Synthesizer-Grundlagen

Klangsynthese ist die elektronische Erzeugung von Klängen, beginnend mit grundlegenden Elementen wie Sinustönen und einfachen Wellenformen.

Synthesizer können eine Vielzahl von Sounds emulieren oder synthetisieren – etwa den Klang eines anderen Instruments, einer Stimme, eines Helikopters, eines Autos oder eines Hundegebells. Der Synthesizer kann natürlich auch viele unnatürliche Klänge erzeugen. Die Fähigkeit, Klänge zu erzeugen, die mit keinem anderen Instrument erzeugt werden können, macht den Synthesizer zu einem einzigartigen Musikwerkzeug.

Die einfachste Form eines Synthesizers wäre die eines einfachen Sinustongenerators mit einfacher Frequenzregelung. Ein solcher Synthesizer wäre nicht in der Lage, irgendetwas außer einer Sinuskurve zu synthetisieren. Die Kombination einer Vielzahl von Sinusgeneratoren kann bereits eine Menge interessanter und nützlicher Klänge hervorbringen.

In einem Synthesizer heißt die primäre schwingungserzeugende Komponente Oszillator. Die meisten Synthesizer-Oszillatoren erzeugen neben Sinuswellen obertonreiche Wellenformen wie Sägezahn (Sawtooth), Dreieck (Triangle), Rechteck (Square) und die Impulswelle (Pulse Wave). Diese Wellenformen sind nach der Ähnlichkeit ihrer Wellenform mit den Zacken einer Säge, mit Dreiecken, Rechtecken und so weiter benannt. Informationen über die am häufigsten verwendeten Synthesizer-Wellenformen findest du unter Oszillatoren.

Die Klangformung erfolgt durch das Routing eines Signals durch signalverarbeitende, so genannte Module, zu einem anderen Synthesizer. Die Module haben unterschiedliche Funktionen, wodurch das Quellensignal beeinflusst wird.

In einem modularen Synthesizer können die Module beliebig miteinander verschaltet werden. In den meisten modernen Synthesizern ist der Weg des Signals weitgehend vorgegeben und kann nur mit Reglern und Schaltern variiert werden.

Weitere Informatioen zu Synthezizer-Komponenten und ihre Interaktion untereinander, um Klang zu steuern und zu formen, findest du unter Funktionsprinzip von subtraktiven Synthesizern.

Synthesizer gibt es schon viel länger, als du wahrscheinlich denkst. Vor dem Einzug der digitalen Technologie waren alle Synthesizer analog. Vor der Elektrifizierung der Musik funktionierten alle Synthesizer mechanisch-akustisch. Es gibt beträchtliche Unterschiede zwischen analogen und digitalen Synthesizern:

Analog: Ein analoger Synthesizer kombiniert spannungsgesteuerte Schaltkreise wie Oszillatoren, Filter und Verstärker, um Klänge zu erzeugen und zu formen. Die Steuerspannung steuert typischerweise direkt die Frequenz der Oszillatoren (die wir als Tonhöhe wahrnehmen): je höher die Spannung, desto höher die Frequenz, desto höher die Tonhöhe (Pitch).
Digital: In einem digitalen Synthesizer fließen hingegen digitale Audiosignale. Dies sind Signale, die ein analoges Audiosignal binär (mit Nullen und Einsen) beschreiben und von einem Algorithmus in den anderen gespeist werden.
Hybride analoge und digitale Synthesizer: Manche Synthesizer enthalten digitale Oszillatoren, die Signale generieren und dazu binäre Beschreibungen von Wellenformen verwenden. Das digitale Oszillatorsignal wird dann an analoge Filter und Verstärkern übertragen. Der wesentliche Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass digitale Oszillatoren in der Frequenz („Pitch“) nicht driften – eine Schwäche analoger Oszillatoren.
Virtuell-analog: Unter einem virtuell-analogen Synthesizer versteht man einen digitalen Synthesizer, dessen Architektur die Eigenschaften eines analogen Synthesizers nachahmt. Das Verhalten und die Funktionen der Oszillatoren, Filter und der anderen Module, die du in einem analogen Synthesizer als Hardware vorfindest, wird digital durch Computer-Algorithmen emuliert.

Der ES1 ist ein virtueller Analogsynthesizer. Der Signalfluss erfolgt hier tatsächlich so wie in einem analogen Synthesizer. Allerdings wird die Signalverarbeitung der virtuellen Oszillatoren und Filter und der anderen Module von der CPU des Computers übernommen.

Der ES1 bildet dabei auch die charakteristischen Eigenarten und Schwächen analoger Schaltungen nach, die ihre eigenen klanglichen Reize haben. Dazu zählt etwa die Möglichkeit, das Filter mit dem Output-Signal des Oszillators zu übersteuern. Andere Analogsynthesizer-Phänomene, wie das langsame Verstimmen (weil das Instrument warm wird), werden nicht simuliert. Weitere Informationen findest du unter ES1 – Übersicht.

Virtuelle Analogsynthesizer haben auch noch weitere Vorteile gegenüber ihren analogen Gegenstücken. Sie sind programmierbar, was bedeutet, dass du Klaneinstellungen sichern kannst, sie können automatisiert werden, so dass du Fader- und Drehknopfbewegungen aufnehmen und abspielen kannst, und sie sind häufig multitimbral, was es ermöglicht, verschiedene Sounds gleichzeitig über unterschiedlichen Instrument-Kanäle zu spielen. Aspekte wie die Polyphonie (die Fähigkeit, mehrere Noten simultan zu erzeugen) und Anschlagsdynamik finden sich in fast allen virtuell-analogen Synthesizern, aber nur in sehr wenigen analogen Instrumenten.

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