Sounddesign Grundlagen: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 12. August 2016, 23:20 Uhr

Auf dieser Seite geht es darum, für das im 7.Semester anstehende Synhesizer-Praktikum im Modul Sounddesign,
einiges an Grundlagen und wissenswerten Fakten bezüglich Synthesizertechnik bereitzustellen.

Technischer Aufbau eines Synthesizers

Analog und Digital

Als die ersten Synthesizer gebaut wurden und es noch keine Digitaltechnik gab, waren alle
zugehörigen Bauteile in analoger Ausführung. Nicht nur die Oszillatoren, sondern auch die
Filter und Bedienelemente – quasi der komplette Synthesizer. Demzufolge war die
Klangerzeugung genauso analog, wie die Klangformung.
Mit dem Einzug der Digitaltechnik kamen mehr und mehr digitale Synthesizer auf den
Markt oder auch Mischformen, wie z.B. Synthesizer mit analoger Klangerzeugung und
digitalen Filtern. Der wohl "reinste" Digitalsynthesizer dürfte der Softwaresynthesizer im
Umfeld einer DAW sein.

Polivoks – komplett analoger Synthesizer aus sowjetischer Produktion (1982)

Nord Lead 4 – virtuell-analoger Synthesizer der schwedischer Firma Clavia (2013)

Massive – Softwaresynthesizer von Native Instruments, Berlin (2007)

Monophonie und Polyphonie

Grundsätzlich beschreibt das Wort MONOPHON im Bereich der Synthesizer, dass das
Instrument nur eine Stimme (gleichzeitig) wiedergeben kann, ganz egal wieviele Tasten
man drückt. POLYPHON bedeutet, dass mehrere Stimmen gleichzeitig wiedergegeben
werden könnnen, wenn mehrere Tasten gleichzeitig gedrückt oder mehrere MIDI-Noten
gleichzeitig im selben Instrument eingehen und "gespielt" werden.

Deutlich abzugrenzen ist der Begriff POLYPHONIE im Bereich der Synthesizer zum Begriff
der POLYPHONIE in der Musikwissenschaft. Hier beschreibt er etwas gänzlich anderes. In
der Musikwissenschaft bezieht sich die POLYPHONIE auf das zeitgleiche Spielen von
verschiedenen Melodien. Der Grund hierfür ist, dass es in diesem Bereich nicht wirklich
etwas Besonderes ist, wenn ein klassisches Instrument mehrere Stimmen gleichzeitig
wiedergeben kann. Um dies zu verbildlichen stellen wir uns einfach einen Konzertflügel
vor, bei dem jeder einzelne Tastenton mit einer mit der Taste verbundenen Saite erzeugt
wird. Wenn er also beispielhaft 88 Tasten besitzt, so besitzt er auch 88 Stimmen, welche
zeitgleich ertönen können.

In der Synthesizertechnik war POLYPHONIE – vor allem in der Anfangszeit der analogen
Synthesizer – abhängig von den Bauteilen. Damit ist gemeint, dass eine analoge
Synthesizerstimme aus einem aus mehreren physischen Bauteilen zusammengesetzten
Satz besteht. Wenn dieser Satz nur einmal komplett vorhanden ist, so spricht man von
einem MONOPHONEN Synthesizer, weil eben nur ein Ton gleichzeitig erklingen kann. In
einem POLYPHONEN Synthesizer sind diese Bauteilsätze mehrfach physisch vorhanden,
d.h. ein vierfach POLYPHONER Synthesizer enthält denselben Bauteilsatz zur Erzeugung
von einer Synthesizerstimme gleich viermal.

Beispiel für einen monophonen analogen Synthesizer mit üppigen Konfigurationsmöglichkeiten – Arturia Matrixbrute (2016)

Beispiel für einen polyphonen analogen Synthesizer mit vier Stimmen – Dave Smith Mopho x4 (2012)

Elementare Baugruppen / Bauteile eines Synthesizers

OSC (Oszillator) auch
VCO (Voltage Controlled Oscillator – spannungsgesteuerter Oszillator) oder
DCO (Digital Controlled Oscillator – digital gesteuerter Oszillator)
Ein Oszillator ist ein Schwingungserzeuger und wird auch manchmal als "Schwinger"
bezeichnet. Seine Aufgabe ist es, egal ob in analoger oder digitaler Ausführung, eine
Wellenform zu generieren. Anders formuliert: Ein Oszillator erzeugt einen Ton.
Desweiteren kann ein Oszillator die Tonhöhe eines anderen Oszillators steuern und auch
als Modulationsquelle dienen, z.B.: um periodische Lautstärkenänderungen eines Tons zu
bewirken. Die Grundfunktion eines analogen spannungsgesteuerten Oszillators ist ein
periodisch wiederholter Auf- und Entladevorgang. Als Grundwellenform des Oszillators
wird die Sägezahnkurve bezeichnet. Sie entspricht genau dem Spannungsverlaufsmuster,
welches entsteht, wenn der Kondensator im Oszillator periodisch langsam aufgeladen,
aber abrupt entladen wird. Weitere Kurvenformen wie Dreieck oder Rechteck – um einige
zu nennen – basieren allesamt auf der Sägezahnkurve, sind demzufolge Ableitungen von
ihr.

Grundfunktionsschema eines Oszillators

Aufbauschema eines spannungsgesteuerten Oszillators

LFO (Low Frequency Oscillator - Niederfrequenzoszillator)
Ein LFO ist in der Lage sehr langsame Schwingungen von unter einem Hertz bis hin zu
Schwingungen im unteren hörbaren Frequenzbereich zu erzeugen. Es geht hierbei aber
nicht darum, dass man den LFO direkt hört, sondern das der LFO andere
Synthesizerparameter periodisch moduliert. ImGegensatz zum OSC (VCO) ist die
Tonhöhe des LFO`s nicht spannungssteuerbar.

Filter
Das Filter ist ein Modul, welches frequenzabhängig arbeitet, d.h. die Verstärkung ist für
verschiedene Frequenzen unterschiedlich. Die Cutoff- oder Kennfrequenz bezeichnet die
Frequenz, ab der sich das Verstärkungsverhalten des Filters ändert. Wenn man als
Beispiel ein Hochpassfilter betrachtet, so bedeutet das, dass oberhalb der Kennfrequenz
alle Frequenzen gleichmäßig verstärkt "durchgelassen" werden und unterhalb die
Verstärkung abnimmt. Die üblichen Vertreter für Filter sind Hochpass-, Tiefpass-,
Bandpass- und Kerbfilter.

Arten von Filtern

Eine Unterscheidung der Filter erfolgt aber nicht nur aufgrund der Frequenzen, welche sie
entweder durchlassen oder dämpfen (bis sperren), sondern auch aufgrund von ihrer
Flankensteilheit, ihrer Charakteristik und auch der Resonanz. Welche klanglichen
Auswirkungen diese drei Filtereigenschaften beim Bau von Tönen mit dem Synthesizer
haben, lässt sich sicherlich am besten mit den folgenden drei Abbildungen darstellen.

Filtereigenschaften: Flankensteilheit

Filtereigenschaften: Filtercharakteristik

Filtereigenschaften: Filterresonanz

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