Seite 7: Subtraktive Synthese

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Die getesteten Synthesizer erzeugen ihre Klänge durch subtraktive Synthese. Dieses Prinzip wird seit den 1960er Jahren in analogen Synthesizern verwendet. Subtraktiv ist es, weil aus komplexen Grundklängen durch verschiedene Module bestimmte Frequenzen herausgefiltert werden.

Am Anfang der Klangerzeugung stehen ein oder mehrere Oszillatoren (VCOs). Diese erzeugen eine hörbare Schwingung, also ein Tonsignal mit einer bestimmten Grundfrequenz. Die Tonhöhe wird zum Beispiel durch das Drücken einer Taste auf einem Keyboard bestimmt. Je nach Synthesizer kann man aus verschiedenen Wellenformen wählen oder diese mischen.

Einige Grundformen sind Sinus, Sägezahn und Rechteckwelle. Sie unterscheiden sich im Klang, da sie neben der Grundfrequenz noch unterschiedliche weitere Frequenzen (Obertöne) enthalten. Manche Synthesizer enthalten noch weitere Klangquellen, zum Beispiel einen Sub-Oszillator, der die Töne immer eine Oktave tiefer mitspielt, oder einen Rauschgenerator, über den man ein Rauschen hinzufügen kann.

Gemischt und gefiltert

Der Klang der Oszillatoren wird zusammengemischt und in das Filter (VCF) geleitet, welches wie die Klangregler an einer normalen Stereoanlage funktioniert. Je nach Art des Filters werden hier alle Frequenzen entfernt, die oberhalb, unterhalb oder ober- und unterhalb der einstellbaren Cutoff-Frequenz liegen. Diese Filterarten nennt man entsprechend Tiefpass-, Hochpass- und Bandpass-Filter. Oft kann man zusätzlich die Resonanz einstellen. Das sorgt für eine Verstärkung der Frequenzen um die Cutoff-Frequenz herum.

Im Verstärker (VCA) wirkt noch ein Hüllkurvengenerator auf das Signal ein, der festlegt, wie laut der Ton im zeitlichen Verlauf ist. In den meisten Synthesizern kann man dazu die vier Parameter Attack, Decay, Sustain und Release (ADSR) einstellen. Attack bestimmt dabei, ob der Ton beim Tastendruck sofort ertönt oder erst langsam lauter wird. Über Decay und Sustain regelt man, wie laut und wie lange der Ton erklingt, Release bestimmt die Dauer des Ausklingens.

Oft gibt es neben der Hüllkurve für die Lautstärke noch eine weitere Hüllkurve, die bestimmt, wie das Filter sich nach dem Anspielen eines Tons verhält.

Ein weiterer Oszillator, der LFO (Low frequency oscillator), schwingt mit einer nicht hörbaren Frequenz unter 20 Hz, mit der sich an verschiedenen Stellen im Synthesizer der Klang beeinflussen lässt. Wendet man ihn auf den VCA an, wabert die Lautstärke des Tons (Tremolo), schickt man ihn an einen VCO, ändert sich die Tonhöhe periodisch (Vibrato). Der LFO kann auch die Frequenz des VCF beeinflussen.

• Dieser Artikel erschien zuerst in c't Hacks 1/2013 ab Seite 86.

(phs)