Wissen - Synthesizer Programming - Peter Gorges' Trick-Sammlung II

Im zweiten Teil dieses Workshops geht es um die Auswahl der richtigen Wellenform.<br /> <br /> ...


Im zweiten Teil dieses Workshops geht es um die Auswahl der richtigen Wellenform.




Sägezahn eignet sich als Ausgangswellenform zum Programmieren eigentlich immer. Alle anderen Wellenformen sind Teilmengen des Sägezahns. Rechteck z. B. benutze ich nur für hohle Sounds, Pulswelle für alle saitenartigen, PWM für breite Strings oder Pads, Sinus oder Dreieck für speziell weiche. Probieren Sie einfach mal, bei einem beliebigen Synthesizersound die Sägezahnwelle einzustellen - klingt immer irgendwie gut. Auch Filterverläufe oder Filterqualität lassen sich mit Sägezahn am besten beurteilen.

Mit Snapshot "8 - Filter Harmonics Test" können Sie anhand des Soundforum-Synthesizers heraushören, welche Harmonischen in einer Wellenform enthalten sind: Halten Sie eine Note und lassen Sie das Filter langsam herunterfahren. Da die stark aufgedrehte Resonanz immer die Frequenzen um die Cutoff-Frequenz verstärkt, ergeben sich an den Stellen, wo Cutoff-Frequenz und Harmonische aufeinandertreffen, deutlich hörbare und im Scope sichtbare Pegelspitzen. Schalten Sie mal auf Rechteck oder Dreieck, und vergleichen Sie.


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Sie können dieses Beispiel auch mit jedem anderen guten, grundlegend ausgestatteten polyphonen Analogsynthesizer nachvollziehen.

Wo ist die Klangfarbenvielfalt versteckt?

Mit den wenigen analogen Wellenformen (Sägezahn, Rechteck/Pulswelle, Sinus, Dreieck, Rauschen) lassen sich durch Kombination der Oszillatoren auch nur wenige wirklich unterschiedliche Grundklangfarben erzeugen. Mit zwei Oszillatoren vervielfacht sich die Palette durch Mischung verschiedener Wellenformen und Lagen.

Und selbst im sehr einfach gehaltenen Soundforum-Synthesizer kommt mit FM noch mal ein Vielfaches an Variationsmöglichkeiten dazu. Insofern kann man selbst mit einem einfachen Analogsynthesizer schon eine ganze Menge an Grundklangfarben hinbekommen.

Um aus zwei Oszillatoren drastisch andere Klangfarben herauszubekommen, eignet sich das einfache Mischen unterschiedlicher Wellenformen nur dann, wenn die Variationen bescheiden ausfallen sollen. Deutlichere Varianten ergeben sich, wenn die Oszillatoren dabei auch noch in anderen Oktavlagen sirren. Ob bei einem Bass-Sound beispielsweise ein Sägezahn mit einer Rechteckwelle eine Oktave höher gemischt wird oder umgekehrt, macht einen Riesenunterschied (Snapshots 9 und 10 des Soundforum-Synthesizers zeigen ihn).

Filter-Flankensteilheit (Slope)

Wie das Filter im Soundforum-Synthesizer, so bieten auch in anderen Synthesizern die meisten Filter mehrere Flankensteilheiten an. Regel sind 12 und 24 dB, oft gibt's noch 6 dB oder 18 dB dazu, ganz selten sind höhere Flankensteilheiten von 36 dB und mehr.

Die praktische Faustregel: Je höher die Flankensteilheit, desto drastischer greift das Filter in den Klang ein, desto schärfer und satter klingt es - aber auch umso künstlicher.

Das kann man als Soundprogrammierer in ein einfaches Lebensmotto fassen: Je natürlicher der Klang wirken soll, desto geringer sollte die gewählte Flankensteilheit sein. Das wird vor allem dann relevant, wenn Sie mit einem Sampler, Sample-Player oder einem sample-basierten Synthesizer (wie die meisten Workstations) arbeiten. Wenn das Filter die Klangformung eines Piano- oder Streicher-Multisamples übernehmen soll, klingen schon 12-dB-Filter oft zu künstlich - d. h., man hört dem Sound an, dass er abgeschnitten wird und nicht abklingt. Klangfarbenverläufe - wie etwa das langsame Abnehmen der Harmonischen beim Ausklingen eines Klaviertons - sind bei akustischen Instrumenten sehr dezent: Ein 24-dB-Filter ist dafür zu heftig.


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Probieren Sie anhand von Snaphot "11 - natural Æ synthetic" einmal selbst aus, wie drastisch unterschiedlich die Filter wirken: Wählen Sie nacheinander die Tiefpass-Modi LP1 (6 dB), LP2 (12 dB) und LP4 (24 dB) an. Während LP1 einem natürlichen Ausklang sehr nahe kommt, formt LP4 den Sound schon sehr stark synthetisch. Genau dieser Charakter der Klangformung zeichnet ein Filter aus. Ein alter Moog-Synthesizer bezieht einen Gutteil seines Klanges aus dem Moog-Filter, während ein Prophet-5 ganz andere, ebenfalls charakteristische Filter besitzt.

Key Tracking

Die meisten Synthesizer-Filter bieten einen Key-Tracking-Regler. Mit ihm kann man die Filterfrequenz vom Keyboard mittransponieren lassen. Tut man das nicht, klingen tiefe Noten zu hell und hohe Noten zu dumpf oder verschwinden ganz.


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Im Snapshot "12 - Filter Key Track" können Sie das ausprobieren:
Spielen Sie das Pad in weiten Lagen. Der Sound klingt schmal, undefiniert und langweilig.

Drehen Sie nun "K-Track" im Filter auf 1 und wiederholen Sie den Test - nun klingt der Sound über die Tastatur hinweg ausgewogen.

Bei Sounds, die natürlich oder gut spielbar sein sollen, sollten Sie Key Tracking im Filter deshalb aufdrehen. Trick hierzu: In der Regel ist das Key Tracking bei der Note C3 neutral. Deshalb stelle ich grundsätzlich die Cutoff-Frequenz ein, während ich Noten in diesem Bereich spiele. Anschließend teste ich dann die Außenbereiche und gleiche das Key-Tracking ab.

Durch Key Tracking können Sie auch den Charakter von Filter-Sweeps gezielt beeinflussen: Ohne Key Tracking ist der Filter-Sweep für alle gleichzeitig gespielten Noten einheitlich - der Sound klingt wie aus einem Guss. Mit Key Tracking können Sie den Guss sprengen und dem Gesamtsound mehr Bewegung verleihen. Testen Sie das mal mit dem Snapshot "13 - Sweep Key Track", und spielen Sie dazu weite Lagen einmal mit und einmal ohne Key Tracking.

Filterbereich richtig setzen

Damit ein Sound richtig gut spielbar ist, müssen Sie den Bereich, den das Filter überstreicht, richtig einstellen. Das geht am schnellsten so: Envelope-Depth aus, Velocity aus und sonstige Modulationsquellen ebenfalls deaktivieren oder neutral einstellen.

Im Bereich C3 spielen und Cutoff auf den Minimalwert einstellen. Der sollte auf keinen Fall so niedrig sein, dass der Sound verschwindet. Key Tracking so programmieren, dass der Sound über die gesamte Tastatur hörbar und ausgewogen ist.

Dann Attack in der Filter-Hüllkurve auf Null und Sustain auf Maximalwert setzen. Envelope-Depth aufregeln, bis der gewünschte Maximalwert (hellste gewünschte Klangfarbe) erreicht ist.

Nun Hüllkurve, Velocity und andere Modulationen programmieren. Wenn Sie sich diesen Ablauf fest einprägen, werden Ihre Sounds besser spielbar sein und ausgewogener klingen.


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Ein Beispiel finden Sie in Snapshot "14 - Perfect Filter Setting" - das Filter klingt über den gesamten Klaviatur- und Dynamikbereich ausgewogen.

Resonanz als dritter Oszillator

Die Filter-Resonanz können Sie in vielen Synthesizern als dritten Oszillator einsetzen. Wenn sie voll aufgedreht ist, erzeugt das Filter eine Sinuswelle (Selbstoszillation), deren Frequenz von der Cutoff-Frequenz abhängt. Bei vielen Synthesizern schwingt das Filter nur, wenn es von einem Oszillator-Eingangssignal "angeregt" wird - beim Soundforum-Synthesizer ist das nicht nötig.

Dieses Signal kann man als dritten Oszillator benutzen - speziell Orgelsounds lassen sich damit sehr gut auch aus analogen Synthesizern holen.


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Der Snapshot "15 - 3 Drawbar Organ" erzeugt einen Orgelsound aus drei Sinustönen (Fußlagen 16, 8, 2 2/3) - wovon der höchste vom Filter kommt.

Trick: Da sich mit der groben Einteilung des Cutoff-Reglers oft der gewünschte Ton nicht genau treffen lässt - wie auch in diesem Fall - basteln Sie sich aus einer Kombination von ganz niedrigem Sustain-Level (Filter-Hüllkurve) und dem Envelope-Depth-Regler eine Feinstimmung. Den Tastenklick übernimmt ebenfalls die Filter-Hüllkurve (extrem kurzes Delay).

Übrigens: Höhlenartige oder anderweitig rauschig hallige Sounds (Echolot, Flöte) lassen sich sehr gut mit einer Kombination aus Noise im Oszillator und einem selbstschwingenden Filter erzeugen - probieren Sie's aus! Der Snapshot "16 - Tuned Noise" ist mit nur wenigen Parameteränderungen aus Snapshot 15 entstanden und demonstriert genau diesen Effekt.

Wozu eigentlich Bandpass oder Hochpass?

Auch wenn Multimode-Filter heute eine Selbstverständlichkeit sind, kommt in sicherlich 99 % aller Synthesizersounds das Tiefpass-Filter zum Einsatz. Der Grund dafür ist sicherlich nicht mangelnde Kreativität seitens der Soundprogrammierer, sondern schlicht die Tatsache, dass das Tiefpass-Filter eben die Klangverläufe formt, die akustische Instrumente auch aufweisen - und die braucht man nun mal in den meisten Sounds, denn der Mensch ist ein Gewohnheitstier.

Wofür aber kann man Band- und Hochpass eigentlich einsetzen?

Einen akustischen Eindruck können Sie sich mit dem Snapshot "17 - HP BP Test" verschaffen - halten Sie Akkorde und schalten Sie zwischen den verschiedenen BP- und HP-Modi des Filters um. BL4 ist ein Sonderfall: Es ist eigentlich ein BP-Filter, allerdings mit 6-dB-Hochpass und 18-dB-Tiefpass und klingt damit musikalischer als das BP4.

Der Hochpass ist - was angesichts des Namens wenig überraschen dürfte - genau das Gegenteil des Tiefpasses: Er lässt die Höhen passieren und beschneidet die Anteile unterhalb der Cutoff-Frequenz. Hochpass-Sounds sind deshalb dünn, schneidend, da die Höhen immer voll da sind, die Bässe aber fehlen.


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Snapshot "18 - HP Intro Sweep" zeigt etwa, wie man mit dem Hochpass einen Sweep-Sound basteln kann, der quasi aus dem Nichts heraus einen eiskalten Flächensound aufbaut.

Das Bandpass-Filter hingegen ist eine Kombination aus Tief- und Hochpass. Es lässt nur den Frequenzbereich um die Cutoff-Frequenz durch und ist daher gut geeignet, Formanten zu formen - also etwa die Resonanz-Eigenschaften eines Korpus (Gitarre, Klavier, Holzblasinstrument). Der Bandpass entspricht dann einem parametrischen Mitten-Equalizer.


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Snapshot "19 - Oboy" demonstriert das: Eine Sägezahnwelle wird hier so beschnitten, dass der Sound in allen Lagen genau den gleichen, dünnen und näselnden Charakter hat. Das liegt natürlich daran, dass die Cutoff-Frequenz wegen des ausgeschalteten Key Trackings über alle Lagen identisch bleibt. Nicht dass ich mit diesem Patch andeuten wollte, man könne mit analogen Synthesizern auch nur annähernd überzeugende Bläsersounds realisieren - aber die Idee dürfte rüberkommen.

Saftig oder cremig?

In früheren Kapiteln habe ich darüber philosophiert, dass man Klängen unbewusst Empfindungen zuordnet. Klänge, die einem gut gefallen, lösen angenehme Empfindungen aus. So mag man im Allgemeinen warme, fette oder kühle Klänge. Nicht so gern gehört dagegen sind matschige, kreischende oder dünne Sounds.

Mit dem letzten kleine Trick möchte ich Ihnen zeigen, wie Sie fast allein mit dem Filter Sounds hinbekommen, die automatisch die Assoziationen von "saftig" bis "cremig" erzeugen - also einem das Gefühl geben, man beiße in eine Pflaume oder in ein Toffee - je nach Geschmack.

Aus irgendeinem Grunde sind solche Sounds beim Publikum besonders beliebt und werden unter anderem gern in Liedern genutzt, die sich im weitesten Sinne mit Fortpflanzung beziehungsweise diese anbahnenden Aktivitäten befassen.

Testen Sie Snapshot "20 - Juice or Cream", und Sie wissen, was ich meine.


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Solche Sounds bekommt man automatisch mit einer bestimmten Kombination von Filter, Filter-Hüllkurve und Lautstärke-Hüllkurve hin. Je besser das Filter, desto ausgeprägter und wohliger der Effekt.

Basis des Ganzen ist das Konstrukt, die Filterfrequenz eines Tiefpass-Filters schnell aufschnappen und langsam wieder herunterfahren zu lassen - vergleichbar dem Zeitverlauf, mit dem eine Puddingtorte in einer Tortenschlacht das Gesichtsfeld des Opfers einnimmt (Attack) beziehungsweise wieder freigibt (Release).

Die Cutoff- und Envelope-Depth-Einstellung muss wie oben beschrieben genau passen. Den Flüssigkeitsgrad regelt die Filter-Resonanz. Ist sie niedrig, klingt's nach Sahne oder Toffee, ist sie hoch, geht's in Richtung Sirup oder Saft (Falls Sie an dieser Stelle dem Verdacht nachgeben sollten, ich stünde beim Schreiben dieser Zeilen unter dem Eindruck von im Bahnhofsmilieu erworbenen "Medikamenten" südamerikanischer Provenienz, prüfen Sie die Beschreibung nach - die Assoziation ist erfahrungsgemäß bei allen Musikern eines vergleichbaren Sozialisationskreises ähnlich).

Wichtig ist auch, dass man einen pappigen Eindruck beim Loslassen der Taste vermeidet - hierzu müssen die Release-Zeiten sowohl der Filter- als auch der Lautstärke-Hüllkurve sehr kurz eingestellt sein.

Die Festigkeit der assoziierten Substanz kann man mit der Attack-Zeit der Filter-Hüllkurve beeinflussen - längere Attack-Zeiten lassen den Sound matschiger, überreif klingen.

Sie können jetzt gern einmal testweise alles am Soundforum-Synthesizer verstellen - mit Ausnahme der beschriebenen Sektionen. Sie werden feststellen: Egal was ins Filter rein kommt: Raus kommt Toffee oder Sirup. Womit bewiesen wäre, wie entscheidend das Filter für den guten Sound sein kann.

Aus Wizoobooks "Synthesizer Programming", Autor: Peter Gorges

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