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18.09.2020

Das Cowell-Theremin-Rhythmicon lebt weiter

Erstes Tasteninstrument für polyrhythmische Musik

Auf den Spuren des US-Komponisten Henry Cowell

Wer das Klavierspiel klassisch erlernt, kennt es: Mit der linken Hand werden drei Noten und derweil nur zwei Töne mit der rechten Hand gespielt. So zum Beispiel steht eine Triole zwei regulären Achtelnoten gegenüber. Man nennt das einfach „3 gegen 2“ – und damit haben wir bereits ein simples Beispiel für Polyrhythmik. Natürlich und erst recht theoretisch gehen auch „3 gegen 4“ und weitere „Konflikt-Rhythmen“, wenn man es etwas drastischer formulieren möchte. Wird es rhythmisch sehr komplex, wünscht man sich am liebsten eine analoge oder digitale Maschine, die solche vertrackten Polyrhythmen automatisch wiedergibt.

In der Riege elektronischer Musikinstrumente finden sich Lösungen: Einer der bekanntesten aktuellen Synthesizer, der das Thema „Polyrhythmik“ wieder aufgreift, ist der Moog Subharmonicon. Seine beiden VCOs und die vier subharmonischen Oszillatoren erinnern an das Trautonium, um 1930 von Friedrich Trautwein entwickelt und später von Oskar Sala erweitert und bekannt gemacht (Filmmusik zu Hitchcocks „Die Vögel“). Der zweite konzeptionelle Ansatz beim Entwurf des Moog Subharmonicon orientiert sich namentlich an die polyrhythmische Struktur des Rhythmicon, das ebenfalls in den frühen 1930er Jahren entwickelt wurde. (Rhythm“icon“ wird zu Subharmon“icon“). Genau dieses mysteriöse elektromechanische Keyboard möchten wir aufspüren.

Quick Facts: Polyrhythmik

Was versteht man unter Polyrhythmik?

Polyrhythmik meint das Überlagern mehrerer rhythmischer Stimmen oder Linien in einem Takt. Es ergibt sich ein rhythmisch komplexes Muster, das viele Musiker vor eine große spieltechnische Herausforderung stellt. Beispiel: Innerhalb eines Takts sind halbe Noten, Triolen und Quintolen notiert für den Keyboarder. Nicht zu verwechseln: Im Unterschied zur Polyrhythmik“ bezieht sich „Polymetrik“ auf Taktarten (Z. B. die Überlagerung vom 7/8-Takt im 4/4-Takt).

Die Entstehung des Rhythmicons im New York der frühen 1930 Jahre

Bereits etwa 1915 zeigte der amerikanische Komponist, Pianist und Theoretiker Henry Cowell (von ihm stammen übrigens die „Cluster“-Akkorde) an der Konstruktion einer speziellen Rhythmusmaschine, die später als Cowell-Theremin-Rhythmicon bekannt geworden ist, großes Interesse. In seiner 1919 verfassten theoretischen Schrift »New Musical Resources« problematisiert Cowell die Aufführung von Polyrhythmen beziehungsweise von Gegenrhythmen mit der Zielvorstellung eines speziellen Tasteninstruments, das im Unterschied des zur damaligen Zeit verbreiteten Pianolas die spontane Durchführung komplexer Rhythmusstrukturen ermöglichen sollte.

Erst die Kooperation mit Leon Theremin (bekannt vor allem als Erfinder der Thereminvox) brachte Cowell den technisch entscheidenden Durchbruch zur Realisierung des in »New Musical Resources« spekulativ entworfenen Instruments. Leon Theremin war Ende der 1920er längst in New York angekommen und wurde nicht allein wegen seiner Musikinstrumente, sondern aufgrund weiterer spektakulärer Erfindungen gefeiert.

Cowells Prinzip: 16 verschiedene Rhythmen im Verhältnis zur Obertonreihe

Das Rhythmicon arbeitet mit maschinell angetriebenen Lochscheiben und kann gleichzeitig bis zu 16 unterschiedliche Rhythmen produzieren. Jede einzelne Taste löst ihren eigenen Rhythmus korrespondierend zur Obertonreihe aus. Die niedrigste Tonfrequenz bzw. der Grundton oder erste Teilton erklingt einmal pro Takt, der zweite Oberton bzw. die nächste höhere Note auf der Klaviatur erklingt zweimal pro Takt, der dritte Oberton dreimal usw. bis zum sechzehnten Oberton mit sechzehnfacher Auflösung eines Takts (siehe Pianorolle und Notenbeispiel). Dabei kann der Grundton per »Pitch Wheel« sowie das Grundtempo mittels »Tempo Wheel« während der Wiedergabe der Rhythmen variiert werden.

Schauen wir uns einmal die Obertonreihe als Notenbild an:

Mit dem Step-Sequencer in Apple Logic Pro X (ab Version 10.5) lässt sich eine solche polyrhythmische Struktur zwischen Notenwerten und Tonhöhen, wie beim Rhythmicon von Cowell erwünscht, nachempfinden. Freilich geht dies auch ohne einen Step-Sequencer in einer DAW, ist dann aber schwieriger zu realisieren. In einer Pianorolle sieht die Umsetzung folgendermaßen aus:

Wie klingt es, wenn die ersten acht Tasten eines Rhythmicon gedrückt werden? Eine Vorstellung davon gibt unser Hörbeispiel. Es ist mit einem perkussiven E-Piano Sound erstellt worden. Nach jeweils zwei Takten kommt eine weitere Taste hinzu. Das polyrhythmische Arrangement verdichtet sich immer mehr.

Hier ein Versuch, das Rhythmicon mit der DAW Ableton Live nachzubilden.

Gespielt wird das Rhythmicon mit einer Klaviatur bestehend aus aus 17 Tasten (eine Taste davon ist fürs Synkopieren / „off beats“ gedacht) sowie mit zwei Drehknöpfen (regelbare Widerstände) zur Veränderung der jeweiligen Drehzahl von »Pitch Wheel« und »Tempo Wheel«. Durch Anschlagen einer Taste wird ein Kontakt geschlossen und somit die zu dieser Taste korrespondierende Lichtquelle aktiviert. Der erzeugte Lichtstrahl wird mittels zweier rotierender Scheiben gebrochen, von einem Photoelement registriert, in das entsprechende elektrische Signal konvertiert und schließlich mit Hilfe eines Verstärker- und Lautsprechersystems in akustische Signale umgewandelt.

Das technische Innenleben des Rhythmicon

Das historische Rhythmicon ist ein ungefähr 480 × 530 × 990 mm großer Holzkasten mit einer klavierähnlichen Tastatur, einem Netzschalter sowie einem Tonhöhen- und Geschwindigkeit-Rad auf der linken Außenseite. Im Innern des Gehäuses befinden sich das bereits benannte »Pitch Wheel« und »Tempo Wheel«, eine aus 16 Glühlampen bestehende Lichtquelle, die jeweils der entsprechenden Taste zugeordnet sind sowie ein Photoelement, Vor- und Endverstärker und ein Lautsprecher. 

Das »Pitch Wheel« besteht aus einer schwarzen Metallscheibe (Durchmesser: 508 mm, Stärke: 3,2 mm) mit 16 konzentrischen Lochkreisen. Sämtliche Löcher haben einen Durchmesser von 12,7 mm. Die Scheibe wird von einem Motor mit einer Versorgungsspannung von 110 Volt angetrieben. Die Drehzahl des »Pitch Wheel« kann mit Hilfe eines Regelwiderstands von ungefähr 150 1/min bis 700 1/min variiert werden. Der äußerste Lochkreis dieser Scheibe hat 96 Löcher. Die Anzahl der Löcher pro Lochkreis nimmt zur Mitte der Scheibe um jeweils 6 Löcher (96, 90, 84, 78 usw.) ab. Der innerste Lochkreis besteht folglich aus 6 Löchern.

Das »Tempo Wheel« weist die gleichen geometrischen Abmessungen wie das »Pitch Wheel« auf. Es besitzt ebenfalls 16 Lochkreise. Der äußere Lochkreis hat jedoch 16 Löcher, wobei die Anzahl der Löcher pro Lochkreis zur Mitte hin um ein Loch abnimmt. Folglich hat der innere Lochkreis 1 Loch. Wie beim »Pitch Wheel« haben alle Löcher einen Durchmesser von 12,7 mm. Die Scheibe wird von einem separaten Motor angetrieben und dreht mit ca. 60 bis 70 1/min. Die Drehzahl der Scheibe ist mit dem zweiten Drehknopf einstellbar.

Eine spezielle Elektromechanik mit viel Licht und Schatten

Die Lichtquelle besteht aus zwei vertikal positionierten Reihen aus acht bzw. neun Glühlampen. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich das Photoelement, eine Vakuumröhre zur Aufnahme des durch »Pitch Wheel« und »Tempo Wheel« gebrochenen Lichtsignals. Das Lichtsignal-Muster wird in eine entsprechende elektrische Spannung konvertiert, danach über einen Vor- und Endverstärker zum integrierten Lautsprechersystem weitergeleitet und somit hörbar gemacht. Wichtiges Merkmal des Rhythmicon ist natürlich der spezielle Mechanismus zur Herstellung der polyrhythmischen Strukturen. 

Das »Pitch Wheel« erzeugt dabei ein konstantes Tonsignal. Die Frequenz dieses Signals wird durch die Drehzahl der Scheibe und die Anzahl der Löcher des entsprechenden Lochkreises bestimmt. Per »Tempo Wheel« wird das rhythmische Muster erzielt. Die beiden Scheiben sind konzentrisch ausgerichtet, sodass die Lochkreise beider Scheiben das Lichtsignal zum Photoelement passieren lassen, wenn zwei Löcher der Scheiben mit dem Photoelement fluchten. Das »Tempo Wheel« verhalt sich insofern als eine Art »Maske« oder spezielles Fenster zu den Löchern des »Pitch Wheel«. Falls die Löcher des langsamer rotierenden »Tempo Wheel« mit der Lichtquelle und dem Photoelement eine Linie bilden, kann der Lichtstrahl mit der durch das Pitch Wheel vorgegebenen Frequenz einen Ton erzeugen. Durch Verwendung mehrerer Lichtsignale lässt sich dieser Vorgang auf einfachste Weise weiterentwickeln. Jede aktivierte Glühlampe löst eine Serie von pulsierenden Tönen aus. Die Unterbrechung dieser Töne liefert zuletzt praktisch die verschiedenen rhythmischen Strukturen des Rhythmicons.

Ein rauer unschöner Klang verhindert den großen Erfolg

Waren die akustischen Eigenschaften bei der Konzeption des Rhythmicon kaum bedeutend, so dürften sie für die seinerzeit missglückte größere Akzeptanz dieses Keyboards nicht belanglos gewesen sein. Nach der Demonstration des Tasteninstruments am 15. Mai 1932 in San Francisco charakterisiert der Rezensent Alfred Metzger den Klang als »a cross between a grunt and a snort in the low ›tones‹ and like an Indian war whoop in the high-tones«. Das sind heftige Worte. Tonbandaufnahmen von Joseph Schillingers Experimenten mit dem Rhythmicon zwischen 1940/41 befinden sich im Archiv der New York Public Library at Lincoln Center. Leland Smith, ehemaliger Dozent am CCRMA (Center for Computer Research in Music and Acoustics) der Stanford University, kommentiert: »The nearest equivalent sound among conventional instruments is that produced by short, heavy strokes of the bow on the string bass. Perhaps this rough tone was a principal reason for the lack of wider enthusiasm for the instrument«. Im näheren persönlichen Umfeld von Leon Theremin und Henry Cowell interessierte sich Joseph Schillinger, ein russischer Komponist und Mathematiker, für das Rhythmicon. Er schätzte die Möglichkeiten des Instruments so groß ein, dass über 65.000 Originalwerke für das Rhythmicon komponiert werden können. Dies ist natürlich eine Rechnung, die bei den Musikhörern wohl kaum aufgeht.

Nur sehr wenige Exemplare sind gebaut worden. In den USA wurden damals höchstens drei Rhythmicons hergestellt. Eine weitere kompakte Version ist von Leon Theremin selbst etwa Mitte der 1960er Jahre in Moskau konstruiert und von Andrei Sminow 2004 überholt worden.

Andrei Smirnow, Leiter des Theremin Center für elektroakustische Musik in Moskau, demonstriert seine Rekonstruktion des historischen Rhythmicon. Er erweitert es um eine Software, die auf Max/MSP (verwendet mit Ableton Live) beruht.

Das virtuelle Rhythmicon im Web

Schon lange ist das historische Cowell-Theremin-Rhythmicon als Software in moderner Programmiersprache mit einigen funktionellen Erweiterungen nachgebildet worden und für praktisch jeden Internet-Anwender nutzbar. Im Jahr 2003 programmierte Nick Didkovsky ein virtuelles Rhythmicon, das Preston Wright für die Music Mavericks Serie von Minnesota Public Radio (MPR) in Auftrag gab. Modelliert wurde das Instrument in der von Didkovsky und Phil Burk entwickelten »Java Music Specification Language« (JMSL), um es per Internet Browser nutzen zu können. Hier gelangt man zum Online-Rhythmicon. Auf der Basis dieser interaktiven Softwarelösung können kompositorisch reizvolle Ideen für neue Experimente einfließen, zu denen Leon Theremin mit den damaligen technischen Mitteln nicht imstande war. Ein wesentlicher praktischer Vorteil liegt darin, eigene Werke mit anderen Anwendern via Internet austauschen zu können. Über 30 Stücke sind mit dem Online-Rhythmicon komponiert worden.

Das Werk „Rhythmicana“ und andere Musikstücke

Aber natürlich, man kann mit diesem ungewöhnlichen Instrument ernsthaft musizieren. Henry Cowell schrieb das Stück Rhythmicana, ein Concerto für Rhythmicon und Orchester. Das Stück wurde erst rund 40 Jahre später, am 3. Dezember 1971, offiziell vom Stanford Symphony Orchestra mit dem Dirigenten Sandor Salgo an der Stanford University in Kooperation mit Leland Smith aufgeführt. Henry Cowell entwickelte ein spezielles Notationssystem für das von Theremin gebaute Instrument. In einer Instruktion mit dem Titel »Directions of notating music for the Cowell-Theremin Rhythmicon«, die Cowell seinerzeit Nicolas Slonimsky aushändigte, werden die Zusammenhänge zwischen der individuellen Notation und dem Modus Operandi des Rhythmicon erläutert.

Rhythmicana ist ein viersätziges Werk aus Introduktion, Scherzo, Passacalia (sic) und einem pompös orchestrierten Finale. Die Einleitung des ersten Satzes basiert ausnahmslos auf Partien des Rhythmicon mit strikter Organisation: Die Teiltöne werden im Oktavverhältnis, zunächst ausgehend vom zweiten Teilton (1, 2, 4, 8, 16) und danach das gleiche Schema basierend auf dem dritten Teilton (1, 3, 5, 12) sowie nochmals auf dem fünften Teilton (1, 5, 10) und siebten Teilton (1, 7, 14), jeweils vier Takte angespielt. Zur Schlussbildung dient eine taktweise Addition der einzelnen Stimmen, beginnend mit 123 / 1234 / 12345 / etc. bis zum Effekt des simultanen Auslösens aller Tasten (einschließlich der »off-beat«-Taste) des Rhythmicon. Die stereotypen Partien erzeugen eine hypnotische Wirkung.

Brisant bei der Aufführung ist die Tempo-Synchronisation von Maschine und Interpreten. Das Grundtempo des historischen Rhythmicon, festgesetzt mittels Regelwiderstand, lässt sich nur begrenzt variieren. Bloß ein minimales »Geben und Nehmen« zwischen Dirigenten und Solisten ist möglich. Zur Premiere von Cowells Komposition am 3. Dezember 1971 traf Smith mehrere technische Vorbereitungen. Im Vordergrund standen dabei auf Tonband aufgezeichnete Impulse, die zur genauen Tempo-Synchronisation von Orchester und Rhythmicon verhelfen sollten.

Dieser Problematik begegnen wir seit etwa Mitte der 1980er Jahre, seit dem Aufkommen von MIDI-Sequenzern auf dem Sektor der Live-Elektronik. Einige Software-Sequenzer gestatten daher die externe Steuerung des Tempos mit Hilfe von konvertierten Audiosignalen, die von der Software auf verschiedene Weisen interpretiert werden können. Cowells Werk „Rhythmicana“ ist eine der frühesten Kompositionen, welche die Zentralfrage nach einer Tempo-Synchronisation zwischen Mensch und Maschine aufwerfen.

Auch in populärer Musik fühlten sich einige Komponisten inspiriert von dem ungewöhnlichen Rhythmus-Keyboard. Im Jahr 1995 veröffentlichte der Gitarrist John Came auf dem britischen Label Mute Records ein Album namens „Rhythmicon“, das klanglich von den damals aktuellen Techno-Sounds nicht allzu weit entfernt ist. Wie anhand dieser kleinen Kostprobe zu erfahren, sind es geschichtete Spuren analoger Synthesizer, die hypnotisch und zudem auch teilweise melodisch wirken.

Der britische Gitarrist John Came muss von der Erfindung ziemlich begeistert sein. Hier demonstriert er persönlich die Grundprinzipien des Rhythmicon:

Eine solche minimalistische Musik ist sogar auch mit 17 live-gespielten Gitarren möglich, wie John Schneider mit seinem Werk „Rhythmicon 1“ eindrucksvoll beweist. 

Überhaupt spielt in der Minimal Music, die sich ab der frühen 1970er Jahre etablierte, das polyrhythmische Element eine größere Rolle. Schaut man über den westlichen Tellerrand, findet man weitere Musik mit ausgeprägter Polyrhythmik, so etwa in Teilen Westafrikas.

Schlusswort

Das Rhythmicon ist nicht die erste „Drummachine“, sondern ein spezielles Keyboard zur Erzeugung tonal-polyrhythmischer Strukturen. Es wird auch in Zukunft immer wieder neu entdeckt werden und Musiker aufs Neue inspirieren. Spätestens seit dem Erscheinen des Moog Subharmonicon und dem Aufkommen von originellen Kompositions-Apps fürs iPad und umfangreichen Step-Sequencern, die in der DAW als Plug-Ins verfügbar sind, verschärft sich unter Producern und Synthesizer-Fans ein neues Bewusstsein für polyrhythmische Schemen. Es ist heute jedenfalls ein Leichtes, komplexe rhythmische Strukturen auf spielerisch-intuitive Weise zu verwirklichen. Bei der Arbeit mit Synthesizern und anderen elektronischen Klangerzeugern sollte man jedenfalls einmal das eingefahrene Achtelnoten-Raster im Vierertakt verlassen und neue Rhythmen ausprobieren, die sich normalerweise mit den eigenen Fingern auf einer Tastatur nicht, kaum, oder nur mit allergrößter Mühe realisieren lassen.

Viel Spaß beim rhythmischen Experimentieren!

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