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Das Projekt WILDCAT
Übersicht über das Projekt Gitarrenverstärker WILDCAT im Wintersemester 2006/07 und im Sommersemester 2007
Die ausführliche Dokumentation zum Download.
Das vollständige Abschlussbericht kann als PDF heruntergeladen werden:
- Titel und Verzeichnis (PDF, 1,2 MB)
- Einführung und musikalischer Hintergrund (PDF, 2,6 MB)
- Der WILDCAT Deluxe Authentic und der WILDCAT Deluxe Plus (PDF, 3,4 MB)
- Der WILDCAT Bassman Plus (PDF, 7,2 MB)
- Der Federhall (PDF, 910,6 KB)
- Das WILDCAT Low-Noise-Netzteil (PDF, 3,4 MB)
- Der WILDCAT Overdrive (PDF, 3,4 MB)
- Der WILDCAT Dynamic Compressor (PDF, 1,4 MB)
- Der WILDCAT Remote Controller (PDF, 940,8 KB)
- Der Anhang zum Abschlussbericht (PDF, 803,2 KB)
- Die WILDCAT-Schaltpläne (PDF, 239,1 KB)
Der Hintergrund.
Der Gitarrenverstärker ist weit mehr als ein linearer Signalverstärker. Sein Übertragungsverhalten ist erheblich komplexer als das eines HiFi-Verstärkers. Er ist klangbildender Teil des Instruments. Die von ihm hinzugefügten Oberschwingungen sind für das Klangbild der E-Gitarre konstituierend. Die ersten Gitarrenverstärker aus den 1940-er Jahren hatten erhebliche technische Limitationen. Diese ergaben ein charakteristisches Klangbild und dieses wurde in den sich in den 1940-er Jahren entwickelnden Spielstil integriert. Da sich alle nachfolgenden Musikergenerationen klanglich auf ihre Vorgänger und damit auf diese Ursprungszeit bezogen haben, ist das subjektive Gütemerkmal eines Gitarrenverstärkers auch heute noch das Erreichen einer ganz bestimmten, den Originalgeräten entsprechenden, charakteristischen Signalverzerrung.
Dies wird auch heute noch in den allermeisten hochwertigen Profigeräten durch den Einsatz der in den Originalgeräten der 1940-er bis 1960-er Jahre verwendeten Röhrenschaltungen realisiert. Ansätze, das gewünschte Übertragungsverhalten mit Halbleiterbauelementen zu simulieren konnten sich bis heute nicht auf dem Markt durchsetzen, während gleichzeitig in den letzten Jahren direkte Nachbauten von Geräten der 1950-er und 1960-er Jahre erneut mit großem Erfolg in den Handel gebracht wurden.
Der allergrößte Teil, der bereits seit Ende der 1980-er Jahre wieder kontinuierlich wachsenden Produktion von Röhren, wird an die Hersteller von Gitarrenverstärkern ausgeliefert.
Wenn man versucht, über einen HiFi-Verstärker Gitarre zu spielen, dann ist das überhaupt nicht inspirierend. Es geht beim Gitarrenverstärker nicht um "Verstärkung" im Sinne der Multiplikation mit einem konstanten Faktor sondern um die Ermöglichung eines bestimmten musikalischen Ausdrucks.
Technik- und Kulturgeschichte der E-Gitarre sind untrennbar miteinander verbunden.
An dieser Stelle seien zwei, der großen Mehrheit unbekannte, Gitarristen hervorgehoben, die aber vermutlich die Gitarristen sind, die bisher von den meisten Menschen dieser Welt gehört wurden, von denen bisher weltweit die meisten Aufnahmen verkauft wurden und die als Pioniere die auch noch heute übliche Art, die E-Gitarre zu spielen mit hervorgebracht und vor allem flächendeckend bekanntgemacht haben.
Es sind Scotty Moore und Hank Garland, die beiden ersten Gitarristen von Elvis Presley.
Von 1954 bis heute (2007) wurden 1,8 Milliarden = 1.800.000.000 Elvis-Platten bzw. CDs verkauft. Bei einer derzeitigen (2007) Welbevölkerung von 6,6Milliarden Menschen bedeutet das rechnerisch eine Elvis-Platte auf 3,7 Menschen.
Keith Richards von den Rolling Stones hat es einmal so formuliert: "When I heard Heartbreak Hotel, I knew what I wanted to do in life. It was as plain as day. All I wanted to do in the world was to be able to play and sound like that. Everyone else wanted to be Elvis, I wanted to be Scotty".
Scotty Moore hat bereits 1954 auf der ersten Aufnahmen von Elvis Presley mitgespielt und war bis 1957 auf allen Aufnahmen von Elvis Presley mit dabei und hat, nach einer kurzen Unterbrechung 1957, bis 1968 mit ihm zusammengearbeitet. Er hat hierbei den damals neu aufkommenden Stil des Rock'n' Roll mit definiert.
Hank Garland hat in der Zeit von 1958 bis 1961 bei vielen Aufnahmen von Elvis Presley mitgespielt. Da er als gefragter Session-Musiker in Nashville mit Hunderten von Künstlern arbeitete und zudem als Jazz-Gitarrist aktiv war, erweiterte er das Spektrum und die Ausdrucksformen des sich zum Pop hinentwickelnden Rock'n' Roll erheblich.
Selbstverständlich gibt es noch viele, viele andere, nicht minder bedeutende Gitarristen, die hier, aufgrund willkürlicher Auswahl, nicht erwähnt sind.
- Scotty Moore live mit Elvis Presley im März 1955 in Dekalb, TX.
- © www.scottymoore.net
- Elvis Presley und Hank Garland
- © www.scottymoore.net
Die revolutionäre Umwälzung der popuären Musikkultur Mitte der 1950'er Jahre ist nur im Kontext mit der damaligen, ebenfalls stürmischen technischen Entwicklung zu verstehen. Erst die zu Beginn der 1950-er Jahre neue Möglichkeit der hochqualitativen Aufzeichnung von Musik und deren flächendeckende Verbreitung durch Radio und auch Fernsehen bei gleichzeitigem Vorhandensein der Empfangs- und Wiedergabegerät in praktisch allen Haushalten hat die Entwicklung und Verbreitung des Rock'n' Roll und der aus ihm sich weiterentwickelnden Stilen möglich gemacht.
Durch eine Ironie der Geschichte wurde in diesem Zuge die E-Gitarre zum Instrument mit den stärksten und vielfältigsten Ausdrucksmöglichkeiten, womit sie bis heute das Leit- und Soloinstrument der Rock- und Popmusik geblieben ist: Die Verstärker der 1940-er und 1950-er Jahre gerieten sehr schnell in die Übersteuerung, der begrenzte Frequenzgang vermied aber hierbei unangenehme, scharfe Höhenanteile. Die damals noch verwendeten Röhrenschaltungen mit schwacher oder gar keiner Gegenkopplung führten zu einem "sanften" Einsatz der Übersteuerung. Das Resultat: Der Ton der Gitarre wird durch faszinierende Obertöne angereichert, während gleichzeitig eine Dynamikkompression stattfindet. Der Gitarrist kann nun einerseits kurze und aggressive, provozierend wirkende Töne von sich geben, aber auch andereseits Töne nahezu beliebig lange ausklingen lassen.
Die Parallele zur klassischen Musik ist offensichtlich. Die Leitinstrumente Cello und Geige verfügen genau über die genannten Möglichkeiten, einerseits kurz und aggressiv zu spielen (Pizzicato) als auch mit langsamen Streichen des Bogens sehr lange, in ihrer Laustärke nahezu unveränderte Töne zu erzeugen. Die reichen Oberschwingungen eines gestrichenen Cellotons erinnern zudem stark an den satten Klang einer den Verstärker übersteuenden E-Gitarre.
Das Ziel der Entwickler von Gitarrenverstärkern in den 1940-er bis 1960- er Jahren war jedoch die möglichst unverzerrte Wiedergabe des originalen Gitarrentons, also des Gegenteils dessen, was uns heute an den Gitarrenverstärkern der damaligen Zeit wertvoll erscheint. Wenn es die damaligen technischen Möglichkeiten den Entwicklern erlaubt hätten, ihre Ziele zu erreichen, dann hätten wir heute wahrscheinlich eine Rock- und Popmusik mit Bläsern oder elektronischen Orgeln als Leitinstrument und die E-Gitarre würde ein Schattendasein fristen.
Dies soll an einem prägnanten Beispiel illustriert werden: Die ersten Gitarrenverstärker besaßen Röhrendioden als Netzgleichrichter. Die Lade- und Siebkondensatoren besaßen, entsprehend der damaligen technischen Möglichkeiten, nur geringe Kapazitäten im Bereich von 10 bis 20uF. Das führt zu einem schnellen und starken Einbruch der Versorgungsspannung, wenn man (ausgehend von der Stille) die Gitarre laut anschlägt. Im ersten Moment des Tons entladen sich die Kondensatoren des Netzteils, die Ausgangsleistung ist bei unverzerrtem Signal hoch, im weiteren Verlauf des Tones ist die Ausgangsleistung bei verzerrtem Signal kleiner. In den 1960-er Jahren hat man dann, im Sinne einer "technischen Verbesserung" Siliziumdioden und größere Kondensatoren eingesetzt. Die Versorgungsspannung steht damit stabil an, unabhängig von der Lautstärke. Die zusätzliche Lebendigkeit durch die beschriebene Dynamikveränderung war damit jedoch weg. Es klang irgendwie nicht mehr so interessant. Heute setzt man in der Kenntnis dieser Zusammenhänge wieder ganz bewusst Röhrengleichrichter ein.
Die musikalischen Meilensteine, die von Scotty Moore und Hank Garland gesetzt wurden, sind untrennbar mit den beiden legendären Verstärkern FENDER DELUXE und FENDER BASSMAN 5F6-A verbunden. Diese beiden Verstärker sind, als Technische Meilensteine der Verstärkerentwicklung, bis heute die bedeutendsten Gitarrenverstärker überhaupt.
Scotty Moore hat in den Jahren 1945 und 1955, in der die legendären Sun-Studio Aufnahmen mit Elvis Presley entstanden, über einen FENDER DELUXE 5B3 gespielt. Als Beispiel sei hier die bekannte Aufnahme "That's allright Mama" genannt. Hank Garland hat bei vielen Aufnahmen mit Elvis Presley über einen FENDER BASSMAN 5F6 gespielt, etwa bei der bekannten Aufnahme "Littele Sister" aus dem Jahr 1961.
- Der FENDER DELUXE 5B3, der Verstärker von Scotty Moore.
- © www.scottymoore.net
- Der FENDER Tweed Bassman 59, Model 5F6A wie ihn Hank Garland gespielt hat.
- © TUB/EMSP
Die Schaltung des BASSMAN 5F6A aus dem Jahre 1959 wurde von hunderten von anderen Herstellern kopiert und ist bis heute in tausenden von Verstärkern im Einsatz. Die bekannteste BASSMAN-basierten Verstärker sind die britischen MARSHALL-Verstäker. Der erste MARSHALL-Verstärker, der JTM45, war ein direkter Nachbau des BASSMAN, der damals aufgund von Importbeschränkungen in England nicht erhältlich war. (Der andere charakteristische Klang des Marshall wird durch dessen, im Gegensatz zum BASSMAN, geschlossene Lautsprecherbox bedingt)
Ironischerweise kam der FENDER BASSMAN 5F6-A als Bassverstärker auf den Markt. Er hatte jedoch, entsprechend der damaligen technischen Möglichkeiten, eine untere Grenzfrequenz von 90 Hz. Dies ist relativ hoch, wenn man es mit der unteren Hörgrenze von 40 Hz vergleicht. Im Zuge des technischen Fortschritts kamen jedoch schnell Basseverstärker auf den Markt, die tiefere untere Grenzfrquenzen boten. Die Bassisten stiegen auf diese um, womit dann viele Exemplare des BASSMAN günstig an Gitarristen weitergegeben wurden, die schnell auf dessen besondere klangliche Qualitäten in Verbindung mit der Gitarre aufmerksam wurden.
Das Konzept des DELUXE, eine kleine Ausgangsleistung von nur 15W, wenige Bedienelemente, wenige aber hochwertige Bauelemente in höchster Güte verarbeitet, wurde in der lezten Zeit von vielen Herstellern wieder aufgenommen, diese sogenannten "Recording Amps" in Röhrentechnik erzielen im High-End Segment des Gitarrenverstärkermarkts stolze Preise. Jüngst hat Fender selbst eine Neuauflage des DELUXE auf den Markt gebracht.
Inzwischen haben der BASSMAN und der DELUXE Kultstatus erreicht. Originalgeräte erzielen, etwa bei Ebay-Auktionen astronomische Preise in der Größenordnung von 6000$ . Inzwischen wurden sie sogar vom Originalhersteller Fender in (mehr oder weniger authenthischen) Nachbauten wieder auf den Markt gebracht. In den letzten Jahren wurden diese Verstärker auch von zahlreichen Privatpersonen und universitären Arbeitsgruppen nachgebaut, wie anhand zahlreicher im Internet veröffentlicher Berichte zu erkennen ist. Dieses stark zunehmende Interesse führt dazu, daß alle Originalbauteile dieser Verstärker inzwischen wieder problemlos erhältlich sind.
Das Projekt WILDCAT orientiert sich an den legendären Verstärkern FENDER BASSMAN 5F6 und FENDER DELUXE 5E3. Diese Verstärker wurden sowohl detailgetreu nachvollzogen, als auch um weitere Komponenten ergänzt, die in den Originalgeräten noch nicht vorhanden waren und für Musikstile, die erst in späteren Jahren aufkamen von Bedeutung sind. Diese Komponenten, wie etwa Federhall und Overdrive, können wahlweise über Relais hinzugeschaltet werden. Wenn man sie deaktiviert, dann hat man exakt den unverfälschten Signalpfad der Original-Verstärker vor sich.
Ausführliche Informationen über den Hintergrund und die allgemeine Vorgehensweise im Projekt WILDCAT finden Sie hier zum Download (PDF, 2,6 MB)
Das Live-Konzert auf der "Langen Nacht der Wissenschaften" am 09.06.2007
Auf der "Langen Nacht der Wissenschaften" am 09.06.2007 wurden unsere WILDCAT-Verstärker das erste Mal der Öffentlichkeit präsentiert. Die Band "Ike an the Capers"( www.ikeandthecapers.de ) und der "Deutsch-Französische Chor" (www.dfc-berlin.de) spielten ein authentisches 1950's/1960's-Programm mit Elvis-Songs über unsere Verstärker. Dieses Konzert wurde mit großer Begeisterung aufgenommen. Der Tenor der Kommentare vieler Zuhörern aus allen Altersgruppen: "Ich kannte diese Musik bisher überhaupt nicht. Wie kann es sein, dass es so was Tolles gibt, und dass man es noch nie gehört hat?"
Das Konzert begann mit der klassischen, minimalistischen Besetzung aus der Sun-Ära mit Gesang/Akustikgitarre, E-Gitarre und Kontrabass. Gitarrist Axel Praefcke spielte über den WILDCAT-DELUXE PLUS. Es war schon sehr verblüffend, wie nahe die live dargebotenen Songs aus der Sun-Ära 1954/55 an den Klang der Originalaufnahmen herankam, und das obwohl Scotty Moore damals nicht mit einer Halbakustik, sondern mit einer Solid-Body-Gitarre gespielt hatte.
- Der erste Teil des Live-Konzerts ( v. l. n. r.: Ike Stoye, Michael Kirscht, Axel Praefcke)
- © TUB/EMSP
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In der zweiten Hälfte des Konzerts wurde die Besetzung vergrößert: Eine Abordnung des "Deutsch-Französischen Chores" übernahm den Part der legendären "Jordanaires". Zudem kam Schlagzeuger Thorsten Peukert mit hinzu. Die E-Gitarre wurde nun über den WILDCAT BASSMAN PLUS gespielt. Nun wurden Songs aus der Zeit von 1957 bis 1961 gespielt, bei denen Hank Garland mitgespielt hatte.
- Der zweite Teil des Live-Konzerts ( v. l. n. r.: Axel Praefcke, Christiane Klein, Corinne Kirchhoffer, Kim Schott, Susanne Stöhr, Jürgen Devrient, Steffen Raphael Schwarzer, nicht sichtbar Thorsten Peukert, Ike Stoye, Michael Kirscht )
- © TUB/EMSP
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Besondere Höhepunkte waren die Songs "A Fool such as I" mit seinem faszinierenden Spannunsgbogen zwischen dem raffinierten Chorsatz und den ausdrucksstarken Gitarrenriffs und der Song "Little Sister", bei dessen Originalaufnahme im Studio B in Nashville Hank Garland mit einer Solid-Body-Gitarre über einen FENDER Bassman 5F6-A seine markanten Gitarrenriffs gespielt hat. Die absolut perfekte Übereinstimmung des Klangbilds der E-Gitarre zwischen dem 1961 (also 46 Jahre vorher) aufgenommenen Original und der Live-Darbietung war absolut verblüffend.
Der Entwicklungsprozess der WILDCAT-Verstärker war langwierige Ingenieursarbeit über 7 Monate: Arbeitspunkte und Frequenzgänge analysieren und brechnen, Schaltpläne zeichnen und Stücklisten erstellen, Leiterplatten entflechten und Mechanikteile konstruieren, Leiterplatten bestücken und Kabelbäume fertigen, Geräte montieren, Prototypen durchmessen, Messergebnisse dokumentieren.... Und an diesem Abend ist unsere Arbeit dann lebendig geworden! Unsere Verstärker haben genau das getan wofür wir sie gebaut haben: Sie bereiten denen Freude, die mit ihnen Musik machen und nicht minder denen, die ihnen dabei zuhören. Dafür haben wir das alles getan! Nur ganz selten hat man als Ingenieur ein derartiges, direktes, sinnstiftendes Feedback.
Die Teilprojekte des Projekts WILDCAT
Der WILDCAT Bassman Plus.
Der WILDCAT Bassman Plus entspricht in seiner Grundeinstellung exakt dem FENDER TWEED BASSMAN 59 MODEL 5F6-A , besitzt aber einen zuschaltbaren Federhall auf Basis des FENDER Twin Reverb und verschiedene Einschleif-Schnittstellen, womit eine vielseitiger Einsatz in veschiedenen Musikrichtungen ermöglicht wird. Er wird mit einer speziellen Lautsprecherbox betrieben, die exakte Nachbauten der ursprünglichen Lautsprecher des BASSMAN 5F6-A enthält und deren akustische Gegebenheiten denen des Originalgeräts entsprechen.
Hier finden Sie ausführliche Informationen über den WILDCAT Bassman Plus und einige Hintergrundinformationen zum FENDER Bassman 5F6-A und seinem damaligen musikalischen Umfeld
- Der erste Prototyp des WILDCAT Bassman Plus mit Spezial-Lautsprecherbox
- © TUB/EMSP
- An allen kritischen Stellen werden hochwertige Originalbauteile, wie etwa Kondensatoren von Sprague, eingesetzt
- © TUB/EMSP
- Der weiterentwickelte Prototyp des WILDCAT BASSMAN PLUS (Sommer 2008, Weiterentwicklung im Rahmen einer Diplomarbeit)
- © TUB/EMSP
Der WILDCAT Deluxe Authentic und der WILDCAT Deluxe Plus.
Der WILDCAT Deluxe Authentic entspricht exakt dem FENDER TWEED DELUXE MODEL 5E3. Er ist, im Gegensatz zu den anderen WILDCAT-Verstärkern, wie das Original mit Metallchassis und Handverdrahtung ausgeführt. Die Originalschaltung ist unverändert übernommen, ohne die Zusätze oder Veränderungen, wie sie beim WILDCAT Deluxe Plus vorhanden sind.
Der WILDCAT Deluxe Plus ist ein Gitarrenverstärker auf der Basis des legendären FENDER TWEED DELUXE MODEL 5E3 mit zuschaltbarem Federhall auf der Basis des FENDER TWIN Reverb und zuschaltbarem Master-Volume. Über einen weiteren Einschleifpunkt können Zusatzgeräte, wie etwa ein Bandecho, eingeschleift werden. In seiner Grundeinstellung entspricht der WILDCAT Deluxe Plus exakt dem originalen DELUXE 5E3. Auch er wird mit einer speziellen Lautsprecherbox betrieben, die einen exakten Nachbau des ursprünglichen Lautsprechers des DELUXE 5E6A enthält und deren Abmessungen und Materialien denen des Originalgeräts entsprechen.
Hier finden Sie ausführliche Informationen zum WILDCAT Deluxe Plus und zum WILDCAT Deluxe Authentic
- Der WILDCAT Deluxe Authentic
- © TUB/EMSP
- Der WILDCAT Deluxe Authentic von Innen
- © TUB/EMSP
- Die Leiterplatte des WILDCAT DELUXE PLUS
- © TUB/EMSP
Der Federhall im WILDCAT Bassman Plus und im WILDCAT Deluxe Plus
Hier finden Sie ausführliche Informationen über den Federhall im WILDCAT Bassman Plus und im WILDCAT Deluxe Plus
Das WILDCAT Low-Noise-Netzteil
Das WILDCAT Low-Noise Netzteil wurde mit dem Ziel entwickelt, eine brummfreie Versorgung für den WILDCAT Bassman Plus und den WILDCAT Deluxe Plus bereitzustellen, jedoch ohne die klangliche Dynamik des Verstärkers zu beeinträchtigen. Hierzu wurde der Einbruch der Versorgungsspannung bei Aussteuerung exakt nachgebildet. Im Verlauf der klanglichen Erprobung zeigte sich jedoch, daß sich trotz identischen Aussehens der Spannungsverläufe auf dem Oszilloskop ein erheblicher Unterschied im Klangeindruck einstellt. Mit dem Low-Noise-Netzteil klingt der Verstärker "müder", die "Touch Sensitivity" fehlt. Das Fazit: Die Details des Netzteils sind von weit größerer Wichtigkeit für den Klangeindruck, als wir es vermutet haben.
Hier finden Sie ausführliche Informationen zum WILDCAT Low Noise Netzteil
- Einige Baugruppen des Low-Noise-Netzteils
- © TUB/EMSP
Der WILDCAT Overdrive.
Der WILDCAT Overdrive bringt einen authentischen 1960's-Sound, von angezerrt bluesig bis zu hendrixmäßig singend. Auch Hardrock/Metal Distortion ist möglich. Der WILDCAT Overdrive ist im Signalpfad vollständig in Röhrentechnik ausgeführt. Der WILDCAT Overdrive ist eine experimentelle Neuentwicklung, auch wenn er teilweise auf bewährten Schaltungen von Hughes&Kettner basiert.
Hier finden Sie ausführliche Informationen über den WILDCAT Overdrive
- Jimi Hendrix mit 2 "Marshall-Türmen"
- © www.scottymoore.net
Der WILDCAT Dynamic Compressor.
Der WILDCAT Dynamic Compressor unterstützt die Wirkung von Overdrive-Schaltungen im Hardrock/Metal-Bereich. Er ist vollständig in Halbleitertechnik aufgebaut und arbeitet mit dem integrierten Analogprozessor THAT4301P.
Hier finden Sie ausführliche Informationen über den WILDCAT Dynamic Compressor
- Der WILDCAT Compressor
- © TUB/EMSP
Der WILDCAT Remote Controller.
Der WILDCAT Remote Controller erlaubt die Ferneinstellung von Potenziometern. Damit wird das Abspeichern und Rückholen von Einstellungen am Gitarrenverstärker möglich. Er ermöglicht innovative Bedienkonzepte von Gitarrenverstärkern. Das Potenziometer kann hierbei nach wie vor in gewohnter Weise von Hand betätigt werden. Der WILDCAT Remote Controller erfasst die Stellung des Potenziometers, gibt diese über einen I2C-Bus an eine übergeordnete Instanz weiter und bringt das Potenziometer mittels eines Stellmotors in eine über den I2C-Bus übermittelte Sollposition. Er arbeitet mit dem hochintegrierten Microcontroller ATTINY45 von ATMEL.
Hier finden Sie ausführliche Informationen zum WILDCAT Remote-Controller
- Der WILDCAT Remote-Controller
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- Der WILDCAT Remote-Controller mit einem Motorpotenziometer von ALPS
- © TUB/EMSP
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