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Workshop: Casio CZ/VZ und die Grundlagen der Phase Distortion Synthesis

5. Dezember 2009

Grundlagen der Phase-Distortion

Jubiläum: 25 Jahre Phase Distortion!

Jubiläum: 25 Jahre Phase Distortion!

Der Green-Box Report zur Casio CZ-Serie und zur Casio VZ-Serie hat schon die klanglichen Aspekte dieser Synthesizer behandelt, hier geht es jetzt um folgendes:

  • Die Hardware-Synthesizer: Modulstruktur und Unterschiede zwischen der CZ- und VZ-Serie.
  • Wie funktioniert Phase Distortion? Theorie und Do-It-Yourself mit VST-Freeware.
  • Die Verwandtschaft mit Phasenmodulation, besser bekannt als Yamahas Frequenzmodulation.
  • Links zu Software-PD-Synths, informativen Casio Seiten, Tipps usw.

Der einzige CZ mit Anschlagdynamik: Der Casio CZ-1

Kurze Geschichte der Phase Distortion

Casio ist ja bekannt für Digitaluhren und preisgünstige Keyboards. Nicht so bekannt ist, dass diese Firma mal professionelle Synthesizer hergestellt hat. Als Yamaha zu Anfang der Achtziger die Frequenzmodulation (FM) entwickelte und mit dem DX7 einen Riesenerfolg hatte, zog Casio mit einem ebenfalls vollständig neuen Klangerzeugungsprinzip nach: der Phase Distortion (PD). Beide Synthesearten arbeiten rein digital, kommen ohne Filter aus und weisen Parallelen auf, dennoch war die PD kein Billigheimer-Plagiat, sondern eine eigenständige Entwicklung, die neue Soundwelten eröffnete.
Basierend auf dem Vorläufer ZZ-1 erschienen von 1984 bis 1990 die CZ- und VZ-Synthesizer mit PD sowie die ebenfalls recht innovativen Sampler, der Casio FZ-Serie– die aber über keine PD-Synthese verfügen und nur zur Vollständigkeit erwähnt wurden.

Der Casio CZ-1000 Cosmo-Synthesizer

Bei der Entwicklung wirkten Isao Tomita und Yukihiro Takahashi von Yellow Magic Orchestra mit, auf der Liste der bekennenden Casio-Benutzer finden sich illustre Namen wie Jean-Michel Jarre, Vince Clarke, Joe Zawinul oder Moby. Und obwohl sich diese Geräte gut verkauften (über 80000 CZs), blieb Casio die Anerkennung als professioneller Synthesizer-Hersteller bei vielen versagt. Das Firmen-Image wurde eher durch quäkige Geräte wie den VL-Tone geprägt, der zugleich Taschenrechner und Synthesizer war. Vermutlich ließ sich mit Home- und Entertainer-Keyboards mehr verdienen, und so beendete Casio den Abstecher in den Profi-Bereich zu Beginn der 90er. Es begann auch die Ära der Workstations mit ihren „naturidentischen“ Klängen, synthetische Sounds waren nicht mehr so gefragt. Nur im Techno-Bereich erlebten die PD-Synthesizer ein Comeback, da sie brettharte Sequencersounds produzieren können.

Bis heute ist keine Hardware mit PD mehr gebaut worden, das Potential dieser Syntheseform ist nie so richtig ausgeschöpft worden – und schon die einfachen CZs bieten ein reiches Spektrum an Klängen, von digital-trocken über metallisch-dissonant bis analog-warm. Es gibt nur einige Software-Synths jüngeren Datums, die meist Nachbildungen der ersten Casio-PD-Synthesizer sind. Ich werde daher die PD anhand dieser Vintage-Geräte inklusive ihrer Besonderheiten erläutern.

Doch zuerst zur Hardware:
Casio produzierte zwei Generationen, die CZ-Serie mit Phase Distortion und die VZ-Serie mit interactive Phase Distortion. Die iPD bietet mehr Synthesestränge, die sich vielfältig miteinander verschalten lassen, aber dafür fehlen einige Features der einfachen PD.

Die Casio Synthesizer mit Phase Distortion

Ich habe mich bemüht, die Informationen mal möglichst korrekt zu recherchieren, da kursieren einige falsche Angaben im Netz. Die Bezeichnung „Cosmo-Synthesizer“ gilt offiziell nur für die CZs.
Der VZ-1 und der VZ-10 M wurden auch von Hohner in Lizenz gebaut als HS2 und HS2e, die Sampler FZ-1 und FZ-10 gab es ebenfalls von Hohner als HS-1 und HS1e.

Übrigens: Nur die Topmodelle CZ-1 und VZ-1 besitzen eine anschlagsdynamische Tastatur mit Aftertouch.
VZ-8 und VZ-10 reagieren via MIDI auf Velocity, die restlichen CZs nicht.
Der CZ-5000 hat einen 8-Spur MIDI-Sequencer eingebaut, die „Alleinunterhalter-Modelle“ mit dem „S“ für Speaker besitzen eine programmierbare Schlagzeug-Sektion. Von diesen ist der 230S am wenigsten ein Synthesizer, er ist nur via PC editierbar und hat lediglich 4 freie Speicherplätze.

Die Stimmenzahl wird bei allen durch das Verwenden der maximalen Zahl an DCOs für eine Stimme halbiert. Die Parameter lassen sich via MIDI (SysEx) editieren, jedoch nicht im laufenden Betrieb. Echtzeitcontroller stehen nur die wichtigsten wie Aftertouch, Wheel und Pitchbend zur Verfügung.
Der Chorus-Effekt ist lediglich im Mischverhältnis regelbar.

Die CZ-Synthesizer

Die Grundstruktur der CZs sieht folgendermaßen aus:

Wie bei Yamaha-FM moduliert hier quasi ein Oszillator einen anderen, der DCO den DCW (W für Waveform Generator). Da die CZs bedientechnisch analogen Synths nachempfunden wurden, nimmt dieser im Signalfluss die Stelle des Filters ein. Die Modulation des Timbres findet allerdings im DCO statt, nicht im DCW, dazu komme ich noch.

Casio CZ-Serie Übersicht

Allen CZs gemeinsam sind:

  • Die zwei Lines mit Ringmodulator und Noise, das nicht dazugemischt wird, sondern so etwas wie eine Frequenzmodulation beifügt.
  • Acht Wellenformen, außerdem alternierende Wellen (manchmal als „Octave Modulation“ bezeichnet, akustisch wird eine Suboktave erzeugt): Man kann zwei beliebige Wellen hintereinanderschalten, nur nicht zwei verschiedene Resonance-Wellen. Das ergibt satte 33 Kombinationsmöglichkeiten.
  • Drei Envelopes pro Line für Tonhöhe, Klangfarbe und Lautstärke mit 8 Stufen, frei wählbaren Sustain- und Endpunkten – allerdings die fummelige Variante, nämlich Rate/Level-Envelopes. Time/Level-Envelopes sind wesentlich einfacher zu justieren.
  • Die Key Follow-Funktion für DCW (Absenkung des Obertongehalts mit steigender Tonhöhe) und DCA (Verkürzung der Envelope-Zeiten mit steigender Tonhöhe).
  • Ein LFO für Vibrato, monophon.

Die Lines lassen sich natürlich gegeneinander verstimmen und transponieren, via MIDI sogar mehr als die Bedienelemente hergeben. Zu diesem und anderen Tricks siehe Sealed’s Deep Synthesis Page und Kasploosh Casio Spelunking (Links am Ende des Artikels).

Beim anschlagsdynamischen CZ-1 kommt noch die Velocity als Modulationsquelle hinzu:

Die VZ-Synthesizer

Nach der CZ-Serie entwickelte Casio die VZ-Synths mit „interactive Phase Distortion“, die praktisch vier CZ-1 pro Stimme bieten. Die Lines heißen hier Module und sind paarweise zu vier Doppel-Lines zusammengefasst. Sie lassen sich an verschiedenen Stellen zusammenmischen, ringmodulieren oder in Reihe schalten, wobei das Ausgangssignal eines Moduls die nächsten phasenverzerren kann.
Mit acht Modulen und vier Ringmodulatoren pro Stimme lassen sich unzählige „Algorithmen“ erstellen, wie Yamaha die Verschaltungen bei den FM-Synths genannt hat, nur nicht vorgefertigt wie dort, man kann jedes Modul einzeln verschalten.
Im Zusammenspiel mit den Grund-Wellenformen der DCOs, fünf verschiedenen Sägezähnen, Sinus und zwei Rauscharten, ergibt sich eine unerschöpfliche Palette an Klangfarben.
Auch die iPD bietet die 8-stufigen Envelopes, dazu verbesserte Key Follow-Funktionen. Die LFOs sind wahlweise monophon oder polyphon und können alle wesentlichen Parameter modulieren.

Das Blockschaltbild der VZ-Synths, DCO steht hier für DCO+DCW der CZ-Synths, DCA wie üblich für Amplifier:

Vom 8-fachen Layer bis zu 5 phasenverzerrenden Modulen in Serie ist alles möglich – wie man sieht, sind die VZ-Synths mindestens so komplex wie Yamaha-FM-Synths. Auch den Fixed-Modus, die Festsetzung von Oszillatoren auf eine konstante Tonhöhe, gibt es hier.

Digitale und metallische Klänge generiert ein VZ ebenso spielend wie ein DX und analoge so wunderbar, wie man es von einem digitalen Synthesizer ohne Filter nicht erwarten würde, wobei stets ein eigener Charakter durchschimmert. Soundbeispiele siehe Links am Ende des Artikels.

Ein Testbericht über die VZs mit ihren speziellen Features soll noch folgen.

Die drei Modelle unterscheiden sich eigentlich nur bezüglich Tastatur/Rackversion und Stimmenzahl, der VZ-8M hat halb soviel DCOs und Stimmen. Dafür ist er für den Betrieb mit MIDI-Gitarren und Blaswandlern optimiert. Leider fehlt ihm das grafikfähige Display, aber eine Editorsoftware ist bei der Parameterzahl sowieso erforderlich, um den Überblick zu behalten.

Die CZ-Synths mit PD sind klanglich etwas „schmalspuriger“, da sie weniger DCOs besitzen, die sich nicht gegenseitig modulieren können (abgesehen von einem Ringmodulator).
Die VZ-Synths mit iPD bieten das vierfache an DCOs auf und mehr Algorithmen, dafür fehlen bei ihnen die alternierenden, die nicht-Sägezahn und die Resonance-Wellenformen – das sind gute Gründe, sich stattdessen oder zusätzlich einen CZ anzuschaffen. Den Druck, den diese Wellen machen, erreichen die der VZs nicht!

Casio VZ-1

Das Syntheseprinzip

Der Begriff Phase Distortion verwirrt zunächst etwas, üblicherweise wird bei Synthesizern der Begriff „Phase“ für den Startpunkt einer Welle benutzt (Phasenlage). Bei Verwendung zweier Oszillatoren kann man durch gezielte Phasenverschiebung zwischen den beiden Phaser-Effekte erhalten. Das ist hier nicht der Fall.

Phase ist definiert als Zeitwert einer Welle, gemessen ab dem Amplituden-Minimalwert in 0-360° oder 2 Pi für einen Zyklus. Distortion soll heißen, dass diese Zeitwerte manipuliert werden.

Gibt es mittlerweile auch als PlugIn: VirtualCZ

Da bei PD ein Oszillator einen anderen moduliert, verwende ich mal analog zur FM die Begriffe Modulator für DCO und Carrier für DCW.

Der Modulator bestimmt neben der Klangfarbe auch die Tonhöhe, und die Veränderung seiner Wellenformen macht die eigentliche PD aus.
Der Carrier ist streng genommen kein Oszillator, sondern nur ein Sample oder einfach eine Tabelle mit den Werten einer Cosinuskurve, die vom Modulator ausgelesen wird. Ein Cosinus ist ein um 90° verschobener Sinus, startet also mit dem Minimalwert statt dem Nulldurchgang.

Die Funktionsweise der PD kann man folgendermaßen in Worte fassen:
Den Amplitudenwerten der Modulatorwelle werden Phasenwerte
der Carrierwelle zugeordnet und deren dazugehörige Amplitudenwerte ausgegeben.
Die Kurvenform des Carriers wird von der des Modulators auf der Zeitachse verzerrt, wobei die Steigung der Modulatorwelle der Auslesegeschwindigkeit entspricht und ihr Amplitudenwert die Position in der Carrierwelle angibt.

Von Casio wurde das recht knapp abgehandelt, hier die beste Grafik aus den Manuals. Der Phasenwinkel ist beim Modulator in Pi eingetragen:

6_casiopd.jpg

Man kann das auch so darstellen, hier ist der Carrier ist auf die Seite gekippt:
(Die X-Achse ist die Phase und die Y-Achse die Amplitude, beim Carrier also umgekehrt)

7_PDdrehg.jpg

Der Winkel des Knicks im Sägezahn ist modulierbar von 180° bis 135°, das Ausgangssignal des Carriers also von Sinus zu Sägezahn-ähnlich. Man erhält so die Imitation eines Filters, wie es von Casio gedacht war. Im Gegensatz zu einem Filter gibt es hier jedoch keine Resonanz und keine frequenzabhängigen Phasenverschiebungen bei den Obertönen, die den Klang von analogen oder digitalen Filtern prägen – deshalb können PD-Klänge so knochentrocken-digital sein.
Filterresonanz-ähnliche Klänge können trotzdem erzeugt werden, dazu komme ich weiter unten.

Ich muss hier anmerken, dass diese Erklärung eine „analoge“ Betrachtungsweise zugrundelegt, das ist anschaulicher als die digitale Darstellung. Rein technisch wurde das ganz anders realisiert. Wenn ich das juristisch-fachchinesische Englisch der Patentschriften richtig verstanden habe, wurde für den Carrier nur ein Viertel einer Sinuskurve benutzt, das entsprechend gespiegelt wurde, und die Kurvenform des Modulators wurde aus zwei FM-verschalteten Sinusoszillatoren generiert. Der Link zu den Patentschriften findet sich am Ende.

Die Wellenformen der Casio-CZ-Synths (das obige Beispiel zeigte den „Sawtooth“):

Quelle: www.bluesynths.de

Quelle: www.bluesynths.de

Die Verformungen bei den „Actual Shapes“, den tatsächlichen Ausgangssignalen, werden durch Phasenumkehrung, Nichtlinearitäten der analogen Ausgänge und Gleichstromfilterung verursacht.
Für Fortgeschrittene: Via Sysex-Editierung lassen sich auch noch versteckte Wellenformen und einige andere Funktionen aufrufen, der Ringmodulator z.B. hat drei verschiedene Modi. Siehe Sealed’s Page, Link am Ende.

Und so hören sich die ersten fünf Wellenformen an:

.
Für die Soundbeispiele habe ich das Freeware-Plug-in CosmoSE benutzt, s.u. im Abschnitt „Do It Yourself“, und den DCW mit einer kurzen Envelope moduliert um die Filtersimulation zu demonstrieren.

Alternierende Wellen sehen z.B. so aus:

9_combi.jpg
Soundbeispiel mit alternierenden Wellen, verschiedene Kombinationen:

.
Für die ersten fünf Wellenformen werden unterschiedliche Sägezahn/Dreieck-Derivate als Modulator verwendet. Für den Sawtooth wird der Modulator-Sägezahn mit dem Knick benutzt (s.o.), für die anderen wurde das leider nie hinreichend dokumentiert, deswegen habe ich das mal unter die Lupe genommen. Hier die Square-Wellenform in drei Stufen des Modulationsbereichs:

10_PDmodsqr.jpg

Square ist also das Gleiche wie ein extrem übersteuerter Sinus in der Analogsynthese, allerdings ließe sich das so sauber dort nicht realisieren aufgrund der praktisch unendlichen Verstärkung, die für ein ideales Rechteck notwendig wäre.

Die anderen Modulator-Wellenformen in der Mitte des Modulationsbereichs:

11_PDmodrestg.jpg

Mit ein bisschen Knobeln und Geodreieck kann man den Output ermitteln ;-)

Der Double Sine ist unmoduliert eine Oktave höher als die anderen Wellen, er wird dann ja zweimal unverzerrt ausgelesen, einmal vorwärts und einmal rückwärts.

Spezialfall: Die Resonance-Wellen

Die Resonance-Wellen sollen so etwas wie Filterresonanz imitieren, sie werden anders erzeugt: Hier bleibt das Modulator-Signal ein einfacher, linearer Sägezahn, dessen Amplitude so erhöht wird, dass es „übermoduliert“, also über die Carrier-Tabelle hinausgeht, wobei es an deren Ende wieder auf den Anfang zurückspringt, d.h. diese wird pro Sägezahn-Durchgang mehrfach ausgelesen. Das Ergebnis ist das gleiche wie bei synchronisierten Oszillatoren der subtraktiven Synthese. Dort sorgt die Frequenzveränderung beim gesyncten Oszillator für die Oberwellen, bei der PD die Änderung der Modulator-Amplitude.
Zudem hat Casio diesem Mehrfach-Cosinus dann noch eine Amplitudenmodulation mit der Frequenz des Modulators verpasst, genauer gesagt eine Ein-Quadranten-Multiplikation.
Im Gegensatz zu einer normalen AM oder Zwei-Quadranten-Multiplikation werden die Signale hier nur als positive Werte verrechnet; gelegentlich wird das auch als „Window Function“ bezeichnet.
Durch die Verwendung verschiedener Amplituden-Modulator-Kurvenformen kommen die drei unterschiedlichen Resonance-Wellen zustande: Sägezahn (Res I), Dreieck (Res II) und oben abgeschnittener Sägezahn (Res III), hier rot eingezeichnet.

12_Reswave.jpg

Das klangliche Resultat liegt irgendwo zwischen Sync- und Filterresonanz-Sound.
Hier die drei Res-Wellen, einmal mit einer Sequenz und einmal als Sweep:

.

Durch die Amplitudenmodulation wird ein Manko von Sync-Sounds beseitigt: Bei einer Tonhöhen-Modulation des gesyncten Oszillators entstehen unschöne Zwischenstufen mit Nadelpulsen an der Stelle der Wellenform, wo sie unterbrochen und auf Null zurückgesetzt wird – es britzelt. Bei analogen Synths noch erwünscht bis erträglich, ist es bei digitalen aufgrund des dann unvermeidlichen Aliasings wirklich nicht mehr schön, man muß mehr oder weniger stark tiefpassfiltern.
Mit einer geeigneten Kurvenform als Amplitudenmodulator kann man diese Übergangsstelle bei jedem Wellendurchgang ausblenden. Meines Wissens nach ist das so nur in den Casio CZ-Synths integriert, aber ein ähnlicher Trick ist aber auch mit anderen Synthesizern möglich, wenn sie z.B. einen Ringmodulator haben: Sync-Oszillator (Wellenform z.B. Dreieck) in den einen und gesyncten in den anderen Eingang. Direkte Amplitudenmodulation mit Oszillatorsignalen ist leider nur mit wenigen Synths machbar, aber in einem Modularsystem ist so etwas leicht zu realisieren.

Casio VZ-1

Der Casio VZ mit großem Display

Do it yourself

Und weil die Theorie so staubtrocken ist, streue ich hier zur Auflockerung einen kurzen Track ein, den ich mit weiteren PD-Synths eingespielt habe. Zu hören sind CosmoSE, Puru und ein NI Reaktor-Instrument aus meiner Bastelwerkstatt. Es kommen keinerlei Filter, Effekte oder EQs zum Einsatz.

.
Wer jetzt selbst mal Phasen verzerren möchte und keinen PD-Synth besitzt, dem empfehle ich das Freeware VST-Plug-in Cosmo SE, das eine brauchbare Nachbildung des CZ-1 plus Filter ist.
Ich habe ein paar Presets zusammengebastelt, wobei die ersten einfach nur die acht PD-Wellenformen mit einer Hüllkurve modulieren. Die nächsten zeigen ein bisschen, was man damit anstellen kann.

Download:

Die Verwandtschaft mit Yamaha-FM: Phasenmodulation

Und was hat PD nun mit FM zu tun? Dazu muß man folgendes wissen:
Bei Frequenzmodulation moduliert ein Oszillator einen anderen in der Frequenz. Diese Art der Synthese ist auch mit vielen Analog-Synthesizern möglich, liefert aber keine konstante Klangfarbe, wenn man verschiedene Noten spielt (es sei denn, die Oszillatoren sind synchronisiert, aber das ist ein ganz anderes Kapitel).

Sowohl bei linearer Frequenzmodulation in Hertz als auch bei exponentieller in Halbtönen, also Pitch Modulation, ändern sich mit der Note die Frequenzen bzw. Amplituden der Obertöne. Die mathematischen Zusammenhänge sind recht komplex und die Berechnung eines konstanten Klangs ist aufwendig, daher findet sich in den bekannten Yamaha-„FM“-Synthesizern der DX- und SY-Reihe in Wirklichkeit Phasenmodulation (PM) – kein Etikettenschwindel, sondern eine elegante Methode, dieses Problem zu umgehen und FM-technisch einfach, für Normalverdiener bezahlbar und musikalisch sinnvoll zu realisieren.
Für Formel-Fetischisten ist das hier etwas präziser formuliert: Wikipedia-Artikel über Frequenzmodulation

Die Funktionsweise ist die gleiche wie bei PD, nur wird der Carrier bei Phasenmodulation mit einem Signal unverzerrt und zusätzlich mit einem zweiten Signal ausgelesen, dem eigentlichen Modulator.
Man nimmt also wieder ein Carrier/Modulator-Paar wie bei der PD, nur bleibt die Wellenform des Modulators ein einfacher Sägezahn, so dass der Carrier sozusagen erst einmal eine Frequenz bekommt und ein richtiger Oszillator wird. Zu diesem Sägezahn mischt man nun ein zweites Modulatorsignal, das ihm gegenüber in der Frequenz und Amplitude regelbar ist – schon hat man Yamaha-FM.

13_PD PM.jpg
Bei PD+PM ist der Pegel verringert, damit das Signal ins Bild passt.

Im Gegensatz zur „echten“ Frequenzmodulation ist der Klang notenunabhängig. Die Kurvenform des Carriers bleibt erhalten, da die Amplitude unabhängig vom Modulatorsignal ist und der ausgelesene Bereich und damit die Obertöne konstant bleiben.

Die tatsächliche Modulation der Tonhöhe entspricht dabei einer Modulation mit der Differentialfunktion der Modulationswellenform (eine Differentialfunktion gibt die Steigung einer Funktion an). Deutlich wird das, wenn man bei einem „FM“-Synth einen Carrier mit einem tief gestimmten Modulator moduliert (so um 1 Hz):
Mit einem Rechteck moduliert bleibt die Tonhöhe konstant bis auf kurze Spitzen an den Flanken des Rechtecks, mit Dreieck erhält man ein Rechteckvibrato, mit Parabol ein Dreieckvibrato, und Sinus ist differenziert ein Cosinus, also die gleiche Wellenform, nur etwas in der Phase verschoben. Deshalb sind bei Sinusschwingungen die Spektren von FM und PM gleich, und ein DX7 kann zu Recht die Bezeichnung FM-Synthesizer tragen.
Bei nicht sinusförmigen Wellenformen, wie sie in den SY-Synths von Yamaha verwendet werden, stimmt die Bezeichnung FM aber strenggenommen nicht mehr.
In moderneren Synths wie dem Access Virus oder dem Waldorf Blofeld findet man FM als Pitch Modulation, beim Access Virus sind sogar die Abweichungen korrigiert, soweit ich das beurteilen kann – vermutlich aufgrund von digitalen Rundungsfehlern sind die Klänge nicht so sauber wie bei ausgewiesenen FM-Synths.

Vereinfacht kann man sagen, bei Yamaha-FM ist die Frequenz und Amplitude, bei Casio-PD die Kurvenform und Amplitude des Modulators klangformend. Beide Synthesearten beruhen auf demselben technischen Konzept und kamen ja auch kurz nacheinander auf den Markt, wobei Yamaha ein bisschen schneller war mit dem DX7.
Aus der Sicht des Soundprogrammierers ist die PD klanglich und bedientechnisch ähnlich intuitiv wie subtraktive/analoge Synthese, und iPD kann so komplex wie Yamaha-FM bzw. -PM sein, in letzteren lassen sich auch metallische Klänge mit unharmonischen Obertönen leicht erstellen. Aber alle Synthesearten bieten ein großes Experimentierfeld.

Im Rückblick kann man vor den Konstrukteuren nur den Hut ziehen, sie haben mit der begrenzten Prozessorleistung und Speicherkapazität der frühen Achtziger hervorragende Synthesizer gebaut. Die Graubärtigen unter uns erinnern sich vielleicht an die damaligen Computer, es war die Ära des Sinclair ZX und des Commodore C64. Arbeitsspeicher wurde in Kilobyte gemessen, und die Taktfrequenzen lagen bei wenigen Megahertz.

Fazit

Ohne Zweifel ist Casio damals ein großer Wurf gelungen, den ich hier mal entsprechend würdigen möchte. Ein PD-Synthesizer fällt in jedem Mix auf, und Phase Distortion ist vielleicht die einzige der „klassischen“ Synthesearten, die technisch und damit klanglich noch nicht ausgereizt ist.
Casio hat sich ja bei der PD auf Sinus als einzige Carrier-Wellenform beschränkt, um ein Filter zu simulieren, das ist aber nicht zwingend notwendig – sogar Wavetables oder Samples sind denkbar.
Man kann auch Modulator-Wellenformen verwenden, die etwas kontrollierbarer sind als bei der seriellen iPD, wo man ähnlich wie bei PM das Try-and-Error-Verfahren anwenden muß.
Schon eine Kombination der Möglichkeiten von PD und iPD würde die Klangpalette bereichern, z.B. die Resonance-Wellen vermisst man doch sehr bei den VZ-Synths.
Und da PD und PM so ähnlich sind, ist es schade, dass Casio und Yamaha Konkurrenten waren, die sich patentrechtlich nicht in die Quere kommen durften. Beim Vergleich beider Synthesearten kommt man nämlich schnell darauf, dass man PD-Oszillatoren genauso mit Feedback versehen kann wie bei PM, oder einen PM-Modulator mit den modulierbaren Wellenformen der PD – und beides gemischt betreiben kann. Auch eine Phasenverschiebung beim Carrier liefert durchaus interessante Ergebnisse, wie ich beim Experimentieren herausfand.
Es steckt also buchstäblich noch jede Menge Musik in der PD!

Plus

  • unverwechselbare Sounds für wenig Geld
  • unerschöpfliches Potential für Klangtüftler
  • gute MIDI-Implementation für Synths aus dieser Zeit

Minus

  • Die ersten CZs werden jetzt 25 Jahre alt. Die Hardware gibt früher oder später den Geist auf.
  • wenig Kontrolle über die Parameter in Echtzeit
  • etwas altbackene ROM-Sounds

Preis

  • Zum Gebrauchtkauf empfehlen sich der CZ-1 und die VZs, bei den anderen Modellen muß man doch einige Abstriche machen bezüglich Stimmenzahl und Multimode, vor allem fehlt die Anschlagsdynamik.
  • Die Preise für alle Modelle der beiden Serien bewegen sich momentan zwischen 100 und 200 Euro.
  • Die Software-CZs sind allerdings schon ein hinreichender Ersatz für die Hardware. Andersherum mangelt es bislang an einem überzeugenden Software-VZ.
  • Neben den obengenannten CosmoSE und Puru gibt es z.B. Cosmos XT, AlgoMusic Phadiz und CZynthia. Für fortgeschrittene Soundfrickler sehr zu empfehlen sind der Vaz Modular, der neben CZ- noch Virtuell-analoge und DX7-Oszillatoren sowie erstklassige Filter bietet, und SynthEdit (auch modular, vergleichbares für weniger Geld). CosmoSE und Puru sind übrigens mit Synthedit erstellt worden.
  • Teilweise handelt es sich um Freeware, der Vaz Modular schlägt mit 240 Euro zu Buche, SynthEdit und der Rest mit ca. 20-50 Euro.
Klangbeispiele
Forum
  1. Profilbild
    herw  

    Hallo Holger,
    ein sehr interessante, anschaulicher und hörenswerter Artikel.
    Es macht sofort Laune, einige Ideen in REAKTOR nachzubilden.
    Vielen Dank!

    ciao herw

  2. Profilbild
    AMAZONA Archiv

    Schöner Bericht!
    Das weckt Erinnerungen, schöne und weniger schöne. Mit meinem CZ-1 hatte ich immer viel Spass, guter Sound, einfach zu prgrammieren, rundum ein sehr solider Synthesizer.
    Mit dem VZ10M bin ich dagegen nie richtig warm geworden. Die erweiterte PD-Synthese ermöglichte zwar ein größeres Klangspektrum aber die Bedienung war eine echte Katastrophe. Einen CZ hole ich mir vielleicht irgendwann mal wieder ins Haus.

  3. Profilbild
    phil_dr110  

    schön, dass die casios damit mal gewürdigt werden. mir hat der sound schon immer gefallen und auch, wenn ich keinen cz mehr habe, lassen sich mit dem fz die resonanzwellenformen per waveform- drawing ziemlich gut nachbauen.

    mfg,

    phil

  4. Profilbild
    InstruJunkie

    Schick, schick, Holger,
    endlich einmal eine klärende Einführung, die mathematisch nur ein BIßCHEN über meinen Horitzont ragt. Kompliment!

  5. Profilbild
    AMAZONA Archiv

    Habe mir am Samstag einen CZ-5000 gekauft (für 40€), weil ich den Sound des CZ-1000 eines Freundes von 1986 immer noch im Ohr habe. Und nun dieser Artikel. Was für ein Zufall. Leider ist der Artikel sehr technisch ausgefallen. Trotzdem Danke dafür …

  6. Profilbild
    h.gerdes  AHU

    Ja, ganz ohne Fachchinesisch ging es nicht. Ich habe aber auch eine ganze Weile gebraucht, um PD zu verstehen… und im Reaktor nachzubauen (das Resultat gibts auf meiner Seite, die mit der Soundbank). Am besten geht es mit dem Sample-Lookup Modul. Die Audio-Table ist naheliegender, aber nicht so einfach steuerbar.

    Der CosmoSE ist prima, um PD mal anschaulich zu machen. Leider fehlt ein Manual, aber mit dem dahintergeklemmten Signal Analyzer kapiert man ihn schnell.

    VZ: Oh ja. Ohne Editor hat man nach 5 Minuten den Überblick verloren – eine wirklich knifflige Kiste! Da tiefer einzutauchen habe ich mir für die Feiertage aufgehoben. Wird sicher ein Spaß! :-D

  7. Profilbild
    Mjusick73

    Freeware Phase Distortion Synth „Digits“ von „Extent of the Jam“:
    http://www.extentofthejam.com/
    „Digits VSTi is here! Digits is a phase distortion synthesizer inspired by Casio’s CZ series but takes that form of synthesis to the limit. Create warm pads, glitchy sounds, dirty basses, filthy sweeps, screaming leads, and anything in-between. „

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