Die Yamaha DX Story – FM-Synthese, wie alles begann

Vor ein paar Tagen haben wir über das neue Buch „Die DX Story“ unseres Autorenkollegen Klaus P. Rausch berichtet, die News findet ihr hier. Wer sich konkret für den gesamten Inhalt interessiert, kann sich die vollständige Inhaltsangabe mit allen Kapiteln hier ansehen. Nun hat er uns exklusiv für die AMAZONA.de Leser einen Buchauszug zur Verfügung gestellt, der sich sehr spannend liest und sich mit der Entstehungsgeschichte der FM-Synthese auseinandersetzt.

Aus dem Buch: Die DX Story von Klaus Peter Rausch

Aus dem Kapitel „Wie alles begann“.

Wichtiger Hinweis, die Zwischenüberschriften wurden durch die Redaktion eingefügt zwecks SEO-Optimierung. Sie sind nicht Bestandteil der gedruckten Ausgabe.

„(…) Wissenschaftler machten von Fouriers Expertisen längst Gebrauch, sobald es um die Entwicklung elektrischer und elektronischer Musikinstrumente ging. Bereits in den 20er Jahren des vergangenen Jahrhunderts begann deren Entwicklung. Nicht viel später befassten sich Forscher mit additiver Synthese. Neben den Pionieren Friedrich Trautwein, Oskar Sala, Hugh Le Caine, Harry F. Olson, Herbert Belar, Robert Moog, Harald Bode, Don Buchla und vieler weiterer Initiatoren, durchaus auch privat, versuchten sich Gelehrte an Universitäten mit teils völlig unterschiedlichen und vor allem gänzlich individuellen finanziellen Freiräumen an synthetischen Klangerzeugungsverfahren.

Die Experimente der Stanford University

Etwa an der Stanford University in Kalifornien, hier experimentierte insbesondere der Musikwissenschaftler Dr. John M. Chowning ab 1968 mit Klangsynthesen basierend auf Frequenzmodulation. Es handelte sich damals um eine grundsätzlich gar nicht neue Angelegenheit. Als Basis diente gewöhnliche Rundfunktechnik, die mit Träger- und Modulatorwellen arbeitet. Doch seine Methode war eine Alternative zur vergleichsweise wesentlich aufwendigeren additiven Synthese. Eher zufällig und während Experimenten mit Vibrato Effekten erkannten Möglichkeiten der Frequenzmodulation darauf aufmerksam geworden, stützte er seine Arbeit auf die frühe Erkenntnis, mit Näherungswerten Fourier-Koeffizienten berechnen zu können. Mit relativ geringem Aufwand fand er befriedigende Klangresultate. Überraschend gute Ergebnisse wurden insbesondere beim Imitieren herkömmlicher Streich- und Blasinstrumente erzielt. Bald darauf entwickelte Chowning gleich eine ganze Reihe Patente für das spätere FM Audio Verfahren.

Als unaufwendig lässt sich der technologische Aufwand jedoch allenfalls aus rein wissenschaftlicher Sicht beschreiben, tatsächlich entsprach es eher dem an Universitäten und Klangforschungsgruppen üblichen recht großzügigen Rahmen. Um jedoch in einem industriellen Markt zu bestehen, und daran lag ihm durchaus, musste unbedingt eine moderne Microchip Technologie eingesetzt werden. Allerdings konnte die notwendige Herausforderung, einen preiswerten und kommerziell nutzbaren Chip zu konstruieren, gerade in den 60er Jahren am ehesten nur von einem finanziell wirklich potenten Partner übernommen werden. Der sowohl an die grundsätzliche Idee glaubte, als auch die notwendige Entwicklung marktgerechter Musikinstrumente einigermaßen vorausschauend plante und vor allem bereit war, das auch zu finanzieren. Und es ging darum, das technologische Prinzip mit industriell gefertigten Massenprodukten zu nutzen. Man schaute in jener Zeit in solchen Fällen gerne nach Japan: Seit den 60ern bekannt als Ursprungsland innovativer und gleichzeitig preiswerter Elektronikprodukte für den Massenmarkt, bemühte man sich dort sehr aktiv um Erfolge im Sektor Musikinstrumente. Wenn auch, global gesehen, mit bis dato noch einigermaßen bescheidenen Ergebnissen. Das sollte sich aber bald ändern. Denn neben der Versorgung des japanischen Marktes hatte der wachsende Export eine besondere Bedeutung.

Dr. Chownings Ideen

Genau davon profitierten Dr. Chownings Ideen. Yamaha übernahm 1973 bzw. 1974 die Patentrechte, zuvor kannte man das Unternehmen vor allem als etablierter Hersteller traditioneller Musikinstrumente und Heimorgeln. Die waren damals aber recht aufgeschlossen für Innovationen, wenn es um die Entwicklung neuer elektronischer Tasteninstrumente ging. Die amerikanische Firma Hammond dagegen ließ die Gelegenheit sausen, sich für die Übernahme der Patentverwertung zu entscheiden, obwohl man dort ein Angebot dafür bekam. Auch das japanische Unternehmen Roland war im Rennen, der Entwickler Toshio Yamabata meinte in einem Interview, dass Ikutarō Kakehashi durchaus an einer Lizenzierung interessiert war und sich irgendwann überrascht zeigte, dass Yamaha zum Zug kam.

Der gerade aufblühende Markt der Synthesizer und portabler Tasteninstrumente auf Orgelbasis führte bei Yamaha bald zur Entwicklung der ersten Schaltungen. Die hatten zunächst noch Ausmaße eines Kühlschranks und verlangten dementsprechend gezielt nach der Konstruktion besonders kompakter hochintegrierter Schaltkreise. Doch mit der Entwicklung eines speziellen VLSI Chips gelang es schließlich, einen auffallend leistungsfähigen FM Klangerzeuger als preiswertes und somit konkurrenzfähiges Produkt herzustellen. Bevor es dazu kam, musste jedoch eine kostenintensive Entwicklung über mehrere Jahre hinweg durchgehalten werden. Yamaha verfügte bereits in den 70er Jahren über eine große Research & Development Abteilung, die sämtliche Eigenentwicklungen übernahm. Das schien sinnvoll bei Ambitionen für langfristige Produkt- und Modellstrategien und war bei Yamaha Tagesordnung.

Tom Rhea, amerikanischer Synthesizerpionier

Tom Rhea, der zuvor beim amerikanischen Synthesizerpionier Moog Music beschäftigt war, bestätigte das: „Man kann durchaus festhalten, dass sich Yamaha innerhalb einer relativ großen Zeitspanne mit einem nach dem anderen eigentlich schwachen Synthesizer Modell irgendwann endlich hochentwickelt hat, bevor die mit dem DX7 1983 dann einen Hit gelandet haben. Sie konnten es sich halt leisten, Verschiedenes auszuprobieren.“ Etwas anders sah das Rolf Wüpper, er war lange Mitglied Yamahas europäischer Führungsriege, denn er teilte diese Ansicht nicht unbedingt: „Die gerne erwähnte DX Strategie existierte meines Wissens, wenn überhaupt, allenfalls im Hauptquartier in Japan.“ Branchenkenner der verschiedenen Märkte weltweit ordnen dieses geschickte Denken japanischen Unternehmern zu, denn es führt zur Bindung an ein Projekt. So auch Dave Smith, ehemals Gründer der amerikanischen Firma Sequential Circuits Inc.: „Und betrachtet man sich den DX7, den haben sie auch nicht sofort auf den Markt gebracht. Yamaha arbeitete Jahre an der notwendigen Technologie. Zuerst gab es ein Instrument mit Presets für 30.000 Mark, dann eines für die Hälfte. Und erst anschließend konnte man für unter 5.000 Mark den programmierbaren DX Synthesizer realisieren.“

Auch Kurzweil, ein ausgesprochen fähiger Instrumentenbauer, schaffte es damals nach einem ähnlichen Muster, erfolgreiche Produkte wie K1000 und K2000 auf die Beine zu stellen. Unter Einsatz immenser Entwicklungsgelder und hochpreisiger Einstiegsmodelle, hier dem K250, neue Technologien später dann kostengünstig auf den Markt zu bringen. Jedoch war es für amerikanische und auch europäische Unternehmen in dieser Zeit zunehmend schwieriger geworden, mit der Konkurrenz aus Japan Schritt zu halten. Denn während der Produktionszeit der DX Generation war es für Yamaha recht einfach, den Markt zu beherrschen, da der Wechselkurs des Yen auf den Märkten in Europa und USA für das Unternehmen günstig war. Eine aufwendige Technologie zu konkurrenzfähigen Verkaufspreisen zu realisieren, war also für Firmen außerhalb Japans gleich mit mehreren Schwierigkeiten verbunden. Allerdings, Ensoniq schaffte es sogar als Newcomer, und zwar mit eigenen Custom Chips. Schon 1984 wurde mit dem Mirage ein Sampler Keyboard präsentiert, zu einem erstaunlich niedrigen Preis.

Der Yamaha GS1 Synthesizer mit FM

Als Yamaha 1981 der staunenden Öffentlichkeit den neuen GS1 vorstellte, war dieses Instrument das erste Entwicklungsergebnis einer längeren Vorgeschichte. Involviert in dieses Projekt war Takuya Nakata. Nach der FM Lizenzierung wurde zunächst ein erster Prototyp gebaut, der war 1974 fertig. Zeitgleich war man aber noch mit analogen Synthesizern beschäftigt und verkaufte erstmal den gerade erhältlichen neuen monophonen SY1. Der FM Prototyp war noch weit davon entfernt, kommerziell verwertbar zu sein. Zu groß, zu viele Funktionen und eine Anzahl integrierter Schaltkreise, die mit der damaligen Halbleitertechnologie noch nicht in erschwinglichen Preisgegenden zu machen war. Solche Fortschritte gab es erst 1981 zu sehen, als neben dem GS1 auch die Electone F70 der Öffentlichkeit vorgestellt werden konnte. Denn bei Yamaha arbeiteten mehrere Abteilungen gleichzeitig an verschiedenen Instrumenten und Bedienkonzepten. Bei denen es auch zu Fehlversuchen kam, etwa in Sachen Programmer. Der Prototyp des GS1 hieß TRX100, entwickelt unter anderem von Hirokazu Kato, und den des DX7 nannte man PAMS, was für Programmable Algorithm Music Synthesizer steht. Dieser hatte zwei Manuale mit unterschiedlichem Tastenumfang und ein großes vertikales Bedienfeld, auf dem zahlreiche grafische Anzeigen untergebracht sind. Mit dem Versuchsinstrument PAMS waren mit Phasenmodulation, Amplitudenmodulation, additive Synthese und Frequenzmodulation gleich mehrere Konzeptvarianten zu machen. Und von Anfang an setzte man auf Speicher für eigene Sounds. Die vielen gleichzeitig integrierten Synthesen aber verlangten einfach zu viele Parameter, jedenfalls für ein kommerzielles Instrument, dachten die damals. Alles musste nun vereinfacht werden, und so hat man zum Beispiel gemeinsame Parameter für die Envelopes eingesetzt und die Zahl der Algorithmen auf 32 begrenzt. In der Entwicklungsphase gab es nun fünf Modelle unter den vorläufigen Bezeichnungen DX1, DX2, DX3, DX4 und DX5. (…)“

Das komplette Buch: Die DX Story, von Klaus Peter Rausch

In der Vergangenheit hat Klaus schon einige AMAZONA.de Artikel über diese Yamaha FM-Synthesizer Generation geschrieben, schaut zum Beispiel hier mal rein:

• Yamaha DX7
• Yamaha DX7II Centennial

Die DX Story, Sachbuch mit 190 Seiten und 140 Abbildungen, Produktseite bei epubli