Synthesizer

Synthesizer
Ein Micromoog
Klassifikation
Elektrophon
Tonumfang
gesamter Hörbereich
verwandte Instrumente
Software-Synthesizer

Synthesizer im Technischen Museum Wien

Ein Synthesizer [ˈsɪnθəsaɪzɚ] ist ein Musikinstrument, welches auf elektronischem Wege per Klangsynthese Töne erzeugt. Man unterscheidet analoge und digitale Synthesizer.

Klangsynthese

Dieser Artikel oder Abschnitt besteht hauptsächlich aus Listen, an deren Stelle besser Fließtext stehen sollte.

• Subtraktive Synthese
• Sample and Hold
• Pulsweitenmodulation
• Additive Synthese
• Wavetable-Synthese/auch Phase Distortion-Synthese
• FM-Synthese
• Physical Modelling
• Sound-Sampling
• Granularsynthese; Graintable Synthese
• LA-Linear Arithmetic Synthese
• VL-Virtual Synthese

Elektrophone

→ Hauptartikel: Elektronisches Musikinstrument und Elektrophon

Elektrische Orgeln basieren auf dem Prinzip der additiven Synthese, bei dem mehrere Sinusklänge zusammengemischt einen komplexen Klang ergeben. In der originalen Hammond-Orgel von 1935 wurden die Sinusschwingungen über wellengetriebene Zahnräder erzeugt, welche die Schwingungen in Tonabnehmer induzierten; für jede harmonische Schwingung gab es jeweils ein Rad. Später wurden die Schwingungen durch elektronische Schaltungen erzeugt. Die von elektronischen Orgeln erzeugten Klänge waren weit weniger modulierbar als die der Synthesizer, hatten aber den Vorteil, polyphon spielbar zu sein.

1950 produzierte RCA experimentelle Geräte zum Erzeugen von Sprache und Musik.

Im New Yorker Versuchslabor der Radio Corporation of America konstruierten die Ingenieure Harry F. Olson und Herbert Belar ein lochstreifengesteuertes Gerät, den RCA-Synthesizer Mark I. Hier wurden Töne durch Stimmgabeloszillatoren erzeugt; die sinusförmigen Schwingungen wurden elektromagnetisch abgenommen und in obertonreiche Sägezahnschwingungen umgewandelt. Vor allem der Komponist Milton Babbitt beschäftigte sich mit dieser Apparatur und war auch ein Berater für das Nachfolgemodell Mark II, welches im Columbia-Princeton Electronic Music Center gefertigt wurde.

Der Mark II Music Synthesizer (1958) konnte nur nach vorheriger kompletter Programmierung ein Stück wiedergeben und musste für das nächste neu programmiert werden. Gesteuert wurde er über Lochstreifen. 1958 entwickelte Daphne Oram beim BBC Radiophonic Workshop einen neuartigen Synthesizer, der die sogenannte „Oramics“-Technik verwendete. Gesteuert wurde der Synthesizer über 35-mm-Film. Er wurde einige Jahre bei der BBC verwendet.

Hugh Le Caine, John Hanert, Raymond Scott, Percy Grainger (mit Burnett Cross) und andere bauten in den späten 1940er und 1950er Jahren verschiedene elektronische Musikinstrumente. Ab den 1960er Jahren war die Entwicklung der Elektronik soweit vorangeschritten, dass Klänge und Töne in Echtzeit erzeugt werden konnten, doch waren diese Geräte aufgrund ihrer Größe auf den Studiobetrieb beschränkt. Diese Geräte waren meistens modular aufgebaut, und die einzelnen Komponenten konnten manuell miteinander verkabelt werden. Viele dieser ersten Geräte waren experimentelle Einzelstücke. Donald Buchla, Hugh Le Caine, Raymond Scott und Paul Ketoff waren die Pioniere in den 1960ern, wobei nur Buchla ein kommerzielles Gerät anbot.

Analoge Synthesizer

Monophon

Analoge modulare Synthesizer von Moog und ARP (hinten)

Den ersten spiel- und konfigurierbaren Synthesizer stellte Robert Moog her und präsentierte ihn 1964 auf der „Audio Engineering Society convention“. Bereits während der Entwicklung konnte er den Musiker Walter Carlos (später Wendy Carlos) für den modularen Synthesizer begeistern. Der neue Klang, wie auf dem „meistverkauften Album klassischer Musik“ Switched-On Bach von Walter Carlos 1968, war sensationell.

In den späten 1960ern erschien eine Vielzahl von Aufnahmen, die den neuen Moog-Synthesizer-Sound verwendeten. Zur Berühmtheit wurde das Stück Popcorn, das zum weltweiten Tophit wurde und als erstes komplett mit dem Moog-Synthesizer erstellt wurde. Auch die Beatles verwendeten auf ihrem Album Abbey Road dezent einen Moog, um zum Beispiel dem Schluss-Refrain von Here Comes the Sun einen luftig „pfiffigen“ Klang zu verpassen.

Moog setzte zugleich auch die Standards, die das Verknüpfen verschiedener Synthesizer erlaubte, wie z. B. eine Schnittstelle zur externen Ansteuerung über eine logarithmische 1-Volt/Oktave-Tonhöhensteuerung. Die Ansteuerung der Synthesizer erfolgte normalerweise über eine normale Klaviatur oder über einen Sequenzer, bei dem man Tonhöhenfolgen zeitlich programmieren konnte und der über die genannte Schnittstelle den Synthesizer ansteuerte.

Analoger Mini-Moog Voyager

Da das Moog Modular System jedoch für den Bühnen- und Live-Einsatz zu groß und zu umständlich zu bedienen war, integrierte Moog die wichtigsten Komponenten seines Synthesizers in ein kompaktes Gehäuse, das den Namen Minimoog erhielt und 1970 auf den Markt kam. Der Minimoog wurde in den Folgejahren ein von vielen Musikern verwendetes und weit verbreitetes Musikinstrument. Im Laufe der 1970er Jahre kamen verschiedene weitere Unternehmen mit Synthesizern auf den Markt, u. a. ARP Instruments (von Alan Robert Pearlman), Oberheim (von Tom Oberheim) und Sequential Circuits. Alle Synthesizer hatten jedoch zwei entscheidende Nachteile: Zum einen waren sie nur monophon spielbar, und zum anderen waren sie nicht dauerhaft zu programmieren, man konnte also keine Einstellungen speichern.

Dennoch spezialisierten sich Gruppen und Musiker wie Pink Floyd, Human League, Emerson, Lake and Palmer, Kraftwerk, Jean Michel Jarre, Tangerine Dream, Ed Starink, Klaus Schulze oder Vangelis auf Synthesizer. Die Rockband The Who bediente sich in ihrem Song Won't Get Fooled Again (1971) eines von einem Sequenzer gesteuerten Synthesizers.

Polyphon

Die meisten der ersten Synthesizer waren monophon. Nur wenige waren in der Lage, zwei Töne zur gleichen Zeit zu erzeugen, wie der Moog Sonic Six, der ARP Odyssey und der EML 101. Echte Polyphonie war zur damaligen Zeit nur über das Prinzip der elektrischen Orgel (Oktavteiler-Prinzip) zu realisieren. Der ARP Omni, der Moog Polymoog und der Opus 3 verbanden daher beide Elemente.

Erst 1976 kamen die ersten echten polyphonen Synthesizer auf den Markt: der Yamaha CS-80 und der Oberheim Four-Voice. Diese ersten Synthesizer waren aber komplex und teuer. Der erste erschwingliche polyphone und zudem mikroprozessorgesteuerte und damit programmierbare Synthesizer war 1978 der Prophet-5 von Sequential Circuits. Zum ersten Mal konnten Musiker damit ihre Einstellungen speichern und per Knopfdruck wieder abrufen. Daneben war er – verglichen mit den Modulsystemen – kompakt und leicht.

Analoge Klangerzeugung

→ Hauptartikel: Modularer Synthesizer

Analoge Synthesizer der 1970er Jahre sind oft als Modularsystem aufgebaut. Die einzelnen Komponenten (Signalgeneratoren, Filter, Modulatoren) sind in einem Rack montiert und werden nach Bedarf durch Klinkensteckerkabel (oder über ein Steckfeld) miteinander verbunden.

Ein Ton setzt sich in der Regel zusammen aus einem Grundton, der die Tonhöhe festlegt, und Obertönen – auch Teiltöne oder Harmonische Töne genannt –, die die Klangfarbe bestimmen. Verschiedenartige Klänge entstehen also durch verschiedenartigen Aufbau der Obertonreihen. Die einzelnen Obertöne differieren dabei in Frequenz, Amplitude und in zeitlichem Auf- und Abbau. Bei der Klangerzeugung im analogen Synthesizer ging man in Anlehnung an mechanische Instrumente zunächst von wenigen Grundwellenformen aus: der Kippschwingung (streicherähnlich), der Rechteckschwingung (holzbläserähnlich) und der Dreieckschwingung (flötenähnlich). Siehe: Signalgenerator

Voltage Controlled Oscillator

Der VCO stellt den wichtigsten Baustein bei analogen Synthesizern dar; dies ist ein elektronischer Schwingkreis, dessen Tonfrequenz von einer Steuerspannung abhängig ist. Bei der simultanen Verwendung mehrerer Oszillatoren erhöht sich die Zahl der klanglichen Gestaltungsmöglichkeiten, wobei das leichte Verstimmen von Oszillatoren gegeneinander häufig verwendet wird (out-of-tune-effect). Die Oszillatorenart Digitally Controlled Oscillator ist durch einen Mikroprozessor digital gesteuert, obwohl das Klangerzeugungsprinzip analog bleibt.

Der Rauschgenerator

In Analogie zur spektralen Energieverteilung bei weißem Licht spricht man von Weißem Rauschen, wenn in einem Klanggemisch alle hörbaren Frequenzen in etwa gleichen Anteilen auftreten. Um Farbiges Rauschen handelt es sich bei einer Störung dieser Frequenz-Gleichverteilung (wenn ein Frequenzbereich dominant ist). Einige Synthesizer besitzen die Möglichkeit, 1/f-Rauschen zu erzeugen, bei dem die tiefen Frequenzen überwiegen. Neben der Kombination mit VCOs als Lieferant komplexer Audiosignale kann Rauschen auch als Modulationsquelle dienen. Auf diese Weise entstehen ungewöhnliche und interessante Klänge.

Voltage Controlled Filter (VCF)

Die eigentliche Klangformung findet im spannungsgesteuerten Filter (VCF) statt – der gebräuchlichste Filter ist der Tiefpass-Filter. Der Hochpass-Filter arbeitet genau umgekehrt. Durch die Reihenschaltung von Tief- und Hochpassfiltern entsteht ein Bandfilter; eine Bandsperre entsteht bei Parallelschaltung. Hier wird ein spezielles Frequenzband gedämpft, während die übrigen Frequenzanteile ungehindert passieren. In der Regel kann man bei Filtern zwischen 12 (weich) und 24 (hart) dB Flankensteilheit wählen.

Voltage Controlled Amplifier (VCA)

Der Spannungsgesteuerte Verstärker kontrolliert den Klangparameter Dynamik durch lineare oder exponentielle Abhängigkeit von der Spannung. Als Synthesizermodul wird der VCA hauptsächlich vom Hüllkurvengenerator gesteuert. Bei fast allen Herstellern arbeitet der VCA jedoch nicht als echter Verstärker, sondern lediglich als Abschwächer und wird teils daher auch als Voltage Controlled Attenuator = Abschwächer bezeichnet. Lediglich bei Moog-Modularsystemen findet man beides: Amplifier- und Attenuator-Module.

Der Hüllkurvengenerator

→ Hauptartikel: ADSR

Hüllkurvengeneratoren produzieren programmierbare Spannungsabläufe, die über den VCA zur Dynamikregelung im „mikroskopischen“ Bereich eines Klanges, aber auch zur klangfarbendynamischen Steuerung von Filtern (VCF) verwendet werden. Hüllkurvengeneratoren sind häufig als ADSR-Generatoren ausgeführt, dann lassen sich typischerweise vier unterschiedliche Parameter programmieren: Anschwellzeit (Attack-Time), Abklingzeit (Decay-Time), Dauerpegel (Sustain-Level) und Ausklingphase (Release-Time). Der ADSR-Generator wird z. B. beim Tastenanschlag gestartet. Der Name ADSR wird aus den Anfangsbuchstaben der Parameterbezeichnungen gebildet : Attack, Decay, Sustain, Release.

Die Modulation

→ Hauptartikel: Low Frequency Oscillator

Das Synthesizermodul LFO (Low Frequency Oscillator) besteht aus einem regelbaren Oszillator mit sehr niedriger Frequenz.

Moduliert man z. B. den VCF mit den unterschiedlichen Wellenformen des LFO, lassen sich bei Kopplung zweier Filter zu Bandpass oder -sperre verschiedene Effektvarianten wie Wah-Wah oder Phaser erzeugen. Bei Modulation des VCA durch sinus- oder dreieckförmige LFO-Signale entsteht hingegen ein Tremolo. Ein Rechtecksignal des LFOs sorgt dann für ein ständiges Wiederholen des Tones (Mandolineneffekt). Steuert der LFO einen VCO, können z. B. Vibratoeffekte oder sirenenartige Klänge erzeugt werden.

Sample-and-Hold

Siehe auch: Zufallsgenerator

Aus einem Rauschsignal wird in regelmäßigen Abständen eine Probe (engl. sample) entnommen und als Spannungsniveau festgehalten. Bei VCO-Kontrolle mit einem solchen Signal ändert sich die Tonhöhe zufällig, wohingegen die Töne bei VCF-Steuerung (Spektralmodulation) zufallsverteilt heller und dunkler werden, was einen „blubbernden“ oder entfernt sprachähnlichen Eindruck erzeugen kann.

Frequency Follower

In diesem Modul wird die Tonhöhe eines Signals in eine entsprechende Steuerspannung umgewandelt; damit arbeitet es genau nach dem umgekehrten Prinzip eines VCOs. Die Schwierigkeit hierbei liegt in der Minimierung der Zeit, die zum Erkennen der Tonhöhe benötigt wird. Da mehrere Wellenlängen einer Frequenz zu ihrer Identifikation notwendig sind, ergibt sich bei tiefen Frequenzen eine längere Erkennungszeit als bei höheren Tönen.

Envelope Follower

Diese Baugruppe wandelt den Lautstärkeverlauf oder eine Frequenz in einen entsprechenden Spannungsverlauf um.

Ringmodulator

Ein Ringmodulator multipliziert zwei Signale miteinander. Das resultierende Signal besteht aus den Summen- und Differenzfrequenzen der Harmonischen beider Eingangssignale. Wenn die Frequenzen der beiden Signale einfache Verhältnisse bilden, erhält man üblicherweise auch harmonische Klänge. Wählt man jedoch andere Frequenzverhältnisse, entstehen beispielsweise metallische oder auch glockenartige Klänge, die sich gut für die Erstellung von rhythmischen bzw. perkussiven Klängen verwenden lassen. Die Flexibilität bei der unmittelbaren elektronischen Umformung beliebiger Schallergebnisse hat die Ringmodulation zu einer bevorzugten Methode der Live-Elektronik werden lassen.

Bei modernen Synthesizern, die die Ringmodulation auf rein mathematische Weise durchführen, kann man auch den Modulationstiefen-Verlauf einstellen und damit die Klangfarbe während des Tonverlaufes verändern.

Resonanzfilter

Dieses Modul dient der elektronischen Nachbildung von Formanten. In der Filterstufe von Synthesizern (das Hauptfilter ist meist der VCF) wird auch von resonanzfähigen Filtern gesprochen, wenn das Filter parametrisch in Resonanz („ringing“) getrieben werden kann: Ausgenutzt wird dabei meist das Überschwingverhalten von Filtern an oder kurz vor der Scheitelfrequenz.

Wird dieses Überschwingen durch Rückkopplung innerhalb der Filterstufe hinreichend verstärkt, kann das Filter dann sogar in Eigenanregung (ohne jedes Eingangssignal durch den VCO) versetzt werden. Die eingestellte Filterfrequenz bestimmt somit auch über die Tonhöhe („Pfeifen“) der Eigenschwingung. Hörbar wird die Resonanz (auch die Eigenresonanz), sobald über die Tastatur die ADSR-Hüllkurve den VCA öffnet. Sowohl ohne als auch in Kombination mit der eigentlichen Tonerzeugungsstufe (VCO oder Rauschgeneratoren) erweitert ein eigenresonantes Filter bedeutend den Spielraum der klanglichen Möglichkeiten eines Synthesizers.

Analoge Sequenzer

Analoge Sequenzer produzieren automatische Steuerspannungsabläufe und Triggersignale, die zur Kontrolle jedes beliebigen spannungsgesteuerten Synthesizermoduls verwendet werden können. Analoge Synthesizer lassen sich auch von digitalen Sequenzern steuern. Heute werden digitale Sequenzer wiederum von Mikroprozessoren gesteuert. Man unterscheidet Hardware- und Software-Sequenzer.

Digitale Synthesizer

Frequenzmodulation

Eine wirkliche Revolution war das Aufkommen von Synthesizern mit digitaler Klangerzeugung, zunächst per FM-Synthese. Diese ist zwar prinzipiell auch mit analogen Oszillatoren möglich, indem ein Oszillator von einem zweiten Oszillator mit einer Frequenz im hörbaren Bereich moduliert wird, aber erst in den 1970er Jahren wurde die digitale Form entwickelt, die eine sehr komfortable Anwendung der FM-Synthese ermöglichte. Kurz gesagt erzeugen bei der FM-Synthese digitale Oszillatoren (sog. Operatoren) verschiedene Sinusschwingungen, die sich in Abhängigkeit von einem gewählten Algorithmus gegenseitig modulieren, so dass sich komplexe Schwingungsformen ergeben können. Ein Alleinstellungsmerkmal der FM-Synthese im Gegensatz zur damals gebräuchlichen subtraktiven Synthese war die Möglichkeit, besonders obertonreiche und perkussive Klänge zu erzeugen.

Das Patent der FM-Synthese wurde vom japanischen Musikinstrumentenhersteller Yamaha lizenziert. Die ersten Synthesizer, der GS-1 und GS-2, waren schwere und teure Geräte und fanden keine weite Verbreitung. 1983 erschien dann mit dem DX7 der Synthesizer, der den gesamten Markt revolutionieren sollte und die analogen Synthesizer verdrängte. Er hatte die Größe und das Gewicht des Prophet-5 und war vergleichsweise kostengünstig. Er war „der“ Synthesizer der 1980er Jahre, und man findet kaum eine Pop-Musikaufnahme aus dieser Zeit, auf der kein DX7 zu hören ist. Nach dem Auslaufen des Patentschutzes fand die FM-Synthese weite Verbreitung, z. B. in einfachen 4-Operatoren-Synthesizern auf PC-Soundkarten.

Sound-Sampling

Eine zweite Revolution, die sich schon 1979 mit dem ersten Fairlight CMI ankündigte, war das Sampling. Beim Sampling werden natürliche Klänge digitalisiert. Diese digitalen Wellenformen bilden dann die Grundlage der Klangerzeugung. Mit dem Sampler war etwas möglich, was bisher nur dem mit Magnetbändern funktionierenden, analogen Mellotron vorbehalten blieb: die reale Wiedergabe akustischer Instrumente.

Die ersten Systeme, wie das Fairlight CMI, der Emulator I von E-MU oder später auch das Synclavier von New England Digital, waren extrem teure Geräte, die nur den „Großen“ der Branche vorbehalten waren. Außerdem waren die technischen Möglichkeiten der Wiedergabe wegen der geringen Auflösung und Speicherkapazität zunächst begrenzt. Peter Gabriel und Kate Bush veröffentlichten 1982 die ersten Aufnahmen, auf denen „gesampelte“ Klänge zu hören sind. 1985 kam mit dem Mirage von Ensoniq der erste für die breite Masse erschwingliche Sampler auf den Markt. Sampling prägte schon bald das Klangbild der Popmusik der 1980er Jahre. Heute können mit Computer und Soundkarte umfangreiche Sampling-Bibliotheken geladen und für computerbasierte Musikarrangements genutzt werden.

Workstations

1987 brachte Roland mit dem D-50 einen Synthesizer auf den Markt, der aufgrund seiner Klangerzeugung (Nachbildung akustischer Instrumentenklänge mittels einer Kombination aus Attacksamples und Grundwellenformen, mit integriertem Effektgerät) sehr populär wurde. 1988 führte KORG mit der M1 die Integration fort. Die M1 repräsentierte einen neuen Typus von Synthesizer, die „Workstation“. Hier waren zum ersten Mal Synthesizer, Effektgerät, Drumcomputer und Sequencer in einem Gerät integriert. Dieses erlaubte das Erstellen kompletter Musiksequenzen in einem Gerät ohne externe Hardware. Die Korg M1 ist nach dem Yamaha DX7 der bisher meistverkaufte Synthesizer.

Synthesizer Workstations gibt es mittlerweile auch als reine Software (z. B. Synthesizer Workstation Pro), die überhaupt keine Hardware (außer dem PC) mehr benötigen. Sie werden über Arpeggiatoren oder MIDI-Files gespielt. Optional kann auch ein Keyboard angeschlossen werden.

Physical-Modelling-Synthesizer

Anfang der 1990er Jahre kamen die ersten Synthesizer mit einer neuartigen Synthesemethode, dem Physical Modelling, auf den Markt. Bei der PM-Synthese wird versucht, anhand von mathematischen Beschreibungen eine „natürliche“ physikalische Klangerzeugung digital zu simulieren, d. h., man berechnet, wie sich etwa Luftschwingungen in einem Saxophon verhalten oder eine Saite einer Gitarre schwingt.

Das schon länger bekannte Prinzip konnte praktisch erst umgesetzt werden mit der Entwicklung des Karplus-Strong-Algorithmus und dessen Verfeinerung sowie der Verallgemeinerung des Algorithmus in eine digital waveguide synthesis durch Julius O. Smith III et al. Für eine Echtzeitberechnung waren leistungsfähige digitale Signalprozessoren (DSP: Digital Signal Processor) nötig, wie sie erst Ende der 1980er Jahre zur Verfügung standen.

Wie bei der FM-Synthese sicherte sich Yamaha die Rechte und entwickelte ab 1989 zusammen mit der Stanford University dieses Syntheseverfahren; der erste so arbeitende Synthesizer in Serienfertigung war 1994 der Yamaha VL-1. Auf diesem Weg versuchte man auch bald, die alten analogen Synthesizer mit ihren klanglichen Unzulänglichkeiten als virtuell-analoge Synthesizer digital wieder auferstehen zu lassen. Dazu gehören der Clavia Nord Lead, der Access Virus und die Synthesizer des Unternehmens Waldorf. Nach den digitalen Synthesizerklängen der 1980er Jahre kam es in den 1990er Jahren zu einer Renaissance analoger Synthesizer bzw. ihrer Klänge, insbesondere durch das Aufkommen der Techno-Musik. Vormals fast wertlose Synthesizer wie Rolands TB-303 stiegen dadurch wieder erheblich im Wert.

Hybrid-Synthesizer

Fast alle heutigen Synthesizer sind komplett digital aufgebaut. Sie verwenden meistens spezielle DSP-Bausteine zur Klangerzeugung, wobei häufig verschiedene Formen der Klangsynthese gleichzeitig eingesetzt werden.

In den letzten Jahren wurden einige sogenannte Hybridsynthesizer entwickelt, die DSPs mit analogen Bauteilen kombinieren, wobei sowohl ein zum Großteil digitaler Signalweg wie z. B. beim Waldorf Q+ (analoge Filter, ansonsten DSP-basiert) oder ein vorwiegend analog aufgebauter Signalweg (DSI Evolver, Alesis A6 Andromeda) möglich sind. Das Konzept der hybriden Synthesizer stammt aus den 1980er Jahren, Modelle wie der ESQ1 von Ensoniq kombinierten kurze Samples oder additiv erzeugte Wellenformen mit analogen Filtern. Der SY99 von Yamaha konnte dagegen geladene Samples in die FM-Synthese (s. o.) einspeisen und die daraus resultierenden Wellenformen nochmals subtraktiv bearbeiten (Filter) und kombinierte so Sampler und digitale FM-Synthese mit subtraktiver Klangerzeugung.

Software-Synthesizer

→ Hauptartikel: Software-Synthesizer

Ein neuer Trend sind sogenannte „native software synthesizer“. Aufgrund der Leistungsfähigkeit moderner PCs ist es möglich, digitale Klangerzeugung auf unspezialisierten Prozessoren durchzuführen. Mittlerweile gibt es für jede Syntheseform verschiedene Software-Synthesizer, die zum Teil Simulationen bekannter Hardware-Synthesizer sind. Auch werden bekannte alte Instrumente wie etwa Fender-Rhodes-Pianos oder die Hammond-B3-Orgel simuliert.

Diese Software-Synthesizer werden oft durch ein Masterkeyboard, einen Pad-Controller oder einen Drehregler gesteuert. Problematisch ist dabei, dass sie an eine bestimmte Betriebssystem-Version gebunden sind und so nicht so langlebig wie Hardware-Synthesizer sind.

Digitale Klangerzeugung

→ Hauptartikel: Computermusik (hier sind die wichtigsten Klangsynthesearten enthalten)

Siehe auch: Digitale Signalverarbeitung

Handy-Synthesizer

Handys (Mobiltelefone) besitzen mittlerweile eine so hohe Rechenleistung, dass sie als Anwendungsprogramme (Apps) Synthesizer spielen können, die in ihren Klanggestaltungsmöglichkeiten den klassischen analogen und auch vielen digitalen Synthesizern um nichts mehr nachstehen. Sie verfügen über mehrere Oszillatoren mit zahlreichen pulsweiten-modulierbaren Wellenformen, Frequenz- und Amplitunden-Modulation, Detuning, Hüllkurvengeneratoren, Delay-, Exciter-, Chor- und Hall-Effekten sowie über dynamische Filter. Gespielt werden sie bevorzugt über MIDI-Files, da das Spielen auf einer kleinen Handytastatur etwas mühsam ist. Ein Beispiel dafür ist der Windows Phone Synthesizer (siehe Weblinks).

Verwandte Technik

Vocoder

Technisch mit dem Synthesizer verwandt dient der Vocoder zur klanglichen Modulation von analogen Instrumentalklängen oder Geräuschen (Trägersignal), meistens mit Hilfe der menschlichen Stimme als Steuersignal. Die dynamischen und klangfarblichen Eigenschaften des steuernden Sprachsignals werden dabei mit Hilfe von Filtern und Steuerspannungen auf den Instrumentalklang übertragen, so dass dieser zu sprechen oder zu singen scheint.

Oszillator

In der Elektrotechnik beschreibt ein Synthesizer eine elektronische Vorrichtung zur Synthese monophoner, hochreiner Schwingungen, wie etwa einer Sägezahn-, Sinus-, Dreieck- und Rechteckschwingung oder der Erzeugung von Nadelimpulsen. Entsprechende Geräte, auch als Funktionsgenerator bekannt, dienen der Überprüfung elektronischer Schaltungen, oft von Verstärkern. Da es sich um Laborgeräte handelt, besitzen sie meistens ein extrem niedriges Rauschen und einen an der Grenze der Messbarkeit liegenden Klirrfaktor.

Solche Generatoren, die heute fast ausschließlich mit digitalen Bauelementen realisiert werden, bezeichnet man auch als digitale Oszillatoren.

MIDI

Eine kleine Revolution in der Entwicklung der Synthesizer war die Entwicklung von MIDI, einer einfachen digitalen seriellen Standardschnittstelle für Synthesizer. Entwickelt wurde sie von den Unternehmen Roland und Sequential Circuits und 1983 vorgestellt. Sie hat sich in kürzester Zeit als Standard-Industrieschnittstelle etabliert. Bis heute ist sie in fast unveränderter Form in jedem Synthesizer zu finden und erlaubt es, verschiedenste elektronische Geräte auf einfache Art und Weise miteinander zu verbinden. 1991 erfolgte mit General MIDI (GM) eine Erweiterung des Standards um die Klangbelegung. Damit ist z. B. ein Oboenklang immer auf dem gleichen Programmplatz zu finden. Das erlaubt es, komplette Musikstücke mit der richtigen Klangbelegung über GM-konforme Wiedergabegeräte abzuspielen.

Soundmodul

Ein Soundmodul ist ein klangerzeugendes Gerät oder Software-Modul ohne Klaviatur; es wird durch MIDI oder USB mit den entsprechenden Geräten verbunden.

Sequenzer

Ein Sequenzer steuert eine bestimmte Abfolge (Sequenz) von Tönen oder Klangereignissen, die von einem anderen Gerät oder Modul erzeugt werden. Sequenzer verbreiteten sich zusammen mit MIDI, das meist als Standard für Übertragung der Daten dient. Eine ähnliche Funktion bietet der Arpeggiator, der eine kürzere, zusammenhängende Tonfolge speichert, die dann etwa durch einen Tastendruck abgespielt werden kann.

Synthesizerhersteller

Im Folgenden eine Aufreihung bekannter Hersteller, die die Entwicklung von Synthesizern maßgeblich prägten. In Klammern angegeben sind Gebiete, auf die der jeweilige Hersteller Einfluss genommen hat.

• Access Music Electronics (Virtuell-analoge Synthesizer, Integration von Hardware in Software-Systeme)
• Acxel2 (Idarca-Audio Inc, Re-Synthese,Multi-Synthese und Multi-Timbrale Modularsysteme)[1]
• ARP Instruments (Modularsysteme)
• anyware-instruments.de (Modulare analog Synthesizer, TINYSIZER)
• Clavia (Virtuell-analoge Synthesizer)
• Club Of The Knobs (Modulare analoge Synthesizer)
• Doepfer (Modulare und nichtmodulare analoge Synthesizer)
• Electronic Music Studios (Spannungsgesteuerte analoge Synthesizer, insbesondere durch den EMS VCS 3)
• Ensoniq (digitale Synthesizer, Workstations, Sampler)
• Fairlight (Sample-basierte Digitalsynthesizer)
• Korg (Halb-Modularsysteme, Analoge und digitale Synthesizer, Workstations)
• Kurzweil (Sample-basierte Digitalsynthesizer)
• Moog (Modularsysteme, analoge Synthesizer)
• New England Digital (FM-Synthese, Digitalsynthesizer)
• Oberheim (Multi-Timbrale Synthesizer, Analogsynthesizer, Expander)
• PPG (PPG 1020 erster Synthesizer mit digitalem Oszillator, Wavetable Synthese)
• Roland Corporation (Analoge und digitale Synthesizer, Workstations, Grooveboxen)
• Sequential Circuits (Mikroprozessorgesteuerte Synthesizer)
• Waldorf (Analoge und virtuell-analoge Synthesizer)
• Yamaha (FM-Synthese, Physical-Modelling-Synthese)

Literatur

• Uwe G. Hoenig: Workshop Synthesizer: Klangerzeugung für Musiker. 3. Auflage. PPV Medien, Bergkirchen 2006, ISBN 3-932-27527-6.
• Allen Strange: electronic music : systems, techniques and controls. 2. Auflage. Wm.C.Brown, 1972, ISBN 0-697-03602-2.
• Peter Forrest: The A-Z of analogue synthesisers. Susurreal Publishing, Crediton 1998, ISBN 0-952-43772-4 (Detaillierte Darstellung aller bis 1998 jemals hergestellter analoger Synthesizer und Orgeln in zwei Bänden; englisch).
• Bernd Enders: Die Klangwelt des Musiksynthesizers: Die Einführung in die Funktions- und Wirkungsweise eines Modulsynthesizers. Franzis-Verlag, München 1985, ISBN 3-772-37761-0.
• Peter Gorges: Synthesizer Programming. 3. unveränderte Auflage. Wizoobooks, Bremen 2004, 2007, 2008, ISBN 978-3-934903-64-7.
• Holger Steinbrink: Synthesizer Programming – Sounddesign Tipps & Tricks. audio-workshop Fachskript, Waldorf 2005 (http://www.audio-fabrik.de/shop/product_info.php?info=p28_Synthesizer-Programming-Fachskript.html).
• André Ruschkowski: Soundscapes: Elektronische Klangerzeugung und Musik. 1. Auflage. Lied der Zeit, Berlin 1990, ISBN 3-7332-0058-6.
• Bernardo Egli, Wolfgang Röllin: Das große Synthi-Buch. Voggenreiter, Bonn 1984, ISBN 978-3802401343.
• E. Gehrer: Synthesizer Workstation Pro. Franzis, München 2010, ISBN 978-3-645-70094-8.
• Moogulator, Gavin Lucas: Hands On Synthsound. DVD Lernkurs, Schwabach 2010, ISBN 978-3-9811987-8-2 (http://www.dvd-lernkurs.de/audiobearbeitung/synthsound.html?Itemid=169).

Weblinks

 Commons: Synthesizer – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Synthesizer-Info-Site - engl.
• Synthesizer-Datenbank
• Virtual Synthesizers Galery - engl.

Normdaten: SWD in der DNB: 4124279-8