Synthesizer

Der Synthesizer ([?z?nt?sa?iz?]; English pronunciation[?s?n??sa?z?][1]) ist ein Instrument, das Klänge elektronisch durch Tonsynthese ausgibt. Es gibt Analog- und Digital-Synthesizer. Wie in vielen anderen Bereichen der Technik haben die digitalen Bauelemente die analogen Technologien nahezu komplett durchgesetzt. Die charakteristischen Klänge einiger gängiger Instrumente und die schöpferische Verwendung ihrer Eigenheiten haben oft die Entstehung ganzer Musikstile wie z. B. Sidehouse, Techno und Drum and Bass beeinflußt.

Die elektrischen Organe beruhen auf dem Grundsatz der Additivsynthese, bei der mehrere Sinustöne durchmischt werden. Die Vibrationen wurden später durch Elektronik generiert. Das Klangbild von Elektronikorgeln war weit weniger modular als das von Synthesizern, hatte aber den Vorzug, dass es mehrstimmig abspielbar war. Auch von Hammond entwickelt und zwischen 1939 und 1942 in 1069 Kopien gebaut, kann man sagen, dass er der erste echte polyphone Synthesizer mit Hüllkurven-Generator und Sieben ist.

Die Musiksynthesizer von 1958 konnten nur einen Titel nach vollständiger Programmerstellung abspielen und mussten für den nächsten umprogrammiert werden. Im Jahre 1958 entwickelt sie beim BBC Radiophonic Workshop einen neuen Synthesizer, der die so genannte "Oramics"-Technik verwendet. Der Synthesizer wurde über einen 35-mm-Film angesteuert. Ende der 40er und 50er Jahre baute Hugh Le Caine, John Hanert, Raymond Scott, Percy Grainger (mit Burnett Cross) und andere mehr.

Seit den 1960er Jahren war die elektronische Weiterentwicklung so weit fortgeschritten, dass Sounds und Sounds in Realzeit generiert werden konnten, aber aufgrund ihrer Grösse waren diese auf den Studioeinsatz begrenzt. Robert Moog produzierte den ersten spielbaren und parametrierbaren Synthesizer und zeigte ihn 1964 auf dem Kongress der Sound Engineering Society.

Schon während der Entwicklungsphase konnte er den Musikanten Walter Carlos (später weniger bekannt als Wendys Carlos) für den Modularsynthesizer inspirieren. Auch bei der Anbindung unterschiedlicher Synthesizer setzt Moog Maßstäbe, wie z.B. eine externe Steuerung über einen logarithmischen 1-Volt-/Oktav-Pitchregler. In der Regel wurden die Synthesizer über ein normales Keyboard oder über einen Sequencer gesteuert, in dem Pitchsequenzen zeitgerecht programmiert werden konnten und der den Synthesizer über diese Oberfläche steuerte.

Weil das Modulsystem jedoch zu groß und kompliziert für den Bühnen- und Live-Einsatz war, integriert die Firma die wesentlichen Bestandteile ihres Synthetisierers in ein kompakten Gerät, das den Beinamen Minimoog trug und 1970 auf den Markt kam. In den 70er Jahren kommen weitere Firmen mit Synthesizer auf den Markt, darunter ARP Instruments (von Alan Robert Pearlman), Oberheim (von Tom Oberheim) und die Firma Sequential Circuits.

Allerdings hatten alle Synthesizer zwei wesentliche Nachteile: Trotzdem haben sich Bands und Musikanten wie Pink Floyd, Human League, Emerson, Lake and Palmer, Kraftwerk, Jean Michel Jarre, Tangerine Dream, Ed Starink, Klaus Schulze, Larry Fasten oder auf Synthesizer spezialisiert. The Who verwendeten in ihrem Lied Won't Get Fooled Again (1971) einen sequenzgesteuerten Synthesizer.

Viele der ersten Synthesizer waren eintonig. Es dauerte bis 1976, bis die ersten richtigen mehrstimmigen Synthesizer auf den Markt kommen: der Yamaha CS-80 und der Oberheimer Four-Voice. Aber diese ersten Synthesizer waren sehr aufwendig. Die erste bezahlbare mehrstimmige, mikroprozessor-gesteuerte und speicherprogrammierbare Synthesizer war der Prophet-5 von Sequentielle Circuits im Jahr 1978.

Analogsynthesizer der 70er Jahre sind oft als modulare Systeme konzipiert. Das VCO ist ein spannungsgeregelter Elektronikeinsatz (Oszillator) und die wichtigste Komponente in Analogsynthesizern. Digitale Synthesizer verwenden DCOs (Digital Controlled Oscillator). Manche Synthesizer haben die Fähigkeit, 1/f-Rauschen zu generieren, wobei die niedrigen Töne vorherrschen.

Für Synthesizer sind 12 dB (weich) und 24 dB (hart) gebräuchlich. Der VCA wird als Synthesizer-Modul im Wesentlichen vom Hüllkurven-Generator angesteuert. Der Synthesizer LFO (Low Frequency Oscillator) ist ein einstellbarer Elektronikeinsatz mit einer im Verhältnis zum VCO relativ geringen Resonanzfrequenz. Moderne Synthesizer, die die Ring-Modulation rechnerisch ausführen, können auch die Modulationstiefenkurve anpassen und so die Klangfarben im Verlauf des Tones umstellen.

Auch in der Filterphase von Synthetisatoren (Hauptfilter ist in der Regel der VCF) werden Resonanzfilter eingesetzt, wenn das Signal parametrierbar ist ("Ringing"): Ohne und in Verbindung mit der aktuellen Klangerzeugungsstufe (VCO oder Rauschgeneratoren) erweitern Eigenresonanzfilter die Klangmöglichkeiten eines Synthetikers erheblich.

Analog-Sequencer erzeugen automatisch Steuerspannungen und Trigger-Signale, mit denen jedes spannungsgesteuerte Synthesizermodul angesteuert werden kann. Analog-Synthesizer können auch über Digital-Sequencer angesteuert werden. Auch heute werden Digitalsequenzer wieder von einem Mikroprozessor angesteuert. Ein echtes Novum war die Entstehung von Synthetisierern mit digitalem Sound, zunächst über die FM-Synthese. Im Prinzip ist dies auch bei Analogoszillatoren durch Modulation eines Oszillators aus einem zweiten Elektronikeinsatz mit einer im Hörbereich liegenden Resonanzfrequenz möglich, aber erst in den 70er Jahren wurde die Digitalform weiterentwickelt, die die FM-Synthese sehr komfortabel machte.

Zusammengefasst: In der FMSynthese generieren Digitaloszillatoren (sogenannte Operatoren) unterschiedliche sinusförmige Schwingungen, die sich in einem ausgewählten Verfahren aufeinander abstimmen, so dass es zu komplexen Schwingungen kommen kann. Einzigartig bei der FMSynthese war im Vergleich zur damals verwendeten Subtraktionssynthese die Fähigkeit, obertonreich es und perkussives Klangbild zu generieren.

Der erste Synthesizer, der GS-1 und der GS-2, waren schwer und teuer und wurden nicht weit verbreitet. Im Jahr 1983 kam der DX7-Synthesizer auf den Markt, der den ganzen Bereich revolutionierte und analoge Synthesizer ablösen sollte. Es war " der " Synthesizer der 80er Jahre, und man kann kaum eine Popmusikaufnahme aus dieser Zeit finden, auf der kein einziger DJ gehört werden kann.

Möglich war mit dem Sample, was bisher nur dem Analog-Mellotron mit Magnetband zur Verfügung stand: die echte Reproduktion von akustischen Instrumenten. Bei den ersten Systemen, wie dem CMI von Messelight, dem E-Mu-Emulator und später dem Synchronlavier von New England Digital, handelte es sich um äußerst kostspielige Produkte, die nur den "Big Playern" der Industrie zur Verfügung standen.

Im Jahr 1985 war Ensoniqs Trick der erste für die Massen bezahlbare Probenehmer auf dem Weltmarkt. Mit dem D-50 stellte Roland 1987 einen Synthesizer vor, der durch seine Klanggenerierung (Wiedergabe von akustischen Instrumentenklängen mit einer Mischung aus Attack-Samples und fundamentalen Wellenformen, mit integrierter Effektvorrichtung) sehr beliebt wurde. Der M1 war ein neuartiger Synthesizer, die "Workstation".

Erstmals wurden Synthesizer, Effekteinheit, Drumcomputer und Sequenzer in einem einzigen Bauteil unterzubringen. Der Korg M1 ist der bestverkaufte Synthesizer nach dem Yamaha DX7. Synthesizer-Arbeitsplätze gibt es jetzt auch als reines Programm (z.B. Synthesizer-Arbeitsplatz Pro ), das keine weitere Geräte (außer dem PC) benötigt. In den frühen 1990er Jahren wurden die ersten Synthesizer mit einer neuen Synthese-Methode, der physikalischen Modellierung, auf den Markt gebracht.

Hier wird nicht das Klangergebnis eines Instrumentes imitiert, sondern ein physisches Vorbild ( "Schwingsaite") dargestellt, d.h. das Vorbild mit all seinen Merkmalen, Abmessungen, Elastizitäten, Spannungen usw. "existiert" in einem Computer und ihm wird an beliebiger Position mit einem anderen Virtuellem Exciter (z.B. Plektrum) Bewegungsenergie zur Verfügung gestellt.

Erst mit der Weiterentwicklung des Karplus Strong-Algorithmus und dessen Weiterentwicklung und Generalisierung zu einer digitalen Wellenleitersynthese durch Julius O. Smith III et al. konnte das seit einiger Zeit bekannt gewordene Verfahren in die Praxis umgestellt werden.

Yamaha hat sich wie bei der FM-Synthese die Rechte gesichert und diesen Syntheseprozess 1989 gemeinsam mit der Stanford University entwickelt; der erste auf diese Weise in Serie produzierte Synthesizer war 1994 der Yamaha VL-1, mit dem sie bald versuchten, die älteren Analogsynthesizer mit ihren Klangmängeln als virtuell-analoge Synthesizer wiederzubeleben.

Darunter der Clavia Nord Lead, der Access-Virus, sowie die Synthesizer von Waldorf. In den 90er Jahren kam es nach den Klängen der 80er Jahre zu einer Wiedergeburt der analogen Synthesizer und bisher nahezu wertloser Synthesizer wie Rolands TB-303. Die heutigen Synthesizer sind hauptsächlich in digitaler Form konzipiert und nutzen für die Tonerzeugung besondere DSP-Komponenten, bei denen manchmal verschiedene Arten der Tonsynthese zum Einsatz kommen.

Nach wie vor werden für Ein- und Ausgangskreise sowie zum Teil für die Einstellregler (Potentiometer) Analogteile verwendet. Es wurden aber auch so genannte Hybrid-Synthesizer programmiert, die sowohl einen meist digitalen Signalpfad wie im Waldorf Q+ (analoge Farbfilter, sonst DSP-basiert) als auch einen überwiegend digitalen Signalpfad (DSI Evolver, Alesis A6 Andromeda) vorfinden.

Die Idee der Hybrid-Synthesizer geht auf die 80er Jahre zurück: Bei Modellen wie dem Ensoniq EQ1 konnten sowohl Kurzsamples als auch zusätzlich generierte Kurvenformen mit Analogfiltern kombiniert werden. Aufgrund ihrer besonderen Soundästhetik sind beide Synthesizer heute auch beliebte Klangerzeuger. Die digitalen Wellen-Schnipsel werden in Wavetables (Mikrowellen) geordnet, über die Oscillatoren abgegeben und an die anderen Synthesekomponenten weitergegeben.

Die Synthesizer sind viel flexibler als reine Analoggeräte, verfügen aber über vergleichbare Modulations-Quellen und Targets und nutzen die als Musical wahrgenommenen Analogverstärker und Filterkomponenten; die Schlüsselwörter sind hier meist Eigenschaften wie z. B. Wärme und Kraft. Das Waldorf Q+ nutzt eine virtuelle Analog-Klanggenerierung, gibt sie aber über Analogfilter aus.

Obwohl der Waldorf Blogfeld in erster Linie als "Virtual Analog (Wavetable) Synthesizer" angekündigt wird, kann er aufgrund seiner 60 MB Sampling-Möglichkeit als "Hybrid" angesehen werden. Das ist um so mehr der Fall, als die über das Werkzeug (Spectre) einzugebenden Samples mit den anderen Kurvenformen und Synthese-Funktionen des Blofelds in Wechselwirkung stehen. Die Tempest Drum Machine, die unter dem Label DSI von den Synthie-Pionieren Dave Smith und Roger Linn entstanden ist, ist ebenfalls ein Hybrid-Synthesizer im Groovebox-Format.

Das Klangbild besteht aus 6 Analogstimmen mit je 2 Analog- und 2 Digitaloszillatoren, die Eingaben erfolgen über Leuchtpads, ein Sequencer reproduziert die Komposition, die Sounds können über FX-Slider und Drehregler in Realzeit geändert werden. Yamahas Synthese kann die geladenen Abtastwerte in die FM-Synthese einspielen (' s.o.) und die daraus resultierende Wellenform wieder auf subtraktive Weise verarbeiten (Filter), wobei Sampler und Digital-FM-Synthese mit subtrahierender Klanggenerierung kombiniert werden.

Neu sind so genannte "native Software-Synthesizer". Dank der Leistung von modernen PC's ist es möglich, digitalen Sound auf nicht spezialisierten Rechnern zu erzeugen. Inzwischen gibt es für jede Form der Synthese unterschiedliche Softwaresynthesizer, von denen einige die Simulation von bekannten Hardware-Synthesizern sind. Die meisten dieser Synthesizer funktionieren als VST Plug-ins (Virtual Studio Technology), die in die meisten DAW-Programme (Digital Audio Workstation) integriert werden können.

Seit etwa 2000 verfügen Handys über eine so große Rechnerleistung, dass sie Synthesizer als Applikationsprogramme (Apps) abspielen können, deren klangliche Gestaltungsmöglichkeiten denen klassischer analoger und vieler digitaler Synthesizer gleichwertig sind. Als Beispiel sei hier der Windows Phone Synthesizer genannt (siehe Weblinks). In technischer Hinsicht wird der Synthesizer verwendet, um den Klang von Klängen oder Tönen analoger Instrumente zu modulieren (Trägersignal), meist mit Unterstützung der Menschenstimme als Steuersignal.

Ein Synthesizer ist in der Elektronik ein elektronisches Gerät zur Generierung von monophonen, hochreinen Oszillationen wie Sägezahn-, Sinus-, Dreieck- und Rechteckschwingungen oder zur Generierung von Nadelpulsen. Man nennt solche Geräte, die heute nahezu ausschliesslich mit Digitalkomponenten hergestellt werden, auch Digitaloszillatoren. Ein kleiner Fortschritt in der Synthesizerentwicklung war die Einführung von MIDI, einer simplen Schnittstelle für Synthesizer.

Sie ist bis heute in nahezu identischer Ausprägung in jedem Synthesizer zu sehen und ermöglicht den einfachen Anschluss verschiedener elektronischer Vorrichtungen. Nachfolgend eine Liste namhafter Produzenten, die bei der Synthesizerentwicklung eine entscheidende Rolle gespielt haben. Franzis-Verlag, München 1985, ISBN 3-7723-7761-0 Peter Forrest: Das A-Z der analogen Synthesizer.

Verlagshaus Susurreal, Crediton 1998, ISBN 0-9524377-2-4 (Detaillierte Beschreibung aller bis 1998 produzierten analogen Synthesizer und Instrumente; Englisch). Die Synthesizer-Programmierung. Übrigens, Uwe G. Hoenig: Workshop Synthesizer. Synthesizer von der analogen über die digitale bis hin zur softwarebasierten Version kennen und abspielen. PPV Media, Berlin 2006, ISBN 3-932275-27-6. Gavin Lucas: Hands On Synthsound.

Wolfgan Röllin, Bernardo Egli: Das große Synthi-Buch. Elektronik zur Tonerzeugung und -vertonung. Liedgesang der Zeit, Berlin 1990, ISBN 3-7332-0058-6 Holger Steinbrink: Synthesizer Programmierung - Sounddesign Tipps & Tricks und Audio-Workshop Spezialskript, Waldorf 2005 (audio-fabrik.de). Braun, Dubuque IA 1972. Synthesizer-Arbeitsplatz-Pro.