Patches & Sounds: Yamaha CS30, Vintage-Synthesizer

Am heutigen Vintage-Samstag möchte ich euch einen Workshop zum einzigartigen Yamaha CS30 Synthesizer aus unserer Fundgrube der Leserbeiträge vorstellen. Elektrostatik hatte diesen Artikel einst als „Kommentar“ unter dem Yamaha-CS30-Report von Vincent Rohr veröffentlicht. Da er dort nicht die Aufmerksamkeit bekam, die er eigentlich verdient, lag der Artikel jahrelang im Community-Bereich, erhält aber nun mit diesem Beitrag eine neue Würdigung. An dieser Stelle daher ein herzliches Dankeschön an Elektrostatik. Am Ende des Artikels findet ihr außerdem acht Sheets zum Nachbau von Yamaha CS30 Klängen.

Doch vorab soll auch der Yamaha CS30 gewürdigt werden, der seit vielen jahren zum festen Setup meines Vintage-Studios gehört.

Subtraktive Synthese mit Hindernissen

Der Yamaha CS30, erstmals 1977 auf dem Markt, ist im Kern ein klassischer subtraktiver Analogsynthesizer mit unkonventionellem Signalfluss. Gerade darin liegt aber eine seiner Stärken: Yamaha packt in diese klassische Architektur eine ungewöhnliche Menge an internen Optionen (zwei Signalpfade mit zwei Filtern und zwei VCAs, drei Envelopes, Ringmodulator, externer Audio-Trigger, 8-Step-Sequencer), die eben nicht klassisch dem Signalpfad eines Minimoog entsprechen, sondern eine Struktur besitzen, die selbst bei eingefleischten Kennern erst einmal für Verwirrung sorgt. Autorenkollege Theo Bloderer beschrieb das in unserem Vintage-Report wie folgt:

„Dem Benutzer wird schnell klar, dass mit klassischem Vorgehen bei der kreativen Soundgestaltung hier nicht viel zu machen ist. Der Filtertyp wird beim VCA eingestellt, die Oszillatoren bei den Filtern, und überhaupt gibt es hier einige recht ungewöhnliche Bezeichnungen oder Zusammenhänge, mit denen man zunächst gar nicht viel anzufangen weiß.“

Erstaunlicherweise zwingt einen der Yamaha CS30 dadurch, Gelerntes zu vergessen und umzudenken und das wiederum führt zu erstaunlichen und oft auch ungewollten Ergebnissen. Klanglich ist der Yamaha CS30 ohnehin über alle Zweifel erhaben. Und das kommt nicht von ungefähr, denn er ist definitiv ein Ableger des legendären CS80.

Ein monophoner Yamaha CS80?

Der CS30 trägt in zentralen Designentscheidungen CS 80 DNA, weil Yamaha beim CS30 und CS30L dieselbe Filter-Topologie nutzt, die man aus den großen Poly-CS kennt: HPF in LPF als Kaskade. Genau diese Architektur ist typisch für CS 50, CS 60 und CS 80 und macht es möglich, dass sich ein CS30 funktional wie eine monophone Variante dieser Polys verhalten kann, zumindest im Kern der Klangformung. Zusätzlich ist dokumentiert, dass Yamaha innerhalb der CS-Familie stark über gemeinsame proprietäre IG-Chips und wiederverwendete Baugruppen gedacht hat. Das ist ein plausibler Grund, warum sich die Geräte über Modellgrenzen hinweg verwandt anfühlen und warum ein CS 30 trotz Monophonie in einigen Aspekten näher an den großen CS-Polyphonen liegt als an vielen anderen Monosynthesizern der Zeit.

Das heißt aber nicht, dass der Yamaha CS30 tatsächlich wie ein monophoner Sound des CS80 klingt. Oder doch? Die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen. Bei manchen Klängen ist eine Nähe unverkennbar, die sich mit anderen Analogsynthesizern so gut wie nicht erreichen lässt. Das zeigt sich vor allem bei typischen Sequencer-Sounds, wie Vangelis sie gerne eingesetzt hat und weniger bei tiefen Bässen und Lead-Sounds. Wie dem auch sei: Der Yamaha CS30 ist ein echter Charakter-Synth mit seinem ganz eigenen Timbre, nicht immer, aber sehr oft.

Der Yamaha CS30 am Markt

Das Teil ist schon ein Monster und sieht man sich das wuchtige Gehäuse und die enorme Breite des Yamaha CS30 an, würde man kaum auf die Idee kommen, dass man einen monophonen Synthesizer vor sich hat. Das kommt vermutlich auch daher, dass der CS30 im Grunde aus zwei eigenständigen Yamaha CS15 besteht. Er ist also einfach mehr von allem. Im Umkehrschluss bedeutet das: Er war einst sehr kostspielig, wurde daher nur selten verkauft, ist heute ein gesuchtes Objekt und wird unter Sammlern und Liebhabern hochpreisig gehandelt. Richtig? Jein.
Klar ist der Yamaha CS30 selten am Markt anzutreffen, aber auch nicht extrem selten. Und vergleicht man die Summen, die aktuell für einen Minimoog aufgerufen werden, sind Preise für einen gut erhaltenen CS30 von etwas über 2.000,- Euro absolut akzeptabel. Außerdem ist das Ding gebaut wie ein Panzer und ich persönlich hatte noch nie eine einzige Reparatur damit. Kommen wir nun zum Workshop von Elektrostatik:

Bedienung des CS30

Man verliert schnell den Überblick, weil er so viele Optionen hat. Eigentlich ist er aber sehr übersichtlich, weil alle Funktionen sichtbar sind und der Aufbau gar nicht so unlogisch ist.
Tipp: Immer erst einmal alle Modulationen auf null setzen und sich für den Anfang eine Hüllkurve aussuchen. Wenn nichts herauskommt, ist meist das Filter zu. Bei Lowpass-Einstellung heißt das: Cutoff-Regler im Uhrzeigersinn bewegen, im Highpass ist es genau anders herum.

Was mich immer gestört hat, ist, dass man nur beide VCOs gemeinsam durch die ENVs modulieren kann (ganz links) und nicht VCO1 unabhängig oder gegenläufig zu VCO2. Aber so ist es nun mal.
Hübsch ist, dass man die Pulsbreite manuell einstellen und zusätzlich modulieren kann. Leider ist die LFO-Sinusschwingung für die PWM beider VCOs fest zugewiesen.

Der MOD-VCO2-Regler im Bedienfeld von VCO1 regelt die Crossmodulation VCO2 → VCO1 (und nicht anders herum, wie im Netz irgendwo falsch geschrieben steht). Man muss also VCO1 durch das Filter schleifen, um das zu hören. VCO2 will man dazu nicht unbedingt hören. Für spannendere Ergebnisse muss man im Bedienfeld ganz links (Pitch) VCO1 gegen VCO2 verstimmen.

Die LFO-Schwingungsform lässt sich an der Destination wählen. Dadurch kann man z. B. VCO 1 und 2 oder VCF 1 und 2 oder die VCAs gegenläufig modulieren, indem man der einen Destination den steigenden, der anderen den fallenden Sägezahn zuweist. Deshalb gibt es im LFO-Bedienfeld nur einen Speed-Regler und keinen Schwingungsform-Wahlschalter. Außerdem lässt sich die LFO-Frequenz per Hüllkurve extrem modulieren, was für ziemlich geniale Effekte sorgt: von ganz langsamer Modulation bis FM. Überhaupt reicht der LFO bis in den Audiobereich, was natürlich super ist. Durch Modulation geht er aber noch höher, d. h. Speed-Regler auf Anschlag plus positive Modulation ergibt noch höhere Frequenzen. Die S&H-Option sorgt natürlich auch für feine Knistereien.

Envelopes CS30

Kurz zu den ENVs: Es sind natürlich nur drei, aber die ersten beiden stehen auch invertiert zur Verfügung. Die Buchstabenkombination hat man schnell im Kopf:

ENV1: A+ / B-
ENV2: C+ / D-
ENV3: E+

Wie die LFO-Schwingungsformen können sie im jeweiligen Modul gewählt werden. Die EGs können normal durch Keyboard-Spiel getriggert werden oder durch den LFO. Single vs. Multi ist, glaube ich, Legato vs. immer Hüllkurven triggern.

ENV 2 und ENV 3 sind gängige ADSRs. ENV 1 ist eine Yamaha-Spezialität, die es auch bei den polyphonen CS gab: Der Sustain-Wert ist 0 V, d. h., die Hüllkurve steigt erst an, fällt dann auf null zurück und moduliert in der Release-Phase sogar negativ, also unter einen manuell eingestellten Wert (z. B. Filtereckfrequenz). Die Besonderheit dieser Hüllkurve ist, dass man den Attack-Wert zweimal einstellen kann: Der „normale“ Attack-Regler bestimmt den positiven Maximalwert der Attack-Phase, der Initial-Attack-Regler erlaubt es, den Anfangswert des Attack-Sweeps unter 0 V zu legen. Die Attack-Zeit wird ganz normal per Attack-Time-Slider eingestellt. Soweit ich mich richtig erinnere, erlaubt ENV 1 weitere Sweeps als die beiden anderen EGs.

Alle drei EGs lassen sich durch das Keyboard, eine externe Signalquelle (einstellbar über External-Trigger-Level, ganz links unten; das externe Signal geht bei Ext rein, nicht bei Gate; der Gate-Eingang triggert meines Wissens in der KBD-Position des Schalters) oder den Sequencer triggern. Das bedeutet, dass man eine ENV in einen komplexen LFO verwandeln kann, indem man die Sequencer-Geschwindigkeit und die Hüllkurvenwerte entsprechend einstellt. Natürlich kann es auch ein einfacher LFO sein: Nur Decay ergibt einen fallenden Sägezahn, nur Attack einen steigenden, ein bisschen von beiden ein Dreieck. Das ist sehr recht, weil ein einzelner LFO manchmal doch etwas wenig ist.
Schließlich kann man noch zwischen normaler und langsamer Reaktionszeit wählen. Wem also die normalen Sweeps zu kurz sind, stellt auf x5 um und bekommt dadurch ultralange Attacks und Releases.

Filter Tipps zum Yamaha CS30

Die Filter sind im Prinzip identisch aufgebaut, nur dass sich vor dem Eingang von VCF 1 ein zweikanaliger Mischer befindet. Hier kann man auch externe Signale einspeisen, z. B. Drumloops, Orgelsignale oder was auch immer. Noise (weißes Rauschen) ist für Geräuschhaftes sehr gut geeignet, etwa wenn man Sounds im Stil einer Analogdrumbox sampeln will. Blöd finde ich, dass man im VCF 1 nicht das PW-Signal von VCO 2 einspeisen kann. Es wäre auch hübsch gewesen, dem externen Signal weißes Rauschen zumischen zu können, geht aber ebenfalls nicht. Die übrigen VCF-Regler erklären sich, glaube ich, von selbst. Keyboard-Follow voll aufgedreht entspricht meines Wissens einem auf das Keyboard abgestimmten Filter, d. h., es lassen sich mit Bandpassfilter und weißem Rauschen sogenannte Rauschmelodien spielen. Die Resonanz lässt sich leider nicht bis zur Filteroszillation aufdrehen.

Wählt man für VCF 2 VCF 1 HP als Eingangssignal, hat man die Filter kaskadiert, allerdings mit fest eingestellter Highpass-Charakteristik für VCF 1. Wählt man nun für VCF2 Lowpass, erhält man einen variablen Bandpass. Da das Highpass-Filter umso weniger Signal durchlässt, je höher das Kontrollsignal ist, das Lowpass-Filter aber genau umgekehrt reagiert, sollte man den Highpass (VCF 1) invertiert modulieren, also entweder mit fallendem Sägezahn für VCF 1 und steigendem für VCF 2 oder mit EG D für VCF 1 und EG C für VCF 2. Dadurch öffnet der kombinierte Bandpass irgendwo in der Mitte des Frequenzbereichs (je nach Cutoff-Wert) und macht nach unten und oben auf.

Bei gleichgerichteter Modulation ist immerhin noch die Bandbreite einstellbar; der Bandpass bewegt sich dann mit parallel laufenden Filtereckfrequenzen, vorausgesetzt, der EG-Mod-Wert ist für beide VCFs gleich eingestellt. Unterschiedliche EG-Mod-Werte sorgen unter Umständen für spannendere Ergebnisse. Außerdem lassen sich Formanten für vokalähnliche Sounds erzeugen. Experimentiert man mit der Hüllkurvenmodulation, kann man diphthongartige Klangverläufe realisieren.

Da der erste der zwei wichtigsten Formanten z. B. für ein „ai“ von etwa 750 auf 240 Hz fallen und der zweite von etwa 940 auf 2400 Hz steigen muss, müssen sich die Filterverläufe in Richtung und Intensität, also Hüllkurven-Polarität und Modulations-Intensität, unterscheiden. Natürlich müssen nicht beide Filter moduliert werden: Man kann auch mit dem Highpass den Sound etwas ausdünnen (à la Roland) oder mit dem Lowpass die Höhen abdämpfen. Stellt man VCF 2 ebenfalls auf Highpass, erhält man ein Filter mit – ich glaube – 12 statt 6 dB Flankensteilheit, also drastischere Highpass-Filterung.
Speist man dasselbe Signal in beide VCFs ein (das heißt: VCO 2 Saw) und mischt in VCA 1 das Highpass-Signal des einen und das Lowpass-Signal des anderen Filters, erhält man ein Notch-Filter bzw. eine Bandsperre. Der CS30 kann also – außer Allpass – alle gängigen analogen Filtercharakteristiken.

VCA

Bei den VCAs kann man wählen, welcher Filterausgang auf den VCA-Eingang geroutet wird. Diese Logik wird allerdings nicht ganz durchgehalten, da das für VCA2  gewählte Signal auch in VCA 1 eingespeist werden kann, ohne dass man dort erneut auswählen könnte.
VCA 1 ist ähnlich wie VCF 1 mit einem vorgeschalteten Mischer ausgestattet: Zusätzlich zum Ausgangssignal von VCF 1 und VCF 2 kann hier auch ein Sinussignal von VCO1 beigemischt werden. Wählt man für VCF 1 die Bandpass-Charakteristik, lässt sich mit Hilfe der Sinusschwingung ein superfetter Bass einstellen, dessen Obertongehalt sehr präzise modelliert werden kann. Sehr funky.
Als Hüllkurven stehen im VCA nur die positiven Varianten zur Verfügung. Schaltet man von EG auf Hold, erhält man einen Dauerton, hübsch für Drones. Als LFO-Schwingungsform wirkt bei den VCAs die Rechteckschwingung besonders effektiv: schön zerhackt.
VCA 2 entspricht in seiner Funktionalität VCA1 ohne Dreiwegmischer, bietet dafür aber ein spezielles Schmankerl: Ringmodulation. Als Modulator kann entweder der LFO oder VCO 1 zugewiesen werden. Ringmodulation mit einem langsamen LFO klingt definitiv anders als normale Lautstärkenmodulation, die übrigens gleichzeitig möglich ist. Da VCO1 normalerweise in einem harmonischen Verhältnis zu VCO2 steht, sind auch Ringmodulationsklänge möglich, die nicht nur „krank“ klingen, vorausgesetzt, man verstimmt VCO 1 im Pitch-Panel nicht zu stark.

Es ist außerdem möglich, das Keyboard-Tracking für VCO 1 abzuschalten, indem man VCO 1 von KBD auf SEQ umschaltet. Jetzt erhält man das klassische Ringmodulator-Prinzip, bei dem der Modulator statisch ist und nur der Carrier sich verändert. Die Modulatorfrequenz wird mit Step 1 des Sequencers eingestellt, der Sequencer steht dazu still. Da sich der Ringmodulator stufenlos zumischen lässt, ist der Schmutzanteil frei regelbar. Übrigens lässt sich VCO 1 natürlich auch sequenzieren, während man VCO 2 per Keyboard spielt – so beginnt die Ringmodulation zu „tanzen“.

Der Sequencer im CS30

Damit wären wir beim Sequencer: Er hat bis zu acht Steps, die alle gleich lang sind. Wählt man nur zwei Steps, erhält man eine Art Rechteckmodulation, da das Kontrollsignal immer zwischen zwei Werten hin- und herspringt. Der Sequencer kann durch die interne Clock oder manuell getriggert werden, was vor allem beim Einstellen der Werte sehr hilfreich ist. Der Sequencer ändert seine Gesamttonhöhe immer beim Erreichen des ersten Steps und lässt sich daher entweder durch Halten einer Taste (KBD) oder durch Drehen am Regler von Step 1 (Normal) transponieren. Dreht man die Clock auf höchste Geschwindigkeit, entsteht der Eindruck chaotischer, aber wiederkehrender Modulation.
Stellt man bei hoher Clock-Geschwindigkeit die Step-Werte so ein, dass harmonische Vielfache sequenziert werden, erhält man einen Sound, der an die C64-Pseudo-Polyphonie erinnert. Die EGs bleiben dabei in der KBD-Position.
Normalerweise würde man für den Sequencer-Betrieb beide VCOs und die EGs auf Sequencer umschalten. Für spezielle Effekte kann es jedoch sinnvoll sein, davon abzuweichen. So ist es z. B. möglich, nur einen VCO zu sequenzieren, sagen wir VCO1. Nehmen wir an, wir weisen diesem Strang EG E zu, stellen also für VCF 1 und VCA 1 E als Hüllkurve ein. Die Möglichkeit, die Tonhöhe per Hüllkurve zu modulieren, entfällt meines Wissens im Sequencer-Betrieb – ich weiß nicht einmal, ob VCO 1 Detune dann noch funktioniert. Je nach Sequencer-Einstellung blubbert der Synthesizer nun vor sich hin. VCO 2, VCF 2 und VCA 2 sind davon völlig unabhängig und können die übrigen EGs verwenden, etwa für langsam gespielte Flächen.

Weitere Tricks für den Sequencer

Eine weitere undokumentierte Eigenheit des CS30 ist, dass beim Umschalten von VCO 1 auf SEQ auch das Filter-Tracking in VCF 1 vom Sequencer gesteuert wird. Das Gleiche gilt für VCO 2 und VCF 2. Dadurch lässt sich das Filter unabhängig von der Tonhöhe sequenzieren, vorausgesetzt, man verwendet jeweils den anderen VCO. Konkret: VCF 1 auf SEQ stellen, Keytracking von VCF 1 voll aufdrehen, dann aber nur VCO 2 durch VCF 1 schleifen.

Die Möglichkeit eines statischen Modulators (vgl. Ringmodulator) funktioniert natürlich auch umgekehrt für die Crossmodulation: Hier wird VCO 2 auf SEQ umgeschaltet. Darüber hinaus eignet sich die Steuerung der VCOs über den Regler von Step 1 auch dafür, über einen sehr großen Frequenzbereich zu sweepen – etwas, das mit dem CS30 sonst nicht wirklich möglich ist.

Die „Spielhilfen“

Spielhilfen im klassischen Sinn hat der CS-30 nicht. Immerhin gibt es einen Pitchbend-Lever, dessen Wirkungsintensität begrenzt werden kann, etwas zutreffend, aber dennoch verwirrend mit „Limiter“ beschriftet. Portamento lässt sich nicht ausschalten, sondern nur auf null setzen und funktioniert leider auch nicht in Kombination mit dem Sequencer. Links davon befinden sich die Regler für den LFO sowie darunter die für External-Signal und Trigger-Level.

Rechts vom Keyboard sitzt ein sehr wichtiger Slider: Er regelt die Lautstärkebalance von VCA 1 und VCA 2. Damit lässt sich auch von einem Sound zum anderen überblenden. Beide VCAs haben übrigens eigene Ausgänge, zusätzlich zum Mix-Ausgang. Dadurch lässt sich mithilfe des oben beschriebenen gegenläufigen Modulierens auch Stereo-Panning realisieren. In Kombination mit den Filtern entstehen so sehr spannende Klangverläufe. Alternativ kann man einen Ausgang in ein Hall-, Echo- oder anderes Effektgerät schicken.

Ein- und Ausgänge

Neben den drei Ausgängen und dem Eingang für externe Signale, der sich auch als Modulationsquelle anstelle des LFO anwählen lässt (man könnte hier z. B. den MS-10 LFO einspeisen), gibt es Ein- und Ausgänge für Gate und CV. Yamaha hatte hier allerdings eine eigene Norm, die nicht mit Roland, Moog oder Korg kompatibel ist, am ehesten noch mit Korg. Da die CS-Synthesizer, ähnlich wie die Korg MS-Serie, negative Gate-Spannungen benötigen, ist der External-Signal-Eingang in Kombination mit dem daraus generierten Trigger-Signal vermutlich die beste Wahl, wenn man den CS30 durch andere Geräte triggern möchte – ein Rimshot-Sample genügt.

Die Ausgabe von Gate und CV vom Sequencer ist nett, aber wofür eigentlich? Immerhin lässt sich der CV-Ausgang des Sequencers über den Ext-In wieder in das Gerät einspeisen. Außerdem kann man einen der Ausgänge über den Ext-In erneut in VCF 1 führen. Dreht man den External-Input entsprechend auf, entsteht eine Oszillation, die sich klanglich von typischer Filteroszillation unterscheidet, da der nachfolgende VCA und der Eingangsverstärker Teil des Schwingungssystems sind.

Ein letzter Aspekt

Einen Aspekt wollte ich noch erwähnen: Man kann einen der beiden Synthese-Stränge z. B. zur Erzeugung eines kurzen, prägnanten Attack-Sounds verwenden, auf den ein vom anderen Synthese-Strang gebildeter Sustainsound folgt. Dadurch ergeben sich Möglichkeiten, deutlich komplexere Klänge zu erzeugen, als es mit herkömmlichen Analogsynthesizern möglich ist.

Patches zum Nachbauen

Hier einige Sheets in unserer Galerie als Ausgangsbasis für CS30-Klänge (zum Vergrößern bitte anklicken). Wer übrigens selbst CS30-Patches erstellt hat, möge sie uns bitte schicken. Dann veröffentlichen wir sie hier gerne

Und hier noch Videos mit Klangbeispielen