes Kondensatormikrofon zum Einsatz, welches das Signal vom Kessel abnimmt. Somit wird die Fellschwingung nicht beeinflusst.
Abb.2 schematische Darstellung des Platinendesigns
Das so gewonnene Signal wird direkt im Trigger in ein digitales Signal umgesetzt. Dadurch arbeitet der Trigger nahezu verlustfrei. Nach der Wandlung wird das aufgenommene Signal vom integrierten Mikroprozessor weiterverarbeitet und im MIDI-Format ausgegeben. Da dieses Format mit allen gängigen Drumcomputern und PCs verarbeitet werden kann, ist dieser Trigger kompatibel zu bestehenden Systemen.
Beim Design des Gehäuses wurde darauf geachtet, dass die MIDI-Buchsen nach unten zeigen. Somit wird ein Abknicken der Kabel verhindert und die Kabel können diskret am Schlagzeug verlegt werden. Die MIDI-Anbindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass eine serielle Verbindung der Trigger möglich ist. Das heißt, dass gegenüber der sternförmigen Verkabelung herkömmlicher Systeme kürzere und übersichtlichere Kabelwege realisiert werden. Des Weiteren wurde beim Gehäuse Wert darauf gelegt, dass der Trigger einhändig, sowohl für Rechts- als auch für Linkshänder, bedienbar ist.
Abb.3 Oszilloskopaufnahme des Filters
Durch die neu entwickelte „prime factor filtering“-Technologie (PFF) werden schmalbandige, stimmbare Bandpassfilter 97. Ordnung realisiert, welche ein Übersprechen von anderen Toms ausschließen. Diese Technologie wird zudem dafür genutzt, um einen Felltreffer von einem Randtreffer zu unterscheiden. Ein separater Trigger für Snare-Drums wird dadurch überflüssig. Des Weiteren lässt sich diese Technologie ebenfalls auf vorhandene Trigger anwenden.
Die Funktionsfähigkeit dieses Konzepts wurde in einem „Proof of Concept“ experimentell bestätigt und erlaubt in zukünftigen Projekten die Realisierung eines Prototypen, welcher alle Kernfunktionen beinhaltet. Mit einer Reaktionszeit von 20 ms kann dieser Trigger mit vorhandenen Systemen problemlos konkurrieren.
