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Digitale Synthesizer

Frequenzmodulation

Eine Revolution war die Erfindung von Synthesizer mit digitaler Klangerzeugung, zunächst per FM-Synthese. Diese war prinzipiell auch mit analogen Oszillatoren möglich, wurde allerdings erst in den 1970er Jahren durch die digitale Form entwickelt. Vorteil letzterer war dabei die komfortable Anwendung der FM-Synthese: Bei der FM-Synthese erzeugen digitale Oszillatoren (sog. Operatoren) verschiedene Sinusschwingungen, die sich in Abhängigkeit von einem gewählten Algorithmus gegenseitig modulieren, sodass sich komplexe Schwingungsformen ergeben. Eine Besonderheit 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. 1983 erschien dann mit dem DX7 der Synthesizer, der den gesamten Markt revolutionieren sollte und den analogen Synthesizer zunächst verdrängte. Er war „der“ Synthesizer der 1980er Jahre und man findet kaum eine Pop-Musikaufnahme aus dieser Zeit, auf der kein DX7 zu hören ist.

Sound-Sampling

Eine weitere Revolution war das Sampling. Beim Sampling werden natürliche Klänge digitalisiert – gesampelt. Diese digitalen Wellenformen bilden dann die Grundlage der Klangerzeugung. Mit dem Sampler war auf einmal das möglich, was bisher nur mit dem analogen Mellotron möglich gewesen war (das mit Magnetbändern betrieben wurde).

Die technischen Möglichkeiten der Wiedergabe waren 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 dann mit dem MIRAGE von Ensoniq der erste, für die breite Masse erschwingliche Sampler auf den Markt. Sampling prägte also das Klangbild der Popmusik der 1980er Jahre – Heute können mit den weitaus schnelleren und leistungsfähigeren Computern und Soundkarten umfangreiche Sampling-Bibliotheken geladen und für computerbasierte Musikarrangements genutzt werden.

Workstations

1987 brachte Roland einen Synthesizer auf den Markt, der aufgrund seiner Klangerzeugungs-Möglichkeiten (Samplingund Modulation) sehr populär wurde. KORG führte wenig später mit ihrem M1 diese Fusions-Philosophie fort: Sie präsentierten einen Synthesizer, oder  vielmehr einen neuen Typus, ein Sammelsurium an Geräten: Die „Workstation“ – Hier waren zum ersten Mal ein Synthesizer, ein Effektgerät, ein Drumcomputer und ein  Sequencer in einem Gerät integriert. Dieses erlaubte das Erstellen kompletter Musiksequenzen in einem Gerät, ohne weitere externe Hardware.

Physical-Modelling-Synthesizer

Anfang der 1990er Jahre kamen dann 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“ Klangerzeugung digital zu simulieren. Das bedeutet, man berechnet zuerst wie sich z.B. Luftschwingungen in einer Trompete verhalten oder die Saite einer Violine schwingt und “baut” dann einen mathematischen Algorithmus-Komplex, der dasselbe Ergebnis abliefern soll. Das Ergebnis wird dann noch für die die Synthesizer-Umgebung  emuliert – und fertig ist die perfekte Kopie eines natürlichen Klanges durch das Wunder der Mathematik.

Dieses sicher schon länger bekannte Prinzip konnte erst umgesetzt werden, als der Karplus-Strong-Algorithmus entwickelt wurde. Für eine Echtzeitberechnung waren dann noch leistungsfähige digitale Signalprozessoren (DSP) nötig, die aber erst Ende der 1980er Jahre zur Verfügung standen.

Wie bei der FM-Synthese sicherte sich Yamaha die Rechte dieser Synthese und entwickelte ab 1989 zusammen mit der Stanford University dieses Syntheseverfahren. Der erste Synthesizer, der mit dieser Technik arbeitete, ging 1994 in Serienfertigung. Mit dieser Technik versuchte man auch bald, alte analoge Vorbilder zu digitalisieren. Dazu gehören der Clavia Nord Lead, der Access Virus und die Synthesizer des Unternehmens Waldorf Music. 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 wertlos gewordene Synthesizer wie Rolands TB-303 stiegen dadurch wieder erheblich im Wert.

Hybrid-Synthesizer

Die meisten Synthesizer sind heutzutage komplett digital aufgebaut. Sie verwenden DSP-Bausteine zur Klangerzeugung und die verschiedenen Formen der Klangsynthese werden gleichzeitig eingesetzt.

In den letzten Jahren wurden immer mehr sogenannte Hybrid-Synthesizer entwickelt, die DSPs mit analogen Bauteilen kombinieren.  Das Konzept des hybriden Synthesizers stammt aus den 1980er Jahren, und kombiniert kurze digitale Samples oder additiv erzeugte Wellenformen mit analogen Filtern. Der SY99 von Yamaha konnte zum Beispiel geladene Samples in die FM-Synthese einspeisen. Die daraus resultierenden Wellenformen konnte er nochmals subtraktiv bearbeiten (Filter) und kombinierte so Sampler und digitale FM-Synthese mit subtraktiver Klangerzeugung.

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