Korg NTS-1 – Elektronik trifft auf Musik

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Egal ob Tonabnehmer, Instrumententuner oder Effektgeräte für Gitarristen - schon vor langer Zeit sind Musikinstrumentenbau und Elektronik eine erfolgreiche Symbiose eingegangen, anfangs bei Gitarren und Keyboards. Als Paradebeispiel für die vollständige Verschmelzung beider Disziplinen fungieren Synthesizer, weshalb in diesem Beitrag ein kleiner Bausatz im Vordergrund stehen soll.

Es fängt nicht immer klein an

1964 erschuf der legendäre Robert Moog den weltweit ersten analogen Synthesizer. Er hat anfangs die Geräte dieser Gattung als raumfüllende Spezialanfertigungen für Musikstudios konzipiert. 

Erst ab 1970 wurden Synthesizer wie der kompakte Minimoog einem breiteren Publikum zugänglich und inspirierten andere Unternehmen dazu, auf Moogs Spuren zu wandeln. Firmennamen wie Korg, Roland, Akai oder Oberheim dürften für die meisten Musikgenießer bekannt klingen.

Heutzutage existieren Synthesizer in allen Leistungs- und Preisklassen. Korg, AKAI, Roland und selbst Moog bieten entsprechende Produkte für wenig Geld an. 

Für noch weniger Geld lassen sich freilich im Apple App Store oder Google Play Store Apps erwerben, die ganze Synthesizer simulieren, darunter auch legendäre Geräte wie den Minimoog. Aber seien wir ehrlich: An die akkustischen und haptischen Momente mit echter Hardware kommen virtuelle Synthesizer nicht ran.

Wer aus Elektroniksicht tiefer in die Materie eintauchen und die innere Arbeitsweise von Synthesizern kennenlernen möchte, geht ins Museum oder legt selbst Hand an. Und dafür eignet sich insbesondere der Korg NTS-1, ein als Baukasten ausgelieferter minimalistischer Synthesizer. Es ist beileibe nicht der einzige Synthesizer-Bausatz, aber eindeutig einer der interessantesten. 

Übrigens werde ich in einem Folgeartikel auch noch auf den Moog Werkstatt-01 eingehen, den Interessierte ebenfalls als Bausatz erwerben können, um sich als Besitzer eines Moog betrachten zu können.

Was ist ein Synthesizer?

Ein Synthesizer setzt per Klangsynthese in Echtzeit auf elektronischem Weg Klänge zusammen. Die Ansteuerung der synthetisierten Klänge kann durch einen Sequenzer (spielt gespeicherte Klangfolgen), einen Arpeggiator (spielt Akkorde) oder durch eine Klaviatur (spielt alle gedrückten Tasten) erfolgen. 

Dabei synthetisiert ein monophoner Synthesizer nur einen Ton gleichzeitig, ein polyphoner Synthesizer hingegen mehrere. Die Elektronik eines Synthesizers, egal ob mono- oder polyphon, kann dabei  analog, digital oder hybrid arbeiten.

Der erste Baustein, den Musiker auf einem Synthesizer vorfinden, ist ein sogenannter VCO (Voltage-Control-Oscillator), der eine Welle als Fundament erzeugt. Ein VCO erlaubt das Generieren von Wellen in verschiedenen Formen, Frequenzen und  Amplituden. Als Wellenform treten häufig Sinuskurven, Sägezahn-, Dreieck- und Rechteckformen (Pulse) auf. Synthesizer wie der Korg-NTS1 erlauben zusätzlich benutzerdefinierte Wellenformen. Während eine Sinuswelle einen  “sauberen” Ton erzeugt, weisen andere Wellenformen unterschiedliche charakteristische Obertöne (sogenannte Harmonics) auf. Das gilt auch für Musikinstrumente, weshalb mancher Synthesizer bei Wahl der richtigen Modellierungsparameter „echte“ Musikinstrumente sehr realitätsnah nachahmen kann.

Im Bereich Filter legen Anwender – nomen est omen – diverse Filter für den erzeugten Ton fest, zum Beispiel Low-Pass-, High-Pass- und Band-Pass-Filter. Das geschieht mittels einer Cut-Off-Frequenz, die die Grenze für das Abschneiden der Frequenz festlegt. Ein Low-Pass-Filter definiert beispielsweise eine Cut-Off-Frequenz, ab der ein Synthesizer die höherfrequenten Klanganteile herausfiltert, sodass nur noch die niedrigeren Frequenzen den Filter passieren können. 

Synthesizer stellen in der Regel einen LFO (Low Frequence Oscillator) zur Verfügung, mit dessen Hilfe sich die  erzeugte Wellenfunktion modulieren lässt. Normalerweise sind niederfrequente Wellen für den Menschen nicht wahrnehmbar. Sobald Nutzer den LFO allerdings dafür einsetzen, um eine andere (hörbare) Welle zu modulieren, verleiht er dem erzeugten Ton eine auch im menschlichen Ohr wahrnehmbare, spezielle Charakteristik. Mittels der Frequenz des LFO lässt sich so die Intensität der modulierten Welle festlegen, mit dessen Amplitude die Stärke des wahrnehmbaren Modulationseffekts. Mit einem LFO ist es beispielsweise möglich, Tremoloeffekte zu erzeugen.

Danach kommt der EG (Envelope Generator) zum Einsatz, der eine ADSR-Amplitudenhüllkurve definiert. Die einzelnen Buchstaben stehen für die Parameter Attack (Zeit bis der Ton sein Maximum erreicht), Decay (Zeit bis der Ton auf ein geringeres Plateau fällt), Sustain (Tonhöhe nach dem Decay) und Release (Zeit bis der Ton zu guter letzt wieder auf die Amplitude 0 fällt).

Zusätzlich ermöglichen Synthesizer das Anwenden diverser Effekte auf den Klang, etwa Reverb und Delay. 

Ein Arpeggiator sorgt bei einem anhaltenden Tastendruck dafür, dass nicht nur ein einziger Ton sondern sequenziell die Töne eines Akkords abgespielt werden. Dabei lässt sich zum Beispiel  festlegen, welche Oktave der Synthesizer abspielt, welchen Akkordtyp er dafür nutzt, wie lange jeder Ton anhält, wie lange die Pause zwischen Tönen dauern soll, und vieles mehr.

Wer glaubt, ein monophoner Synthesizer könne automatisch nur einen VCO besitzen, der liegt falsch. In einem monophonen Synthesizer können mehrere VCOs für schwebende Klänge sorgen. Polyphone Synthesizer besitzen hingegen immer mehrere VCOs, mit denen sich verschiedene Tonhöhen und deshalb auch Akkorde spielen lassen. Sie integrieren einen Mixer, mit dessen Hilfe der Musiker bestimmt, aus welchen Anteilen der diversen VCOs der resultierende Klang sich zusammensetzt. Das ist notwendig, weil etwa eine Sägezahnwelle durchsetzungsfähiger ist als eine Sinuswelle. In diesem Fall reicht von ersterem Signal oft ein kleinerer Anteil als vom zweiten Signal.

Das Schaltbild des weiter unten besprochenen monophonen Korg NTS-1 enthält alle genannten Komponenten: Oscillator (VCO), Filter, Envelope Generator, Modulator (LFO) sowie die Effekte Delay und Reverb. Durch Schalter (->Route) lassen sich auf Wunsch ein, zwei oder drei der letztgenannten Bausteine umgehen. Zusätzlich gibt es einen Eingang, um den Synthesizer von außen anzusteuern (etwa über ein Midi-Keyboard, Effektgeräte, oder andere Synthesizer) sowie Ausgänge für Kopfhörer beziehungsweise Lautsprecher oder andere nachgeschaltete Geräte (zum Beispiel Recorder, Sampler, Mixer). Mittels eines Arpeggiators lassen sich gemäß eingestellten Akkorden Sequenzen von so erzeugten Klängen abspielen. 

In den meisten Synthesizern ist die dargestellte Signalkette mehr oder weniger fest integriert. Speziell modulare Synthesizer bieten dagegen die Möglichkeit, einzelne Komponenten beispielsweise über Patchkabel miteinander zu verbinden, um auf diese Weise beliebige Signalketten zu konfigurieren. Besonders die früheren Synthesizer waren an der verwirrenden Vielzahl ihrer Patchkabel zu erkennen. In einem YouTube Video aus dem Jahr 1970 demonstriert Wendy Carlos dieses Vorgehen. Sie war Mitarbeiterin des Synthesizer-Pioniers Robert Moog und erlangte 1968 als Künstlerin mit dem Album “Switched-on Bach” Berühmtheit, auf dem – wie sollte es anders sein – ein Moog-Synthesizer zum Einsatz kam.

Insgesamt stellt ein Synthesizer also sehr viele Stellschrauben zur Verfügung, mit denen sich gefühlt unendlich viele Sound-Landschaften gestalten lassen. Jeder Synthesizer verfügt über spezielle Hardwareeigenschaften, die das Klangbild mitbestimmen. So besitzen Synthesizer von Moog einen sehr charakteristischen “fetten” Klang.

Es gibt auch Synthesizer, die andere Verfahren nutzen, etwas Wavelists und Waveforms wie der ASM HydraSynth. Deren Potenzial ist wesentlich größer, dafür die Umsetzung von Klangideen meistens aufwendiger. Auf diese alternativen Konzepte geht der vorliegende Artikel aus Platzgründen nicht ein.

Do it yourself

Für den Preis und die Mächtigkeit eines Synthesizers gibt es scheinbar keine Grenze nach oben. Das  gilt aber nicht für den Geldbeutel und die Wünsche von uns Normalsterblichen. Zum Glück geht es auch sehr günstig und minimalistisch.  Der hybride monophone Korg NTS-1 richtet sich zum einen an diejenigen, die Erfahrung mit einem Synthesizer erwerben wollen, und zum anderen an erfahrene Zeitgenossen, die das Gerät als zusätzliche Möglichkeit betrachten, eigene Soundquellen aufzupeppen. Für einen Straßenpreis von 99 Euro können Interessenten den Bausatz erwerben, der neben dem Kurzmanual auch einen QR Code  enthält. Letzterer verweist auf eine Korg-Webseite mit der visuellen Bauanleitung für den NTS-1, wobei der Begriff “Bausatz” auf einige abschreckend wirken könnte. Genau genommen, besteht das Zusammenbauen in diesem Fall nicht aus Löten, sondern im wesentlichen aus dem Zusammenstecken zweier Platinen und dem Zusammenschrauben des Gehäuses. 

Das “Zerbrechen” der großen Platte in ihre Einzelteile (Platinen) anhand der perforierten Schnittstellen, ist dabei noch das kritischste Manöver.  Genau genommen, ist das Zusammenbauen selbst für Zeitgenossen mit zwei linken Händen keine echte Herausforderung. Die ganze Montage ist deshalb in gut einer halben Stunde erledigt.

Sobald der NTS-1 über ein Micro-USB-Kabel zum ersten Mal Strom erhält, fährt das Gerät hoch, und gibt durch das Aufflackern diverser LEDs und Texten in der Anzeige ein erstes Lebenszeichen von sich. Wer über die 3,5mm-Klinkenbuchse an der Gehäusefront einen Kopfhörer anschließt, kann sofort mit dem Experimentieren anfangen. Das Gerät integriert aber auch einen eingebauten Lautsprecher mit geringer Leistung als Nice-to-have-Feature. Die aufgeklebte Miniklaviatur dient der Bedienung. Das ist zwar pragmatisch, aber nicht besonders bequem. Besitzer eines Midi-Keyboards können dieses per Midi-Kabel mit dem Midi-in-Eingang des NTS-1 verbinden (Typ: TRS-A 3,5mm-Klinkenbuchse), was die Bedienung spürbar erleichtert. Über den Audio-in-Eingang lassen sich eigene Tonquellen anschließen.  Zwei weitere Buchsen  Sync-In/-Out  helfen bei der Synchronisation mit und über andere Geräte.

Ein paar Proben gefällig? Als Appetithäppchen hat Korg ein paar Soundbeispiele auf der Soundcloud veröffentlicht (Suchstring: “Korg NTS-1”). Dort lässt sich ein erster Eindruck von den vielfältigen musikalischen Möglichkeiten des Miniatur-Synthesizers gewinnen.

Dass der Synthesizer nicht als Spielzeug konzipiert ist, liegt auf der Hand, zumal er dieselben Komponenten verwendet, die auch bei seinen “ausgewachsenen” Brüdern Korg Minilogue XD und Korg Prologue zum Einsatz kommen. Der Autor als Besitzer eines Korg Minilogue und eines Minilogue XD kann das aus eigener Erfahrung bestätigen.

Programmierschnittstelle

Der NTS-1 ist deshalb auch kompatibel mit dem logue-SDK der Synthesizerproduktfamilie bestehend aus Korg  Minilogue, Korg Monologue und eben auch Korg NTS-1. Die zugehörigen Dateien befinden sich auf einem Github-Repository. Als Programmiersprache liegt C++ zugrunde. Diverse Hobbyisten und Profis haben damit bereits zum Teil sehr ausgefeilte eigene Effekte und Oszillatoren entwickelt. Eine Sammlung von freien Oszillatoren ist beispielsweise über die Webseite verfügbar. Bei einer Websuche finden sich aber noch wesentlich mehr Effekte und Oszillatoren sowie YouTube-Videos zu dem Thema.

Wer keine Lust hat, das SDK programmatisch zu nutzen, kann stattdessen auf Windows oder macOS die Software NTS-1 digital Librarian installieren, die das bequeme Laden und Verwalten von vorgefertigten  Oszillatoren und Effekten über eine grafische Oberfläche unterstützt ). Damit lassen sich allerlei mächtige Funktionalitäten auf das Gerät laden. 

Wer noch mehr Futter für den NTS-1 braucht, findet bei Hammond Eggs Music passende logue-Plug-ins für alle Korg-Produkte aus der logue-Familie (NTS-1, Prologue und Minilogue XD).

Übrigens: Momo Müller bietet für 6,90€ einen interaktiven Editor für den NTS-1 sowohl als Standalone-Programm als auch als VST-Plug-in an. Damit lässt sich der Synthesizer problemlos in eine DAW (Digital Audio Workstation) der Wahl integrieren.

Der spanischen Entwickler Oscar RC stellt einen kostenlosen Webeditor für den NTS-1 zur Verfügung, der als PWA (Progressive Web Application) sogar offline funktioniert. Die Quellen dazu gibt es auf GitHub. 

Hardwareanbauten

Sogar das Erstellen einer eigenen Frontplatte für den NTS-1 ist denkbar. So findet sich auf der Webseite eine alternative Frontplatte für den NTS-1, die sich über Arduino-Shields erweitern lässt. Auf der genannten Webseite gibt es noch weitere Custom Front Panels und den Verweis auf einen ausführlichen Arduino-Sketch mit einem Sequencer-Template. Ein zusätzliches YouTube-Video erläutert den Austausch der normalen Frontplatte mit der gerade beschriebenen alternativen Frontplatte. 

Fazit

Synthesizer sind heute nicht mehr von professionellen Musikproduktionen wegzudenken. Das Arbeiten mit ihnen macht nicht nur Musikenthusiasten sehr viel Spaß. Wer wissen möchte, wie ein Synthesizer intern funktioniert, erlebt mit Bausätzen wie dem Korg NTS-1 zwar keine Erleuchtung, aber zumindest interessante Einblicke, gerade weil sie minimalistisch gehalten sind. Zur Hilfestellung gibt es auf YouTube zahlreiche informative Videos nicht nur allgemein über Synthesizer, sondern auch speziell über den NTS-1.

Apropos YouTube. Wer noch mehr über den NTS-1 erfahren will. Unter dem Link finden sich Dutzende Videos zu diesem Thema.

Ohnehin ist es spannend, dass es um den NTS-1 inzwischen eine große Community gibt.  Nicht schlecht für einen preisgünstigen DiY-Synth. Natürlich lässt der Name des Geräts vermuten, dass es irgendwann auch einen NTS-2 geben könnte. Einige NTS-1-Liebhaber scharren deshalb schon mit ihren Hufen.

Wer den Bausatz erwerben möchte, besucht am besten die Webseiten großer Fachgeschäfte. Für den vorliegenden Artikel hat der Autor sein Exemplar bei Thomann erworben. (rme)