Synthesizer 250px|MicromoogEin Micromoog (1975) Klassifikation Elektrophon Tonumfang gesamter Hörbereich verwandte Instrumente Software-Synthesizer mini|Synthesizer (1965), Technisches Museum Wien mini|Der 1983 erschienene Yamaha DX7 prägte durch seine große Verbreitung den Sound der Popmusik der 1980er Jahre mit Ein Synthesizer (; englische Aussprache Synthesizer. Duden.de) ist seit dem Ende der 1960er Jahre ein zu den Elektrophonen gezähltes Musikinstrument, welches auf elektronischem Wege per Klangsynthese Töne erzeugt. Er ist eines der zentralen Werkzeuge in der Produktion elektronischer Musik. Man unterscheidet analoge und digitale Synthesizer. Ebenso wie in vielen Bereichen der Technik haben digitale Geräte die reine Analogtechnik teilweise verdrängt. Analoge Geräte werden jedoch wegen ihrer charakteristischen Eigenschaften immer noch eingesetzt. Viele ältere Geräte haben teilweise Kultstatus unter Musikern erreicht. Der charakteristische Klang bestimmter verbreiteter Geräte und die kreative Nutzung von deren Eigenarten hat vielfach die Entwicklung ganzer Musikrichtungen beeinflusst, etwa bei Acid House, Techno und Retrowave. Bei letzterem stellt der Synthesizer das zentrale Instrument dar.
Elektrophone
Elektrische Orgeln basieren auf dem Prinzip der additiven Synthese, bei der mehrere Schwingungen zusammengemischt werden. In der Hammond-Orgel von 1935 wurden Sinusschwingungen über wellengetriebene Zahnräder erzeugt, welche in Tonabnehmern elektrische Schwingungen induzierten; für jede harmonische Schwingung gab es jeweils ein Rad. In späteren Geräten wurden die Schwingungen durch elektronische Schaltungen erzeugt. Die von elektronischen Orgeln erzeugten Klänge waren weit weniger modulierbar als die der heutigen Synthesizer, hatten aber den Vorteil, polyphon spielbar zu sein.
Das ebenfalls von der Firma Hammond entwickelte und zwischen 1939 und 1942 in 1069 Exemplaren gebaute Novachord kann als erster echter polyphoner Synthesizer mit Hüllkurvengenerator und Filtern gelten. Er funktionierte mit Röhren. Mangels kommerziellen Erfolges wurde die Produktion allerdings nach Ende des Zweiten Weltkrieges nicht wieder aufgenommen.
Hugh Le Caine, John Hanert, Raymond Scott, Percy Grainger (mit Burnett Cross) und andere bauten in den späten 1940er und 1950er Jahren verschiedene elektronische Musikinstrumente. Besonders erwähnenswert sind die Orchestermaschine sowie der Klangeffektgenerator Karloff von Raymond Scott.
1950 produzierte RCA experimentelle Geräte zum Erzeugen von Sprache und Musik. Im New Yorker Versuchslabor der Radio Corporation of America konstruierten die Ingenieure Harry Ferdinand Olson und Herbert Belar ein lochstreifengesteuertes Gerät, den RCA-Synthesizer Mark I. Hier wurden Töne durch Stimmgabeloszillatoren erzeugt; die sinusförmigen Schwingungen wurden elektromagnetisch abgenommen und in obertonreiche Sägezahnschwingungen umgewandelt. Vor allem der Komponist Milton Babbitt beschäftigte sich mit dieser Apparatur und war auch ein Berater für das Nachfolgemodell Mark II, welches im Columbia-Princeton Electronic Music Center gefertigt wurde. Dieser Mark II von 1958 konnte aber ein Musikstück erst nach vorheriger Programmierung mit einem Notenrollensystem wiedergeben und musste für das nächste neu programmiert werden. Gesteuert wurde er über Lochstreifen. 1958 entwickelte Daphne Oram beim BBC Radiophonic Workshop einen neuartigen Synthesizer, der die sogenannte „Oramics“-Technik verwendete. Gesteuert wurde der Synthesizer über 35-mm-Film. Er wurde einige Jahre bei der BBC verwendet.
Ab den 1960er Jahren war die Entwicklung der Elektronik soweit vorangeschritten, dass Klänge und Töne in Echtzeit erzeugt werden konnten, doch waren diese Geräte aufgrund ihrer Größe auf den Studiobetrieb beschränkt. Diese Geräte waren meistens modular aufgebaut, und die einzelnen Komponenten konnten manuell miteinander verkabelt werden. Viele dieser ersten Geräte waren experimentelle Einzelstücke. Donald Buchla, Hugh Le Caine, Raymond Scott und Paul Ketoff waren die Pioniere in den 1960er Jahren, wobei nur Buchla ein kommerzielles Gerät anbot.
Analoge Synthesizer
Monophon
Analoge Synthesizer der 1970er Jahre sind oft als Modularsystem aufgebaut. Die einzelnen Komponenten (Signalgeneratoren, Filter, Modulatoren) sind in einem Rack montiert und werden nach Bedarf durch Klinkensteckerkabel (oder über ein Steckfeld) miteinander verbunden.
mini|Analoge modulare Synthesizer von Moog und ARP (hinten) Den ersten spiel- und konfigurierbaren Synthesizer präsentierte Robert Moog 1964 auf der „Audio Engineering Society convention“. Bereits während der Entwicklung konnte er die Musikerin Wendy Carlos für den modularen Synthesizer begeistern. Der neue Klang, wie auf dem „meistverkauften Album klassischer Musik“, Carlos’ Switched-On Bach von 1968, galt als sensationell.
Praktisch zeitgleich entwickelte Don Buchla seinen ersten Synthesizer.
In den späten 1960er Jahren erschien eine Vielzahl von Aufnahmen, die den neuen Moog-Synthesizer-Sound verwendeten. Zur Berühmtheit wurde das Stück Popcorn, das zum weltweiten Tophit wurde, welches im Wesentlichen mit dem Moog-Synthesizer erstellt wurde. Auch die Beatles verwendeten auf ihrem Album Abbey Road dezent einen Moog, um zum Beispiel dem Schluss-Refrain von Here Comes the Sun einen luftig „pfiffigen“ Klang zu verpassen. mini|Der modulare Synthesizer Roland System-100M erschien Ende der 1970er. Die konfigurierbaren Module sind an den waag- und senkrechten Trennlinien auf der Frontseite zu erkennen und konnten durch Kabel veränderbar gekoppelt werden. Das Gerät enthielt zahlreiche der im Text beschriebenen Module bzw. konnte damit nachgerüstet werden.
Moog setzte zugleich auch die Standards, die das Verknüpfen verschiedener Synthesizer erlaubte, wie z. B. eine Schnittstelle zur externen Ansteuerung über eine logarithmische 1-Volt/Oktave-Tonhöhensteuerung. Die Ansteuerung der Synthesizer erfolgte normalerweise über eine normale Klaviatur oder über einen Sequenzer, bei dem man Tonhöhenfolgen zeitlich programmieren konnte und der über die genannte Schnittstelle den Synthesizer ansteuerte.
mini|Analoger Mini-Moog Voyager
Da das Moog Modular System jedoch für den Bühnen- und Live-Einsatz zu groß und zu umständlich zu bedienen war, integrierte Moog die wichtigsten Komponenten seines Synthesizers in ein kompaktes Gehäuse, das den Namen Minimoog erhielt und 1970 auf den Markt kam. Der Minimoog wurde in den Folgejahren ein von vielen Musikern verwendetes und weit verbreitetes Musikinstrument. Im Laufe der 1970er Jahre kamen verschiedene weitere Unternehmen mit Synthesizern auf den Markt, u. a. ARP Instruments (von Alan Robert Pearlman), Oberheim (von Tom Oberheim), EMS Synthi 100 (von Peter Zinovieff) und Sequential Circuits. Alle Synthesizer hatten jedoch zwei entscheidende Nachteile: Zum einen waren sie nur monophon spielbar, und zum anderen waren sie nicht dauerhaft zu programmieren, man konnte also keine Einstellungen speichern.
Dennoch spezialisierten sich Gruppen und Musiker wie Pink Floyd, Human League, Emerson, Lake and Palmer, Kraftwerk, Jean Michel Jarre, Tangerine Dream, Ed Starink, Klaus Schulze, Larry Fast oder Vangelis auf Synthesizer. Die Rockband The Who bediente sich in ihrem Song Won’t Get Fooled Again (1971) eines von einem Sequenzer gesteuerten Synthesizers.
Polyphon mini|Yamaha GX-1 (1973) Die meisten frühen Synthesizer waren monophon. Nur wenige waren in der Lage, zwei Töne zur gleichen Zeit zu erzeugen, wie der Moog Sonic Six, der ARP Odyssey und der EML 101. Echte Polyphonie war zur damaligen Zeit nur über das Prinzip der elektrischen Orgel (Oktavteiler-Prinzip) zu realisieren. Der ARP Omni, der Moog Polymoog und der Opus 3 verbanden daher beide Elemente. Erst Mitte der 1970er Jahre kamen mit der Yamaha GX-1, der Yamaha CS-80 und der Oberheim Four-Voice die ersten echten polyphonen Synthesizer auf den Markt. Der GX-1 gilt mithin als der erste polyphone Synthesizer. Diese waren aber komplex, schwer und teuer. Der erste erschwingliche polyphone und zudem mikroprozessorgesteuerte und damit programmierbare Synthesizer war 1978 der Prophet-5 von Sequential Circuits. Zum ersten Mal konnten Musiker damit ihre Einstellungen speichern und per Knopfdruck wieder abrufen. Daneben war er – verglichen mit den Modulsystemen – kompakt und leicht. Die DDR zog erst 1987 mit dem Tiracon 6V nach.
Analoge Klangerzeugung
mini|Grundwellenformen, die bei der analogen Klangerzeugung verwendet werden: Sinusschwingung (reiner Grundton ohne Oberwellen bzw. Harmonische), Rechteckschwingung, Dreieckschwingung, Kippschwingung bzw. Sägezahn Ein Ton setzt sich in der Regel zusammen aus einem Grundton, der die Tonhöhe festlegt, und Obertönen – auch Teiltöne oder harmonische Töne genannt –, die die Klangfarbe bestimmen. Verschiedenartige Klänge entstehen also durch verschiedenartigen Aufbau der Obertonreihen. Die einzelnen Obertöne differieren dabei in Frequenz, Amplitude und in zeitlichem Auf- und Abbau. Bei der Klangerzeugung im analogen Synthesizer ging man in Anlehnung an mechanische Instrumente zunächst von wenigen Grundwellenformen aus: der Kippschwingung (streicherähnlich), der Rechteckschwingung (holzbläserähnlich) und der Dreieckschwingung (flötenähnlich). Siehe: Signalgenerator
Voltage Controlled Oscillator (VCO) Der VCO ist ein spannungsgesteuerter Oszillator und stellt den wichtigsten Baustein bei analogen Synthesizern dar. Über eine Steuerspannung kann die Frequenz und somit die Tonhöhe verändert werden. Durch simultane Verwendung mehrerer Oszillatoren erhöht sich die Zahl der klanglichen Gestaltungsmöglichkeiten. Häufig werden dabei die Oszillatoren leicht gegeneinander verstimmt, was den Klangeindruck voller macht (Unisono bzw. Schwebung, ähnlich einem Chorus-Effekt). Bei digitalen Synthesizern kommen DCOs (Digitally Controlled Oscillator) zum Einsatz. Im Unterschied zum VCO wird die Frequenz hier nicht durch eine elektrische Spannung, sondern durch einen Zahlenwert bestimmt, der von einem Mikroprozessor vorgegeben wird.
Noise Generator (NG) Der Rauschgenerator erzeugt Rauschsignale unterschiedlicher Spektralcharakteristik. In Analogie zur spektralen Energieverteilung bei weißem Licht spricht man von weißem Rauschen, wenn alle Frequenzen in gleichen Anteilen auftreten. Weicht die Frequenzverteilung von der Gleichverteilung ab, d. h. bestimmte Frequenzbereiche dominieren, handelt es sich um farbiges Rauschen. Einige Synthesizer besitzen die Möglichkeit, 1/f-Rauschen (rosa Rauschen) zu erzeugen, bei dem die tiefen Frequenzen überwiegen. Neben der Verwendung als Audiosignal kann Rauschen auch als Modulationsquelle dienen. Auf diese Weise entstehen ungewöhnliche und interessante Klänge.
Voltage Controlled Filter (VCF) Die eigentliche Klangformung findet im spannungsgesteuerten Filter (VCF) statt. Das gebräuchlichste Filter ist das Tiefpass-Filter, das tiefe Frequenzen passieren lässt und hohe Frequenzen dämpft. Das Hochpass-Filter arbeitet genau umgekehrt. Durch die Reihenschaltung von Tief- und Hochpassfiltern entsteht ein Bandpass; eine Bandsperre entsteht bei Parallelschaltung. Hier wird ein spezielles Frequenzband gedämpft, während die übrigen Frequenzanteile ungehindert passieren. Die Flankensteilheit des Filters legt fest, wie sanft oder abrupt der Übergang zwischen Durchlass- und Sperrbereich erfolgt. Bei Synthesizern sind Werte von 12 dB (weich) und 24 dB (hart) üblich.
Voltage Controlled Amplifier (VCA)