Test & Workshop: PreenFM3 DIY-FM-Synthesizer

Schon seit einiger Zeit war der Preenfm3 FM-Synth im Netz zu bestellen, dieser FM-Synth von Xavier Hosxe aus Frankreich hat es in sich: 6 Operatoren, 23 FM-Algorithmen, 16-Stimmen und 3 Stereoausgänge lassen den Preenfm3 FM-Synth schon mal in einem ganz interessantem Licht erscheinen. In diesem Workshop wird es darum gehen, wie man an den Preenfm3 FM-Synth gelangt, wie man ihn zusammenbaut und auch wie er klingt.

Der Preenfm3 FM-Synthesizer, ein DIY-Projekt

Natürlich habe ich mich sehr über dieses DIY-Projekt gefreut, schließlich war schon der Zynthian ein erstaunliches Projekt, das allerdings eher die Eierlegendewollmilchsau repräsentiert. Er hat es seitdem in mein permanentes Live-Setup geschafft.

Der Preenfm3 FM-Synth ist ein moderner FM-Synth, der zwar auch, so viel sei vorausgenommen, DX-7-Patches importieren kann, jedoch eine wesentlich mächtigere FM-Engine besitzt. Da diese nur bedingt kompatibel mit der DX-7-Engine ist, mahnt auch der Erbauer Xavier Hosxe an, nicht enttäuscht zu sein, wenn man über die Importfunktion Patches vom DX-7 lädt. Diese werden mit Sicherheit nicht genauso klingen wie auf der FM-Ikone, dienen dennoch als Startpunkt für eigene Sounds.

Aber diesen Umstand meine ich gar nicht mit der Überschrift, es ist die Tatsache, dass mir klar wurde: Die Verwirklichung des Projekts wird wesentlich länger dauern als erwartet. Der Grund dafür ist, dass es den kompletten Bausatz mit Platinen, Bauteilen und Gehäuse schon seit einiger Zeit nicht mehr zu kaufen gibt und aufgrund der andauernden Bauteil-Krise in 2021 es auch nicht abzusehen ist, wann sich das ändern wird.

Basisbausatz und zwei Platinen

Der saure Apfel und die Jäger und Sammler

Trotzdem gab/gibt? es noch den Basisbausatz, der sowohl die zwei Platinen, als auch die wichtigsten Bauteile (wie die DA-Wandler) enthält. Sogar eine Frontplatte aus Epoxid, im Grunde eine weitere Platine mit Aufdruck, wird mitgeliefert, mehr allerdings nicht.

Preenfm3 FM-Synth – Minimal KIT

Und hier beginnt die Sammlergeschichte. Denn von den Encodern über die entsprechenden Kappen, den Tastern und sogar den Abstandshaltern für die Konstruktion musste alles selbst organisiert werden – und das bedeutet nun mal eine Menge Zeit, Arbeit und auch Fehlerquellen.
Ein weiterer Umstand ist, dass man oft versucht ist, bei mehreren Händlern kaufen zu wollen, da Bauteil X hier billiger ist. Das treibt aber die Versandkosten hoch, so dass es billiger sein kann, das teurere Bauteil zu bestellen.

Preenfm3 FM-Synth – Beute: die Teile from Mouser

Ich hielt mich bei der Auswahl an mouser.de, da das Angebot zum Zeitpunkt der Bestellung einfach am größten war. Die genauen Bauteile konnte ich größtenteils aus der WIKI übernehmen, aber einige Sachen, wie z. B. die Tasterkappen, musste ich Pi mal Daumen abschätzen, was tatsächlich auch zu Problemen führte, wie sich zeigen sollte.

Generell folgte ich zunächst den Vorschlägen in der Wiki, die eben häufig auch zu Mouser führten. Wenn es ein bestimmtes Bauteil nicht gab, so konnte man leicht unter „suche ähnliches“ auf der Mouser-Website einen passenden Ersatz finden.

Die Quintessenz: Selbst wenn ein DIY-Projekt noch so gut dokumentiert, aber nicht als Bausatz erhältlich ist, muss man eine gehörige Portion Zeit und Geduld mitbringen, um auch alle Bauteile zu „erlegen“ oder zu „pflücken“. Kurz gesagt: Man sollte Spaß haben am Jäger- und Sammler-Dasein.
Ich habe mal meine Bestellliste an den Workshop angehängt, vielleicht erspart das jemandem etwas Zeit.

Eine gute Anleitung ist das halbe Projekt

Es gibt sogar mehrere Anleitungen für den Zusammenbau des Preenfm3 FM-Synth. Einmal von van Daal Electronics, die bis jetzt den kompletten Bausatz angeboten haben und auf der offiziellen WIKI des Preenfm3 FM-Synth Projektes selber unter
(LINK)https://github.com/Ixox/preenfm3/wiki/Build
Ich beziehe mich hier auf die Wiki, denn diese Anleitung ist die wesentlich ausführlichere, da sie eben nicht von einem Kit ausgeht. Allerdings gibt es auch hier Abweichungen mit meinem Build, aufgrund des Gehäuses. Unser Gehäuse soll aus einem 3D-Drucker kommen; wie das alles mit Conrad und Herrn Zumbé zusammenhängt, dazu später mehr.

Bedienfeld des Preenfm3 FM-Synth

Beginnen wir nun mit der Platine für das Bedienfeld. Durch die klare Bezeichnung auf der Platine kommt es hier zu keinen Missverständnissen. Die 12 Taster werden platziert, arretiert und verlötet. Das Gleiche gilt für die Klick-Encoder. Dabei sollte man genau auf die Ausrichtung achten, bevor mit dem Löten begonnen wird. Die Taster und Encoder müssen plan auf der Platine aufliegen und gerade ausgerichtet sein.

Dazu biegt man die Beinchen um und kann auch mit einer guten Lage Klebeband von oben nachhelfen. Dazu bietet sich immer eine Art von Platinenhalterung an, die kosten nicht viel (die hier abgebildete ca. 12 Euro) und sie erleichtern die Arbeit erheblich. Hier ist Sorgfalt gefragt, denn entlöten ist ungleich schwieriger als anlöten.

Main-Board des Preenfm3 FM-Synth

Als nächstes kommt das Main-Board. Auch hier gibt es nicht allzu viel zu tun. Es werden zunächst die 6 Audiobuchsen, die Strombuchse, die DIN-MIDI-Buchsen und der USB-A-Port verlötet. Diesen hatte ich übrigens aus einem alten Router ausgelotet – man sollte sparen, wo man kann. Dann sind die DA-Wandler dran. Diese müssen allerdings erst vorbereitet werden, da sie sich auf einer Adapterplatine befinden. Dieser muss man erst „Beine machen“, damit sie auf das Main-Board passen, da die eigentlichen Chips als SMD-Bauteile vorliegen.

Hier bietet sich an, die Beinchen samt den kleinen Adapterplatinen auf einem Breadboard zu arretieren (ca. 5 Euro), um eine gerade Ausrichtung zu erreichen. Danach können die DA-Wandler auf dem Main-Board verlötet werden. Selbstverständlich muss man hier auf die richtige Orientierung achten. Doch auch hier lässt der Aufdruck auf der Platine eigentlich keinen Fehler zu, da die Adapterplatine quasi „nachgemalt“ wurde.

Die große Verbindung der Preenfm3 Platinen

Die Verbindung der beiden Preenfm3 FM-Synth Platinen ist dann schon etwas komplizierter. Vor allem ist hier darauf zu achten, dass man die richtigen Abstandshalter verwendet (und eben auch hoffentlich die richtigen bestellt hat). Ich hatte hier und da meine Probleme, allerdings lässt sich mit einer zusätzlichen Mutter häufig das Problem lösen.

Überhaupt hatte ich ein wenig andere Abstände als in der Preenfm3 FM-Synth Anleitung. Das zeigte sich vor allem bei der elektrischen Verbindung beider Platinen. Den Platinen lagen zwar die entsprechenden Stiftleisten und -sockel bei, jedoch waren diese für meinen Build zu groß. Stattdessen konnte ich die beiden Platinen direkt über eine Stiftsockelleiste miteinander verlöten. Wenn man sich unsicher ist, sollte man aber hier zunächst auch nur eine temporäre Steckverbindung wählen und erst wenn die Funktionsfähigkeit festgestellt wurde, die Festverlötung vornehmen.

Es zeigte sich, dass mir wohl tatsächlich ein bis zwei Millimeter in der Höhe fehlten, was sich später an der Frontplatte zeigte. Die Taster lugten nämlich gerade soweit heraus, dass sie bedienbar waren. Persönlich bevorzuge ich aber diese tiefe Anordnung der Taster, die sich für mich einfach angenehmer, weil ergonomischer anfühlt. Bei den Encodern allerdings war es dann mit den Kappen nicht immer möglich, die Klick-Funktion auszuführen – was in diesem Fall aber ohne Belang ist, da diese Funktion vom Preenfm3 FM-Synth gar nicht genutzt wird.

Apropos, die Taster die ich bestellt hatte, passten leider nicht ganz zu den bestellten Kappen (oder umgekehrt, wie man es halt sehen will). Die Fassungen der Kappen waren zu klein für die Taster, so dass sie nicht auf die Taster passten. An den Kappen konnte ich nichts mehr ändern, also kamen die Taster auf den Schleifstein, um sie entsprechend anzupassen.

Klare Sicht voraus

Gerade beim Display war ich mir bei der Bestellung auf Amazon nicht zu 100 % sicher, denn es handelte sich nicht um das exakte angegebene Display der Wiki-Anleitung. Also verglich ich die Beschriftung der Schnittstelle, mit der Display und Main-Board verbunden werden, mit der des Displays. Jeder Verbindungs-Pin hat eine ganz bestimmte Funktion und nur wenn diese alle an der gleichen Stelle stehen, kann das Display richtig funktionieren; die Touch-Funktion wird übrigens nicht unterstützt (das sind alle Anschlüsse mit dem „T_“ am Anfang).

Und obwohl die Zuordnung doch recht eindeutig ist, war es dennoch spannend, ob das Display letztendlich funktionieren würde. Dabei spielt vor allen Dingen die Stromversorgung (VCC) eine Rolle. Hier ist zwingend eine Übereinstimmung nötig, sonst kommt es zu Problemen. Man kann ein 3,3 V Display eben nicht an 5 V betreiben. Genau dafür ist der entsprechende Jumper auf dem Main-Board vorgesehen.

Auch beim Display zeigte sich das Problem der unterschiedlichen Abstände im Vergleich zu Wiki-Anleitung. Aber auch hier half eine zusätzliche M3-Mutter beim Ausgleich.

Letzte Kontrolle der Verbindungen

Bevor ich mich trauen konnte, den Preenfm3 FM-Synth nun zum ersten Mal in Betrieb zu nehmen, stand eine möglichst genaue Kontrolle aller Lötpunkte und Verbindungen an. Sind alle Lötstellen gemacht und gut durchgeführt? Gibt es vielleicht irgendwo Kurzschlüsse durch Lötbrücken? Sitzen alle Steckverbindungen richtig und stabil? Zum Schluss empfiehlt sich auch die Überprüfung mit einem Durchgangsmesser, den man an den meisten Multimetern findet. Somit stellt man sicher, dass man keine versehentliche Kurzschlüsse produziert oder kalte Lötstellen hat. Auch die Positionen der Jumper sollte man unbedingt noch mal überprüfen.

Erste Inbetriebnahme des Preenfm3 FM-Synth

Irgendwann ist es dann soweit, die erste Inbetriebnahme steht bevor. Die SD-Karte ist dafür nicht zwingend erforderlich. Da der Prozessor bereits programmiert wurde, muss man den entsprechenden Jumper auf „Betrieb“ positionieren. Die Stromversorgung wird zunächst auf den USB-Port gestellt. Später empfiehlt es sich, den Preenfm3 FM-Synth über die extra dafür vorgesehene Strombuchse vorzunehmen. Damit umgeht man häufig auftretende Probleme mit Störeinstreuungen auf das Audiosignal, die vom USB-Port des verbundenen Rechners ausgehen.
Wie gesagt, eine gewisse Restaufregung bleibt immer. Also USB-Kabel in den Preenfm3 FM-Synth und das andere in den USB-Port des Rechners. Wer sich da unsicher ist, kann auch einen USB-Hub verwenden, falls dieser abrauchen sollte ist es nicht so schlimm.

Heureka!

Heureka! Gleich beim ersten Mal hat alles geklappt. Dabei geht das Anschalten des Preenfm3 FM-Synth in weniger als 2 Sekunden. Falls sich danach nichts getan haben sollte, das Gerät schnell wieder vom USB-Port nehmen, denn es muss irgendeine Fehlfunktion vorliegen. Dann heißt es, nochmals kontrollieren und alle Schritte der Wiki nochmals genau nachzuvollziehen. Es gibt auch ein Forum, das Hilfe anbietet.

https://ixox.fr/forum

Des Preenfm3 FM-Synths neue Kleider

Da die Funktion also überprüft wurde, kommt jetzt der Zusammenbau des Gehäuses, das man in unserem Fall aber erst mal drucken muss. Die Dateien finden sich auf der Website und sind kompatibel mit den meisten 3D-Druckprogrammen. Allerdings: woher nehmen, wenn nicht stehlen? Also auf zum (mittlerweile einzigem) Elektronikladen meiner Stadt: Conrad Elektronik. Zu meinem unverschämten Glück traf ich dort auf den äußerst hilfsbereiten wie kompetenten Herrn Zumbé.

Und obwohl er sowohl an diesem Standort, als auch in dieser Abteilung nur zur Aushilfe war, setzte er alle Hebel in Bewegung, um mir bei diesem Projekt zu helfen. So ein 3D-Druck ist übrigens nicht gerade mal eben gemacht. Man muss die CAD-Dateien für den jeweiligen Drucker konvertieren, die Stärke der Gehäusewände festlegen und vor allem: warten. Ein Gehäuse dieser Größe mit einer Dichte von 30 % (?) dauert dann schon mal länger als sechs Stunden. Je dichter die Wände, desto länger der 3D-Druck und desto teurer das Endergebnis. Da ich es ja nicht besonders eilig hatte, kam ich nach Absprache mit Herrn Zumbé eine Woche später wieder und konnte mein Gehäuse entgegennehmen. Noch mal vielen Dank für den unermüdlichen Einsatz (nein ich erhalte kein Geld von Conrad ;)!

Man kann auch im Netzt nach einem 3D-Druckserie suchen und findet z. B. FDM Druck.

Der Preenfm3 FM-Synth in der Praxis

Nun kann es also losgehen – was kann der Preenfm3 FM-Synth, wie wird er programmiert und vor allem, wie klingt er? Er ist ein 16-stimmiger 6-fach-timbraler FM-Synth mit drei Stereoausgängen. Da die Parts auch über einen Panorama-Regler verfügen, kann man eben auch eine 6-fache Mono-Konfiguration erreichen. Die Stimmen werden dabei nicht dynamisch verteilt, man muss selber festlegen, welcher Part wie viel Stimmen zur Verfügung haben soll. Natürlich können auch alle Stimmen auf nur einen Part verteilt werden, um so die maximale Polyphonie mit einem Klang ausnutzen zu können.

Quickstart Guide

Ab der 1.07 Firmware kann man nun auch Part 1 als einen 15-stimmigen MPE-Synth konfigurieren, um ihn z. B. mit einem Seaboard oder anderen MPE-fähigen Geräten zu spielen.
Jeder der 6 Parts verfügt dabei über eine FX-Sektion, die von Filtern über Wavefoldern so ziemlich alles enthält, was man sich so vorstellen (und auch nicht vorstellen) kann. Lediglich auf einen Reverb wurde verzichtet, was aber meiner Ansicht nach von den Einzelausgängen mehr als kompensiert wird.

Update: In der aktuellen Firmware-Version 1.09 ist nun auch ein Reverb im Bus-Mixer enthalten. Zudem lassen sich nun auch die Parameter 1 und 2 sowie der Gain-FX über die Modulations-Matrix steuern. Leider sind die neuen Quellen noch nicht im Software-Editor verzeichnet. Die Firmware wird ganz einfach über die SD-Card installiert.

In der Galerie habe ich noch mal alle Bilder des Builds gepackt, da sie nicht alle im Artikel verwendet wurden.

Als allererstes importiere ich ein paar DX-7-Patches, um eine ungefähre Vorstellung zu bekommen. Wie bereits in der Einführung angesprochen, ist eine exakte Konvertierung des DX-7-Klangs nicht vorgesehen, sie dient eher als Startpunkt für Modifikationen. Und tatsächlich hat der importierte DX-7-Patch auch nur ungefähr etwas mit dem Original zu tun. Und so gehe ich in die einzelnen Edit-Fenster, um die Möglichkeiten der Preenfm3 FM-Synth Engine auszuloten.

Die GUI ist dabei keine Offenbarung der vollendeten Bildsprache, ich würde sie sogar eher als „unschön“ bezeichnen – eines ist sie allerdings auch: funktional. Und das ist mir wesentlich wichtiger als jegliches Eye-Candy.

Der Software Editor

Ja, zu diesem DIY-Projekt gibt es tatsächlich einen standalone VST/AU-Editor für Mac und Windows. Man kann sich den entweder selbst kompilieren (für Nerds) oder fertige Binaries (für alle anderen) herunterladen. Fertige Distributionen für Linux gibt es allerdings nicht. Nerd, wem Nerd gebührt, hier darf kompiliert werden. Netterweise liegt der Source-Code gleich in Projekten für Visual-Studio (Windows), X-Code (macOS) und einem Makefile für Linux vor. Etwas verwirrend: Das Projekt auf GitHub ist unter „preenfm2Controller“ abgelegt – er funktioniert aber auch mit dem Preenfm3 FM-Synth.

Und tatsächlich erschließt sich mir die Mächtigkeit der Engine erst in der GUI des Editors so ganz, die zwar auch spartanisch, aber funktional designt ist. Vor allem die Modmatrix lässt sich leicht verstehen und bedienen.

Editor FX Auswahl

Extrem gut gelöst ist, dass das Plug-in direkt mit dem Preenfm3 FM-Synth in Verbindung steht. Man kann Presets vom Gerät in das Editor-Plug-in ziehen oder erstellte Presets auf dem Gerät speichern. Das kommt mir professioneller vor, als Lösungen, die so mancher kommerzieller Hersteller abliefert. Allerdings möchte ich nicht verschweigen, dass ich auch einen Absturz des Plug-ins zu verzeichnen hatte.

Klang des Preenfm3 FM-Synth

Ich würde sagen: Alles! Was soll das heißen? Der Preenfm3 FM-Synth kann lieblich glockig mit einer satten Ladung Polyphonie aber auch richtig, richtig krachig böse gemein, noisig klingen. Vor allem unter den Effekten finden sich Vertreter, die einem die Zehennägel nach oben rollen lassen, aber in einer guten Art und Weise. Die Bandbreite des Preenfm3 FM-Synth ist definitiv größer als die eines MOD-X z. B. Vielleicht fehlt es den „normalen“ Klängen etwas an Brillanz, manchmal kommen auch bei ganz gediegenen Einstellungen leichte Artefakte hervor, die man eigentlich nicht erwartet. Kennt man das Gerät ein wenig, lässt sich dies aber leicht vermeiden

Und sind wir mal ehrlich: Wer nimmt schon den Selbstbau eines Synths auf sich, um dann nachher doch einzig und allein mit Brot-und-Butter-FM abgespeist zu werden? Der Preenfm3 FM-Synth kann Trüffel, Chili, Otternasen und vieles mehr. Schnitzel mit Pommes kann er auch, aber er langweilt sich dabei. Das hat er mit verraten.

Bauteilliste zum Preenfm3 FM-Synth

Mouser Bestellliste Preenfm3, ich habe immer auch Ersatzteile mitbestellt

Hoer noch ein PreenFM3 in einem Alternativgehäuse aus einem 3D-Drucker.

Preenfm3 FM-Synth, mit einem gedruckten Gehäuse