Kapitel 3: Klangerzeuger und Krachmacher

Am Anfang jedes Synthesizer-Klanges steht ein Modul, das das Rohmaterial für den Klang erzeugt. Das kann ein Ton mit einer bestimmten Tonhöhe sein, weil man drückende Basslinien oder ausdrucksvolle Soli spielen möchte, das kann aber auch „Geräusch“ und Rauschen sein oder ganz beliebiges Klangmaterial, das verfremdet werden soll wie Drums, Gitarre, Gesang, Ihr Pusten in eine Plastiktröte, Umgebungs-Aufnahmen aus dem Wald oder vom Hauptbahnhof.

Oszillatoren sind die bekanntesten Module zur Erzeugung von Klängen. Sie erzeugen Schwingungen mit definierter Tonhöhe, die bei Voltage Controlled Oscillators (VCOs) über Spannungen gesteuert werden kann. Im Klartext: Sie können auf dem Ding mit einer Tastatur Melodien spielen.
Rauschgeneratoren erzeugen akustisches Material ohne definierte Tonhöhe – Geräusche eben. Verschiedene technische Verfahren erzeugen auch unterschiedlich gefärbtes Rauschen.
Und schließlich gibt es noch ein paar „ungewöhnliche“ Module, die sich ebenfalls gut zur Erzeugung von Tönen und Geräuschen eignen – in Eigenschwingung versetzte Filter sind das bekannteste Beispiel dafür.

Natürlich können Sie mehrere dieser Klangerzeuger mischen, bevor sie weiter bearbeitet werden: Zwei ganz leicht gegeneinander verstimmte Oszillatoren sorgen für einen schwebenden Klang, etwas Rauschen beigemischt für einen „rauchigen“ Sound, ein Suboszillator (der 1 Oktave tiefer klingt) dient zum „anfetten“ usw.

Lassen Sie Ihre Phantasie spielen!

Wir schwingen herum – Oszillatoren

Oszillatoren erzeugen Töne mit steuerbarer Tonhöhe. Dafür gibt es einen oder mehrere Steuereingänge, an die man dann die Spannung eines Keyboards, eines Sequencers oder anderer Module anlegen kann. Man kann auch den Ausgang eines Oszillators (ist ja auch nur eine Wechselspannung) an den Steuereingang eines anderen Oszillators anlegen. FM-Synthesizer wie der legendäre DX7 arbeiten grundsätzlich so, allerdings mit digital erzeugten Sinusschwingungen, die eine zueinander synchrone Phasenlage haben. Analoge FM klingt etwas anders, weil die Oszillatoren ganz unabhängig voneinander schwingen. Das Ergebnis kann sehr interessant und lebhaft, oft auch metallisch klingen, je nach Verhältnis der Frequenzen und Lautstärken der beteiligten Oszillatoren.

Die meisten Oszillatoren haben Ausgänge für verschiedene Schwingungsformen, üblich sind Sinus, Dreieck, Sägezahn und Rechteck oder Puls, die aufgrund ihrer Frequenzspektren deutlich unterschiedlich klingen. Die Namen stammen von der Gestalt dieser Schwingungen, wie sie z.B. an einem Oszilloskop sichtbar gemacht werden können.

Schwingungsformen

Ein Ton lässt sich als Mischung von Sinusschwingungen darstellen, ausgehend vom Grundton, darüber dann als Obertöne weitere Sinussignale (meist mit geringerer Lautstärke als der Grundton) mit der doppelten, der dreifachen, vierfachen, fünffachen usw. Frequenz des Grundtones.

Ein Sinus klingt sehr „rund“ (etwa wie eine Stimmgabel) und hat keine weiteren Obertöne. Er wird gerne bei der additiven Klangsynthese als Ausgangsmaterial eingesetzt: Sie benötigen dafür möglichst viele Sinusgeneratoren, deren Amplitude und Tonhöhe Sie individuell und flexibel steuern können. Damit lassen sich dann – theoretisch jedenfalls – alle möglichen Klänge erzeugen. Bei einem analogen Modularsynthesizer stoßen solche Vorhaben allerdings schnell an finanzielle Grenzen, so dass die additive Synthese heute bevorzugt mit digitalen Systemen realisiert wird.

Das Dreieck hat ein paar Obertöne mehr – hier kann man bereits mit Filtern kleine Veränderungen erreichen. Sinus und Dreieck werden gerne benutzt, um als tiefer gestimmte Oktave noch etwas „Druck im Bassbereich“ zu erzeugen. Auch als Ausgangsmaterial in Waveshapern sind Sinus und Dreieck sehr effektiv, weil sich aus ihnen recht eindrucksvoll dynamisch Obertonstrukturen „herausfalten“ lassen. Beim Dreieck sind nur ungerade Obertöne vorhanden, deren relative Lautstärke mit quadratischen Teilerfaktoren abnimmt (der dritte Oberton hat 1/9 Amplitude, der 5. noch 1/25 Amplitude, der 7. nur noch 1/49 usw.)

Der Sägezahn besitzt alle Obertöne der Obertonreihe in abfallender Lautstärke mit linearen Teilerfaktoren (der zweite hat 1/2 Amplitude, der dritte 1/3 Amplitude usw.) Hier ist also reiches harmonisches Material vorhanden, um mit Filtern sehr große klangliche Änderungen zu erzielen. Der Klang ist voll und kann – leicht gefiltert – gut für „Strings“ eingesetzt werden.

Das Rechteck ist grundsätzlich ähnlich wie ein Sägezahn, d.h. die Obertöne nehmen in ihrer Lautstärke ebenfalls mit linearen Teilerfaktoren immer weiter ab, allerdings besitzt es wie das Dreieck nur ungerade Obertöne. Der Klang ist etwas „hohl“ und erinnert an Holzblasinstrumente, wie z.B. eine Oboe.

Der Puls ähnelt der Rechteckwelle, ist aber nicht mehr symmetrisch, sondern variabel breit zwischen 0% und 100% einstellbar (bei vollen 100% oder 0% ist kein Klang mehr hörbar, was sich z.B. der A-111-5 Mini Synthesizer zu Nutze macht). Im Vergleich zum Rechteck werden die unteren Obertöne immer leiser, je weiter der Puls von der 50:50 Symmetrie entfernt ist. Dadurch wird der Klang insgesamt dünner und schärfer. Die meisten Oszillatoren erlauben zudem eine Modulation der Pulsbreite: Durch die dadurch entstehenden Verschiebungen im Obertonspektrum erinnert der Klang einer modulierten Pulswelle sehr an den Klang zweier leicht verstimmter Oszillatoren. Bei 1-Oszillator-Synthesizern war das Modulieren der Pulsbreite stets ein beliebter Trick, um den Klang „breiter“ zu machen. Ein Oszillator hat üblicherweise einen Steuereingang für die Pulsbreitenmodulation (PWM – Pulse Width Modulation).

Die Ausgänge von Oszillatoren »geben permanent Laut«: Dass ein Ton Beginn und Ende hat (z.B. beim Drücken und Loslassen einer Taste), wird viel später geregelt, diese Aufgabe übernimmt ein spannungsgesteuerter Verstärker (Voltage Controlled Amplifier, VCA), der von einer Hüllkurvenspannung gesteuert wird.

Synchronisation

Viele Oszillatoren haben auch einen Eingang zur Synchronisierung („Sync“). Bei jedem Impuls, die hier angelegt wird, wird die Schwingung des Oszillators neu gestartet. Wenn Sie einen Oszillator („Master“) nehmen und sein Rechtecksignal in den Sync-Eingang eines anderen Oszillators („Slave“) senden, der nur halb so schnell schwingt, wird die Schwingungsform des Slaves jeweils in der Mitte seiner Schwingung neu gestartet. Damit hat er auf einmal (a) eine doppelt so hohe Frequenz und (b) einen veränderten Klang, da z.B. aus einer Dreieckswelle ein aufsteigender Sägezahn wird (eine auf halber Strecke abgebrochene und neu gestartete Dreieckswelle ist ein Sägezahn). Wenn die Intervalle nicht auf einfachen Frequenzverhältnissen wie z.B. Oktaven beruhen, entstehen sehr komplexe Schwingungsformen mit teils recht unharmonischen und metallisch klingenden Obertönen. „Typische“ Sync-Sounds entstehen bei leicht verstimmten Oszillatoren (in einer oder mehreren Oktaven Abstand). Ein Master mit niedrigerer Frequenz als der Slave wird nicht so dramatische Veränderungen hervorrufen.

VCO-Übersicht

Doepfer hat mittlerweile eine recht breite Palette an Oszillatoren.

Modul:	Tonumfang:	Kern:	Breite:	Schwingungsform:
A-110-1 Standard VCO	7 Oktaven (15Hz – 8kHz)	Sägezahn	10 TE	alle*
A-110-2 Basic VCO	tbd	Sägezahn	8 TE	kein Sinus
A-110-4 Quadrature Thru Zero VCO	tbd	Sinus	8 TE	nur Sinus (0° Phase) & Cosinus (90° Phase)
A-110-6 Trapezoid Quadrature Thru Zero VCO	tbd	Trapezoid	8 TE	Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck (ohne Pulsbreitenmoduation) plus Trapezoid jeweils in 0° und 90° Phase
A-111-1 High End VCO	tbd	Dreieck	14 TE	alle*
A-111-2 High End VCO II	tbd	Dreieck	14 TE	alle* (verbesserter Sinus gegenüber A-111-1)
A-111-3 Micro Precision VCO	tbd	Dreieck	4 TE	kein Sinus
A-111-4 Quad Precision VCO	tbd	Dreieck	16 TE	Dreieck, Rechteck, Sägezahn
A-111-5 Mini Synthesizer Voice	(10 Hz – 12 kHz)	Dreieck	24 TE	kein Sinus
A-111-6 Mini Synthesizer Voice	(32 Hz – 16 kHz)	Dreieck	10 TE	kein Sinus
A-112 Sampler & Wavetable Oscillator	tbd	Sampler (digital)	10 TE	abh. von Samples
A-143-4 Quad VCLFO/VCO**	tbd	Dreieck	22 TE	Dreieck, Rechteck (ohne Pulsbreitenmodulation)
A-143-9 VC Quadrature LFO/VCO**	tbd	Sinus	8 TE	nur Sinus (in 4 Phasenlagen: 0°, 90°, 180°, 240°)

* alle: Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck und Pulswelle
** mit Einschränkung als VCO einsetzbar (Tracking ist nicht so genau wie bei den „echten“ VCOs)

Die beiden Mini Synthesizer A-111-5 und A-111-6 gehen deutlich über herkömmliche VCOs hinaus. Mit ihren integrierten VCAs, Filtern und Modulationsquellen stellen sie autarke Synthesizerstimmen zur Verfügung, die trotz ihrer Kompaktheit mit erstaunlich komplexen Klangmöglichkleiten (Filter-FM, Suboszillator, überblendbare Schwingungsformen) aufwarten.

Beiträge zu einzelnen Oszillatoren

Hier finden sich neben den „klassischen“ A-110-x und A-111-x VCOs auch Module, die im Audiobereich schwingen können und über Steuerspannung kontrollierbar sind, aber weniger genau für tonales Spiel einsetzbar sind.

Wir rauschen

Neben Oszillatoren, die einen Klang mit definierter Tonhöhe erzeugen, sind Rauschgeneratoren ebenfalls sehr häufig eingesetzte Klangquellen. Rauschgeneratoren erzeugen Klänge, deren Tonhöhe nicht mehr eindeutig identifizierbar ist, meist liegt eine zufällige Mischung sehr vieler verschiedener (sehr schnell und chaotisch wechselnder) Frequenzen vor. Je nach Art der Erzeugung des Rauschens entstehen auch unterschiedliche Klangfarben.

Rauschen kann auf technisch recht unterschiedliche Art erzeugt werden. Analoge Rauschgeneratoren wie der A-118 verwenden dazu Schaltungen, die z.B. das Rauschen von Transistoren oder Dioden einsetzen, daneben gibt es aber auch digitale Rauschgeneratoren wie den A-117, bzw. Zufallsgeneratoren wie den A-149-1, die bei schneller Taktung Rauschen erzeugen können.

Analoges Rauschen

Frühe Analogsynthesizer unterscheiden zwischen „weißem“ und „rosa“ Rauschen. Theoretisch verfügt weißes Rauschen über den gesamten Frequenzbereich gleichmäßig verteilte Klanganteile. „Gleichmäßig“ bedeutet hier, dass jeder Frequenzbereich gleich viele Rauschanteile aufweist, d.h. zwischen 1.000 Hz und 2.000 Hz rauscht es genau so viel wie zwischen 10.000 Hz. und 11.000 Hz. Mathematisch spricht man von einem gleichmäßigen „Leistungsdichtespektrum“. Subjektiv klingt weißes Rauschen eher höhenbetont – wie ein Zischen.

Rosa Rauschen dagegen hat eine andere Verteilung: Hier nimmt die Leistungsdichte mit steigender Frequenz ab, subjektiv empfinden wir es aber als „ausgewogener“ als das weiße Rauschen. Wenn es ganz genau sein soll, dann nimmt die Leistungsdichte beim rosa Rauschen um 3 dB pro Oktave ab.

Daneben existieren noch weitere „Farbvarianten“, die sich aber eher selten in Synthesizern finden lassen. Die Bezeichnungen sind auch nicht unbedingt standardisiert. „rotes“ Rauschen ähnelt dem rosa Rauschen, hat aber einen steileren Abfall der Leistungsdichte (6 dB pro Oktave) über die Frequenz, „blaues“ Rauschen hat dagegen ein noch höhenbetonteres Spektrum als das weiße Rauschen.

Bei all der Mathematik sollte man sich nicht darüber täuschen, dass Rauschgeneratoren in Synthesizern meist keine Laborinstrumente sind und somit ein weißes Rauschen von verschiedenen Synthesizer-Modulen stets etwas unterschiedlich klingen wird.

Doepfer hat zwei – sehr ähnlich ausgestattete – analoge Rauschmodule im Programm, den A-118-1 Noise Generator und den „Slim Line“ Rauschgenerator A-118-2. Beide halten neben weißem und farbigem Rauschen auch eine kontinuierliche Zufallsspannung bereit. Der A-118-2 kann bei halber Breite (4 TE) noch mit einem integrierten Sample & Hold bzw. Track & Hold aufwarten.

„Digitales-“ oder Zufallsrauschen

Neben analogen Rauschquellen gibt es auch die Möglichkeit, Rauschen mit Hilfe von sehr rasch getakteten zufälligen Impulsen zu erzeugen. Das Prinzip dahinter ist musikalisch sehr interessant, weil wir zunächst mit einer definierten Frequenz – also eigentlich einer festen „Tonhöhe“ starten: Diese Frequenz ist der Taktgeber für einen Zufallsgenerator, der dann aber – zufällig – zu jedem Taktimpuls einen Ausgangsimpuls – oder auch nicht – erzeugt. Dadurch geht die Tonalität des Taktsignals weitgehend verloren, aber eben nur weitgehend und nicht vollständig! Wir können feststellen, dass sich bei Änderung der Taktfrequenz das Rauschen verändert, und zwar so, als hätte es dann doch so etwas wie eine Tonhöhe.

Neben dem Modul A-117 Digital Noise kann man auch mit den Zufallsmodulen A-152 oder A-149-1 und A-149-2 digitales Rauschen erzeugen.

Beiträge zu einzelnen Rauschgeneratoren

Neben den klassischen Rauschgeneratoren A-117, A-118-1 und A-118-2 können auch schnell getaktete Zufallsgeneratoren Rauschen erzeugen.

Ungewöhnliche Klangerzeuger

Auch wenn die Verwendung ausgefuchster Zufallsgeneratoren zur Gewinnung schnöden Rauschens bereits „gewöhnungsbedürftig“ ist – damit ist das Arsenal der Klangerzeuger im Modularsystem lange noch nicht erschöpft! Alles, was eine halbwegs schnelle Wechselspannung erzeugen kann, ist für uns ganz automatisch ein „Kandidat“ für interessante Klänge!

Pfeifende Filter sind noch recht gebräuchlich, aber auch Sequencer müssen nicht nur über den „Rubycon“ tuckern, sondern können klanglich Dampf machen, BBDs können mehr als „Chorus und Flanger“, und selbst die vermeintlich langsamen LFOs sind es wert, unter die Lupe genommen zu werden.

Wussten Sie übrigens, dass eine PLL ein intelligenter Oszillator ist, der nachsingen kann?

Filter als Klangerzeuger

Filter als Klangerzeuger kennen Sie. Einfach den Regler für die Selbstoszillation („Peak“, „Q“, „Emphasis“ oder „Resonance“ – je nach Hersteller oder Modul) hochgedreht, irgendwann piepst das Ding mit. Das funktioniert bei vielen (nicht allen!) Filtern auch dann noch, wenn gar kein Eingangssignal anliegt. Ergebnis ist in der Regel eine Sinusschwingung, die sich – über den Steuereingang zur Eckfrequenz – auch mit einem Keyboard oder Sequencer oft tonal spielen lässt (auch da gibt es große Unterschiede). Ob und wie das geht, hängt sehr vom jeweiligen Filter ab.

Wozu braucht man sowas, der Sinusausgang eines VCO tut’s doch ebenso? Oszillatoren sind meistens deutlich teurer als Filter, so dass man für einen Sinus schon mal auf den günstigen Ersatz zugreifen kann. Oder das Rack ist voll, aber man bräuchte halt noch einen Sinus irgendwo. Manchmal ist das klangliche Ergebnis der Filter-Eigenschwingung gar kein Sinus, sondern ein äußerst interessantes „Etwas“, wie z.B. beim A-106-1 Xtreme Filter. Bei anderen Filtern ist der erzeugte Sinus dagegen exakter als bei einfachen Oszillatoren – auch das kann ein Grund für den Einsatz sein. Nicht jedes Filter kann zur Selbstoszillation gebracht werden, und auch dann ist noch wichtig, ob sich die Frequenz mit Keyboard / Sequencer tonal steuern lässt. Dazu ist eine definierte Kennlinie von 1 V / Oktave (analog zu den Oszillatoren) erforderlich.

Noch ein Tipp für den tonalen Einsatz: Wenn Sie Filter als Sinus-Oszillatoren einsetzen, verändern Sie die einmal eingestellte Resonanz nicht mehr! Durch unterschiedlich starke Resonanz würde sich nämlich bei vielen Filtern die Tonhöhe der erzeugten Sinus-Schwingung verschieben (zwischen dem Einsetzen der Selbstoszillation und maximaler Resonanz sinkt die Frequenz etwa 1-2 Halbtöne, je nach Filter).

Die hier beschriebenen Module werden immer ein wenig Streuung in der Genauigkeit der werksseitigen Justierung aufweisen. Das betrifft insbesondere die Möglichkeit, selbstoszillierende Filter tonal spielen zu können: Was bei mir über 2-3 Oktaven in Ordnung war, ist bei einem anderen Modul gleichen Typs vielleicht bei weniger als 2 Oktaven vorbei. Bauteile haben Variationen, die Endkontrolle ebenfalls, es gibt Alterungsprozesse und bei gebrauchten Modulen findet man gelegentlich auch verstellte Trimmpotentiometer auf der Platine.

Die Oszilloskopbilder zu den Filtern zeigen jeweils die Schwingungsform bei Selbstoszillation. Meistens ist das eine Sinusschwingung, aber eben nicht immer. Der Spruch vom Filter als Sinusgenerator trifft also nicht in jedem Fall zu.

Als zusätzliche Klangquelle geeignet (Selbstoszillation):

A-101-1 Vactrol VCF: Die Kennlinie ist nicht einmal annähernd 1 V / Oktave, ein Einsatz als tonal spielbare Klangquelle ist daher nicht möglich. Durch die Trägheit des Vactrols entsteht auch ein deutlicher „Portamento“-Effekt („Schleifen“ der Tonhöhe bei schnellem Wechsel der Eckfrequenz). Die Selbstoszillation setzt relativ spät ein („Emph.“-Regler ca. ab 7) und hat eine leicht asymmetrische Sinusform (oder geglättete Sägezahn-Form). Bei höherer Selbstoszillation („Emph.“-Regler ca. ab 8) beginnt das Signal deutlich zu verzerren (hartes Clipping) und geht in ein Rechtecksignal über.

A-101-2 Lowpass Gate: Das Verhalten ist ähnlich wie beim A-101-1 (beide Filter sind Vactrol-basiert). Selbstresonanz ist nur im „LP“ Modus möglich, nicht im gemischten VCA / VCF Modus. Bei meinem Exemplar ist ein reiner Sinus ohne Clipping fast nicht erzielbar: Sobald Selbstoszillation auftritt, wird das Signal bereits verzerrt.

Selbstoszillation A-101-2. Leichte Verzerrung bereits beim Einsetzen der Selbstoszillation.

A-101-6 Opto FET Filter/Phaser: An Stelle von Vactrols arbeiten hier optische Feldeffekt-Transistoren. Über einen relativ engen Bereich von ca. 1 Oktave arbeitet das Tracking so halbwegs nach 1V / Oktave, das größte Manko für „tonales Spielen“ sind aber unvorhersehbare und sprunghafte Veränderungen von Frequenz und Amplitude. Manchmal bricht das Sinussignal der Selbstoszillation ohne zugeführtes Eingangssignal sogar komplett weg.

Zudem ist die erzeugte Sinusschwingung ziemlich „eckig“ im Oszilloskop, es gibt also Verzerrungen. Lowpass- und Highpass-Modus unterscheiden sich dabei nicht wesentlich. Der Phaser (Allpass-) Modus erzeugt eine verzerrte Rechteckschwigung.

A-101-6 in Eigenschwingung, hier im „LP“ Modus.

Zum Vergleich die ziemlich perfekte Sinusschwingung aus einem A-110-4.

A-102 Diode Low Pass: Die Kennlinie ist näherungsweise 1 V / Oktave (ca. +/- 1 Oktave tonal einsetzbar), das Signal ist ein reines Sinussignal, das bei höheren Frequenzen noch eine große Amplitude aufweist, aber bei zunehmend niedrigeren Frequenzen leiser wird und dann irgendwann sogar komplett „abreißt“. Das macht das Filter für den Einsatz als „elektronische Bassdrum“ nicht ideal geeignet: Hier wird ein tief gestimmtes Filter in Selbstoszillation mit einer schnellen Hüllkurve (Decay) moduliert. Ganz tiefe Frequenzen werden also nicht erreicht, das Ganze lässt sich aber noch sehr gut für „elektronische Tomtoms“ à la Simmons-Drums einsetzen.

Selbstoszillation A-102. Große Amplitude bei höheren Frequenzen …

… und deutlich geringere Amplitude bei niedrigeren Frequenzen. (Abb. bei gleicher Verstärkung.)

A-103 18dB Low Pass (TB303 Type): Die Kennlinie ist näherungsweise 1 V / Oktave, aber die Selbstoszillation ist aber nicht über den gesamten Frequenzbereich verfügbar: sie setzt erst ab etwa 1100 Hz ein, die Amplitude ist dabei insgesamt vergleichsweise gering.

Ein Sinus vom A-103 Filter (Selbstoszillation).

A-105 SSM 24dB Lowpass Filter: Die Kennlinie ist näherungsweise 1 V / Oktave (ca. +/- 1 Oktave tonal einsetzbar). Die Selbstoszillation erzeugt ein sauberes Sinussignal ohne »Auffälligkeiten«.

A-106-1 Xtreme Filter (kein Sinus, aber interessant): Die Kennlinie ist nicht einmal annähernd 1 V / Oktave, das hatte bei einem »xtremen« Filter aber auch niemand ernsthaft erwartet, oder?

Abhängig von den Clipping-Parametern „Cl+“ und „Cl-“ verändert sich die entstehende Schwingungsform noch weiter.

Zudem verändert sich die Form der Eigenschwingung des A-106-1 Filters dynamisch mit der Frequenz. Bei höheren Frequenzen ist aufgrund der sich dann chaotisch verändernden Schwingungsformen eine eindeutige Basisfrequenz nicht mehr feststellbar.

Selbstoszillation A-106-1 (Cl+ = 0, Cl- = 0).

Selbstoszillation A-106-1 (Cl+ = 10, Cl- = 0).

Selbstoszillation A-106-1 (Cl+ = 10, Cl- = 10).

Selbstoszillation A-106-1 bei höherer Frequenz.

A-106-6 XPander VCF (Selbstoszillation erlauben nur die 8 Filter der rechten „Filter Group“): Die Kennlinie ist recht nahe an 1 V / Oktave (ca. +/- 2-3 Oktaven tonal einsetzbar). Interessant für Sounddesigner: Die mit Selbstoszillation erzeugten Schwingungsformen sind zwischen den verschiedenen Filtermodi unterschiedlich (insbesondere bei „2N 1L“ und „3H 1L“) und weichen dabei teils massiv vom üblichen Sinus ab.

Selbstoszillation A-106-6, 2B (12 dB Bandpassfilter).

Selbstoszillation A-106-6, 2H1L (12 dB Hochpass- & 6 dB Lowpassfilter).

Selbstoszillation A-106-6, 2N1L (12 dB Notch- & 6 dB Lowpassfilter).

Selbstoszillation A-106-6, 3H1L (18 dB Highpass- & 6 dB Lowpassfilter).

Selbstoszillation A-106-6, 4L (24 dB Lowpassfilter).

Selbstoszillation A-106-6, 2L (12 dB Lowpassfilter).

Selbstoszillation A-106-6, 3A1L (18 dB Allpass- & 6 dB Lowpassfilter).

Selbstoszillation A-106-6, 4B (24 dB Bandpassfilter).

A-107 (nur 18 der 36 Filter): An dieser Stelle sollen nicht alle 18 zur Selbstoszillation fähigen Modi vorgestellt werden, sondern nur diejenigen, die beim A-106-6 fehlen und sichtbar vom „langweiligen“ Sinus abweichen.

A-108 6/12/24/48 dB Low Pass / Band Pass (Transistorkaskade): Die Kennlinie ist näherungsweise 1 V / Oktave (ca. +/- 2 Oktaven tonal einsetzbar). Ausgegeben wird eine ziemlich exakte Sinusschwingung. Die Amplitude der Selbstoszillation nimmt dabei zu von 48dB (am leisesten) über 24dB, 12dB, 6dB bis hin zum Bandpass-Ausgang mit der größten Amplitude.

A-109 VC Signal Processor: Der A-109 erzeugt in Selbstoszillation ebenfalls ein ziemlich exaktes Sinussignal.

Das Filter des Moduls A-111-5 Mini Synthesizer Voice: Die Kennlinie entspricht sehr genau 1 V / Oktave, das Filter kann dadurch über viele Oktaven tonal gespielt werden. Das erzeugte Signal ist ebenfalls ein ziemlich exakter Sinus.

Selbstoszillation der Filtersektion des A-111-5.

A-120 24 dB Low Pass 1 (Transistorkaskade): Die Kennlinie ist näherungsweise 1 V / Oktave (ca. +/- 1 Oktave tonal spielbar). Eine Besonderheit ist zu berücksichtigen, wenn das Modul ohne nachgeschalteten Verstärker eingesetzt werden soll: Bei zu geringem Ausgangswiderstand bricht die Selbstoszillation bei tiefen Frequenzen ab – hier sollte man zumindest einen passiven Abschwächer einschalten, der ca. auf Reglerposition »8« eingestellt wird. Auch der A-120 erzeugt in Selbstoszillation ein ziemlich exaktes Sinussignal.

A-121 Multimode VCF: Die Kennlinie folgt (zumindest bei meinem Exemplar) über mehrere Oktaven bemerkenswert exakt 1 V / Oktave! Die Schwingungsformen der vier Ausgänge sind deutlich unterschiedlich, der exakteste Sinus kommt aus dem »Notch«-Ausgang, die Selbstoszillation ist dabei im Vergleich eher leise (in der Grafik angeglichen).

Selbstoszillation A-121 (Highpassfilter).

Selbstoszillation A-121 (Lowpassfilter).

Selbstoszillation A-121 (Bandpassfilter).

A-121-2 12dB Multimode VCF: Der ganz anders klingende Nachfolger des A-121 hat ebenfalls ein bemerkenswert gutes Tracking über mehrere Oktaven.

Die erzeugte Sinusschwingung ist relativ exakt und weist im Gegensatz zum deutlich „wilder“ klingenden Vorgänger zwischen Lowpass, Highpass und Bandpass keine nennenswerten Unterschiede auf – weder in der Schwingungsform, noch in Tracking oder Amplitude.

Einzige Ausnahme ist der „Notch“-Modus. Hier ist die erzeugte Selbstoszillation zwar ebenfalls eine Sinusschwingung, diese ist aber um Klassen leiser als bei allen anderen Filter-Betriebsarten.

A-121-2: Selbstoszillation im Lowpass-Modus.

A-121-2: Selbstoszillation im Notch-Modus.

A-122 24 dB Low Pass 2: Die Kennlinie ist näherungsweise 1 V / Oktave (ca. +/- 1-2 Oktaven tonal spielbar), das Filter erzeugt dabei ein reines Sinussignal (ohne Abbildung).

A-123 24dB Highpass: Auch hier ist die Kennlinie ca. 1V / Oktave und das Modul ist über etwa 2 Oktaven tonal spielbar. Mein Exemplar ist allerdings auch schon etwas älter, das Modul wird ja seit geraumer Zeit nicht mehr produziert. Das in der Selbstoszillation erzeugte Signal weicht vom Sinus ab, der positive Teil der Schwingung ist breiter als der negative, beide sind zudem etwas „schief“.

A-123-2 6/12/24dB Highpass: Kennlinie und tonale Spielbarkeit sind analog zum Vorgänger A-123 (ca. 2 Oktaven sind ok): Das Sinussignal ist allerdings deutlich sauberer, wenn auch nicht „perfekt“.

A-123-2: Sinus in Selbstoszillation (6dB-Ausgang).

Als zusätzliche Klangquelle bedingt geeignet (keine Selbstoszillation, aber Klangerzeugung über „Filter Ringing“):

A-106-5 SEM VCF: Sowohl im Lowpass, als auch im (überblendbaren) Highpass-, sowie im Bandpass-Modus kann das Filter mit einem kurzen Impuls am Audioeingang zu einem kurzen Ton angeregt werden. Die Kennlinie dafür folgt näherungsweise 1 V / Oktave (ca. +/- 2 Oktaven tonal einsetzbar).
A-124 Wasp Filter: Hier gilt Ähnliches wie beim A-106-5, das Tracking ist etwas ungenauer, so dass das Filter tonal nur über ca. +/- 1 Oktave eingesetzt werden kann.
A-127 VC Triple Resonance Filter: Selbstresonanz ist nur bei hohen Eckfrequenzen möglich, aber über »Anpingen« kann das Filter auch bei tieferen Frequenzen zum Klingen gebracht werden. Bei sorgfältiger Einstellung des Reglers »CV Ampl« (ca. auf 8) lässt sich das Filter über +/- 2-3 Oktaven tonal einsetzen. Besonderheit: Hier haben wir gleich drei solcher Filter (mit Einzelausgängen und separaten Steuereingängen!) in einem Modul zur Verfügung.

Als zusätzliche Klangquelle nicht geeignet (keine Selbstoszillation):

A-104 Trautonium Formant Filter.
A-128 Fixed Filter Bank.
A-129-2 Vocoder Synthesis Section.
A-106-6 XP Filter: Die Filter auf der linken Seite (»3A«, »2N«, »2H 1L«, »3H«, »2H«, »1H«, »3L« und »1L«) sind nicht zur Selbstoszillation fähig und können auch nicht für ein »Filter Ringing« eingesetzt werden.

Näheres zum Filter Ringing

Das „Filter Ringing“ entsteht durch einen kurzen Impuls im Audioeingang des Filters. Das Filter muss dabei kurz vor der Selbstoszillation stehen, der Impuls kann z.B. von einem digitalen Zufallsgenerator (A-117), aber auch von einem sehr kurz eingestellten ADSR-Generator stammen. Das Filter wird dadurch in Schwingung versetzt und erzeugt einen kurzen Ton, der z.B. für perkussive Klänge mit Assoziationen zu Bassdrum, Bongos, Regentropfen usw. einsetzbar ist.

Versuchen Sie das ruhig auch mit dem Output eines ADSR-Generators als „Audiomaterial“ und einer etwas längeren Decay- oder Release-Zeit: Das Filter wird zweimal hintereinander (ggf. auch unterschiedlich intensiv) angeregt.

Beim SEM-Filter geht ja doch noch was!

Ein besonderer Trick, der nach meinem Wissen so nur beim A-106-5 SEM Filter funktioniert: Durchfahren Sie die Eckfrequenz sehr schnell (mit oder ohne hoher Resonanz), und das Filter erzeugt perkussiv nutzbare Geräusche. Ein Eingangssignal ist dafür nicht erforderlich.

Bereits hier wird deutlich, dass jedes Filter eine eigene »Persönlichkeit« hat: Neben Unterschieden der eigentlichen Filtercharakteristik gibt es noch eine Reihe weiterer Aspekte, die gezielt zur klanglichen Gestaltung eingesetzt werden können.

Beiträge zu einzelnen Filtern

LFOs als Klangerzeuger

Die ersten Moog Modularsysteme kannten keinen LFO. Wozu auch, man konnte doch schließlich einen Oszillator nehmen und ihn nach Bedarf tiefer stimmen, bis der gewünschte Frequenzbereich erreicht war. Der dritte Oszillator des Mini-Moog hatte für solche Zwecke am Oktavwahlschalter eine Extrastellung für den LFO-Betrieb.

Umgekehrt herum geht das Spiel natürlich auch: Oft kann man einen LFO bis weit in den hörbaren Audiobereich stimmen. Prinzipiell besteht ohnehin kein wirklicher Unterschied zwischen dem Ausgangssignal eines LFOs oder dem eines VCOs: Wechselspannung ist Wechselspannung, nur eben üblicherweise in unterschiedlichen Frequenzbereichen.

Aber: Die für eine stabile Tonalität so wichtige Temperaturkompensation hat üblicherweise dann doch nur der »echte« VCO.

Was ist damit gemeint? Die meisten Oszillatoren sind in ihrem Rohzustand vergleichsweise empfindlich gegenüber Schwankungen der sie umgebenden Temperatur. Wird es wärmer oder kälter, dann verändert sich auch die Tonhöhe der Oszillatoren. Im heißen Scheinwerferlicht eines Konzerts (insbesondere in der Ära bevor es LED-Scheinwerfer gab!) kann das recht unangenehm werden und der Synthesist ist mehr mit Nachstimmen als mit Spielen beschäftigt. Eine »klassische« Lösung besteht darin, die temperaturempfindlichen Bauteile des Oszillators (es sind nur wenige) mit einer »Heizung« zu versehen, die sie auf eine konstante Temperatur (z.B. 60 Grad Celsius) aufheizt.

Alle Doepfer-LFOs können auch im moderaten Audiobereich eingesetzt werden. Die folgenden LFOs sind in ihrer Frequenz per Steuerspannung (CV-Eingang) regelbar:

A-143-4 Quad VCLFO/VCO

Der A-143-4 kommt im Vergleich zu allen anderen LFOs einem „echten“ VCO schon ziemlich nahe. Die Spannungssteuerung ist relativ nahe an 1V/Oktave, Ausgänge für Rechteck und Dreieck, Reset- (Sync-)Option. Und das ganze vierfach – sehr schön für Drones.

A-143-9 VC Quadrature LFO

Auch der A-143-9 ist beinahe schon ein »richtiger« VCO, der Tonumfang reicht sehr weit hinauf (bis ca. 3 kHz). Der LFO gibt dafür ausschließlich Sinusklänge aus – in 4 phasenverschobenen Varianten. Allerdings ist die Abstimmung an eine 1 V / Oktave Kennlinie bei den normalen VCOs doch noch ein Stück exakter. Mehr dazu…

A-147 VC LFO

Aufgrund des geringen Frequenzbereichs (bis knapp unter 180 Hz) nur recht eingeschränkt als Klangquelle nutzbar. Die erzeugten Schwingungsformen sind allerdings sehr exakt. Mehr dazu…

Nicht per CV steuerbare LFOs

Auch die nicht per Steuerspannung regelbaren LFOs können als Klangerzeuger interessant sein:

Der A-145 verfügt über normalen und invertierten Sägezahn, Sinus, Dreieck und Rechteck und reicht in der Frequenz bis über 4.000 Hz.

Der A-146 ist mit seinen stufenlos einstellbaren Schwingungsformen (zwischen Sägezahn und Dreieck) höchst flexibel, reicht aber leider nur bis knapp unter 800 Hz.

Beiträge zu einzelnen LFOs

Hüllkurven als Klangerzeuger

Analog zu LFOs können natürlich auch Hüllkurvengeneratoren für Audiozwecke eingesetzt werden. Speziell die sehr schnellen A-140 ADSR sind hier gut geeignet.

Zum periodischen Auslösen der Hüllkurven benötigen Sie noch ein Triggersignal in Audiofrequenz (Rechteckausgänge von schnellem LFO oder VCO) oder einen Komparator (z.B. A-167), der bei Unterschreiten einer Spannung (etwa in der Release-Phase) ein Triggersignal erzeugt.

Neben dem A-140 ist insbesondere der A-143-1 Complex Envelope Generator interessant: Er kann durch die Koppelung der einzelnen Hüllkurven ungewöhnliche Klänge erzeugen. So schnell wie ein A-140 ist er aber nicht, es gibt also gewisse Grenzen für höhere Frequenzen.

Beiträge zu einzelnen Hüllkurvengeneratoren

Sequencer als Klangerzeuger

Der A-155 Sequencer als grafischer Oszillator.

Der A-155 Sequencer ist ein recht brauchbarer „grafischer“ Oszillator. „Grafisch“ deshalb, weil Sie mit Hilfe der Drehregler für die einzelnen Schritte den Verlauf der Schwingungsform darstellen können (Schieberegler wären für diesen Zweck natürlich nochmal anschaulicher). Verwenden Sie als Taktgeber einen schnellen LFO oder gleich einen VCO (jeweils Rechteck als Ausgang), dann lässt sich das Ganze auch gut tonal spielen.

Nulldurchgänge im Sequencer

Wenn Sie einen oder mehrere „Nulldurchgänge“ einstellen (d.h. den Ausgabewert von mindestens einem der 8 Schritte ganz auf 0 stellen), dann wird sich die Frequenz des erzeugten Tons erhöhen.

„Tonleitern“ und stimmbares Rauschen im Sequencer

Tonleiterartige Effekte erzielen Sie, wenn der erste oder letzte Schritt (und damit die gesamte Länge der Sequenz) an einem angeschlossenen A-154 Sequencer Controller verändert wird. Mit einem A-154 Sequencer Controller lässt sich auch ein stimmbares Rauschen (ein wenig ähnlich wie beim A-117) erzeugen, wenn über den Regler „Mode“ des A-154 „Random“ ausgewählt wird. Die „Frequenz“ des Rauschens lässt sich dann über den Regler „Clock“ des A-154 einstellen.

Beiträge zu einzelnen Sequencern

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Synthesizer – Grundlagen

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