Ein Synthesizer ist ein elektronisches Musikinstrument, das Töne durch elektrische Schaltungen oder Software erzeugt, statt sie über schwingende Saiten, Felle oder Luftsäulen zu gewinnen. Ein Oszillator liefert die Rohschwingung, ein Filter formt deren Klangfarbe, und ein Verstärker mit Hüllkurve legt fest, wie ein Ton beginnt und endet. Subtraktive Synthese nimmt einer obertonreichen Schwingung Frequenzen weg, additive Synthese baut den Ton umgekehrt aus einzelnen Sinustönen auf. Analoge Synthesizer wie der Minimoog von 1970 steuern diese Stufen über elektrische Spannungen, digitale Modelle wie der Yamaha DX7 von 1983 berechnen sie als Zahlenfolgen. Gespielt wird der Synthesizer meist über eine Tastatur, gesteuert werden kann er aber auch über Sequenzer, Gitarren-Controller oder externe Geräte ohne eigene Tasten.
Wie erzeugt ein Synthesizer einen Ton?
Ein Synthesizer erzeugt seinen Ton in drei Baustufen. Der Oszillator, kurz VCO, liefert eine elektrische Rohschwingung mit einer festen Wellenform, etwa Sägezahn, Rechteck oder Sinus. Sägezahn und Rechteck enthalten viele Obertöne und klingen deshalb schneidend, eine reine Sinusschwingung enthält keinen einzigen Oberton und klingt weich und rund. Das Filter, kurz VCF, dämpft oder betont bestimmte Frequenzbereiche dieser Rohschwingung und legt damit die Klangfarbe fest, hell und spitz bei offenem Filter, dumpf und rund bei geschlossenem. Der Verstärker, kurz VCA, regelt anschließend nur noch die Lautstärke. Eine Hüllkurve steuert diesen Verstärker über die Zeit in vier Phasen: Attack bestimmt, wie schnell der Ton nach dem Anschlag seine volle Lautstärke erreicht, Decay den Abfall zu einem Haltepegel, Sustain diesen Haltepegel selbst, und Release die Zeit, die der Ton nach dem Loslassen zum Verklingen braucht.
Was unterscheidet subtraktive und additive Synthese?
Subtraktive Synthese nimmt einer obertonreichen Schwingung mit einem Filter gezielt Frequenzen weg, additive Synthese baut den Ton in die umgekehrte Richtung auf und setzt ihn aus einzelnen, reinen Sinustönen zusammen. Die elektrische Orgel arbeitet nach diesem additiven Prinzip: Tonräder oder ihre elektronische Nachbildung erzeugen für jede Fußlage einen fast reinen Sinuston, und die Zugriegel mischen mehrere dieser Töne zu einem Gesamtklang. Subtraktive Synthese bestimmte dagegen den klassischen Synthesizer-Aufbau von Moog und ARP, weil eine einzige Sägezahnschwingung durch ein Filter bereits ein breites Klangspektrum liefert.
Zwei weitere Verfahren ergänzen diese Grundprinzipien. FM-Synthese moduliert die Frequenz eines Oszillators mit einem zweiten und erzeugt dadurch neue Obertöne, ohne dass ein Filter beteiligt ist. Wavetable-Synthese liest sich durch eine gespeicherte Tabelle einzelner Wellenformen und wechselt beim Spielen fließend zwischen ihnen.
| Verfahren | Prinzip | Bekanntes Beispiel |
|---|---|---|
| Subtraktive Synthese | Filter entfernt Frequenzen aus einer obertonreichen Schwingung | Minimoog, ARP Odyssey |
| Additive Synthese | Einzelne Sinustöne werden zu einem Gesamtklang zusammengesetzt | Elektrische Orgel mit Tonrädern |
| FM-Synthese | Ein Oszillator moduliert die Frequenz eines zweiten und erzeugt neue Obertöne | Yamaha DX7 |
| Wavetable-Synthese | Der Synthesizer liest sich durch eine Tabelle gespeicherter Wellenformen | PPG Wave |
Analog oder digital?
Ein analoger Synthesizer steuert Oszillator, Filter und Verstärker über kontinuierlich veränderliche elektrische Spannungen, ein digitaler Synthesizer berechnet dieselben Stufen als Zahlenfolgen in einem Prozessor. Robert Moog in Trumansburg im US-Bundesstaat New York und Don Buchla in San Francisco bauten 1964 und 1965 unabhängig voneinander die ersten spannungsgesteuerten Modularsysteme. Moog verband seinen Synthesizer mit einer klavierähnlichen Tastatur, was zum Standard der Branche wurde, Buchla lehnte die Tastatur ab und steuerte seine Systeme über Berührungsplatten und einen eingebauten Sequenzer.
Kein Einzelner erfand den Synthesizer. Moog und Buchla arbeiteten 1964 und 1965 auf entgegengesetzten Küsten der USA, ohne voneinander zu wissen, an derselben Idee eines spannungsgesteuerten Klangerzeugers.
1969 gründete Alan R. Pearlman die Firma ARP und brachte mit dem ARP 2600 ein weiteres Modularsystem und 1972 mit dem Odyssey einen kompakten Bühnensynthesizer auf den Markt, der mit Moogs Minimoog konkurrierte. Der Minimoog von 1970 verdrahtete die gängigsten Verbindungen fest in einem einzigen Gehäuse, ersetzte damit die Steckkabel der Modularsysteme und war der erste Synthesizer mit einem Pitch-Bend-Rad zum Verbiegen von Tönen. Die digitale Wende brachte 1983 der Yamaha DX7: Er nutzte eine an der Universität Stanford entwickelte FM-Synthese, kostete deutlich weniger als frühere digitale Instrumente und verkaufte sich über 200.000 Mal.
Wie spielt und steuert man einen Synthesizer?
Die meisten Synthesizer werden über eine klavierähnliche Tastatur gespielt, wie sie auch beim Keyboard verbaut ist, nur dass beim Synthesizer zusätzliche Regler für Oszillator, Filter und Hüllkurve direkt am Gehäuse liegen. Wer keine Tastatur greifen will, kann denselben Klangerzeuger auch über einen Sequenzer, einen Griffbrett-Synthesizer in Gitarrenform oder einen Windcontroller ansteuern, der auf Blasdruck reagiert. Ein Soundmodul besitzt gar keine eigene Tastatur und keine eigenen Regler zum Spielen: Es liefert nur die Klangerzeugung und wird über MIDI oder CV/Gate von einem externen Keyboard, einem Sequenzer oder einer Drum Machine gesteuert. Der 1983 eingeführte MIDI-Standard legt dabei fest, wie Tonhöhe, Anschlagstärke und Reglerbewegungen als digitale Nachrichten zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller übertragen werden.
Welche Musikstile prägt der Synthesizer?
Der Synthesizer prägte ab den frühen 1970er Jahren den Progressive Rock, etwa durch Keith Emerson, der mit Emerson, Lake and Palmer die Hauptmelodien seiner Stücke auf dem Minimoog spielte. Die Band Kraftwerk setzte ab derselben Zeit fast ausschließlich Synthesizer und selbstgebaute elektronische Geräte ein und legte damit den Grundstein für Electropop und spätere Techno-Produktionen. Der günstigere Yamaha DX7 machte digitale Synthesizerklänge in den 1980er Jahren zum festen Bestandteil der Popmusik, und dieselben Grundverfahren, subtraktiv, additiv, FM- und wavetable-basiert, liefern heute die Klangbausteine für elektronische Tanzmusik und Hip-Hop-Produktionen.
