Subtraktive Klangsynthese – Eine einfache Einführung

Um einen einfachen Modular – Synthesizer zu bauen, benötigst du ein Grundwissen über die Subtraktive Klangsynthese. Dieses kommt dir auch bei fast allen klassischen Synthesizern zu gute, da die meisten diese Synthese-Art verwenden. Vertreter der Subtraktiven Klangsynthese sind zum Beispiel: Moog Minimoog, Roland Juno, Sequential Prophet 5 etc. etc.

Hier nun eine kurze Einführung.

Bei der Subtraktiven Klangsynthese werden Grundschwingungen durch Unterdrückung bzw. Dämpfung bestimmter Frequenzanteile verändert. Vom Oszillator werden durch das Filter Frequenzen abgezogen. Der typische Subtraktive Synthesizer besteht aus vier Teilen.

1. Klangerzeuger (Oszillatoren)
2. Filter
3. Verstärker (Amplifier)
4. Modulatoren

Im Folgenden erkläre ich dir diese einzelnen Grundbausteine.

Subtraktive Klangsynthese – Die Grundbausteine

1. Klangerzeuger

Der typische Subtraktive Synthesizer besitzt einen oder mehrere Schwingungsgeneratoren, sogenannte VCO (Voltage Controlled Oscillators. Werden diese digital gesteuert nennt man sie auch DCOs). Diese VCOs generieren also Schwingungen. Diese Schwingungen können nun verschiedene Wellenformen haben: Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck. Dabei haben die Wellenformen in dieser Reihenfolge zunehmend mehr Obertöne.

2. Filter

Die Schwingungen aus der Oszillator-Sektion werden nun mit einem oder mehreren Filtern verändert. Diese Filter ziehen dem Ausgangssignal Frequenzen ab – deswegen der Name subtraktive Klangsynthese. Dabei lässt das Lowpass-Filter (bzw.Hi-Cut-Filter) nur die Tiefen Frequenzen passieren, das Hipass-Filter (bzw. Low-Cut-Filter) nur die Hohen Frequenzen und das Band-Pass-Filter einen nach oben und unten beschränkten Frequenzbereich.

Diese Filter können wiederum bestimmte Klang-Charakteristiken haben und sind damit massgebend für den Gesamtklang eines Synthesizers. Mit dem Regler „Resonanz“ kannst du übrigens die Frequenz betonen, bei dem du den Filter durch den Cut-Off-Regler angesetzt hast. So entstehen zum Beispiel die bekannten pfeifenden Acid-Riffs aus einer 303.

3. Verstärker (Amplifier)

Nach der Filtersektion wird das Signal in einen Verstärker, den VCA (Voltage Controlled Amplifier), geschickt. Dieser ist ebenfalls massgebend für die Klangqualität und Klang-Charakteristik des Signals.

Mit einem VCO, einem VCF und einem VCA würdest du allerdings nur einen stehenden Ton hören. Um den Ton ein Anfang und Ende zu geben, Steuern sogenannte Hüllkurven (Envelopes) den VCA.

4. Modulatoren

Hüllkurven (Envelopes)

Hüllkurven steuern den zeitlichen Ablauf des Tons. Dazu gibt es die Parameter Attack, Decay, Sustain und Release. Solche Envelopes werden oft auf den Amplifier und das Filter geroutet.

Mit der Attack regelst du, wie schnell der Ton nach drücken einer Taste auf der Klaviatur (oder nach einem Trigger Signal) erklingt. Möchtest du zum Beispiel einen Streicherartigen Klang imitieren würdest du eine lange Attack einstellen. Soll ein perkussiver Klang entstehen wählst du eine kurze Attack.

Die Decay bestimmt, ob das Signal nach dem Anschlag schnell oder langsam abfällt. Das Level, auf das Signal abfällt, wird durch den Sustain Parameter bestimmt. Solange der Aulöse Impuls (Tastenanschlag) vorhanden bleibt, bleibt das Singal auf diesem Sustain-Level stehen. Der Ton erklingt dann solange Du die Taste gedrückt hältst. Diese Klangeigenschaft gibt es bei klassischen Instrumenten nicht.

Sobald der Auslöse-Impuls aufhört, kommt der Release Parameter ins Spiel. Dieser bestimmt, wie lange das Signal ausklingt. Bei der Synthese eines Glocken-Klangs würdest du zum Beispiel eine lange Release einstellen. Bei den meisten Synthesizern führt eine Release von 0 zu einem Knacken im Signal. Falls dies auftritt, musst du die Release etwas länger einstellen.

Das Schaubild verdeutlicht die Grundannahmen über die ADSR Hüllkurven.

Die meisten Synthesizer haben einen „Attenuator-Regler“, mit dem du einstellen kannst, wie stark sich die Hüllurve auf ihr Ziel auswirkt.

LFO

Eine weitere Modulationsquelle sind LFOs – “Low Frequencie Oscillators”. Dessen Schwingungen befinden sich meistens unterhalb des Hörbereichs und können zum Beispiel auf den VCO, VCF und VCA geschickt werden. Dies entspricht dann folgenden Modulationen bei klassischen Musikinstrumenten:

LFO moduliert VCO = Vibrato (Modulation der Tonhöhe)
LFO moduliert VCF = Wah Wah (Modulation des Cut Off)
LFO moduliert VCA = Tremolo (Modulation der Lautstärke)
Nach dieser kurzen Einführung in die Subtraktive Klangsynthese weisst du, welche Modul-Typen du für einen einfachen Synthesizer benötigst: Einen Oszillator, ein Filter, einen Verstärker und eine Hüllkurve. LFOs ergänzen das Setup.

Je mehr du die Feinheiten & Details der einzelnen Module spürst, desto besser wirst du deine Sounds-Vorstellungen umsetzen können. Nimm dir Zeit & experimentiere mit den verschiedenen Parametern der subtraktiven Klangsynthese.

Im nächsten Artikel zeige ich Dir damit dann ein einfaches Patch, das sich der subtraktiven Klangsynthese bedient.

Falls du noch tiefer in die Subtraktive Klangsynthese einsteigen möchtest, empfehle ich Dir Rob Papens Buch „The 4 Elements Synth“.

Ein wesentlicher Teil des fertigen Sounds ist die Aufnahme selbst. Auch hier gibt es viele Kniffe. Einige davon habe ich hier für Dich zusammengefasst und erläutert.