Synthesizerstudio Bonn - Heinz Funk: Was ist ein Synthesizer?

Man kann darüber denken, wie man will: Auch der Kunststoff hat sich durchgesetzt, ohne daß Holz, Glas, Keramik, Metall dadurch in ihrer Bedeutung verdrängt oder auch nur beeinflußt worden sind. In der Musik vollzieht sich jetzt die gleiche Entwicklung - zum synthetischen Ton oder Klang. Die "Bauweise" der Musik, Stil und Art des Zusammenklingens und die Folge von Tönen haben sich, wie alles in der Kunst, ständig verändert und verändern sich heute noch fortgesetzt, - nicht aber die "Baustoffe", nämlich die Töne, so wie die Natur sie uns bot: das Schwingen einer Saite auf der Geige, einer Luftsäule im Trompetenrohr, einer Klaviersaite, der Stimmbänder.

Trotz aller Bemühungen um Varianten, um Verfremdung und Verfärbung dieses Naturtonmaterials, durch Erweiterung der Dimensionen, durch aufgesetzte Dämpfer, durch Reißnägel im Klavierhammer usw. hat sich am Ursprung dieses Tonmaterials seit Tausenden von Jahren bis heute nichts geändert, wenigstens nichts Wesentliches im Vergleich zu den wesentlichen und ständig progressiven Veränderungen und Erneuerungen in Form und Stil des Komponierens und Musizierens.

Mit der Entwicklung der Elektronik begann ein neues Tönen. Zunächst zufällig, als unerwünschtes Nebenprodukt im Rückkopplungs-Pfeifen der ersten Rundfunkempfänger: das Schwingen der Elektronen in einem Stromkreis, als Ton hörbar in der Membran des Kopfhörers oder Lautsprechers. Dann zielstrebig weiterentwickelt zum elektronischen Musikinstrument, aber eben zum Musikinstrument mit Registern und Klangfarben, zu denen sich der Konstrukteur, nicht aber der Benutzer entscheiden mußte. Und wieder war die Imitation herkömmlicher Instrumente und Klangfarben Ziel und Maßstab aller Perfektion! Nichts Endgültiges und letztlich Neues also, abgesehen von dem Gag, eine Violine von einer Tastatur spielen zu können.

Aus dieser Unzufriedenheit über den vorgefertigten, vorgegebenen und vorbestimmten Klang, über das "Fertiggericht" eines Klanges oder Tones, egal ob reale oder elektronische Klangerzeugung, entstand schließlich die Idee des Synthesizers. Die Idee einer kompletten Küche zum Selbstkochen mit allen nur denkbaren Zutaten und Geräten, die Idee eines elektronischen Handwerkskastens mit allen nur denkbaren Werkzeugen und Stoffen zum: "Do it yourself" am Suchen und Finden eines Klanges oder Tones nach eigener Vorstellung und eigener Phantasie.

Einen Ton oder Klang kann man "analysieren", d. h. zerlegen, und so feststellen, warum Geige, Flöte oder Klavier so völlig verschieden klingen. Man wird feststellen, daß die typischen Merkmale, an denen wir einen Klavier-, Geigen- oder Flötenton unterscheiden, abgesehen von der Tonhöhe (Grundschwingung), aus einer Vielzahl von "Funktionen" bestehen. Solche Funktionen, d. h. Abläufe von Merkmalen während einer bestimmten Zeit, sind z. B. die Tonform, d. h. der Verlauf der Lautstärke, die Klangfarbe, d. h. die Anteiligkeit von Oberwellen zur Grundschwingung, und der Klangfarbenverlauf, d. h. die Oberwellenverschiebungen, die sich während des Ablaufes eines Tones ergeben.

Baut man nun einzelne Elemente, mit denen man solche Funktionen einzeln und unabhängig voneinander erzeugen kann, so läßt sich beispielsweise ein Klavierton wieder aus solchen Funktionen zusammensetzen, d. h. "synthetisieren". Wie im Kochbuch. Man nehme einen oder mehrere Schwingungserzeuger (Oszillatoren!), wähle eine geeignete Wellenform mit dem richtigen Obertonaufbau, dann nehme man eine "Kontur" (Tonformverlauf), eine mit hartem Anschlag, d. h. kurze Einschwingzeit, langem, linear verlaufendem Ausklang und einem allmählichen Aufbau der Obertöne. Das Ganze setze man mit einem Tastenanschlag (triggern!) in Bewegung und bestimme nach Belieben kürzeren oder längeren Ablauf. So entsteht also wieder synthetisch ein Klavierton, nur daß hier der Klavierton einen winzigen Bruchteil der Möglichkeiten darstellt, die man mit den Funktionen eines Synthesizers erreimen kann, wobei die Imitation bekannter und gewohnter Klänge und Töne sicherlich die unbedeutendste und uninteressanteste Seite des Unternehmens sein dürfte.

Es beginnt ja erst, interessant zu werden, wenn Ungewöhnliches passiert, wenn der Klavierton z. B. langsam einschwingt und schnell abreißt, so wie beim Rückwärtsspielen einer Bandaufnahme, und wenn aus solch einer kleinen und winzigen Funktionsveränderung schon so ungewöhnlich Neues passiert.

Wenn beispielsweise nur vier Funktionen getauscht oder geändert werden können, jede in einer Vielzahl von Nuancierungen. so erinnert das immer an die Jugendimpression einer Schokoladenschachtel mit Schiebebildern. in der man zehn oder zwölf Köpfe, Rümpfe, Beine und Füße in allen möglichen Kombinationen übereinanderschieben konnte, und ebenso hilflos wie fasziniert versuchte, die Summe der Möglichkeiten zu ergründen.

Je weiter die "Entfesselung", die Auflösung in Funktionen getrieben wird, um so interessanter und vielseitiger ist ein Synthesizer, um so berechtigter trägt er diesen Namen.

Das Ganze wurde möglich, nachdem der Amerikaner R. A. Moog ein System entwickelt hatte, mittels Spannungen zwischen 0 und 10 V, die man beliebig mischen, summieren und überlagern kann, all diese Funktionen gewissermaßen in einer Art Fernbedienung und Fernauslösung zu "steuern": Vergleichbar mit einem hydraulischen System, in dem man beispielsweise einem konstanten Druck nochmals einen pulsierenden und dann dem Ganzen nochmals einen stufenweise ansteigenden überlagern kann, wird beim Synthesizer unter dem "Druck" der Steuerspannung die Basis-Tonhöhe eines Oszillators bestimmt. Eine zweite, pulsierende Steuerspannung, etwa der Ausgang eines langsam schwingenden Oszillators, besorgt die "Modulation" in Varianten von "Luftschutzsirene" bis "Vibrato", je nach Frequenz und Amplitude, und eine dritte, z. B. von der Tastatur, besorgt die stufenweise Verstimmung, die Melodie oder das Tonmuster.

Versuchen wir einzuteilen, so bieten sich drei hauptsächliche Begriffe an: Das Klangmaterial, die Klangformung, die Klangfärbung oder Klangveränderung. Als Klangmaterial, an dem geformt, gefiltert und moduliert wird, dienen dem Synthesizer Oszillatoren, Rauschgenerator und von außen eingespeiste "fremde" Schallquellen wie elektronische Musikinstrumente, Bandaufzeichnungen, Mikrofonsignale o. ä.

Die Oszillatoren erzeugen elektronische Schwingungen, nicht, wie bei der Orgel, in festgelegter, stabilisierter Tonhöhe, sondern in Abhängigkeit vom "Druck" der Steuerspannung, die ihnen aufgeschaltet wird in einem sehr weiten Bereich von ganz langsamen Schwingungen, etwa einmal alle 200 Sekunden, bis zu Frequenzen von 15 000 Hz. Die Schwingungen entstehen durch interne, automatische Schaltvorgänge, aus denen verschiedene Wellenformen wie Sägezahn, umgekehrter Sägezahn, Dreieck, Sinus und Rechteck gleichzeitig abgeleitet werden und beliebig zusammengemischt wie auch gegenphasig verkehrt werden können.

Die Rechteck-Wellenform kann außerdem im "Tast-Verhältnis" (Breitenverhältnis der Rechtecke zu den Pausen) in weiten Grenzen verstellt oder auch gesteuert werden. Dadurch sind gleitende Oberwellenverschiebungen während des Tonablaufs programmierbar. Auf die Tonhöhen-Bestimmung eines Oszillators wirkt die Summe aller angelegten Steuerspannungen ebenso wie umgekehrt mit einer Steuerspannung gleichzeitig mehrere Oszillatoren parallel in ihrer Tonhöhe beeinflußt werden können. Im Unisono oder in beliebigen Intervallen, in künstlich aufgebauten Obertonreihen, Mixturen folgen sie parallel, bei Zwangssynchronisation sogar phasen-deckungsgleich der angelegten Steuerspannung.

Das Steuern der Tonhöhe erfolgt im allgemeinen unter dem Einfluß mehrerer Steuerspannungen gleichzeitig: einer handregelbaren Grundstimmung in Feineinstellung wie auch in umschaltbaren Oktavstufen, darüber hinaus durch die stufenweise Steuerspannung der Tastatur, der sie in reine, temperierter Stimmung, wie auch in jeder beliebigen einstellbaren Teilung (z. B. Viertelton-Skala) folgen kann. Außerdem können die Tonsprünge mit beliebig einstellbarer Geschwindigkeit gleitend erfolgen (Glissando). Wird weiterhin die periodische Schwingung eines Oszillators oder die auf- und absteigende Spannung eines Konturgenerators aufgeschaltet, so entsteht eine "Modulation", z. B. Vibrato, Shatter-Effekte, Bends, Lifts, Prall-Triller, u. v. a. m. Auch schnelle, hörbare Schwingungen können aufmoduliert werden, da die Umstimmung der Oszillatoren trägheitslos auch mit hohen Frequenzen erfolgt, so daß Interferenztöne aller Art entstehen können.

Da von der Tastatur her nur eine Steuerspannung von der jeweils tiefsten Taste (bei einigen Synthesizern auch zwei Steuerspannungen von der höchsten und tiefsten Taste gleichzeitig) abgeleitet werden, wird verständlich, warum ein Synthesizer nicht akkordisch wie eine Orgel spielbar ist.

Der Rauschgenerator erzeugt ein Gemisch von allen möglichen hörbaren Frequenzen, beim "weißen" Rauschen mit gleichmäßiger Verteilung, so wie weißes Licht alle Farben in gleichmäßiger Verteilung enthält, beim "rosa" Rauschen sind nach unten in zunehmendem Maße die tieferen Frequenzen stärker enthalten. Rauschen wird durch Filterung (Hervorhebung bestimmter Frequenzen) tönend und spielbar, als Modulation bewirkt es "harsche" Klänge, ferner eignet es sich zur Beimengung zu Tönen oder auch zur Erzeugung synthetischer Geräusche wie Pferdegetrappel, Trommel, Regen, Wind, Sturm usw.

"Fremdsignale" (außen angeschlossene, fremde "Schallquellen" wie Musikinstrumente Bandaufzeichnungen., Mikrosignale usw.) können einzeln oder zusammen mit den Hörsignalen des Synthesizers gefiltert, moduliert, ringmoduliert und geformt werden. So weit der Überblick über das Klangmaterial.

Die Klangformung geschieht mittels Lautstärkebeeinflussung in steuerbaren Verstärkern, die je nach anliegender Steuerspannung mehr oder weniger öffnen oder schließen. Geeignete Steuerspannungen hierfür sind: Fußpedale, langsam schwingende Oszillatoren (Amplituden-Modulation !) und vor allem Konturgeneratoren. Ein Konturgenerator arbeitet wie ein elektronisches Uhrwerk, das jedesmal von neuem abläuft, wenn es einen Auslöseimpuls, ein "Trigger-Signal", erhält, z. B. bei jedem Tastenanschlag. Er erzeugt eine auf- und absteigende Steuerspannung, deren Auf und Ab in vier Phasen "programmiert" werden kann:
        1. Zeitdauer des Ansteigens bis zum Maximum (Attack)
        2. Zeit des Abfallens (Decay) vom Maximum bis 0, oder
        3. bis zu einem vorbestimmbaren Niveau (Sustain) und schließlich
        4. endgültiges Abfallen von diesem Niveau auf 0, nach Loslassen
            der Taste (Final Decay).
Diese Zeiten sind in weiten Grenzen von 0 bis 10 Sekunden verstellbar. Wird eine solche auf- und absteigende, "getriggerte" Steuerspannung einem Verstärker angeboten, so wird der Ton entsprechend im Lautstärkeablauf geformt. So entstehen beispielsweise Staccatos, Pizzicatos, weich einschwingende Tonformen usw. in unzählbar vielen Nuancierungen. Eine solche "Kontur" kann aber auch einem Filter angeboten werden, das dann entsprechende, gleitende Filterungseffekte ermöglicht, oder auch einem Oszillator, wobei hier alle möglichen, programmierbaren Tonhöhenverschiebungen bei jedem Tastenanschlag, wie Lifts, Bends, Prall-Triller usw., entstehen. Besonders das Zusammenspiel mehrerer Konturengeneratoren, die auch mit einstellbarer zeitlicher Verzögerung ablaufen können, ergibt eine reizvolle Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten bei der Programmierung von komplizierten Klangabläufen, z. B. eines Flötentones, der mit dem "Einblasen" beginnt und nacheinander allerlei Veränderungen hinsichtlich der Obertonentwicklung, des Vibratos und des Ausklingens erhält, oder auch bei der Produktion ganz unorthodoxer Töne, die beispielsweise wie ein Klavier beginnen und wie eine Trompete enden. Die Kontur kann auch zum Beschleunigen und Verzögern von Modulationsfrequenzen verwendet werden, usw.

Spätestens an dieser Stelle des Versuchs einer Einteilung offenbart sich die Schwierigkeit einer logischen Gruppierung in diesem "Jedes mit Jedem"-System zwischen den zahlreichen Elementen eines Synthesizers, indem die Entfesselung aller nur denkbaren Kopplungs-, Kreuz- und Rückkopplungsmöglichkeiten aller Elemente untereinander, die Systemlosigkeit also, zum System wird.

Auf weitere wichtige Elemente des Synthesizers sei daher nur noch in Kürze, ohne Anspruch auf Einhaltung einer logischen Reihenfolge hingewiesen:

Spannungsgesteuerte Tiefpaß- und Hochpaßfilter beschneiden steilflankig alles, was ober- oder unterhalb eines vorwählbaren Frequenzbeschneidungspunktes liegt, wobei man diesen dann mittels aller möglichen Steuerspannungen in der Tonhöhe, d. h. in der Frequenz, in der er wirksam ist, auf- und abwärts stimmen kann. So ergeben sich unter der Einwirkung von Konturgeneratoren beispielsweise gleitende Filterungen aller Art, vergleichbar mit dem i-e-a-o-u- Effekt eines gesungenen Tones, ferner Wa-Wa- Effekte oder die typischen Filter- Sweeps, hochstrapaziertes Ausdrucksmittel erster Gehversuche auf dem weiten Feld elektronischer Klangerzeugung. Da man den Frequenzbeschneidungspunkt eines Filters durch Resonanz bis zur Rückkopplung, d. h. bis zum Selbstschwingen hervorheben kann, wird ein Filter zum zusätzlichen Oszillator, wobei unter dem Einfluß der Tastatur-Steuerspannung tönendes Rauschen, z. B. Imitation menschlichen Pfeifens, melodiös und in reiner Stimmung "gespielt" werden können.

Zu den weiteren Steuerspannungsquellen, mit denen man Oszillatoren in der Tonhöhe, Filter im Auf und Ab des Filterpunktes, Verstärker in der Lautstärke eines Signals und Rechteck-Wellenformen in der Oberwellenverteilung "fernsteuern" kann, gehören: Das Saiten-Abgriff- Manual (Ribbon Control), das das Spiel wie mit einer Violine durch Abgreifen auf einer Saite gestattet, ferner Fußpedale, XY-Controller (Zwei-Ebenen- Handregler, wie Steuerknüppel eines Flugzeuges), ferner eine elektronische Trommel, die sowohl Trigger-Signale als auch Steuerspannungen in Abhängigkeit von der Schlagstärke abgibt und die so allerlei Gags, wie rhythmisches Zerhacken eines beliebigen Sound- Materials, ob vom Synthesizer oder von außerhalb ermöglicht, gleichzeitig auch tieferes und höheres Stimmen der Klänge, je nachdem wie fest man mit den Fingern, mit Stöcken o. ä. trommelt.

Nach dem Motto: Man nehme irgendetwas, das zwischen 0 und 10 V stattfindet und biete es irgendeinem Element an, gibt es unausdenkbare Möglichkeiten und keine Tabus.

Ein weiteres interessantes Zubehör ist der Sequencer, ein Reihen- und Zeitfolgenschaltwerk mit 24 x 24 wählbaren Steuerspannungen, die in allen möglichen, programmierbaren Folgen und Rhythmen, in allen möglichen wechselnden Frequenzen ablaufen und je nach Aufschaltung Tonkettenmuster, Filterungen, Lautstärkestufungen usw. in unberechenbarer Vielzahl bewirken oder auch selbst beim Ablauf in der Hörfrequenz zu Oszillatoren mit den absurdesten Wellenformen werden können.

So erschließt der Synthesizer einen neuen, ungeheuer vielseitigen Raum der Phantasie-Entfaltung für den Musiker, den Komponisten, für die Ausbildung, das Labor, das Studio. Für den forschenden und suchenden Menschen im reizvollen Kräftespiel zwischen der eigenen Vorstellungskraft und der unergründlichen Vielseitigkeit des Systems, oder für jenen, der sich einfach durch willkürliches Probieren überraschen läßt.

Das Kunststoff-Zeitalter in der Weltgeschichte der Töne und Klänge hat begonnen, in dem, wie in jeder Entwicklung, am Anfang der Mißbrauch steht, die Imitation von bereits Dagewesenem bis mit dem neuen Stoff auch die neue Form entsteht. Der Synthesizer ist kein Musikinstrument, das auf Knopfdruck eine Vorstellung realisiert. Was bei der elektronischen Orgel einst Ziel allen Wunschdenkens war, das fertige Musikinstrument mit den fertigen Klängen, leicht zu bedienen und zu verstehen, das wurde beim Synthesizer zum Tabu.

Sicherlich müssen zugunsten leichter und schneller Bedienbarkeit auf der Bühne Kompromisse mit Einschränkungen der Vielseitigkeit erkauft werden, und sicherlich werden im Zuge der Sucht nach neuen, musikalischen Ausdrucksmitteln "Quasi Synthesizer" mit ein paar vorgefertigten Klangfarben und Effekten den Markt in zunehmendem Maße beleben, in allen möglichen Varianten, wie wir sie bei Orgeln zwischen 100 DM und 100.000 DM schon zu unterscheiden vermögen. Der echte Synthesizer aber ist kein Musikinstrument in diesem Sinne, er ist vielmehr ein System der Entfesselung und des Sezierens, der operativen Auftrennung aller nur denkbaren Nervenpunkte am komplizierten Organismus eines Tones oder Schallereignisses, und ihrer Wiederzusammenfügung in beliebiger Gesetzlosigkeit. Je willkürlicher, je komplizierter, je unberechenbarer dieses System arbeitet oder bearbeitet werden kann, desto reizvoller und interessanter ist es. Zumindest für den, der das sucht, was bisher noch kein Musikinstrument zu bieten vermochte, den Vorstoß in einen unbegrenzten Raum von Möglichkeiten, in dem man fasziniert und resigniert zugleich die Hilfslosigkeit unserer Vorstellungskraft erkennen muß.