Modular-Synthesizer: Prinzip und Geschichte

16. Dezember 2017

Für diejenigen, die sich unter dem Begriff Modular-Synthesizer bislang nur wenig vorstellen können, stellen wir hier neben einem geschichtlichen Abriss auch das Wirkungsprinzip vor.

Nichts ist einfach so da, alles hat eine Entwicklung – so auch die der elektronischen Synthese von Klängen. Die Historie der Modular-Synthesizer soll aber hier nicht das Thema sein, dennoch hilft eine Aufzählung verschiedener Erfindungen der Vergangenheit, die Genese der Synthesizer in einen Zeitrahmen zu verpacken.

In 44 Jahren Modular-Synthesizer

Angefangen hat es wohl mit dem auch heute noch bekannten Theremin von León Theremin, der es 1920 in Russland erfand. Dieser erste Synthesizer auf Röhrenbasis kannte lediglich eine Schwingungsform und die Modulation der Lautstärke und der Tonhöhe. Darauf folgten:

  • Trautonium – Friedrich Trautwein – 1929 – monophon
  • Novachord – Hammond et al – 1938 – polyphon
  • Electronic Sackbut – Hugh LeCaine – 1948 – erster CV-kontrollierter „Synth“
  • Model 100 Modular – Buchla – 1964 – erster echter Modular-Synthesizer
  • Moog Modular Synth – Robert Moog – 1967 – der erste kommerziell erhältliche Modular-Synthesizer

Nein, das ist Kunst und kann nicht weg! Electronic Sackbut Prototyp von 1948

Der Buchla ist in allen Belangen modernen Systemen ebenbürtig.

Der Buchla ist in allen Belangen modernen Systemen ebenbürtig.

 

Das Nervensystem eines Modular-Synthesizers

In dieser Aufzählung taucht ein Begriff auf, der Neueinsteigern vielleicht nicht geläufig ist: CV. CV steht für Control Voltage, zu Deutsch Steuerspannung. Diese Steuerspannung ist das Nervensystem eines modularen Synthesizers. Oder besser gesagt, das Nervensystem besteht aus den Verbindungen der einzelnen Module und die Steuerspannungen sind die Signale dieser Verbindungen.

Intern arbeiten nicht-modulare analoge Synthesizer ebenfalls mit CV-Signalen, diese werden aber nicht nach außen preisgegeben. Mit einem Kabel, dem Patch-Kabel, verbindet man zwei Komponenten eines modularen Synthesizers und die Spannung des CV-Signals bestimmt, wie stark die eine von der anderen Komponente angesteuert wird. Damit kommen wir auch sofort zu dem Unterschied zwischen den besagten modularen und den nicht-modularen Systemen. In „normalen“, nicht modularen Synths ist dieses Nervensystem bereits fest verdrahtet und kann nicht verändert werden. Nur die CV-Spannungen können beeinflusst werden.

Wenn die Nerven blank liegen

Wenn dieses Nervensystem blank liegt, so sind die Ein- und Ausgänge jeder einzelnen Komponenten eines Modular-Synthesizer, sei es Filter, Oszillator oder Hüllkurve, über die sogenannten Patch-Punkte zugänglich. So kann der Oszillator z.B. das Filter modulieren (auch als Filter-FM bekannt) oder die Hüllkurve nicht nur die Lautstärke, sondern auch Tonhöhe und Filter-Cutoff steuern. Dabei gibt es bei den Modulen auch wiederum Unterschiede. Das eine Hüllkurven-Modul bietet z.B. nur an, die Hüllkurve abzufeuern, bei einem anderen Hüllkurven-Modul können über Patch-Punkte auch die Zeiten für die einzelnen Phasen (typischerweise ADSR – Attack, Decay, Sustain und Release) eingestellt werden.

Die Bedienelemente eines nicht-modularen Synthesizers greifen zwar auf die Einstellungen der einzelnen internen Komponenten zu, meist über variable Widerstände, die die CV Beeinflussen, aber nicht auf die feste Verdrahtung der einzelnen Komponenten. Eine Ausnahme bilden hier Synthesizer mit einer Modulations-Matrix. In einer solchen Matrix kann man z.B. festlegen, dass der LFO auf die Tonhöhe oder/und auf die Filter-Cutoff einwirkt. Man hat also ein Set von Variationen zur Auswahl – als wirklich modular kann man das aber noch nicht bezeichnen.

Forum
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    dwild

    Ich bin ein bißchen verwirrt, daher:
    01 Modular = Vorgesehenerweise leicht austauschbare Module.(unverkabelt kommt kein Ton)
    02 Semimodular = komplett auftrennBAR (inklusive Audioweg), wie beim 2600.
    03 Halbmodular = NICHT komplett auftrennbar, wie beim MS20; aber: patchcords oä.
    04 Nichtmodular = nur wenige vorgegebene alternative Modulationsroutings(via Schalter).
    [Ist das richtig? Wenn ja, dann sollte man mal eine Liste machen. Ich selbst besitze nur den System100, also „Halb“. Auch ist zu beachten, daß Synthesizer auch via externer oder interner Software zum teil auftrennbar sind (sind dann auch „Halb“) und zb das Wort „Matrix“ im Namen tragen; manchmal sind sogar alternative Audio-routings möglich. Und dann die Analog-Modelling-Synthesizer, nicht zu vergessen, die das manchmal auch in Teilbereichen ermöglichen.]

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        dwild

        Dann gibt es keine begriffliche Unterscheidbarkeit zwischen diesen zwei unterschiedlichen Typen, und es ist vielleicht genau dieser Umstand, welcher Verwirrungen hervorruft. Man könnte für den 2600 den Begriff Quasimodular einführen, aber ist das die Diskussion überhaupt wert?

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          Dirk Matten RED

          Nach der im Text von Herrn Goldschmitz und von Synthesizerexperten geteilten Unterscheidungen von modularen und semimodularen Synthesizern ist der ARP 2600 ein semimodularen Synthesizer, der Korg MS-20 eben nicht. „Semimodular“ ist seit Jahrzehnten ein feststehender Begriff, „halbmodular“ ist das Gleiche, eine Wortneuschöpfung ist überflüssig.

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            dwild

            Es ist ja nur die Frage, ob man hier nicht besser begrifflich unterscheidet: Wenn der 2600 also „halb“ bzw „semi“ -modular heißen soll, wie bisher, so benötigen wir einen Begriff für den MS20, nicht wahr? Denn: Er kommt rüber wie ein 2600. Nicht gut. Ich hab es: Der MS20 ist CV-only-modular. Ich möchte das hier aber auch nicht ausufern lassen. Ich finde es halt spannend.

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              Dirk Matten RED

              Danach ist der Minimoog D ebenfalls ein „CV-only-modularer“ Synthesizer, denn er hat Steuerspannungseingänge für die VCOs gemeinsam, das Filter und den zweiten nachgeschalteten VCA. Irgendwann wird’s aber nur noch lächerlich.
              Der treffende Oberbegriff für den Korg MS-20 wäre „scheinhalbmodular“, vergleichbar mit einem Scheinriesen …

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      t.goldschmitz RED

      Die schlüssigste Definition (Semi/Halb ist tatsächlich das Selbe) hab ich hier gefunden (unteres Drittel):

      http://dic.....zer/en-en/

      Modular software synthesizers

      Modular synthesizers fall into two broad categories, analog, and virtual [digital]. The analog modular synthesizer is a type of synthesizer consisting of separate specialized modules connected by wires (patch cords) to create a so-called patch. There are three basic kinds of modules: source, processor and logic. The basic modular functions are as: signal, control, logic/timing. Outputs are an electric voltage.

      There are also software synthesizers for personal computers which are organized as interconnectable modules. Many of these are virtual analog synthesizers, where the modules simulate hardware functionality. Some of them are also virtual modular systems, which simulate real historical modular synthesizers.

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        t.goldschmitz RED

        Semi-modular synthesizers

        A modular synthesizer has a case or frame into which arbitrary modules can be plugged; modules are usually connected together using patch cords and a system may include modules from different sources, as long as it fits the form factors of the case and uses the same electrical specifications.
        A semi-modular synthesizer on the other hand is a collection of modules from a single manufacturer that makes a cohesive product. Modules may not be swapped out and often a typical configuration has been pre-wired. However, the manufacturer provides mechanisms to allow the user to connect modules in different orders.

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        t.goldschmitz RED

        Patch Override Systems

        The different modules of a semi-modular synthesizer are wired together into a typical configuration, but can be re-wired by the user using patch cords. Some examples are the ARP 2600, Anyware Instruments Semtex, Cwejman S1, Korg MS-10, MS-20, MS-50, PS-3100, PS-3200 and PS-3300, Mungo Enterprises State Zero, and Roland System-100.

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        t.goldschmitz RED

        Matrix Systems
        Matrix systems use pin matrixes or other crosspoint switches rather than patch cords. Historic examples with pin matrixes include the EMS Synthi 100, EMS VCS-3, ETI International 4600, Maplin 5600. The ARP 2500 used a matrix switch.

        Electronically Reconfigurable Systems
        Reconfigurable systems allow certain signals to be routed through modules in different orders. Examples include the Oberheim Matrix and Rhodes Chroma, and Moog Voyager.

        Hybrid modular synthesizers
        Hybrid synthesizers use hardware and software combination:
        Arturia Origin by Arturia (fully self contained)
        Clavia Nord Modular and Clavia Nord Modular G2 by Clavia (these need an external computer to edit patches)

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          Son of MooG AHU

          Ich finde nirgends in den Zitaten einen Hinweis darauf, dass der Audio-Weg ausschlaggebend für die Definition eines semi-modularen Synthies wäre. Demzufolge wäre ein Mother-32 semi-modular, da ich beide Waveforms des VCOs vor dem Filter abnehmen kann, oder? Dem Dark Energy fehlt diese Möglichkeit und er wäre demnach nicht semi-modular. Damit würde sich auch die Diskussion, ob jeder Synth mit mindestens 1 CV-Anschluss schon semi-modular wäre (z.B. Mini- & MicroBrute, Nano- & Microzwerg etc.), erübrigen. Für die Synthies, die trotzdem mehr oder weniger Patch-Möglichkeiten bieten, wäre dann aber eine eindeutige Bezeichnung zur Abgrenzung schon sinnvoll…

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            Dirk Matten RED

            Ausschlagebend ist, dass die Funktionsgruppen (Module) bliebig miteinander verknüft werden können und zwar in allen ihren Parametern. Dazu gehören der Audioweg und die steuernden Elemente. Der Unterschied zwischen einem modularen Synthesizer und einem semimodularen Synthesizer besteht darin, dass im Gegensatz zu einem modularen Synthesizer bei einem semimodularen Synthesizer die Funktionsgruppen fest verbaut sind und dass zwecks schnellerer Bedienung Audiowege und Steuerwege vorverdrahtet sind, diese aber durch Trennklinkenbuchsen separat angesprochen werden können, so wie es bei modularen Synthesizern der Fall ist. Das ist eine gängige Sichtweise, die mir seit Beginn meiner Tätigkeit Anfang der 70er Jahre geläufig ist. Sollten ausgewiesene Experten anderer Meinung sein, so mögen sie sich zwecks Gedankenaustausch bei mir persönlich melden, bin immer für nette Gespräche offen.

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    Armin Bauer RED

    Hallo Thilo,

    da ich neuerdings den Softube Modular mit einigen Zusatzmodulen auf dem Rechner habe und von Modularsystemen nun echt keinen Schimmer habe, kommt mir deine Reihe sehr gelegen.
    Werde mich bei Gelegenheit da etwas einarbeiten.
    Grüße vom Kollegen

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        TobyB RED

        Hallo Thilo,

        ich traue es mich kaum zu schreiben, ich finde das VCV Rack wesentlich angenehmer und „einsteigerfreudlicher“ als Reaktor Blocks.

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          swellkoerper AHU

          Hatte ich letztens ähnlich kommentiert. Für Tools, CVs und Gates ist VCV sehr brauchbar und praktisch mit DC-coupled Audiointerfaces. Soundmässig siehts etwas anders aus – ich habe einige Module von Mutable Instruments in der VCV- und Eurorack-Version vergleichen können, und die virtuellen klingen völlig anders als die realen, obwohl die gleiche Firmware inkl. Hacks drauf läuft. Nicht unbedingt schlechter, aber anders. Turing Machine ist der Hammer!

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            TobyB RED

            Hallo Swellkoerper,

            mir gefällt der Ansatz von VCV. Früher hattest du nur Pest und Cholera, also Expertz Sleeperz oder Motu Volta. Und ich fand den Ansatz eben nicht über MIDI2CV zu gehen, produktiver und zielführender. Zumal ich so bestehendes Equipment wie die EHXe, Oberkorn3, System 1m, Mother 32 und anderes ohne Hacks und Umwege einbinde, was halt vom Arbeitsfluss sehr praktisch ist. Und ich so im Studiobetrieb die Vorteile einer analogen/hybriden Klangerzeugung habe, während alles was steuert automatisiert, manipuliert werden kann. Die klanglichen Unterschiede kann ich nicht beurteilen. Da ich mich erst 2018 dem Eurorack annähern werde.

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              swellkoerper AHU

              Hi Toby,
              Expert Sleepers is the shit, nicht die Pest! Zumindest die Hardware. Wenn du die funky CVs deines Funktionsgenerators genauso easy ins VCV reinbekommst wie raus, geht die Sonne auf. Die Experience beim Patchen Eurorack von und zu VCV-Rack ist total flüssig und spassig. Jetzt muss ich mir soviel Module NICHT kaufen, wie ich Ein- und Ausgänge habe. Auch für Anfänger sehr interessant, man kann mit Audio-Modulen wie VCOs, Filter und VCAs anfangen und alle CV-Module und die ganzen Hilfsmodule, die Modular erst interessant machen, erstmal im VCV laufen lassen. Spart richtig Geld und unnötige Fehlkäufe, bevor man sicher besser auskennt.

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                TobyB RED

                Hallo Swellkoerper,

                Pest und Cholera bezog sich auf den Preis MOTU Volta und die Kompatibilität zu Hard und Software Silent Way. Mit Blocks hast du diese beiden Themen nur zum Teil. Der Anfänger der aus dem Rechner mittels Mehrkanal DC Soundbox ein Rack mit CV und Gate steuern möchte, muss viel Schmalz aufwenden. Was ich bei VCV nebst den Funktionen für Rackplanung und Simulation erstmal besser und einfacher finde. Zumal für mich einfach nur die Anforderung war, hier und dort CV/Gate für Pedale und Superspacedrum, Crashpad und Clockworks haben zu wollen. Und einen Triggerimpuls der Oberkorn 16 Schritte oder weniger laufen lässt im Songtempo. Also nichts Schwieriges.

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                  swellkoerper AHU

                  So viel Hirn brauchts gar nicht. Der Ansatz ist wirklich interessant: du startest mit einem Case, einem Expert Sleepers ES-8 und einem fancy Modul deiner Wahl, bleibst unter 1k€ und hast mittels VCV sofort ein komplettes System, mit dem du in Ruhe rausfinden kannst, wohin die Reise gehen soll. Du musst eben nicht mit einem MotU-Interface und Spezialkabeln herumfingern und hast bidirektionale CV-Verbindung mit dem Rechner mit der vollen voltage range von -/+ 10V. Check it out, es lohnt sich.

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          t.goldschmitz RED

          Ja die Entwicklung sollte man im Auge behalten,
          die sind so schnell von rack V0.3 zu V0.5 gekommen, Wahnsinn! Und dann noch die Module (zumal noch open source…)…

          Das bleibt spannend…

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            TobyB RED

            Hallo Thilo,

            100% Zustimmung, was die Tools im Audiobereich angeht seht VCV und JUCE derzeit ganz weit vorne. Von beiden werden wir in 2018 noch viel lesen und hören.

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    Son of MooG AHU

    Den Definitionen von Semi- und „Halb“-Modularen kann ich nicht folgen. Ein MS-20 ist genauso semi-modular wie ein ARP 2600 oder ein Mother-32, Unterschiede gibt es nur in der technischen Ausführung, wie „patch-override“ (MS-10/20, Mother-32) oder Matrix wie VCS3 oder ARP2500. Man kann sich darüber streiten, ob ein MicroBrute oder Dark Energy schon als semi-modular bezeichnet werden kann. Kleines Detail: Beim EG ist Sustain ein Pegel, keine Zeit.

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      Dirk Matten RED

      Wie im Text dargestellt, ist beim Korg MS-20 der Audioweg fest vorgegeben und kann vom Anwender nicht beliebig geändert werden. Daher fällt er nicht in die von Experten allgemein übliche Definition eines semimodularen Synthesizers. Semimodular und halbmodular sind austauschbare Begriffe (vgl. Semiton/Halbton).

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      TobyB RED

      Hallo Son of Moog,

      Sustain ist ein Amplitudenverlauf in einen Intervall, der wiederum Teil der gesamten Hüllkurve ist. Einen Pegel hast du nur zu einem Zeitpunkt t. Wenn du sagt, dass bei t=0 ein Pegel x vorhanden sei, ist das richtig. Grundsätzlich ist Zeit in der Klangsynthese ein oft vernachlässigter Punkt.

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    weinglas

    Vielen Dank für die gelungene und schön knappe Darstellung. Allerdings hast Du Systeme mit vier Höheneinheiten vergessen, also etwa Buchla und Serge.

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      t.goldschmitz RED

      Ja, stimmt.
      Die hatte ich unter „andere Formfaktoren“ subsummiert. Die beiden genannten 5HE und 3HE sind halt die Platzhirsche…

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    costello RED

    Zitat 1: „MS-20 und GRP A8 sind natürlich nicht weniger interessante Instrumente, fallen eben nur nicht unter die Rubrik „semimodular“.
    Zitat 2: „Ein richtig mächtiger Vertreter der halbmodularen ist der GRP-A8 mit seinen sechs Oszillatoren.“
    ????

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      Dirk Matten RED

      Dass der GRP A8 ein halbmodularer Synthesizer sein soll, folgt nicht der Expertenmeinung, was einen semi- bzw. halbmodularen Synthesizer ausmacht. Beide Begriffe sind austauschbar und auf dieses Instrument nicht anwendbar. Der GRP A8 gehört hier nicht rein, so einfach ist das.

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        Wellenstrom AHU

        Ja, das sollte man im Text aber auch dementsprechend korrigieren. Costello verweist ja auf den Widerspruch im Text. Sind ja Zitate. Einmal ist der GRP A8 als semimodularer Synth ausgewiesen, ein anderes mal als nicht semimodular.

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          Dirk Matten RED

          Den Laien mag die Größe, das umfangreiche Angebot an Funktionsgruppen und das technische Erscheinungsbild an einen Studio-Modularsynthesizer der ersten Stunde erinnern (Synthesizer-Schrankwand), dennoch ist der GRP A8 weder ein modularer, noch ein semimodularer (halbmodularer) Synthesizer. Ein prima Instrument mit vielfäligen Klangmöglichkeiten ist es allemal.

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            costello RED

            Keine Ahnung was der „Laie“ mit dem GRP A8 assoziiert – mir ging es schlicht um einen Widerspruch im Text. Das Gerät kann nicht einmal halbmodular sein und einmal nicht. Und wenn er’s nach Meinung der Experten nicht ist, würde ich die Stelle, wo behauptet wird, dass er halbmodular ist, einfach löschen. Dann fliegt man bei der Lektüre nicht aus der Kurve :-)

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    Raul Otto RED

    Das der ARP 2600, Moog Mother 32 und der MacBeth M5 aber auch sonst die Kraftzwerge von MFB oder Pittsburghs Lifetime SV1 semimodular sind, das sehe ich ja ein aber nur weil ein Synthesizer Patchpunkte hat, ist er kein Semimodularer. Weder Doepfer Dark Energy, Dreadbox Nyx, MFB Nano- und Microzwerg würde ich daher zu den Semimodularen zählen sondern eben nur zu solchen, die erweiterte Patchpunkte haben, die zwar das interagieren mit anderen Geräten ermöglichen, dabei aber niemals die Struktur subtraktiver Synthese verändert wird, bzw. die Ordnung in der die internen Module verschaltet sind, wie beim genannten Korg MS20. Beim GRP A8 hingegen dachte ich an den Pro One wegen seiner Modulationswege.

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