Synthesizer verstehen und Klänge formen

Stell dir den Synthesizer als Klangwerkstatt vor. Zuerst brauchst du Rohmaterial. Dieses liefert meistens ein Oszillator.

Viele Synthesizer bieten mehrere Schwingungsformen:

• Sägezahn: enthält viele Obertöne und klingt hell oder schneidend.
• Rechteck oder Puls: ist ebenfalls obertonreich und klingt deutlich und kräftig.
• Dreieck: enthält weniger Obertöne und klingt weicher oder dunkler.
• Sinus: besitzt im Idealfall keine Obertöne und klingt besonders rein.

Ein Oberton ist ein zusätzlicher Tonanteil oberhalb des Grundtons. Die Mischung aus Grundton und Obertönen prägt die Klangfarbe.

Mehrere Oszillatoren lassen sich in einem Mixer verbinden. Sind zwei Oszillatoren nur leicht gegeneinander verstimmt, entsteht häufig ein voller wirkender Unisono- oder Chorus-Eindruck. Ein Suboszillator ergänzt meist einen tieferen Ton und kann dadurch das Bassfundament stärken. Ein Rauschgenerator liefert atonales Material, etwa für Geräusche oder perkussive Klänge.

Bei der subtraktiven Synthese beginnt man mit einem obertonreichen Klang und entfernt anschließend bestimmte Frequenzanteile. Der typische Signalweg lautet:

Oszillator(en) → Mixer → Filter → Verstärker → gegebenenfalls Effekte → Ausgang

Die Aufgaben sind dabei verteilt:

1. Der Oszillator erzeugt das Ausgangsmaterial.
2. Der Mixer verbindet und gewichtet mehrere Klangquellen.
3. Das Filter verändert das Frequenzspektrum und damit die Klangfarbe.
4. Der Verstärker, häufig als VCA bezeichnet, regelt die Lautstärke.
5. Nachgeschaltete Effekte können beispielsweise Hall, Delay oder Chorus ergänzen.

Dieser Ablauf ist eine verbreitete Grundform, aber keine Vorschrift. Bei einzelnen Geräten können Reihenfolge und Verbindungen abweichen.

Ein Hochpass wirkt in die andere Richtung: Er lässt hohe Frequenzen passieren und dämpft tiefere Anteile.

Mit Resonanz werden Frequenzen in der Nähe des Cutoffs betont. Dadurch hört man Filterbewegungen deutlicher. Bei hoher Resonanz kann der Klang scharf oder pfeifend werden. Manche Filter können bei ausreichend starker Rückkopplung sogar ohne Oszillatorsignal in Eigenschwingung geraten.

Ein Ton bleibt selten vom Anfang bis zum Ende gleich. Zwei wichtige Modulationsquellen steuern seine zeitliche Entwicklung: die Hüllkurve und der LFO.

Die vier Abschnitte bedeuten:

• Attack: Zeit vom Tastendruck bis zum höchsten Wert.
• Decay: Zeit vom Ende der Attack-Phase bis zum Sustain-Pegel.
• Sustain: gehaltener Pegel, solange die Taste gedrückt bleibt.
• Release: Zeit vom Loslassen bis zum Absinken auf null.

Attack, Decay und Release sind Zeiten. Sustain ist dagegen ein Pegel. Diese Unterscheidung verhindert einen häufigen Fehler.

Typische Zuordnungen sind:

• LFO auf Tonhöhe → Vibrato;
• LFO auf Lautstärke → Tremolo;
• LFO auf Filter-Cutoff → wiederkehrende Veränderung der Klangfarbe.

Die Rate bestimmt die Geschwindigkeit der Wiederholung. Die Modulationstiefe bestimmt die Stärke der Veränderung.

Analoge Synthesizer erzeugen und bearbeiten Signale mit analogen Schaltungen. Digitale Synthesizer berechnen ihre Klänge mit Prozessoren. Hybridsynthesizer verbinden digitale und analoge Komponenten. Software-Synthesizer führen die Klangerzeugung auf einem Computer oder Mobilgerät aus.

Diese Bauformen lösen dieselbe Grundaufgabe auf unterschiedliche Weise: Sie erzeugen, formen und modulieren Klang. Die Bedienoberfläche und der konkrete Signalweg können sich deutlich unterscheiden.

Auch die Zahl gleichzeitig spielbarer Töne ist wichtig:

• monophon: nur eine Note gleichzeitig, beispielsweise für einzelne Bass- oder Leadlinien;
• polyphon: mehrere Noten gleichzeitig, beispielsweise für Akkorde und Flächen;
• paraphon: mehrere Tonhöhen sind möglich, teilen sich aber bestimmte Bausteine der Klangformung.

Neben der subtraktiven Synthese gibt es weitere Verfahren:

• Bei der additiven Synthese werden mehrere Teiltöne zusammengesetzt.
• Bei der FM-Synthese modulieren digitale Operatoren ihre Frequenzen gegenseitig und erzeugen komplexe, oft obertonreiche Klänge.
• Bei der samplebasierten Synthese dienen digital gespeicherte Klänge als Ausgangsmaterial.
• Bei der Granularsynthese wird Klangmaterial in kleine Abschnitte, sogenannte Grains, zerlegt und neu angeordnet oder überlagert.
• Beim Physical Modelling wird das physikalische Verhalten eines Klangerzeugers digital modelliert.

Gehe nicht nur nach Reglernamen vor. Überlege zuerst, was du hören möchtest, und leite daraus die Einstellungen ab.

Beispiel: ein weicher, langsam anschwellender Klang

Deine Aufgabe

Plane einen kurzen, hellen Klang für eine einzelne Melodienote. Entscheide begründet:

1. Welche Schwingungsform verwendest du?
2. Wie stellst du den Tiefpass ungefähr ein?
3. Welche ADSR-Eigenschaften sind wichtig?
4. Würdest du einen starken LFO auf die Tonhöhe legen?

Lösung und Rückmeldung

Eine passende Lösung ist:

1. Ein Sägezahn oder Rechteck liefert viele Obertöne und damit einen hellen Ausgangsklang.
2. Der Tiefpass bleibt weit geöffnet, damit viele hohe Anteile hörbar bleiben.
3. Eine kurze Attack-Zeit lässt den Ton sofort einsetzen. Kurze Decay- und Release-Zeiten sowie ein eher niedriger Sustain-Pegel unterstützen den kurzen Charakter.
4. Ein starker LFO auf der Tonhöhe wäre meist unpassend, weil die Tonhöhe dann deutlich schwankt. Ein schwacher LFO wäre möglich, wenn ein leichtes Vibrato zum gewünschten Klang gehört.

Andere Einstellungen können ebenfalls funktionieren, wenn du ihre hörbare Wirkung schlüssig begründest.

Wenn du einen unbekannten Synthesizer untersuchst, beginne mit drei Fragen: Wo entsteht der Klang? Wie wird seine Klangfarbe geformt? Was verändert ihn über die Zeit? Mit diesen Fragen kannst du auch unterschiedliche Geräte und Syntheseverfahren systematisch erschließen.