Test: Doepfer Frequency Shifter A-126-2 Eurorack

DOEPFER FREQUENCY SHIFTER A-126-2 und Harald Bode in seinem Heimstudio ca. 1979

Der Doepfer Frequency Shifter A-126-2 hat mit dem A-126-2 eine lang erhoffte und schließlich bei der SUPERBOOTH 21 vorgestellte Neuauflage erfahren. Für diesen Test liegen mir die Module A-126-2 und A-143-9 vor, da es hier auch um ein Zusammenspiel mit einem Quadratur-LFO geht.

Der Doepfer Frequency Shifter A-126-2 ist eine Hommage an Harald Bode

Ein Frequency-WAS? Die wörtliche Übersetzung bringt Frequenzschieber, Frequenzwandler, Frequenzumwandler oder auch Klangumwandler (Bode). Viel klüger ist man dann aber auch noch nicht, daher beginne ich diesen Test mit einem Zitat von Harald Bode …

Ich hatte immer den Wunsch, Mittel zu schaffen, um mich auf eine neue Weise (musikalisch) auszudrücken… um Klänge zu erzeugen, die ich mir vorstellte… Klänge, die ich für möglich hielt. (Harald Bode, 1979?) Quelle: ZKM, Zentrum für Kunst und Medien Karlsruhe

© Harald Bode, ZKM | Karlsruhe, Nachlass Harald Bode

… und der Komposition Bode: PHASE 4-2 ARPEGGIO aus dem Jahr 1964.

(Quelle: Canadian Electoracoustic Community CEC, eContact! 13.4 The Compositions of Harald Bode)

Das klingt ungewöhnlich und auch fremd, aber ganz im Sinne des obigen Zitats Bodes. Abgesehen davon, dass die modulare elektronische Welt klanglich meistens keine Preset-Schleudern anbietet – oder besser – anbieten will, muss man sich den Klang eines Frequenzschiebers erarbeiten. Er ist subtil, auch im Hintergrund bleibend, aber trotzdem irgendwie präsent und prägend, eben auch sehr elektronisch.

Eine schöne sehr sehenswerte historische Videodokumentation aus dem Jahr 1972 (Quelle: ZKM) findet man hier: Das Leben und Werk von Harald Bode.

Das Leben und Werk von Harald Bode (Quelle: ZKM)

Interne Struktur des Doepfer Frequency Shifters A-126-2: Up und Down

Schaltbild des Frequency Shifters A-126 II

Einem aufmerksamen Leser mit theoretischem Interesse werden bei einem kurzen Blick auf das Schaltbild nicht die beiden Ringmodulatoren entgangen sein. Im Workshop Modular Patches 3: Ringmodulation  findet man eine  ausführliche Besprechung, insbesondere auch die zugehörigen  Formeln
sin(u)·sin(v) = cos(u-v)-cos(u+v) und cos(u)·cos(v) = cos(u-v)+cos(u+v).

Beim Ringmodulator werden zwei (Audio-) Signale miteinander „multipliziert” und es entstehen zwei Seitenbänder im Frequenzspektrum, bei reinen Sinusschwingungen die Summe und die Differenz der beiden Schwingungen.

Der Bode-Frequenzschieber ist eine Weiterentwicklung, indem er aus dem eigentlichen Eingangssignal zunächst durch spezielle Filter, den Dome Filtern, zwei Phasen-verschobene Signale erzeugt. Die beiden Dome Filter im A-126-2 sind zwölfstufig und bestehen aus Allpass-Filtern. Jedes Dome Filter verschiebt die Phase des Eingangssignals um 45° und zwar unabhängig von der Frequenz des Signals. Zwei davon werden hier so verschaltet, dass insgesamt zwei um 90° Phasen-verschobene Signale entstehen.

Als zweiter Signalgeber dient ein Quadratur-VCO, in der Regel ein Sinustongenerator, mit zwei um 90° verschobenen Schwingungen, Sinus und Cosinus (im Schaltbild rote Signalwege). Bildet man die Summe (im Schaltbild unterer Summierer) bzw. die Differenz (im Schaltbild oberer Summierer) der beiden oben angegebenen Terme, so erhält man

up-shift: sin(u)·sin(v) – cos(u)·cos(v) = -2·cos(u+v) und
down-shift: sin(u)·sin(v) + cos(u)·cos(v) = 2·cos(u-v).

Externe Steuerung der Shifting-Frequenz durch einen Quadrature-LFO. Der Mix zwischen down-shift und up-shift wird durch einen externen LFO moduliert.

Das Interessante daran ist, dass nun die Schwingungen aus der Summe und der Differenz der Frequenzen im Gegensatz zum Ringmodulator getrennt vorliegen. Spannend wird es dann, wenn das ursprüngliche Klangmaterial komplex ist, also nicht nur Sinusschwingungen, wie in den Formeln dargestellt.

Es handelt sich hier nicht um Pitch Shifting, das man zum Beispiel über die Geschwindigkeit einer Bandaufnahme oder durch Granularsynthese (Time Stretching) erhalten würde.

Ein sehr einfaches Beispiel: Das Eingangssignal besteht aus einem Dreiklang A3, A2 und G2, was den Frequenzen 440 Hz, 880 Hz und 1320 Hz entspricht. Schwingt nun der Quadraturoszillator mit einer Frequenz von 100 Hz, so entstehen daraus nach den oben angegebenen Formeln für die Summen u+100 Hz („up-shift„) die Frequenzen 540 Hz, 980 Hz und 1420 Hz bzw. für die Differenzen u-100 Hz („down-shift”) dagegen 340 Hz, 780 Hz und 1320 Hz.

Das obige Klangbeispiel benutzt einen Quadratur VCLFO A-143-9, um auch im sehr tiefen Frequenzbereich unter 20 Hz arbeiten zu können. Original und geshiftetes Signal sind zunächst in einem Mix hörbar bei hoher Quadratur-Frequenz; ab 19 Sekunden auch zwischenzeitlich mal ohne Original. Frequency Shifting klingt verstimmt. Das liegt daran, dass im Gegensatz zum Pitch Shifting die Frequenzverhältnisse zwischen den Klang-„Bausteinen” nicht mehr im selben Verhältnis wie beim Original stehen. Die Klangfarbe ändert sich drastisch. Am Schluss wird die Quadratur-Frequenz stark heruntergeregelt und man hört einen Phasing-Effekt.

Aufbau des Doepfer Frequency Shifters A-126-2

Doepfer Frequency Shifter A-126-2

Es ist erstaunlich, was Dieter Doepfer alles auf 8 TE Breite untergebracht hat. Apropos Breite: Man sollte bei der Anschaffung des Frequency Shifters beachten, dass durch die schmale Ausführung die Tiefe des Moduls „leidet”: 60 mm Tiefe sind nicht mehr Skiff-tauglich.

Dieter Doepfer hat sich zwar an dem Konzept des Bode Frequenzschiebers orientiert, aber auch noch Gedanken über sinnvolle Ergänzungen gemacht:

Die Frontplatte des Doepfer Frequency Shifters A-126-2

Einige Potentiometer werden nur über die Potentiometer-Achse mit Markierungsstrich bedient, was aber nicht der Bedienung abtut und eben dem schmalen Design geschuldet ist, da sie eher statische Einstellungen betreffen.

Grob- und Feinregler lassen sich durch eine Steckbrücke auf der Rückseite vertauschen.

Aber nun zu den inneren Werten: A-126-2 enthält einen Quadratur-Oszillator, der über zwei Regler (Frequ.1 und Frequ.2) in seiner Frequenz fein und grob geregelt wird. Über eine Steckbrücke kann man die Zuweisung Grob- und Feinregler auf der Modulrückseite vertauschen. Die Signale des Quadratur-Oszillators (Sinus und Cosinus) können über zwei Ausgänge abgegriffen und extern weiterverarbeitet werden. Beide Ausgangsbuchsen sind mit den Eingansbuchsen für externe Modulation (siehe in der Frontplatten-Abbildung rechts) normiert, d.h. man kann extern die Sinus- und/oder Cosinus-Schwingungen verändern und über die Eingangsbuchsen wieder hinzufügen.

Damit wird der Frequency Shifter zu einem Effektgerät. Es öffnet sich ein weites Experimentierfeld! Die Frequenz eines Quadratur-Oszillators lässt sich zusätzlich über die Eingangsbuchse FCV in (orange) und den Abschwächungsregler FCV noch zusätzlich in der Tonhöhe modulieren. Der Frequenzbereich des internen Oszillators liegt zwischen 20 Hz und 5000 Hz. Möchte man Phaser-Effekte erzeugen, dann sollte man über die zusätzliche Anschaffung eines externen Quadratur-LFOs nachdenken. Selbstverständlich kann man hier aber auch andere Modulationsquellen zuführen.

Externe Modulationen sind ausdrücklich erwünscht.

Das externe Audiosignal, das durch den Frequency Shifter verändert werden soll, wird über Audio In eingespeist und kann in der Stärke durch den Miniaturregler Level angepasst werden, so dass man über die kleine Leuchtdiode die Abschwächung oder auch gewollte Übersteuerung des Eingangssignals kontrollieren kann.

Im Gegensatz zur alten Version des Frequency Shifters wird an der Ausgangsbuchse Audio out lediglich ein Mischsignal aus up und down angeboten, d. h. man sollte zusammen mit dem Breakout-Modul A-126-2 exp. noch einen externen Mixer einplanen. Doepfer bietet neben dem manuellen Mix auch noch einen Modulationsbuchse und einen Abschwächer an, so dass man ein Überblenden der beiden Signale auch automatisieren kann – ein weites Experimentierfeld!

Der interne VCA lässt sich extern ansteuern oder kann auch dem internen Envelope Follower „gehorchen”

Damit nicht genug. Zusätzlich gibt es neben der üblichen manuell einstellbaren Rauschsperre (Regler Squelch), die aus dem Eingangssignal eine Hüllkurve erzeugt, auch die Möglichkeit, über die Eingangsbuchse VCA ext CV eine Hüllkurve von außen zu steuern – sehr praktisch. Wenn man das nicht wünscht, dann kann man auf den internen Envelope Follower zurückgreifen. Bevor das geshiftete Signal den Ausgang erreicht, durchläuft es einen internen VCA. Mit dem Squelch-Regler kann man ihn in der linken Position automatisch durch den Envelope Follower öffnen oder schließen.

Ein Frequency Shifter ist ein Instrument, …

… das man erlernen muss. Man muss sich mit ihm anfreunden, es respektieren und hoffentlich auch im positiven Sinn beherrschen!

Will man die Stärken herausarbeiten, dann kommt man nicht mit einem Mini-Equipment aus. Die Klänge sollten komplex genug und vielfältig modulierbar sein. Der Doepfer Frequency Shifter A-126-2 passt zu komplexen Oszillatoren, Waveshapern, polyphonen Klängen, Schlagzeugstimmen und auch Sprache. Er ist ein Effektgerät und glänzt in einer Effektkette zusammen mit Delay und Hall. Zur Modulation empfehlen sich neben Hüllkurven, LFOs, CV-Pitch auch ein zusätzlicher VC Quadrature VCO/LFO wie zum Beispiel Doepfers VC-Quadratur-LFO A-143-9, auch der Quadrature Thru Zero VCO A-110-4 oder gar ein Trapezoid Thru Zero Quadrature VCO A-110-6.

Ein ideales Paar: Doepfer Frequency Shifter A-126-2 und ein Quadrature LFO oder auch VCO

Im Gegensatz zu vielen Meinungen im Netz, die einen Frequency Shifter vorstellen, bin ich der Meinung, dass es sich durchaus um ein sehr musikalisches Werkzeug handelt. Kann sein, dass es aber an meinem sehr offenen Verständnis von „musikalisch” liegt. Das folgende Klangbeispiel verzichtet bewusst auf ein großes Equipment neben dem üblichen Mindeststandard eines Modular Synthesizers und ergänzt lediglich etwas Hall und einen VC-Quadratur-LFO. Ansonsten ist alles im Handbetrieb und live gespielt. Der Beginn ist sehr leise! Die im Hintergrund laufende Sequenz (4ms Sperical Wavetable Navigator) wird nicht vom Frequency Shifter beeinflusst. Ein wenig ändere ich während des Spiels auch dessen Klang. Während des Spiels habe ich Pitchbend und den Frequenzregler am Quadratur-LFO und den Mixer am Frequency Shifter nach Gehör (!) und Gefallen geregelt:

Ich möchte betonen, dass ein Frequency Shifter durchaus den Charakter eines Musikinstruments besitzt, das man erforschen und intensiv spielen kann. Die Lernkurve ist zwar steil, hat man aber herausgefunden, wie man einerseits auf dem Keyboard spielt und andererseits gleichzeitig (!) mit einer oder auch zwei Händen den Klang dynamisch beeinflusst, dann bekommt man ein „richtiges” Musikinstrument. Es gilt hier auch der Satz: Übung macht den Meister. Ich muss zugeben, dass ich in der Tat beim Kauf vor zweieinhalb Monaten einen Sprung ins kalte Wasser gemacht habe. Mit großem Vertrauen habe ich diesen Sprung gewagt und bin nicht enttäuscht worden. Man muss eine gehörige Portion Geduld und Lernwillen mitbringen, auch Fantasie, um sich auf dieses ungewöhnliche Modul einzulassen.

Hier noch ein anderes Klangbeispiel mit Schlagzeug (VPME QuadDrum und Euclidian Circles 2):

Wir hören nach der trockenen Phase ohne Einfluss des Frequency Shifters sehr schön die Phaser-artigen Klänge bei niedrigen Frequenzen von wenigen Hertz des VC Quadratur LFOs A-143-9. Erhöht man die Grundfrequenz nun in den hörbaren Bereich, so erhält man deutlich die beiden Nebenbänder und schließlich die Dominanz derselben mit den typischen „Heultönen”. Im letzten Drittel habe ich ein wenig die Klänge der QuadDrum verändert. Am Schluss hört man sehr schön, wie groß der Einfluss des Frequency Shifters auf eine simple Bassdrum ist.

Der Preis eines Frequency Shifters

375,- Euro sind ein stolzer Preis, könnte man meinen. Vergleicht man allerdings das Original mit anderen, dann urteilt man anders:

Analogue Systems RS240 Bode Type Frequency Shifter (999,- Euro, nicht mehr verfügbar)

Zum Vergleich hier einige Module, die nicht im Eurorack-Format vorliegen:

COTK C1630 Bode Frequency Shifter: 970,- Euro
SW 1630 Bode Frequency Shifter : 1.950,- Euro (Nettopreis, November 2021)
Buchla Model 285e (1.718,- Euro, September 2017)

Der Vollständigkeit halber erwähne ich hier noch eine Ankündigung 1630 Bode Frequency Shifter von Behringer für 199 US-D. Es handelt sich aber nur um einen Prototyp. Ob eine Veröffentlichung bei einem solchen Preis zu halten ist, wird man sehen.

Warum sind die Preise in der Regel so gesalzen und warum gibt es nur wenige Hersteller? Der Grund liegt darin, dass ein guter Frequency Shifter Bauteile benötigt, die eine Toleranz von 0,1 % bei Widerständen und 1 % bei Kondensatoren besitzen, d. h. es muss viel geprüft und getestet werden und schon wird es sehr aufwändig. Die Abweichung der Phasenverschiebung beträgt weniger als 0,3° für einen Frequenzbereich von 50 Hz bis 14 kHz (Quelle: Doepfer Modulbeschreibung). Da staunt man doch (positiv) über den Preis von Doepfer, der nun sehr attraktiv erscheint. Außerdem muss man beachten, dass der Kundenkreis im Gegensatz zu Standardmodulen sicherlich viel kleiner ist, d. h. man muss mit kleinen Stückzahlen rechnen.

Klangbeispiele zum Doepfer Frequency Shifter A-126-2

Eine reiche Auswahl an komplexen Patch-Ideen, was man alles mit dem Doepfer Frequency Shifter A-126-2 anstellen kann, findet man in dem sehr intensiven und anregenden Video Monotrail Tech Talk:

Ich beende diesen Test mit einem Zitat von Harald Bode:

Wenn ich an all die Instrumente denke, die auf dem Markt angeboten werden … und die Einschränkungen im Stil, die sie letztendlich diktieren können… und dann denke ich an die Einfachheit des modularen Ansatzes und die Flexibilität, die er bietet und die Bewegungsfreiheit innerhalb der Stile… das ist nur ein weiterer Weg zurück zu den traditionellen Sounds… und ein Schritt weg von der Integration des Neuen mit dem Traditionellen. (Harald Bode, 1984)
Quelle: ZKM, Zentrum für Kunst und Medien Karlsruhe – Harald Bode

Bodes Hommage an die Modularität! Dem muss man nichts hinzufügen.