Synthprogramming: Die Basics

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noisefloor

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Dieses kleine Tutorial soll gerade Neulingen im Bereich Sounddesign, Synth-Programierung und Arrangement ein wenig helfen, den Einstieg in dieses schöne, wenn auch sehr umfassende Thema zu erleichtern.

Die Inhalte dieses Tutorials sind:

1.Aller Anfang ist schwer: Fachbegriffe und was sie bedeuten
2.Von der Wellenform zum Klang
3.Klänge stapeln und verwalten: Layern von Sounds
4.Tips und Tricks zum effektiven Arrangement

Das Tutorial wird über mehrere Beiträge/Kapitel laufen, also nicht wundern das hier noch nicht alles drinsteht.




Kapitel 1:

Aller Anfang ist schwer. Man sitzt das erste mal vor seinem Instrument und fragt sich: Was nun? Was mache ich mit all den Knöpfen, Tasten, Reglern? Und was sollen sie bedeuten. Daher hier nunmal eine kleine Einführung in die grundlegenden Begriffe:

- Die Synthesearten:

Es gibt nicht DEN Synthesizer, das sei vorab schon einmal erwähnt. Vielmehr gibt es die verschiedensten Formen der Klangsynthese, von denen die häufigste hier einmal kurz erklärt werden soll.

- Der Subtraktive (Analoge / Virtuell Analoge) Synthesizer:

Dies ist die wohl häufigste Form des Synthesizers. Er lässt Klänge entstehen, in denen er eine GRUNDWELLENFORM nutzt und diese mit FILTERN bearbeitet. Subtraktive Synthesizer sind die Urform des Synth, und verantwortlich für die typischen Sounds, die man aus z.B. dem Technobereich kennt.
Ein Filter nimmt immer etwas von einem Ganzen weg, daher auch der Name Subtraktive Synthese. Für den Grundklang ist verantwortlich der

- VCO (Voltage Controlled Oczilator)

Der VCO ist das Herzstück des subtraktiven Synthesizers. Er sorgt für den Klang, in dem er bestimmte WELLENFORMEN bereit stellt, die sich im Klang unterscheiden.
Die typischen Wellenformen sind:

- Sinus:
der „langweiligste Klang“. Ein simpler Ton ohne irgendwelche Obertöne.


- Sägezahn:
eine sehr harsche Wellenform, die einen schneidenden, scharfen Klang produziert. Besitzt sehr viele Obertöne

- Rechteck / Pulswelle
ebenfalls Obertonreicher als die Sinuswelle, aber nicht so schneidend. Aus einer Rechteckwelle wird eine Pulswelle, wenn das Verhältnis von positivem und negativem Ausschlag verschoben wird (siehe Bild).

Halt, Obertöne? Ja, diese sind fester Bestandteil eines Klanges und sorgen letztlich dafür, das ein Klang bestimmt klingt.
Vereinfacht gesprochen besteht ein Ton nicht nur aus dem Grundton, sondern aus weiteren Tönen, die mitschwingen und den Grundklang bestimmen. Je mehr Obertöne ein Klang hat, um so rauer wird er, bis er schließlich zu einem „Rauschen“ wird.

Beim VCO bestimmen wir auch die Tonhöhe des Klanges.

- das Filter:


Das Filter sorgt dafür, bestimmte Frequenzbereiche herausgefiltert werden. Somit beeinflusst man ganz enorm den Grundklang. Es gibt verschiedene Filtertypen, von denen ich die häufigsten kurz vorstellen möchte:

- Das Tiefpassfilter (High-Cut)

Das Tiefpassfilter lässt, wie der Name schon sagt tiefe Frequenzen passieren, während es hohe ausfiltert. Es sorgt also dafür, das der Klang dumpfer wird.

- Das Hochpassfilter (Low-Cut)

Das Hochpassfilter funktioniert genau umgekehrt wie das Tiefpassfilter. Es filtert tiefe Frequenzen heraus während hohe weiterhin passieren können.

- Das Bandpassfilter:


Das Bandpassfilter ist eine Kombination aus Hoch- und Tiefpassfilter. Es lässt nur Frequenzen hindurch, die sich um den eingestellten Wert herum befinden, alles andere wird gefiltert.

Natürlich arbeitet ein Filter nicht mit einem festen Wert, sondern der Frequenzbereich lässt sich einstellen. Dafür gibt es den sogenannten

- Cutoff Regler

Dieser Regler bestimmt die Frequenz, ab der das Filter anfängt zu arbeiten.

Zusätzlich gibt es meist noch den

- Resonance Regler

Mit diesem Regler kann man die Frequenzen, an denen das Filter beginnt zu arbeiten, noch besonders betonen.


Mit diesen Mitteln kann man schon rudimentär einen Klang bearbeiten. Das alleine wäre natürlich langweilig. Daher gibt es noch weitere Bearbeitungsmöglichkeiten, von denen ich hier noch die HÜLLKURVE und den LFO vorstellen möchte.

- Die Hüllkurve:

Mit der Hüllkurve können wir verschiedene Elemente eines Klanges über einen Zeitraum hinweg bearbeiten. Die Haupteinsatzgebiete sind Tonhöhe, Lautstärke und Filter, die man mit der Hüllkurve MODULIERT, also bearbeitet.

Die häufigste Form der Hüllkurve ist die ADSR Hüllkurve. Die Buchstaben stehen für:

Attack
Decay
Sustain
Release

Was bedeutet dies nun?
Einfach gesprochen bearbeiten wir damit das Verhalten eines Klanges über einen bestimmten Zeitraum. Nehmen wir als Beispiel die Lautstärke, die wir mit einer ADSR Hüllkurve bearbeiten.

- Attack

Hiermit wird eingestellt, wie schnell der Klang seine Maximale Lautstärke erreicht.
Um zum Beispiel das langsame Anschwellen eines Klanges zu erreichen, stellen wir hier einen hohen Wert ein. Je höher der Wert ist, desto langsamer erreicht der Klang seinen Höhepunkt.

- Decay

Vermutlich am schwersten zu begreifen, und trotzdem ein sehr wichtiges Element.
Das Decay beschreibt, wie schnell der Ton wieder abfallen soll, ehe er den Sustain Bereich erreicht.
Schön erkennen kann man dies an den typischen Bläsern. Diese klingen nicht einfach nur ab, nach dem sie ihre maximale Lautstärke erreicht haben, sondern sie „knallen“. Der Klang schnellt also in der Lautstärke nach oben, fällt ein wenig ab und wird dann erst gehalten. Dieses Verhalten bestimmen wir mit dem Decay.

- Sustain

Das Sustain bestimmt, wie der Ton sich verhält, wenn wir ihn „halten“.
Wenn wir z.B. am Piano eine Taste halten, klingt der Ton weiter, wird aber kontinuierlich leiser. Genau das Regeln wir mit dem Sustainwert.

- Release
Was passiert, wenn wir den Ton loslassen? Ist er sofort weg? Klingt er noch etwas nach? Das regelt Release.


Natürlich können wir mit der ADSR Hüllkurve auch das Verhalten des Filters bestimmen. Anstatt der Lautstärke können wir also den Cutoff oder den Resonance Wert über einen Zeitraum bearbeiten.
Mit diesen Mitteln haben wir schon die wichtigsten Elemente zur Klangbearbeitung am Subtraktiven Synthesizer kennengelernt. Zwei Elemente fehlen jedoch noch:

- Der LFO (Low Frequency Oscillator)

Mit diesem Element können wir periodische Änderungen am Klang vornehmen. Also nicht nur wie bei der Hüllkurve eine Änderung über einen bestimmten Zeitraum, sondern eine immer wiederkehrende Modulation.
Beispielsweise ein Tremolo (An- und Abschellen der Lautstärke) oder ein sich ständig öffnendes und schließendes Filter.

- Der VCA (Voltage Controlled Amplifier)


Der VCA ist der Verstärker des Synthesizers. Hier wird die Lautstärke des Klanges geregelt.





Dies sind vereinfacht dargestellt die Elemente, die nahezu jeder subtraktive Synthesizer an Bord hat. Hiermit lassen sich unzählige Klänge erstellen. Das Imitieren von realen Instrumenten ist hier aber schwierig, denn nur mit den Grundwellenformen kommt man hier nicht weiter. Hier bietet sich eher eine andere Form der Synthese an, nämlich der:

- Sampleplayer

Diese Form, gerne auch als Rompler bezeichnet, bietet gesampelte Klänge anstelle des oben genannten VCO. Da diese gesampelten Klänge nichts anderes als kurze Aufnahmen eines realen Instrumentes (oder anderer Klänge) sind, lassen sich diese hiermit weit einfacher und realistischer darstellen.

Häufig bieter der Sampleplayer die gleichen Bearbeitungsmöglichkeiten, die auch ein subtraktiver Synth bietet.
Denn um einen Klang spielbar zu machen, reicht es nicht, ihn einfach aufzunehmen und dann auf Knopfdruck abzuspielen.
Er muss in der Tonhöhe variabel sein, um über den Tastaturbereich spielbar zu sein, und auch muss er so lange klingen, wie ich eine Taste drücke.
Die Samples, die als Klanggrundlage vorhanden sind, werden zu diesem Zwecke geloopt, also an einer bestimmten Stelle geschnitten und dann als kleines Teilstück immer wiederholt. Damit muss sich der Nutzer im Regelfall nicht rumschlagen, da die Samples bereits vorgefertig sind.
Damit aber ein Piano nicht die ganze Zeit bei gleicher Lautstärke erklingt, solange ich eine Taste drücke, brauche ich wieder meine oben genannten Modulationsmöglichkeiten, in diesem Falle die Hüllkurve.


Was machen wir nun mit dem ganzen Wissen? Ersteinmal ran ans instrument und wild herumprobieren, denn so bekommt man am schnellsten das Gespühr für die einzelnen Elemente und wie sie den Klang beeinflussen. Wer will, kann aber auch dieses Beispiel hier nacharbeiten.
Wir nehmen für den Beginn mal die typischen Analogen Stringsounds, die sicher jeder kennt, der schon mal Forever Young gehört hat.

Wie erreichen wir nun diesen Klang?

Wir beginnen damit, erst einmal eine Wellenform auszuwählen. Da wir (hoffentlich) schon ein paar mal die reinen, unbearbeiteten Wellenformen gehört haben, werden wir schnell feststellen, das für Streicher der Sägezahn vermutlich am besten passt.
Wenn es unser Synth möglich macht, nutzen wir bereits auf der Oszilatorebene einen kleinen Trick, um den Sound breiter zu bekommen. Wir wählen zwei Osc mit der Wellenform „Sägezahn“ aus. Diese beiden Oszilatoren verstimmen wir nun leicht gegeneinander, so das sie nicht mehr beide den exakt gleichen Ton spielen. Es wird schnell auffallen, dass der Sound plötzlich breiter erscheint und nicht mehr ganz so statisch. Diesen Effekt nennt man Schwebung.

Trotzdem ist uns der Klang der Sägezahnwelle noch zu scharf und harsch. Also nutzen wir nun die Filter, um den Klang zu bearbeiten. Hierbei bietet sich das Tiefpass Filter an. Wir nehmen also die Höhen soweit weg, dass es angenehm klingt.

Nun haben wir schon einen recht schönen Sound. Nach Streicher klingt hier aber noch gar nichts.
Wir müssen also die Hüllkurve nutzen, um den Klangverlauf der Streicher zu immitieren. Mit der Hüllkurve werden wir nun den VCA bzw. den Lautstärkeverlauf des Sounds einstellen.
Um euch nicht alles vorzukauen, hier nur ein paar Tipps:

um einen weicheren Klang zu bekommen, kann man mit langsamen Attack arbeiten, damit der Sound nicht sofort beim Tastendruck lostönt
Streicher bleiben, solange sie gespielt werden, mehr oder minder gleichlaut. Wir brauchen also keine abfallende Sustain-Kurve.
Auch den Release kann man etwas verlängern, so das der Sound nach dem loslassen der Taste noch ein wenig weiter klingt

Um den Klang noch ein wenig interessanter zu gestalten, können wir auch noch die Tonhöhe mit einem LFO bearbeiten. Natürlich nur ganz leicht, wir wollen ja nicht, das der Sound anfängt zu leiern. Probiert ein wenig herum, bis euch das ganze gefällt.


Nun sollte es sich schon einigermaßen nach den typischen Streichersounds der 80er anhören. Prima!

Veredeln kann man das ganze dann noch mit einem schönen Hall, vielleicht ein wenig Delay und, wenn es noch breiter wirken soll, mit einem Chorus. Aber Vorsicht: Je breiter der Sound wird, umso schwieriger wird es hinterher, ihn in ein Arrangement zu stecken. Hier ist weniger oft mehr. Das ganze werden wir im nächsten Kapitel behandeln.
Viel Spaß mit den ersten kleinen Basics und fröhliches Soundschrauben wünscht


Noisefloor

[Geändert von <a href="https://recording.de/myRecording/Profil/noisefloor">noisefloor</a> am 31.01.2010 13:22 Uhr]
 
Schön übersichtlich. So traut man sich dann doch mal an einen der vielen hundert Regler, dieser [g=77]VST[/g]-Monster. Man muß ja nicht gleich neue Sounds erstellen, kontinuierliche Soundveränderung beim Spielen selbst würde mir schon genügen.
Vielen Dank!
 
Hallo Noisefloor,

großes Kompliment. Deine Ausführungen sind sehr übersichtlich und verständlich geschrieben.
Für Einsteiger sicherlich eine sehr große Hilfe, zumal man mit dem Wissen über die subtraktive Synthese sicherlich auch zu sehr vielen, der am Markt befindlichen, Hard- und Softwaresynthesizer einen schnelleren Zugang findet.
FM, und additive Synthese lasen wir jetzt mal außen vor. :)
 
Hi! Schönes Tutorial! Sehr informativ, ich werde dieses Tutorial mal zum Anlass nehmen, mich näher mit [g=379]Sounddesign[/g] auseinander zu setzen. Ich aus diesem Tutorial schon einiges an Wissen dazubekommen und freue mich schon auf die weiteren Teile! :)
 
Vielen Dank, find ich echt klasse dass du dir die Mühe gemacht hast uns so ein TUT zu schreiben.
Ich freue mich schon auf die folgenden Kapitel.
 
von mir ebenfalls vielen dank!
 
Hey Noisefloor!

Sehr sehr gutes Tutorial, um mal in die Synthese einzusteigen!
Hast du vor die anderen Kapitel noch zu machen? Würde mich
sehr freuen...

cheers

turbo
 
Immer wieder sehr lehrreich ... Habe auch schon einiges gelesen aber so erklärt kann man sich einfach viel mehr merken und umsetzen...
 
Servus, schickes Tut, aber es sieht rein optisch bisschen flach aus, kann man nicht einige Highlights hinzufügen wie "fett" oder "unterstrichene" Wörter oder Textpassagen ? Das macht das lesen wesentlich spannender....

mfg
 
Kann man, natürlich. Ich hab das hier sogar noch als pdf irgendwo. Allerdings muss ich gestehen, dass ich doch ein wenig zu faul war, den Text nochmal komplett neu zu setzen, nachdem er ihn beim kopieren hierher komplett zerrissen hat
smil451d62b1d6f72.gif


Edit: So, ich hoffe so gefällt es besser.
 
gute sache, kann man schön in threads verlinken, wo synthese-noobs was wissen möchten
smil470009513826a.gif


eine passage solltest du aber nochmal überarbeiten, nämlich die mit dem amp-sustain.
Das Sustain bestimmt, wie der Ton sich verhält, wenn wir ihn „halten“.
besser: der sustainwert bestimmt, auf welches niveau die lautstärke nach dem ende der decayphase fällt.

Wenn wir z.B. am Piano eine Taste halten, klingt der Ton weiter, wird aber kontinuierlich leiser. Genau das Regeln wir mit dem Sustainwert.
das beispiel ist mißverständlich. kontinuierlich leiser werden kann der ton (bei einer klassischen adsr) nur in der decay oder in der release-phase.
 

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