So setzt ihr Synthesizer richtig ein

SPeCIAL: SYnTheSIZeR
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SOUNDCHECK SPECIAL
Die Macht der Synthese
FOTOS: SHUTTERSTOCK, FLRIAN ZAPF
So setzt ihr Synthesizer richtig ein
In unserem großen SOUNDCHECK-Special erfahrt ihr Wissenswertes zum
Einsatz sowie zur Funktionsweise und Geschichte des Synthesizers. Auch
eine Kaufberatung am Ende unseres Specials fehlt natürlich nicht.
Inhalt
SPeCIAL
Die Macht der Synthese
D
er Synthesizer hat wie vermutlich kein
anderes Instrument die Musik des 20.
Jahrhunderts revolutioniert. Waren sie
anfänglich in den sechziger Jahren noch bloßes
»
Aber auch dort, wo Synthies nicht den Ton
angeben, bedient man sich gern ihrer Fähigkeiten.«
Gimmick, übernehmen diese Geräte (oder ihre
Software-Varianten) mittlerweile in vielen Genres eine dominante Rolle. Aber auch dort, wo
Synthies nicht den Ton angeben, bedient man
sich gern ihrer Fähigkeiten. Etwa dann, wenn es
gilt, live als Rockband Sounds an den Start zu
bringen, die sich mit dem Standard-Instrumen-
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tarium einer solchen Formation nicht erzeugen
lassen. Gründe genug also, um sich mit der Instrumentengattung Synthesizer einmal eingehender zu beschäftigen.
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Aber was zählt überhaupt alles als Synthesizer? Kurz gesagt fallen unter diesen Begriff
sämtliche elektronischen Instrumente, die auf
dem Weg der Klangsynthese Töne generieren.
Unterscheiden lässt sich dann nochmal zwischen analogen und digitalen Synthesizern, sowie zwischen Hardware-Geräten und Software-
So setzt ihr
Synthesizer richtig ein
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Die 7 goldenen Regeln
...des Synthesizer-Einsatzes
Auf zum Kauf
Synthies für jede Anwendung
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Florian Zapf
Instrumenten. Das Wort „Synthesizer“ leitet sich
übrigens vom Griechischen „Sýnthesis“ ab, was
so viel bedeutet wie „Zusammensetzen“ oder
„Vereinigen“. Gemeint ist im Fall des Musikinstruments Synthesizer also ein Gerät, das in der
Lage ist, Klänge (im weitesten Sinn) zusammenzusetzen. Dies kann auf ganz unterschiedlichen
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technischen Wegen geschehen. Doch dazu später mehr. Zunächst ein wenig zur Geschichte
dieses interessanten Instruments.
Geschichte
Bereits im frühen 19. Jahrhundert widmen sich
Erfinder der elektronischen Klangerzeugung. Ein
bekanntes Gerät aus dieser Epoche ist beispielsweise das von Thaddeus Cahill 1897 in den USA
vorgestellte Telharmonium. Die Tongeneratoren
dieses Instruments mussten, da elektrische Verstärker noch nicht erfunden waren, mit Wechselstromgeneratoren betrieben werden. Was unter
anderem dazu führte, dass sich das Gewicht des
Telharmoniums auf knapp 200 Tonnen belief –
dementsprechend selten wurde es dann auch eingesetzt. Ein anderer früher elektronischer Klangerzeuger war das so genannte Theremin (1919) des
russischen Physikers Leon Thérémin, ein Instrument, das berührungslos gespielt wurde und wird.
Die Position der Hände des Musikers zwischen zwei
Elektroden bestimmt hier die Tonhöhe. Wie ein
Theremin klingt, lässt sich heute noch gut in alten
Science-Fiction- und Horrrofilmen nachhören.
1956 präsentierte RCA mit dem Electronic
Music Synthesizer Mark I das erste explizit
als Synthesizer bezeichnete Musikinstrument.
Allerdings musste dieses Gerät noch (per Lochstreifen) programmiert werden und ließ sich daher nicht in Echtzeit betreiben. Die ersten Instrumente, die dem, was man heute unter Synthesizern versteht, entsprachen, wurden schließlich
in den sechziger Jahren von Leuten wie Don
Buchla und Bob Moog vorgestellt. Moog etwa
entwickelte zusammen mit dem Komponisten
Herbert Deutsch den ersten Prototyp eines
spannungsgesteuerten Synthesizers. Einige frühe Produktionen, auf denen man Synthies dieser
Generation hören kann, sind das Album „Pisces,
Aquarius, Capricorn & Jones Ltd“ von den Monkees, der Rolling-Stones-Song „2000 Light Years
From Home“ und das Stück „Reflections“ von
Diana Ross & The Supremes (alle 1967).
Substraktive Synthese: Durch das Prinzip der Filterung wird aus einem vorhanden Signal/aus der
vorhandenen Wellenform (hier im Beispiel des Rechtecks) ein neues Signal erschaffen.
• Subtraktive Synthese: Die subtraktive Synthese kam, da es sich hier um eines der einfachsten Syntheseverfahren handelt, bereits in den
ersten analogen Synthesizern zum Einsatz. Was
unter subtraktiver Synthese zu verstehen ist, darauf lässt bereits die Bezeichnung selbst schließen: Das lateinische Wort „Subtrahere“ bedeutet so viel wie „Entfernen“ – und eben dies passiert auch hier. Mittels eines oder mehrerer Filter
werden Frequenzanteile aus einem Audiosignal
gezogen. Der gewünschte Sound entsteht also
»
• Additive Synthese: Bei der additiven Synthese
handelt es sich um ein der subtraktiven Synthese
technisch genau entgegengesetztes Verfahren:
Hier werden mehrere Frequenzen nicht entfernt
oder abgeschwächt, sondern sozusagen übereinander geschichtet. Gemäß eines Lehrsatzes, das
auf den französischen Mathematiker und Physiker
Joseph Fourier zurückgeht, lässt sich jeder mögliche Klang aus einzelnen Sinus-Schwingungen erzeugen. Die additive Synthese trägt diesem Prinzip Rechnung, indem sie Klangfarben dadurch
Mittels eines oder mehrerer Filter werden
Frequenzteile aus einem Audiosignal gezogen.«
so ähnlich, als würde man eine Figur aus einem
Holzkeil schnitzen. Nur, dass halt anstatt Späne
Frequenzanteile wegfallen. Zwar lässt sich subtraktive Synthese prinzipiell mit jedwedem Ausgangssignal betreiben, gemeint ist, wenn dieser
Begriff fällt, jedoch oft der Signalfluss klassischer Analog-Synthesizer aus den sechziger und
siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts. Diese
Instrumente erzeugen mittels eines Oszillators
eine obertonreiche Wellenform, etwa einen Sägezahn, die dann durch ein Lowpass-Filter in
bestimmten Bereichen abgeschwächt wird (Näheres zu den Synthesizer-Komponenten erfahrt
ihr im Info-Kasten auf Seite 40). Klassische subtraktive Synthesizer sind zum Beispiel der Moog
Minimoog, der Prophet-5 von Sequential Circuits
sowie Oberheims OB-8.
erzeugt, dass der Output mehrerer Sinusgeneratoren zusammengeführt wird. Diese Teiltöne
müssen dann noch über unterschiedliche Hüllkurven in ihrem Verlauf gesteuert werden. Um
hier zu einer ansprechenden Simulation von
Klängen zu gelangen, ist ein nicht unerheblicher
technischer Aufwand vonnöten, der sich dann
natürlich auch in punkto Rechen-Ressourcen
niederschlägt. Im Prinzip handelte es sich bereits bei der bekannten Hammond-Orgel um einen additiven Synthesizer, da hier (auf mechanischem Wege) mittels so genannten Tonewheels, die vor elektromagnetischen Pickups
rotierend verschiedene Wellenformen erzeugt
und kombiniert werden. Digitale Vertreter der
Gattung sind etwa Kawais K5000 und der Software-Synthie Razor von Native Instruments.
Synthese
Wie eingangs bereits erwähnt, erzeugen Synthesizer Töne durch das Prinzip der Klangsynthese. Hierbei kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, die sich teilweise auch heute
noch, selbst wenn sie auf Software-Ebene umgesetzt werden, an analogen Technologien orientieren (Stichwort: subtraktive Synthese). Andere Synthese-Arten wurden dagegen erst durch
das Aufkommen der Digitaltechnik, beziehungsweise durch leistungsfähige Computer realisierbar (Granular-Synthese etwa). Im Folgenden erläutern wir fünf wichtige Formen der Synthese.
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Das Prinzip der additiven Synthese: Mehrere Signale/
Wellenformen werden zu einem neuen Signal addiert.
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• FM-Synthese: Das „FM“ in FM-Synthese steht
für „Frequenz Modulation“. FM-Synthesizer erzeugen Klänge, indem durch einen SinuswellenOszillator – in diversen FM-Instrumenten häufig
als „Operator“ bezeichnet – die Ton- und Amplituden-Merkmale eines so genannten Träger-Signals (engl.: Carrier) moduliert werden. In aufwendigeren FM-Synthesizern können meist mehrere
Operatoren pro Stimme eingesetzt werden. Um
harmonische Klänge erzeugen zu können, muss
der Operator in einem harmonischen Verhältnis
zum Carrier-Signal stehen. Handelt es sich bei den
Frequenzen der Modulationssignale um nichtganzzahlige (unharmonische) Vielfache der Carrier-Frequenz, lassen sich glockenartige und perkussive Klangfarben erzielen. Den bekanntesten
FM-Synthesizer hat Yamaha von 1983 bis 1987 in
Form des DX7 produziert. Native Instruments bietet mit dem FM8 ein Software-Instrument, das
auf FM-Sounds spezialisiert ist. Aber auch mit einem Allrounder wie etwa Propellerheads Reason
lässt sich FM-Synthese betreiben.
»
In aufwendigeren FM-Synthesizern können meist
mehrere Operatoren pro Stimme eingesetzt werden.«
• Sample-basierte Synthese: Die sample-basierte Synthese stellt ein Verfahren dar, bei dem zuvor
aufgezeichnete Audiosignale – Samples eben – als
Grundwellenformen dienen. Anders als bei der subtraktiven oder additiven Synthese kommen hier
Wissen
Wellenformen
Bei der Programmierung von Synthesizern
stößt man unweigerlich auf den Begriff der
Wellenform. Hierbei handelt es sich um den
(grafisch dargestellten) Verlauf einer Schwingung.
Grundlegende Wellenformen, die bei der Synthese
eine Rolle spielen, sind:
Sinus – Grundton ohne Obertöne (klingt daher
entsprechend unspektakulär).
Rechteck – Erzeugt ausschließlich ungerade
ganzzahlige Vielfache (so genannte Harmonische)
einer Grundfrequenz – und zeichnet sich daher
durch einen „hohlen“ Klang aus.
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also nicht einfache periodische Schwingungen
zum Einsatz, sondern bereits komplexe Wellenformen (Samples eines Pianos, einer Geige etc.),
die sich dann meist noch einmal über Filter, Effekte und so weiter bearbeiten lassen. Mitunter wird
dieses Verfahren auch als Pulse Code Modulation
Sägezahn – Ist die in Sachen Synthese ergiebigste Wellenform, da hier gerade und ungerade
Obertöne zur Grundfrequenz erzeugt werden.
Dementsprechend ertragreich lässt sich dann per
Filter in den Klang eingreifen.
Dreieck – Klingt nach dem Sinus am weichsten
(hat wenige Obertöne und empfiehlt sich etwa für
Flötenklänge).
Puls – Sonderform der Rechteckschwingung, bei
der sich das Verhältnis zwischen Impuls und
Impulspause stufenlos regulieren lässt.
Rauschen – Sämtliche Obertöne werden in zufälliger Anordnung erzeugt.
(PCM) bezeichnet. Als die ersten sample-basierten Instrumente auf den Markt kamen, war deren
Klang noch dadurch beschränkt, dass, aufgrund
der damals relativ hohen Preise für SpeicherChips, bestimmte Abschnitte der zugrunde liegenden ROM-Samples geloopt oder kombiniert werden mussten. Heute sind die entsprechenden Instrumente meist mit Multisamples ausgestattet, das
heißt, mit Samples, die pro Note mit unterschiedlichen Anschlagsstärken und Ähnlichem aufgenommen wurden – was einen realistischeren
Sound zur Folge hat. Beliebte sample-basierte Hardware-Synthesizer sind etwa der Korg Triton oder
Rolands Fantom G8. Aber auch die heute allgegenwärtigen Software-Sampler lassen sich als – super
flexible – sample-basierte Synthesizer begreifen
(Steinberg HALion, Apple EXS24 und so fort).
• Physical-Modeling: Hier sind die Grundlage
nicht Samples von Instrumenten, sondern mathematische Modelle, die eine physische Klangquelle
simulieren. Dies geschieht auf der Basis von Gleichungen und/oder Algorithmen, die einerseits
über konstante Parameter verfügen (das Material
oder die Größe eines emulierten Schallkörpers),
andererseits aber auch zeitabhängige Faktoren
umfassen können (durchgetretenes Piano-Pedal,
zugehaltenes Schallloch und so weiter). Möglich
wurde effizientes Physical-Modeling erst in den
späten Achtzigern, zum einen durch die Entwicklung des Karplus-Strong-Algorithmus, zum anderen aufgrund der ab diesem Zeitpunkt zu moderaten Preisen erhältlichen DSPs (Digital Signal Processors). Ein Vorteil des Physical-Modeling besteht
darin, dass sich hier die „physikalischen“ Merkmale des emulierten Instruments quasi frei variieren
und kombinieren lassen. Zudem können Patches,
die auf dem Wege des Physical-Modeling erstellt
wurden, häufig lebendiger gespielt werden als dies
etwa bei sample-basierten Synthesizern möglich
ist. Hardware-Synthesizer, die über Physical-Modeling-Sektionen verfügen, sind etwa der Clavia
Nord Stage 2 sowie Korgs Kronos-Workstation.
Ein Beispiel aus dem reichen Angebot erhältlicher
Soft-Synthies dieser Gattung ist das virtuelle Instrument Arturia Brass (emuliert Trompete, Posau✖
ne und Saxofon).
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Wissen
Fünfmal Kult
Seit den siebziger Jahren des vergangenen
Jahrhunderts sind Synthesizer-Klänge aus der
Popmusik nicht mehr wegzudenken. Wir stellen
euch fünf Synthies vor, die Musikgeschichte
geschrieben haben – und in vielen Fällen noch immer
die Blaupause für aktuelle Klangerzeuger-Entwicklungen bilden.
Moog Minimoog
Bei diesem von Robert Moog und Bill Hemsath
entwickelten und 1970 auf den Markt
Instrument wollte die japanische Firma
etwas von der intuitiven Bedienbarkeit
analoger Synthesizer zurück in die digitale Ära holen. Der JD-800 war deshalb mit
einer Vielzahl von Schiebereglern ausgestattet, um Echtzeit-Kontrolle zu ermöglichen. Außerdem beeindruckte dieses
Instrument mit hochaufgelösten Sounds,
die ihres Gleichen suchten. Erzeugt wurden die Klänge durch die Kombination interner
ROM-Sounds. Zu den Künstlern, die im Laufe ihrer
Karriere bereits einen JD-800 eingesetzt haben,
zählen Genesis, Faithless, Dream Theater, William
Orbit, die Pet Shop Boys u.v.m.
Sequential Circuits Prophet-5
Der Klassiker unter den Klassikern: Moogs Minimoog
gebrachten Analog-Synthesizer handelt es
sich fraglos um ein Jahrhundert-Instrument.
Was für den Gitarristen seine Les Paul oder
Stratocaster ist, stellt dieses Gerät für den
Synthie-Liebhaber dar. Der monophone
Minimoog machte als erstes kompaktes
Instrument seiner Gattung den Synthesizer
auch für tourende Musiker interessant. Bis heute
gefragt ist dieses Instrument aber vor allem aufgrund seines einzigartigen und individuellen Klangs:
Kaum ein anderer Synthie erzeugt so kraftvolle
Bass- und Lead-Sounds. Vor allem die Filter-Sektion
hat es in sich! Hören kann man den Minimoog unter
anderem auf Songs von Michael Jackson, Yes,
Kraftwerk, Parliament/Funkadelic, Radiohead u.v.a.
Roland JD-800
Als Roland 1991 den JD-800 vorstellte, dominierten in den Setups der Keyboarder längst
sample-basierte Synthies. Mit ihrem neuen
1977 vorgestellt, zählte der Prophet-5
zu den ersten polyphonen Synthesizern.
Maximal konnten vier Stimmen gespielt
werden. Außerdem begeisterte dieses Instrument Keyboarder durch die Möglichkeit, via
Der DX7 von Yamaha: Über 160.000 mal verkauft,
gehört er zu den beliebtesten Hardware-Synthesizern.
den analogen Klängen bot. Darüber hinaus protzte
der DX7 mit einer für damalige Verhältnisse sagenhaften Anzahl von 16 Stimmen und einer
Tastatur, die Aftertouch- und Velocity-fähig war.
Obwohl sich selbst Profis oft mit seiner
Programmierung schwer taten, fand sich dieser
Synthie schnell in etlichen Studios und im Fundus
unzähliger Live-Acts wieder. Verwendet wurde der
DX7 zum Beispiel von Queen, The Cure, Toto, den
Beastie Boys und Supertramp.
PPG Wave 2.2
Polyphones Vorbild: Auch heute wird der Prophet-5 von
Sequential Circuits noch gerne emuliert.
Patch-Memory intern eigene User-Settings abspeichern zu können – was die Firma Sequential
Circuits Ende der siebziger Jahre praktisch über
Nacht zu einem führenden Anbieter werden ließ.
Der Prophet-5 ist überdies mit zwei synchronisierbaren Oszillatoren, einem Lowpass-Filter, einem
Noise-Generator, einem LFO und zwei ADSRHüllkurvengeneratoren ausgestattet. Dazu kam die
zum Zeitpunkt der Markteinführung dieses
Synthies bahnbrechende Poly-Mod-Sektion.
Eingesetzt wurde der Prophet-5 von Pink Floyd,
INXS, The Prodigy, Peter Gabriel, Steely Dan
u.v.a.
Dieser von Wolfgang Palm in Deutschland
entwickelte Synthesizer beeindruckte die
Zeitgenossen der achtziger Jahre vor allem
durch seine Wavetable-Technologie – ein
neuartiges Synthese-Verfahren. Genauer handelt es sich hierbei um eine Technologie, bei
der kurze Wellenformen digital in einem so genannten Wavetable abgespeichert werden, wo sie
sich dann zur Klangerzeugung nutzen lassen.
Ausgereift war der PPG Wave 1982 mit der Version
2.2, die nun auch analoge Filter und höher aufgelöste digitale Wellenformen bot. Zu den vielen
Künstlern, auf deren Songs man den PPG Wave
hören kann, gehören David Bowie, Ultravox, Rush,
Depeche Mode, A-ha u.v.m.
Yamaha DX7
Rolands intuitiv bedienbarer Synthesizer: Der JD-800
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Mit dem DX7 präsentierte Yamaha 1983 den
ersten digitalen Synthesizer, der durchschlagenden Erfolg haben sollte. Grund hierfür war
vornehmlich sein kristallklarer, via FM-Synthese
erzeugter Sound, der ein gefragtes Gegenprogramm zu den damals aus der Mode kommen-
Deutsche Pionierarbeit:
PPGs Wave 2.2 Synthesizer
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