In 1946 publiceerde natuurkundige Dennis Gabor zijn werk over het toepassen van kwantumfysica methoden op een geluid signaal. Hiermee bedacht hij een systeem waarmee hij ‘grains of sound’ kon maken. Het idee was dat een geluid bestaat uit meerdere kleine fundamentele geluiden, van de attack tot de body en de afnemende complexiteit in de staart van het geluid.

Componist Iannis Xenakis was de eerste persoon die een compositionele theorie ontwikkelde voor deze ‘grains of sound’. En wordt hierdoor gezien als grondlegger van de granulaire synthese. Dit deed die door een analoge toongenerator te gebruiken en deze met tape in kleine stukjes te gehakken en aan elkaar te plakken. Dit is terug te horen in de compositie Analogique B uit 1960. Iannis Xenakis is daarna niet veder gegaan met het doorontwikkelen van dit systeem, dit is gedaan door andere componisten later in de tijd.

Een van de eerste componisten die dit systeem heeft gedigitaliseerd was Curtis Roads. Hij begon hiermee in de jaren 70 toen hij studeerde aan de universiteit van Califorinia San Diego en heeft hierop met het programma Music V de eerste digitale granulaire stukjes geluid gecreëerd. Later, in de begin jaren 80 bij de Massachusetts Institute of Technology, ging hij een granulair programma schrijven in de Csound software. Naast het aangeven van kenmerken van de gesynthetiseerde geluiden zoals envelope, golfvorm, frequentie, volume en lengte, ontwikkelde hij ook de mogelijkheid om met opgenomen geluiden te werken. Die hij gebruikte omgeluiden te creëren zoals drums door het herhalen van een opgenomen ‘sound grain’.

Tegelijkertijd was de canadeze componist Barry Truax ook bezig met het onwikkelen van een granulair systeem terwijl hij op de Institute of Sonology zat in Utrecht. In 1972 ontwikkelde hij daar een programma dat POD (POisson Distribution) heette, dit was een compositietool die met kansberekening werkte. Dit heeft die doorontwikkeld tot de jaren 80 en had toen een nieuwe real-time versie van het programma dat PODX heette, waarmee hij granulaire muziekstukken ging componeren. In deze software zaten dezelfde parameters die Curtis Roads ook gebruikte in zijn systeem. Sinds dien is granulaire synthese steeds meer doorontwikkeld en beter beschikbaar voor iedereen.

http://www.personal.psu.edu/meb26/INART55/granular.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Granular_synthesis

https://soundbridge.io/granular-synthesis/

http://iem.at/~eckel/publications/eckel95c/eckel95c.html

Bij granulaire synthese gebruikt men een sample als bronmateriaal, uit deze sample pakt het programma (of voorheen de gebruiker handmatig) kleine fragmentjes geluid. Deze kleine fragmentjes kunnen wisselend zijn in grootte, hangt af van de persoon wat ze een acceptabel bereik vinden maar in theorie ligt het tussen de 10 ms en 300 ms. Het idee is dat een geluid of sample bestaat uit allemaal kleine onderdeeltjes of fragmentjes, de grains, die samen het grotere geluid vormen en door deze los te nemen en af te spelen kan men een geluid uitrekken of doen krimpen zonder klassieke sample artefacten zoals toonhoogte-tijd afhankelijkheid waar een sample verhoogd in toonhoogte als deze sneller wordt afgespeeld en vice versa als deze wordt vertraagd. Ook kan deze techniek gebruikt worden om een geluid ‘stil te laten staan’, ofwel een klein deel van de sample gebruiken als ‘momentopname’.

In de meest eenvoudige vorm worden er continu grains genomen van het brongeluid en deze worden achter elkaar gezet tot een nieuwe stroom aan kleine geluidsfragmentjes. Vaak heeft een granulaire synth, effect of algoritme nog wat meer facetten die ook van belang zijn voor de klank. Deze zijn als volgt:

• Vensterfuncties: Een envelope voor elke grain. Denk aan simpele aan/uit functies, ad envelopes, sinussen, trapezoïden en dergelijke wiskundige functies.
• Dichtheid van de grains: Het aantal keren dat grains overlappen of sporen die tegelijk lopen, dit kan bijvoorbeeld minder dan een grain tegelijkertijd of vijftig sporen die over elkaar heen lopen.
• Tuning en detuning: De afwijking in afspeelsnelheid tov de originele sample die een nieuwe toonhoogte oplevert en de toegestane afwijking van elke grain tov deze nieuwe toonhoogte.
• Lengte: De lengte van de grain.
• Afspeelrichting: Laat je een grain omgekeerd afspelen of niet, of laat je deze zelfs afwisselend omkeren.
• Positie in de sample: Waar in de sample grains genomen worden. Kan een vaste positie zijn of een gebied.
• Plaatsing in het stereo veld: Waar in een stereobeeld de grains gepand worden, of in een groter systeem waar ze geplaatst worden.
• Introduceren van willekeur: Veel van deze parameters worden interessanter wanneer er een zekere maat van willekeurigheid wordt geïntroduceerd. Denk bijvoorbeeld aan een kleine mate van willekeurigheid in de lengte en positie om meer textuur te krijgen dan een statische klank.

https://en.wikipedia.org/wiki/Granular_synthesis

https://youtu.be/ANkb_PG-3X0

Sugar bytes drumcomputer is een goed voorbeeld van een vst die gebruik maakt van granulaire synthese. Specifiek de 'resynth'-engine maakt gebruik van samples en bewerkt deze op basis van de grains, om zo elke drum voice een net wat andere klank te geven per aanslag.

Voor samplers is het handig als je samples kan repitchen zonder ze in tijdsduur te veranderen of vice versa, daarvoor word granulaire processing gebruikt zodat je de onderlinge afhankelijkheid kan ontkoppelen. Complex pro van Ableton is een voorbeeld van granulaire processing binnen samplers (maar ook bijvoorbeeld Kontakt maakt hier soms gebruik van). De grains worden apart getime-stretched. Hierdoor blijft de originele sound beter intact. Dit gebeurt hier niet alleen door de grains maar ook door de manier waarop Ableton de formanten bewerkt binnen het algoritme. In het Complex algoritme word er geen rekening gehouden met formanten en is er alleen loskoppeling van de tijdsduur-toonhoogte relatie.

https://youtu.be/wfiGgt1pjcs

In tegenstelling tot de klassieke reverb wordt de granulaire reverb meer gezien als een speciaal effect. Het is namelijk niet gebaseerd op de natuurlijke reflectie maar op het time stretchen en en uitspreiden van de grains over tijd. In die zin werkt het dus meer als een delay, maar creëert het toch een galm effect door het time stretchen. Het word ook gebruikt in effecten als Soundtoys Crystallizer of Output Portal om meer klassiekere delay effecten te krijgen (maar dan met kleine stukjes delay en/of willekeurige delaytijden).

https://www.incontri.hmtm-hannover.de/fileadmin/www.incontri/Csound_Conference/Ervik_Brandtsegg2.pdf

Hardware synthesizers (enkele voorbeelden):

• Microgranny & grandPa (Bastl)
• GR-1 (Tasty Chips)

Hardware effect modules (enkele voorbeelden):

• Particle Granular Delay (Red Panda Lab)
• Clouds (Mutable Instruments)
• Morphagene (Make Noise)

Programma’s, VST’s en apps (enkele voorbeelden):

• Quanta (Audiodamage)
• Crystallizer (SoundToys)
• Tardigrain (Humbletune)
• Pigments 2 (Arturia)
• Kontakt (Native Instruments)
• Grainspace (Audiority)

• Björn Collin
• Mark Smits
• Mike Smeekes