Vintage-Digital: Elektron SidStation Synthesizer (1999)

Elektron SidStation Synthesizer (1999)

Die Elektron Sid Station war das erste kommerzielle Produkt des schwedischen Herstellers Elektron (heute bekannt für Geräte wie Machinedrum, Octatrack oder Analog Four) und basierte auf dem legendären MOS 6581 SID-Chip aus dem Commodore 64-Computer.
Die Produktion der SidStation lief nur in kleinen Stückzahlen, da die originalen SID-Chips nicht mehr hergestellt wurden. Insgesamt entstanden schätzungsweise etwa 1.000 bis 1.200 Geräte, was die SidStation heute zu einem begehrten Sammlerstück unter Synthesizer-Fans macht.

Rückblick auf den MOS 6581 SID-Chip

Der MOS 6581 SID-Chip (Sound Interface Device) wurde Anfang der 1980er-Jahre von Bob Yannes bei MOS Technology entwickelt – jenem Ingenieur, der später auch Ensoniq gründete. Der Chip war das Herzstück des Commodore 64 und galt seinerzeit als revolutionär: Er vereinte drei unabhängige Oszillatoren, ein analoges Multimode-Filter, Hüllkurven, Rauschgenerator und eine flexible Modulationsarchitektur auf einem einzigen Baustein. Damit war der C64 nicht nur ein Heimcomputer, sondern zugleich ein leistungsfähiger Synthesizer. Der warme, raue und charakteristische Klang des SID-Chips prägte unzählige Videospiel-Soundtracks der 1980er-Jahre und gilt bis heute als ikonisch in der Geschichte elektronischer Klangerzeugung.

Entsprechend ähnlich aufgebaut ist die Klangerzeugung der Elektron Sidstation:

• drei Oszillatoren;  entweder dreistimmig polyphon spielbar (dann pro Stimme nur ein OSC) oder in einem monophonen Modus spielbar (dann alle drei Oszillatoren gleichzeitig erklingend)
• ein analoges Multimode-Filter
• vier ausgefuchste LFOs
• Hüllkurven pro Oszillator und für das Filter
• ein Arpeggiator pro Oszilllator
• eine Art Sequencer, mit dem sich Schwingungsformen und Tonhöhen pro Oszillator automatisiert wiedergeben lassen

Die SidStation war das erste Produkt der Firma Elektron

Vom Chip zum Synth

Die Entstehung der SidStation

Nach der Entwicklung des SID-Chips verließ Bob Yannes Commodore, frustriert über die eingeschränkten Möglichkeiten, die man ihm dort für weiterführende Klangforschung bot. Gemeinsam mit ehemaligen Kollegen gründete er Ensoniq – ein Unternehmen, das die Verbindung von digitaler Technologie und musikalischem Ausdruck konsequent weiterdachte.
Der SID Chip war aber seinerzeit nur in Computern anzutreffen und fand keine Verwendung in dedizierten Synthesizern.
Von den Möglichkeiten des Chips inspiriert, entwickelten ein paar Studenten der schwedischen Chalmers Universität dann Ende der 90er-Jahre die SidStation und gründeten 1998 eine Firma. Die heute noch sehr rührige Firma Elektron war geboren. Die SidStation Station war somit deren erstes Produkt und mindestens die LFOs weisen Parallelen zu vielen späteren Elektron Produkten auf.
Mit der SidStation erhielt der SID Chip erstmals ein eigenes Zuhause und ließ sich wie ein handelsüblichen Synthesizer verwenden. So konnten die ihm eigenen Klänge auch direkt im Studio oder auf der Bühne hörbar gemacht werden.

Das Äußere der Elektron SidStation

Die SID-Station hat ein sehr eigenwilliges Design. Mir persönlich gefällt es, aber es weiß mit seiner Klobigkeit durchaus zu polarisieren. Ein Designpreis für das beste Tisch-Thermostat oder das funktionalste Bedienterminal einer Gegensprechanlage wären dem Gerät bei Erscheinen Ende der 90er-Jahre sicher nicht verwehrt worden.

Der obere Teil der SID-Station besteht aus gebürstetem Aluminium. Das Erscheinungsbild (insbesondere die rundgefeilten Ecken) wirkt ein bisschen so, als hätte es der Onkel in seiner gut ausgestatteten Amateurwerkstatt selbst gefertigt.

Das Gehäuse der SidStation kommt mit leichtem DIY-Charme daher

Die Bedienelemente sind überschaubar. Zentrales Element bildet ein Nummernblock mit einigen zusätzlichen Tasten, wie er auch auf Telefonanlagen zum Einsatz kommt, unterstützt noch von einem Encoder mit großem Knopf und einem Display sowie vier LEDs.
Soweit dockt das Bedienkonzept an das viele-Tasten-ein-Encoder Prinzip eines typischen 80er-Jahre-Synthesizer an.
Der moderne Musiker erfreut sich darüber hinaus jedoch an vier Drehreglern, die unter dem Display platziert je nach Menüseite jeweils unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Außerdem können sie pro Sound frei auf beliebige Klangparameter gelegt werden.

Die mechanischen Bedienelemente der SidStation

An Anschlüssen gibt es einen Audioausgang in Mono und einen Eingang, um Audiosignale durch das Filter zu schicken.
Die Stromversorgung erfolgt via DC-Eingangsbuchse über ein externes Steckernetzteil. Ansonsten gibt es noch einen Netzschalter und ein Potentiometer mit nackter Achse zur Kontrasteinstellung für das Display.

Das Gewicht der SidStation ist mit knapp über 1 kg unerwartet gering, im Kontrast dazu wiegt das Steckernetzteil bei wesentlich geringerer Größe immerhin auch fast 500 g.

Die Oszillatoren der Elektron SidStation

Der SID Chip beherbergt drei Oszillatoren. Grundsätzlich kann die SidStation als dreistimmiger paraphoner Synthesizer (also drei Oszillatoren, aber nur ein Filter= Poly Mode) oder monophoner 3-Oszillator-Synth arbeiten (Single-Mode). Bei der Programmierung eines Klanges muss man sich also für den Poly- oder den Single-Modus entscheiden. Im Polymodus gelten dann für alle drei Oszillatoren die gleichen Einstellungen. Die Ringmodulation funktioniert dann nicht, Sync aber auf eine seltsame nur bedingt nützliche Weise schon: Ein Ton klingt wie erwartet, wird ein weiterer dazu angeschlagen wird der erste angeschlagene Oszillator zum zweiten synchronisiert. Bei dreistimmigen Akkorden dann alle drei zueinander.

Die drei Oszillatoren bringen jeweils einen eigenen VCA und eine eigene Hüllkurve mit. Die Hüllkurven sind ADSR-Typen und bieten zusätzlich einen Delay-Parameter, um den Einsatz des jeweiligen Oszillators zu verzögern. So lassen sich z. B. Echoeffekte realisieren. Die Parameter der Hüllkurven sind mit nur 16 möglichen Schritten relativ grob aufgelöst. Meistens kommt man damit aber ganz gut hin. Die Hüllkurven sind nicht besonders schnell, für knallige Perkussion sind sie nur bedingt geeignet.

Die Oszillatoren lassen sich komplett abschalten und es kann ein 3-OSC Single- oder auch ein dreistimmiger Poly-Mode aktiviert werden

Die Schwingungsformen pro Oszillator sind:
Dreieck, Sägezahn, Rechteck, eine Mischung aus Dreieck und Rechteck (Mixed), dazu Noise.

Noise lässt sich auch tonal spielen und klingt besonders in tiefen Lagen sehr körnig. Kenner alter Ballerspiele hören hier die Detonation…
Rechteck und auch Mixed lassen sich in der Pulsbreite modulieren (PWM). Hierfür gibt es einen eigenen Parameter, so dass die Pulsbreite langsam verändert wird. Außerdem lässt sich festlegen, dass die Pulsbreite bei jedem Notenstart zurückgesetzt wird. Obwohl die Pulsbreitenmodulation auch ohne LFO möglich ist, bringen LFOs doch noch einiges mehr an Möglichkeiten. Die Modulation via LFO ist daher auch vorgesehen.

Die im Bild gezeigten Optionen stehen im Single-Mode für jeden einzelnen Oszillator zur Verfügung

Jeweils zwei Oszillatoren können miteinander ringmoduliert werden. Das funktioniert so richtig aber nur mit Dreieck- oder Mixed Schwingungsformen, mit anderen ist der Effekt meist nicht hörbar. Auch Oszillatorsynchronisation ist möglich. Hier ein Beispiel mit Ringmodulation, im zweiten Durchlauf mit einem schnellen Single-Shot-LFO auf der Tonhöhe:

Eine Besonderheit des SID Chips sind die Waveform Tables. Sie können als kleine Sequencer für Klangfarbe und Tonhöhe betrachtet werden und stehen für jeden Oszillator getrennt zur Verfügung. In den Waveform-Tables lässt sich eine Reihenfolge von Schwingungsformen und Tonhöhen festlegen. Diese kann dann in einer einstellbaren Geschwindigkeit durchfahren werden. Außerdem lassen sich Ringmodulation und Oszillatorsync pro Step aktivieren. Pro Waveform-Table  gibt es bis zu 32 Schritte. Da jeder Oszillator seinen eigenen Waveform-Table hat und die Geschwindigkeiten auch individuell einstellbar sind, lässt sich hiermit viel Bewegung in den Klang bringen.

Für noch mehr Bewegung steht pro Oszillator ein eigener Arpeggiator bereit. Auch hier lässt sich die Geschwindigkeit pro Oszillator getrennt wählen. Damit klingt es denn bei Bedarf auch gleich nach altem Spiele-Sound.

Die Kombination aus individuellen Arpeggiatoren und aktiviertem Oszillatorsync klingt das dann zum Beispiel so:

Und hier eine Kombination aus Arpeggiator-Spiel und Ringmodulation:

Das Ausgangs-Routing der Oszillatoren

Für jeden Oszillator lässt sich bestimmen, ob dieser durch das Filter oder direkt auf den Ausgang geschickt werden soll. Das ist zum Beispiel bei Einsatz von Hoch- oder Bandpass praktisch: Eine Dreiecksschwingung am Filter vorbei sorgt für Bassschub, während obertonreiches Material durch das Filter quäkend malträtiert wird.

Was die Architektur des SID Chips vermissen lässt, ist eine Lautstärkeregelung für die Oszillatoren hinter der Hüllkurve. Es gibt keine Mixersektion, wie sie bei anderen subtraktiven Synthesizern üblich ist. Der letztendliche Pegel eines Oszillators lässt sich nicht einstellen, heißt: Für eine geringe Lautstärke des jeweiligen Oszillators muss dessen Sustain-Pegel niedrig sein, vorher geht es aber via Attack und Decay erstmal auf Maximallautstärke. Das ist insbesondere mit dem Sättigungsverhalten des Filters nicht immer wünschenswert.

In diesem Menü lassen sich die Oszillatoren individuell durchs Filter routen und der Filtertyp festlegen

Das Filter der SidStation

Das Filter ist ein analoges Multimodefilter. Neben den Klassikern stehen auch interessante Kombinationen zur Auswahl:

• Tiefpass
• Bandpass
• Tiefpass + Bandpass
• Hochpass
• Tiefpass + Hochpass
• Bandpass + Hochpass
• All (alle drei Filtertypen kombiniert)

Im folgenden Klangbeispiel wird ein Klang durch das Filter geschickt, dessen Cutoff-Frquenz via Hüllkurve und LFOs moduliert wird. Dann wird nach und nach durch alle Filtermodi geschaltet:

Die Filterresonanz lässt sich in lediglich 16 Schritten einstellen, was in puncto Auflösung für meine Begriffe eigentlich vollkommen ausreichen würde. Aber der Maximalwert betont die Eckfrequenz zwar ganz ordentlich, ist für meinen Geschmack aber doch nicht extrem genug. Von Eigenresonanz sind wir da noch sehr weit entfernt. Hier ein Beispiel im Tiefpass-Modus, einmal mit niedrigster, einmal mit höchster Resonanz:

Die Filter Cutoff-Frequenz hingegen ist glücklicherweise feiner aufgelöst und öffnet und schließt wie erwartet.

Zur Modulation von Cutoff verfügt das Filter über eine ADSR-Hüllkurve. Diese lässt sich in der Intensität regeln und kann bei Bedarf auch invertiert werden. Auch LFO-Modulation von Cutoff ist vorgesehen. Der Parameter „Wrap“ erlaubt eine stets wirksame LFO-Modulation:
Ist Filter Cutoff schon auf Maximum (z. B. durch die Hüllkurve), würde eine positive LFO-Modulation keine Wirkung mehr haben. Durch „Wrap“ wird Cutoff nach Erreichen des höchsten Wertes wieder von unten moduliert.

Hier ist die Einstellung von Cutoff möglich und es geht bei Bedarf zur Filterhüllkurve oder der LFO-Zuweisungsseite

Bei Bedarf lässt sich sogar externes Audiomaterial durch das Filter schicken. Elektron warnt hier aber vor zu hohen Pegeln, dass der SID Chip sonst zerstört werden könnte. Einen Modularsynthesizer würde ich daher nicht unbedingt direkt anschließen wollen.

Ein paar Worte zum Klang des Filters: Dezente Tiefpass-Filterung ist nicht unbedingt die Stärke der SidStation. Grundsätzlich wird das Filter immer etwas in die Sättigung gefahren, das kann schon ganz schön kratzig klingen, hat dabei aber auch durchaus Charme.
Das gilt insbesondere, wenn sich das Filter bei niedrigem Cutoff-Wert und hoher Resonanz im Lowpass-Modus befindet. In den Kombinationen (z. B. Low/High) klingt es dann weniger kratzig.

Vier potente LFOs stehen zur Modulation leider relativ weniger Paramter bereit

LFOs der Elektron SidStation

Vier LFOs bietet die SID Station, das ist sehr üppig. Bezüglich der Modulationsziele in der Klangerzeugung ist das Gerät leider eher konservativ: Für jeden Oszillator separat sind Tonhöhe und PW modulierbar. Die Cutoff-Frequenz des Filters lässt sich modulieren – und das war’s dann auch schon.

Ausgefuchst wird es dann aber bzgl. der Möglichkeiten, die LFOs mit einander zu mischen und diese gegenseitig zu modulieren. So kann ein LFO die Frequenz oder den Hub des anderen steuern, auch sich selbst kann ein LFO bei Bedarf modulieren. Die Auswahl, welcher der vier LFOs was moduliert, erfolgt jeweils im Menü des Ziels, also z. B. auf der PWM-Seite von Oszillator 1, kann LFO 1,  2,  3 oder 4 ausgewählt werden.

Die LFOs können frei schwingen oder mit jeder gespielten Note (oder auch mit jede losgelassenen Note) neu gestartet werden. In Kombination mit der  invertierten Sägezahnschwingung können die LFOs somit auch als simple Hüllkurven arbeiten. Ein Fade-in-Paramter erlaubt das Einblenden der Modulation.

Die bereitgestellten Schwingungsformen lassen sich bei Bedarf auch invertieren. Es stehen zur Verfügung:

• Dreieck
• Sägezahn
• Ramp
• Rechteck
• Zufall
• Flat (ein statischer Wert)

Mit Hilfe des Lace-Parameters lassen sich die LFO-Schwingungsformen rhythmisch zerhacken bzw. auch rhythmisch zwischen zwei LFOs hin-und herschalten. Ein spannendes Feld.

Die LFO-Signale können miteinander gemischt werden und die LFOs sich auch gegenseitig modulieren

Der Klang der Elektron SidStation

Der Klang der SidStation trifft durchaus meinen Geschmack, besonders in den tiefen Lagen. Durch Tables und Filter-LFO animierte stehende Bass-Sequenzen kann die SidStation richtig gut. In den hohen Lagen fühle ich mich zuweilen zu stark an Chiptunes erinnert. Die Kiste ist schon sehr speziell und extrem weit von einem Attribut wie Allround-Synthesizers entfernt. Für besondere Klänge innerhalb eines Werks aber oft genau das richtige. Die Oszillatoren klingen kraftvoll und das Filter gefällt mir extrem gut. Knallig und perkussiv sind keine Attribute, die ich den Hüllkurven zuordnen würde und auch sehr lange sich entwickelnde Flächen können sie nicht, für Leadsounds und Bässe aber gut geeignet.
Eine Stärke der SidStation sehe ich vor allem in stehenden von den LFOs modulierten Klängen.

Die Sidstation produziert stets eine Menge an Nebengeräuschen, das ist dem Sid-Chip geschuldet. Details siehe unten. In den Klangbeispielen habe ich meist hintenraus etwas „Stille“ stehen gelassen. So bekommt man ein Bild von dem akustischen Schmutz, den die Sidstation von sich gibt, wenn sie nicht mit Noten beschickt wird.

Noch ein Wort zu allen Klangbeispielen: Es handelt sich nicht um Kompositionen oder Material zur musikalischen Erbauung. Es soll lediglich ein wenig von der möglichen Klangwelt der SidStation aufgezeigt werden.

Die Potis dienen der Einstellung von Parametern und können pro Patch individuell belegt werden

Die Elektron SidStation in der Praxis

Elektron kann für ihren Erstling ein sehr guter Job bescheinigt werden. Die SidStation ist erstaunlich gut und intuitiv bedienbar. Das doch sehr technische Interface ermöglicht nach etwas Einarbeitung sehr zügiges Arbeiten. Auch wenn ich die SidStation mehrere Monate (ich gestehe, es mag auch mal Jahre gewesen sein) nicht verwende, fühle ich mich nach dem Anschalten ganz schnell wieder Zuhause. Die Funktionen sind dem Nummernblock sinnvoll zugewiesen, ein schneller Wechsel zwischen den Oszillatoren oder den LFOs ist mit zwei Klicks möglich.

Zwischen LFO 1-4 und OSC 1-3 kann jeweils blitzschnell gewechselt werden

Insbesondere die LFOs sind eine tolle Spielwiese bei der SidStation. Das Thema komplexe LFOs findet sich dann auch bei späteren Elektron-Geräten, hier fand es seinen Anfang.

Ansonsten bringt der MOS6581 einiges an Seltsamkeiten, Bugs bzw. unbeabsichtigtem Verhalten mit sich. Diesen Problemen begegnet Elektron mit diversen kleinen Kniffen. Wie die folgende Beschreibung zeigt, sind es aber stets Kompromisse und man muss sich zwischen zwei Übeln entscheiden.

1.) Zum einen verschluckt der SID Chip gelegentlich den Anfang der Hüllkurve einer gespielten Note. Mit Hilfe des Parameters Hard Cut wird das behoben: Die Hüllkurven sind von Note zu Note zuverlässig gleichbleibend, aber dafür kommt jede Note um einen festen Betrag zu spät. Beim Live-Spiel nicht so toll, im Sequencer hingegen müssen die Noten dann einfach etwas vorgezogen werden, so dass das Timing wieder stimmt.

2.) Die Oszillatoren des SID Chips sind immer ein wenig zu hören, auch wenn keine Note gespielt wird, die Hüllkurven keinen Wert senden und die VCAs eigentlich zumachen sollten.
Als Abhilfe lassen sich die Hüllkurven des SID Chips umgehen und stattdessen ein „Gate“ aktivieren. Die Oszillatoren sind dann wirklich nur zu hören wenn eine Note gespielt wird. Außerdem ist das Timing dann zuverlässig, so dass das in Punkt 1 erwähnte Problem nicht mehr auftritt, jede Note sitzt tight, auch ohne HardCut-Parameter. Fieserweise tritt dafür ein anderes Problem auf: Ein paar Sekunden nach Verklingen der Note spielt die SID Station ohne weiteres Zutun Töne. In der Bedienungsanleitung wird das als Geisterklang bezeichnet.
Außerdem gibt es dann nur noch Note-on/off, nichts mit Attack und Decay. Ich finde diese Funktion daher meist nur sinnvoll, wenn die Oszillatoren direkt in das Filter gehen. Hier zwei Klangbeispiele, in denen die Timing-Schwierigkeiten im Poly-Mode hörbar sind. Die Sequenz ist quantisiert, aber es hakt und hängt. Zur zweiten Hälfte wird dann jeweils der Gate-Parameter aktiviert. Im zweiten Beispiel hört man nach Ende der Sequenz auch noch den oben erwähnten „Geisterklang“.

Abgesehen davon gibt es stets massive Nebengeräusche; außer, den oben erwähnten durchklingenden Oszillatoren streuen der Adress- und der Datenbus etwas ins Audiosignal ein.
Das dadurch auftretende Geräusch verändert sich daher, je nachdem wie hoch die Update-Rate des Prozessors eingestellt ist. Da bei externer MIDI-Synchronisation auch die Update-Rate von außen gesteuert wird, ändert sich die Tonhöhe der Nebengeräusche je nach Frequenz der MIDI-Clock.

Vergleichsprodukte zur Elektron SidStation

Seit Erscheinen der SidStation gab es noch andere Standalone-Synthesizer, die sich dem oder den SID Chips widmeten. Die hier erwähnten Geräte sind sicher nur einige. Zum einen wäre da MIDIbox SID V2, ein DIY Projekt in welchem mehrere SID Chips in einem Synth Platz finden können. Zum anderen der Twisted-Electrons TherapSID, in dem auch ein SID Chip werkelt. Dann gibt es Geräte, die das Verhalten des SID Chips emulieren, u. a. der von uns getestete TWISTED ELECTRONS THERAPKID SID SYNTHESIZER , der mit einer Emulation des SID Chips arbeitet. Elektron selbst hat bereits in ihrer Monomachine Emulationen der SID Oszillatoren realisiert. Auch in der Analog RYTM (bzw. Mk2) und dem SYNTAKT finden sich vom SID Chip inspirierte Oszillatormodelle wieder. Aber das seltsame Filter des SID Chips fehlt ihnen natürlich.