Was macht dieser Regler? Einen eigenen Klang bauen

Ein Synthesizer erzeugt Klang, statt ihn abzuspielen. Er hat keine Aufnahmen im Bauch, sondern baut die Schwingung von Grund auf selbst zusammen. Deshalb kann er Klänge machen, die es in der Natur nicht gibt.

IM HEFT: KAP 13 · ALTE FASSUNG

Das ist der häufigste Irrtum. „Synthesizer" sagt nichts über das Gehäuse aus, sondern nur über die Art, wie Klang entsteht. Dieselbe Technik steckt in einem schrankgroßen Kabelmonster und in einer kleinen Kiste ohne eine einzige Taste.

Alle vier sind Synthesizer. Keyboard und Synthesizer sind nicht dasselbe. Die Tastatur ist nur die Eingabe, also die MIDI-Seite. Man kann einen Synthesizer ohne Tasten haben, gespielt von einem Sequenzer. Und man kann ein Keyboard haben, das nur Aufnahmen abspielt und gar nichts synthetisiert.

IM HEFT: KAP 13 · ALTE FASSUNG

Jeder Klang lässt sich aus reinen Sinustönen zusammensetzen: der tiefste, der Grundton, bestimmt die Tonhöhe, die Obertöne darüber bestimmen die Klangfarbe, also ob etwas scharf, hohl oder rund klingt.

• Oszillator. Erzeugt einen rohen Grundton. Meist eine einfache Wellenform. Eine Sägezahnwelle klingt scharf und obertonreich, eine Sinuswelle weich und rund wie ein Pfeifton.
• Filter. Nimmt Anteile aus diesem Klang wieder weg. Ein Tiefpass lässt die Tiefen durch und schneidet die Höhen ab. Das ist der Regler, den man in elektronischer Musik am deutlichsten hört, wenn ein Klang sich langsam öffnet oder schließt. Direkt daneben sitzt fast immer Resonanz: sie hebt genau die Frequenz an, an der das Filter gerade schneidet. Wenig davon macht den Klang pfeifender und präsenter, viel davon macht das Filterfahren erst zu dem Effekt, den man aus Acid und Techno kennt. Ganz aufgedreht fängt das Filter an, selbst zu pfeifen.
• Hüllkurve und Verstärker. Bestimmen den Verlauf über die Zeit. Auf dem Gerät stehen dafür vier Buchstaben, A D S R, und du wirst sie überall wiederfinden: Attack, wie schnell der Ton da ist. Decay, wie schnell er von der Spitze abfällt. Sustain, auf welchem Pegel er stehen bleibt, solange die Taste unten ist. Release, wie lange er nachklingt, nachdem du losgelassen hast. Eine Orgel hält den Ton, solange die Taste unten ist. Ein Klavier fängt nach dem Anschlag sofort an abzufallen, auch wenn du hältst. Streicher brauchen einen Moment, bis der Ton da ist. Mit denselben vier Reglern kommt man in die Nähe von allen dreien.

Was ein Filter wegnimmt, zeigt das Spektrum: der Klang zerlegt in Sinustöne, jeder als Balken an seiner Frequenz. Ein Sägezahn auf 110 Hertz, also 110 Schwingungen pro Sekunde, hat seine Obertöne auf 220, 330, 440 Hertz und so weiter. Gemessen wird in Dezibel, kurz dB: minus 6 dB heißt halb so stark, minus 12 dB ein Viertel.

[Die Mitmach-Grafik dazu steht oben.]

Neben dem Cutoff zählt die Flankensteilheit: wie viel das Filter oberhalb der Kante pro Oktave wegnimmt, also pro Verdopplung der Frequenz. Üblich sind 12 und 24 dB, auch 2-Pol und 4-Pol genannt. Ein 24-dB-Filter klingt entschiedener, weil eine Oktave über der Kante nur ein Sechzehntel übrig bleibt statt ein Viertel: beim Drehen hörst du genau, wo die Kante gerade steht. Daneben gibt es drei weitere Grundformen.

Dazu kommt fast immer ein LFO, eine sehr langsame Schwingung, die selbst nicht klingt, sondern etwas anderes bewegt. Legt man ihn auf die Tonhöhe, bekommt man ein Vibrato. Legt man ihn auf das Filter, bekommt man das typische Wabern.

IM HEFT: KAP 13 · ALTE FASSUNG

Viele Synthesizer können eine Stimme mehrfach übereinanderlegen. Das heißt Unison: mehrere Kopien derselben Stimme, jede ein wenig verstimmt, englisch Detune, und im Stereobild verteilt, also etwas weiter links oder rechts. Der Klang wird dadurch breiter und dicker. Viele verstimmte Sägezähne übereinander sind der typische Klang von Trance, bekannt als Supersaw.

Was dabei passiert, zeigt schon das kleinste Beispiel: zwei Sägezähne mit 110 und 111 Hz, also 110 und 111 Schwingungen pro Sekunde. Mal laufen sie gleichauf und verstärken sich, mal gegeneinander und schwächen sich ab. Dieses An- und Abschwellen heißt Schwebung, und es kommt genau so oft pro Sekunde, wie die beiden auseinanderliegen, hier also einmal. Mit mehr Stimmen überlagern sich viele solcher Schwebungen.

IM HEFT: KAP 13 · ALTE FASSUNG

Nicht jeder Synthesizer arbeitet gleich. Die Begriffe begegnen dir überall, deshalb hier die fünf wichtigsten, jeweils mit einem Satz vorneweg:

• Subtraktiv. Fang mit einem obertonreichen Klang an und schneide weg, was du nicht willst. Der klassische Weg, und der, den die drei Stationen oben beschreiben.
• FM. Zwei Schwingungen modulieren sich gegenseitig. Ergibt glasige, metallische und glockenartige Klänge, die subtraktiv kaum hinzukriegen sind.

Genauer: wie FM funktioniert

Genauer gesagt schiebt der Modulator die Tonhöhe des Trägers, also der Schwingung, die du hörst, rauf und runter, im Bild hundertmal pro Sekunde. So schnell hört man kein Wackeln mehr, sondern neue Obertöne. Wie stark geschoben wird, heißt Modulationsindex oder kurz β, am Gerät steht dafür zum Beispiel Amount oder Index. Je höher er steht, desto mehr Obertöne. Stehen Träger und Modulator in einem krummen Verhältnis zueinander, klingt das Ergebnis metallisch und glockenartig.

• Wavetable. Statt einer festen Wellenform gibt es eine ganze Tabelle davon, und du fährst im Klang von einer zur nächsten. Gut für Bewegung und Entwicklung.

• Physical Modeling. Der Rechner simuliert ein echtes Instrument samt Material und Anblasgeräusch, statt es aufzunehmen.

• Granular. Eine Aufnahme wird in winzige Stücke geschnitten, die Körner. Jedes bekommt ein kurzes Ein- und Ausblenden, dann laufen sehr viele davon gleichzeitig, überlappend und in neuer Reihenfolge.

Kurz: Kleine Körner machen aus der Aufnahme eine Klangfläche, große lassen sie in Schnipseln erkennbar.

Genauer: Korngröße, Position, Dichte

Die wichtigste Stellschraube ist die Korngröße, also wie lang jedes Korn ist. Üblich sind 1 bis 100 Millisekunden. Kleine Körner lösen die Aufnahme in eine Textur auf, eine Klangfläche, in der nichts Einzelnes mehr herauszuhören ist. Bei großen bleibt sie in Schnipseln erkennbar.

Dazu kommen die Position, also die Stelle in der Aufnahme, aus der die Körner stammen, die Dichte, also wie viele Körner pro Sekunde starten, und die Tonhöhe jedes Korns. Bleibt die Position stehen, kommen alle Körner aus demselben Moment und der Klang hält an. Das heißt Einfrieren. Wandert sie langsamer als normal durch die Aufnahme, wird der Klang länger, aber nicht tiefer. Das heißt Dehnen.

IM HEFT: KAP 13 · ALTE FASSUNG

Rhythmus und Tonhöhe sind dasselbe, nur unterschiedlich schnell. Wer das einmal gehört hat, versteht, warum Akkorde klingen, warum jeder Ton eine Farbe hat und warum dein Synth einen Regler für die Feinstimmung braucht.

Vom Schlag zum Ton

Spiel eine Kick zweimal pro Sekunde, und du zählst mit. Zehnmal pro Sekunde, und es wird ein Wirbel. Ab etwa 20 Schlägen pro Sekunde hört dein Ohr auf zu zählen und hört eine Tonhöhe. Die Schläge pro Sekunde heißen dann Hertz (Hz). 110 Schläge pro Sekunde sind ein A, 220 das A eine Oktave darüber: doppelt so schnell heißt eine Oktave höher.

Zwei Trommeln werden ein Intervall

Spielen zwei Trommeln gleichzeitig, die eine dreimal, während die andere zweimal schlägt, hörst du einen Polyrhythmus 3 : 2. Beschleunigst du beide gleich stark, wird daraus eine Quinte. Drei Trommeln im Verhältnis 4 : 5 : 6 werden ein Dur-Akkord. Dieselben Zahlen, die langsam als Groove laufen, klingen schnell als Harmonie. In der Web-Fassung dieses Hefts kannst du es oben selbst hören und umschalten.

In jedem Ton steckt ein Akkord

Ein gespielter oder gesungener Ton ist nie nur eine Frequenz. Über dem Grundton schwingen Obertöne mit dem Doppelten, Dreifachen, Vierfachen und so weiter (Heft 1, Kapitel 13, Sinustöne addieren). Hört man sie einzeln, sind es klare Töne: Oktave, Quinte, wieder Oktave, große Terz. Die Obertöne 4, 5 und 6 sind genau der Dur-Akkord aus dem Trommelversuch. Erst zusammen, und wenn sie sich gemeinsam bewegen, hört dein Ohr einen einzigen Klang mit einer Farbe.

Selbst ausprobieren: Obertöne am Mac sehen

Im Kurs live: Obertöne sehen

Das zeige ich am Synth, nicht im Video. Auf dem Mac laufen dafür zwei kostenlose Programme neben dem Synth: Signalizer (Open Source, als Plugin und als eigenes Programm) zeigt das Spektrogramm, also die Obertöne als Linien auf einer Zeitachse, die nach links wegläuft, dazu das Spektrum als Ausschläge und ein Oszilloskop. sMexoscope (GPL) ist ein schlichtes, groß lesbares Oszilloskop für die stehende Welle. Beide kannst du dir selbst installieren und hinter jeden Synth in deiner App oder DAW hängen.

Dein Klavier ist ein bisschen schief. Warum?

Reine Intervalle aus der Obertonreihe passen nicht lückenlos in zwölf gleiche Halbtöne. Die gleichstufige Stimmung, die fast jedes Keyboard, jede Groovebox und jede DAW benutzt, teilt die Oktave in zwölf gleiche Schritte zu je 100 Cent. Dafür ist jedes Intervall außer der Oktave ein wenig verschoben. Die Quinte nur um 2 Cent, die große Terz um 14 Cent nach oben. Hören kannst du das als Schwebung (Heft 1, Kapitel 13): Obertöne der beiden Töne liegen fast, aber nicht genau aufeinander, und der Klang schwillt an und ab.

Warum gerade zwölf?

Wenn rein schöner klingt, warum stimmt man dann nicht einfach alles rein? Weil Musik die Tonart wechselt. Stimmst du ein Tasteninstrument rein in C, klingt C-Dur perfekt. Spielst du darauf aber d-Moll, ist dessen Quinte D-A nur 680 statt 702 Cent groß. Der Akkord jault hörbar. Hör dir die Akkordfolge unten in beiden Stimmungen an.

Die Lösung ist, die Oktave in gleiche Schritte zu teilen. Dann klingt jede Tonart gleich gut, keine ganz rein. Bleibt die Frage, wie viele Schritte. Die Grafik zeigt die Teilungen von 5 bis 19, dazu gestrichelt die Obertöne des Grundtons, also die Stellen, an denen es rein klingt. Mit 12 Schritten liegen Quinte und Quarte nur 2 Cent neben den reinen, die Terzen 14 bis 16 Cent. Keine kleinere Teilung kommt da heran, und viel mehr Tasten pro Oktave wären kaum zu spielen. Teilungen wie 19 oder 31 treffen die Terzen sogar besser, sie werden in der Mikrotonalmusik benutzt.

Quellen

Angeregt von drei Instagram-Reels aus meiner Sammlung, Grafiken und Ton hier sind eigene Umsetzungen: @thel.ab67, wann aus einem Schlag ein Ton wird, @benfilippone, Obertöne werden eine Stimme, @zacbradfordvoice, Obertöne der Stimme. Zur Frage, warum zwölf: Piano Mario, „Why are there 12 different notes?“ (englisch, ab 12:11).

IM HEFT: KAP 26 · ALTE FASSUNG

Eurorack ist ein Baukastenstandard für Hardware. Statt eines fertigen Synthesizers kaufst du einzelne Bausteine: einen Oszillator, ein Filter, eine Hüllkurve, einen Sequenzer, jeweils als eigenes Modul. Du verkabelst sie selbst und bestimmst damit, was dein Instrument überhaupt ist.

Es ist genau die Kette aus Heft 1, nur auseinandergenommen: die Stationen werden zu einzelnen Geräten, die man beliebig zusammensteckt. Der Preis dafür ist, dass nichts vorkonfiguriert ist und man jede Entscheidung selbst treffen muss. Für den Einstieg ist das der falsche Weg, für später einer der interessantesten.

Die Module reden nicht über MIDI, sondern über CV, also Steuerspannung: ein Kabel trägt eine Spannung, und die sagt dem nächsten Modul, wie hoch, wie laut oder wie offen. Der Takt ist dort einfach ein kurzer Spannungsimpuls pro Schritt. Das ist der CV-Weg aus Heft 1, Kapitel 04.

IM HEFT: KAP 20 · ALTE FASSUNG