Modulare Synthesizer

Was ist ein Modular-System?

Ein Modular-System kann als maßgeschneiderter Synthesizer bezeichnet werden: Es ist eine mehr oder minder frei zusammengestellte Kombination aus diversen Komponenten (Modulen) – diese können Klang aus eigener Kraft erzeugen (Oszillatoren & Co.), beeinflussen (Filter, Effekte & Co.), umwandeln und mehr.

Die Vorteile: In Sachen Klang und Funktionen sind praktisch keine Grenzen gesetzt – stelle aus zahlreichen Bausteinen (insgesamt gibt es grob 1.000 Module vieler Hersteller) die für dich passende Kombination zusammen.

Und dann beschreitest Du je nach Komplexität und Anzahl der Module Unmengen von möglichen Pfaden im Signalfluss, indem Du die Ein- und Ausgänge für Steuerspannung nach Belieben miteinander verknüpfst. Du bist also nicht auf die vergleichsweise starre Struktur eines »normalen« Synthesizers beschränkt, bei dem es beispielsweise heißt »Ein Oszillator (und nur dieser) geht in dieses eine Filter, das von genau dieser Hüllkurve skulpturiert wird.« Die modulare Synthese kann süchtig machen …

Video Tutorial
🎬 Modulare Synthesizer Basics

In diesem Video erfährst Du von Mike Zimmer, wie der Einstieg in die modulare Synthese gelingt. Wir fangen ganz klein an – es kommen nur die Module zum Einsatz, die Du für erste einfache Klänge benötigst.

Außerdem kannst Du die Verbindung der Module in aller Ruhe von A bis Z mitverfolgen. Du erfährst, wie die Steuer- und Audiosignale fließen müssen, damit Mike die Töne so spielen kann, wie er sie spielt. Von einem konstanten, grellen und langweiligen Sound zum Klang mit Variationsmöglichkeiten in Tonhöhe, Klangfarbe, Perkussivität und mehr.

Die Kabel zum Verbinden der Module nennt man Patchkabel – klick hier auf das Wort, um zu unserem Kapitel über Patchkabel weiter unten im Artikel zu springen. Mike verwendet Exemplare des renommierten Herstellers Cordial.

Hier oben im Bild sind die Cordial CPI ZZ zu sehen. Ähnlich wie bei Patchkabeln von anderen Herstellern sind diese in Längen von 15, 30, 60, 90 und 120 cm erhältlich. Beim Verfassen unseres Ratgebers über modulare Synthesizer reichten deren Preise von rund 6 bis etwa 8 Euro.

Formfaktoren für Module

Heute gibt es im Wesentlichen zwei Formfaktoren für Module, aus denen sich modulare Systeme zusammenstellen lassen. Der zuerst vorgestellte dominiert den Markt mit erheblichem Abstand:

Eurorack

Der 1995 von Dieter Döpfer ins Leben gerufene Standard »Eurorack« hat sich zum beliebtesten Formfaktor gemausert. In einem 19″-Rack für Studio-Equipment würden sie vertikal exakt drei Höheneinheiten (Kurzbezeichnung »3HE« oder englisch »3U«) belegen. Das entspricht 5,25 Zoll, also rund 13,3 cm. Das Buchsenformat für die Steuerspannung ist hier die Miniklinke (3,5 mm).

MOTM

Die an alte Modularsysteme von Moog angelehnten Module vom Typ »MOTM« sind großzügiger dimensioniert – sie würden in einem 19″-Rack fünf Höheneinheiten (»5HE« oder engl. »5U«) belegen. Das entspricht 8,75 Zoll, also etwa 22,2 cm. Im Gegensatz zu Eurorack kommen hier große Klinkenbuchsen, also solche mit einem Durchmesser von 6,35 mm zum Einsatz.

Modultypen für Klangerzeugung, Modulation & Co.

Im Folgenden findest Du zunächst eine Auflistung der grundlegenden Modultypen, orientiert am Eurorack-Standard. Klick sie an, um sofort zu den Beschreibungen und beispielhaften Abbildungen zu gelangen. Los geht’s …

• Oszillator & Co.
• Filter & Effekte
• Modulator
• Sequenzer
• Verstärker
• Sonstiges

Oszillator (VCO) & Co.

Ein Oszillator erzeugt ein konstantes, gleichförmiges Audiosignal in einer bestimmten Wellenform (Sinus, Sägezahn etc. für verschiedene Timbres) mit verstellbarer Frequenz (Tonhöhe). Für modulare Synthesizer kommt ein sogenannter VCO (»voltage-controlled oscillator«), also ein spannungsgesteuerter Oszillator zum Einsatz.

Mehr zum Thema: Was ist ein Oszillator? »

Modular-Systeme können auch mit anderen klangerzeugenden Modulen bestückt werden – zum Beispiel mit solchen, die Rauschen erzeugen, als Sampler fungieren oder auf andere Art und Weise Klang erzeugen. Hierauf baut in der Regel alles auf – es gilt, das Signal mit den im Folgenden beschriebenen Modultypen zu formen, um etwas musikalisch Spannendes daraus zu machen.

Filter (VCF) & Effekte

Diese Komponente sollte in keinem gescheiten Modular-System fehlen: Ein Filter macht je nach Typ einen Klang »heller«, »dumpfer«, mittenlastiger oder ändert dessen Klangfarbe anderweitig. Was modulare Synthesizer betrifft, spricht man von einem VCF (»voltage-controlled filter«), also einem spannungsgesteuerten Filter.

Alles über die Filter Typen »

Ein Tiefpassfilter (englisch: »low-pass« / alternativ: high-cut) filtert beispielsweise die Obertöne heraus, so dass irgendwann nur noch ein tiefer, dumpfer Grundton des Klangs übrigbleibt.

Natürlich gibt es noch Module verschiedenster Art, die genau wie ein Filter den eingespeisten Klang formen. Das kann ein Verzerrer (Waveshaper, Overdrive, Distortion & Co.), ein Echoeffekt (Delay), ein Halleffekt (Reverb) und vieles mehr sein.

Modulator

Um einen bestimmten Parameter im zeitlichen Verlauf zu »skulpturieren«, sind Modulatoren nötig. Die zwei wichtigsten Typen von Modulatoren wollen wir hier ganz kurz portraitieren.

So dient ein Hüllkurvengenerator dazu, dem anhaltend gleichförmig fließenden Klang eine Form zu geben – die Hüllkurve wird üblicherweise bei jedem Tastenanschlag oder bei einem anderweitig getriggerten Notenereignis einmalig ausgelöst. Zum besseren Verständnis liest Du am besten unsere …

FAQ: Was ist eine Hüllkurve? »

Und dann wären da noch das LFO (»low-frequency oscillator«). Dieser Modulator erzeugt eine anhaltende Schwingung in einer bestimmten Wellenform (Sinus, Rechteck & Co.), um einen Parameter eines klangerzeugenden oder -formenden Moduls in Bewegung zu versetzen. So lässt sich zum Beispiel ein Bass-Sound zum »Wobbeln« bringen.

FAQ: Was ist ein LFO? »

Sequenzer

Mit einem Sequenzer werden modulare Synthesizer davon befreit, immer wieder mit Tastenanschlägen oder anderen manuell gespielten Notenereignissen gefüttert werden zu müssen. Denn per Sequenzer lässt sich ein Sound in einem Rhythmus programmieren, der theoretisch in sich endlos wiederholenden Patterns weiterläuft.

Die typischste Anwendung ist die Rhythmusprogrammierung für Drum- und Percussion-Sounds. Doch natürlich lassen sich auch beliebige andere Klänge sequenzieren – sofern das Modul, das diese erzeugt, Steuersignale (meist CV und Gate separat) empfangen und interpretieren kann.

Oft kannst Du 8 oder gar 16 Schritte (»Steps«) programmieren – praktisch immer sind es Vielfache von Vier, um dem auch in der elektronischen Musik dominanten 4/4-Takt zu entsprechen. Die Geschwindigkeit bestimmen intern erzeugte oder – bei ausgefalleneren Modellen – extern zugeführte Trigger-Signale.

Die Minimalkonfiguration eines Sequenzers sieht so aus: Bestimmte pro Step, ob dieser an der ihm entsprechenden Zählzeit im Takt Gate-Signale an externe Module senden soll oder nicht. Bei fast allen finden sich auch Dreh- oder Schieberegler, um die Lautstärke oder andere Parameter des angeschlossenen Moduls stufenlos per CV-Signal zu regulieren. Fortgeschrittene Sequenzer bieten dann unter anderem noch Bedienelemente zum Bestimmen der Laufrichtung: vorwärts, rückwärts, pendelnd (im »Ping-Pong-Modus«) etc.

Verstärker (VCA)

Für modulare Synthesizer stellt ein Verstärker meist das letzte Glied in der Signalkette dar – er besitzt mindestens einen Audio-Ausgang zum Anschluss an Lautsprecher, Kopfhörer, Mischpult & Co. Hier handelt es sich um einen sogenannten VCA (»voltage-controlled amplifier«), also einen spannungsgesteuerten Verstärker.

Er kann vornehmlich Audiosignale in ihrer Intensität regeln. In Kombination mit einem Hüllkurvengenerator (siehe Modulatoren) wird damit der Lautstärkeverlauf der ankommenden Klänge geformt. Das wäre genau das, was bei den meisten nicht-modularen Synthesizern über die mit »AMP« beschrifteten Hüllkurvenregler realisiert wird. Nutzt Du hingegen ein LFO zur Modulation eines VCAs, entsteht ein Tremolo-Effekt.

Die meisten VCAs können aber nicht nur Audio- sondern auch CV-Signale in ihrer Intensität regeln. Das eignet sich etwa zum Abschwächen der Wirkungsstärke eines LFO-Moduls.

Sonstiges

Zu den sonstigen Komponenten für modulare Synthesizer zählen etwa Module, mit denen Du MIDI-Signale (über klassisch 5-polige DIN-Buchsen oder USB) in CV/Gate-Signale umwandeln kannst. So kannst Du modulare Systeme mithilfe von MIDI-Keyboards oder sonstigen Controllern ansteuern. Oder von deinem Computer aus.

Ein weiteres wichtiges Modul wäre etwa ein Mixer, mit denen sich mehrere Signale zu einem Signal zusammenmischen lassen. Oder zu zweien, wenn Du auf Stereo-Output aus bist. Die Palette reicht von sehr kleinen, einfachen Mixern, die Signale einfach nur zusammenfassen, bis hin zu ausgefallenen Exemplaren mit Dreh- oder Schiebereglern für die Lautstärken der einzelnen Signale. Und wie wäre es mit Panning-Reglern zur Verteilung der Signale im Stereopanorama? Eben wie bei einem »richtigen« Mischpult.

Es gibt noch unzählige weitere Komponenten, die Signale managen, von Format A zu Format B übersetzen und visualisieren. Zu Letzteren zählen vor allem Oszilloskope, mit denen sich die Wellenform darstellen lässt.

Steuerspannung (CV)

Modulare Synthesizer bauen auf die sogenannte Steuerspannung (kurz »CV« für »control voltage«) – mit diesen elektrischen Signalen, die über die weiter unten beleuchteten Patchkabel gesendet werden, kommunizieren die Module untereinander.

Nur ein schlichtes Beispiel von unzähligen möglichen Anwendungen: Verbinde den CV-Ausgang eines LFO-Moduls mit dem CV-Eingang eines Filtermoduls – nun wird die Filterfrequenz (Cutoff) in eine Schwingung versetzt, beispielsweise um das »Wobbeln« eines Bass-Sounds à la Dubstep zu erzeugen.

Standards

In aller Regel werden von den (Eurorack-)Modulen mit CV-Ausgängen Spannungsstärken von 0 bis 10 Volt ausgegeben. Dementsprechend sind die allermeisten Komponenten mit CV-Eingängen auch für Spannungen in diesem Bereich ausgelegt. Durch diese Standardisierung »interpretiert« die Mehrzahl der Module Steuerspannung so wie vorgesehen.

Ein weiterer Standard hat sich etabliert: Die Ansteuerung der Frequenzen von spannungsgesteuerten Oszillatoren und Filtern weist ist in der Regel eine exponentielle Kennlinie auf. Betrachtet man auf einem Koordinatensystem die Spannungen zwischen 0 und 10 Volt, ist pro Volt eine Verdoppelung der Frequenz festzustellen. Anders gesagt gilt: 1 Volt pro Oktave, wenn man etwa die Oszillatorfrequenz (Tonhöhe des Grundklangs) betrachtet.

Einige wenige Instrumente (gewisse semimodulare Synthesizer) nutzen abweichende Standards für die Steuerspannung. Etwa die MS-Serie von Korg (MS-10, MS-20, MS-50 und mehr) oder Instrumente von Yamaha.

Gate

Steuerspannungen werden als Gate-Signale bezeichnet, wenn sie die zeitliche Dauer eines Ereignisses beeinflussen sollen. Dabei geschehen keine kontinuierlichen Parameteränderungen durch stufenlos an- oder abschwellende Spannungsstärken wie bei normalen CV-Signalen. Vielmehr bleibt die Spannung stets auf einem Level. Es ist quasi ein binärer Befehl – aus (keine Spannung) oder an (gleichbleibende Spannung über einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten).

Vereinfacht gesagt: Typischerweise simulieren Gate-Signale, dass eine Taste gedrückt gehalten und ggf. eine Hüllkurve gestartet wird. Passenderweise gibt es mittlerweile auch einige Controller-Keyboards, die neben dem entsprechenden MIDI-Signalen (Note on bzw. Note off) auch Gate-Signale senden, solange eine Taste gedrückt wird.

Trigger

Trigger-Signale sind kurze Impulse (kurz ansteigende Spannungsspitzen). Es wird also weder eine kontinuierliche Parameteränderung bewirkt, noch ist die Dauer des gesendeten Signals entscheidend. Vielmehr wird durch einen Trigger-Impuls das empfangende Modul dazu veranlasst, selbstständig eine Funktion zu starten.

Beispielsweise wird damit ein Sequenzer gestartet oder die Schwingung eines LFOs neugestartet.

Weitere empfehlenswerte Patchkabel wären die Sommer Cable Tiny-Patch. Sie sind auf dem Außenmantel und über den Knickschutz hinaus mit einem Polymer-Netz verstärkt. Erhältlich in Längen von 15, 25 und 40 cm sowie mit rotem oder schwarzem Mantel.

Patchkabel

Zum Senden der Steuerspannung dienen sogenannte Patchkabel (sprich »Pätschkabel«). Mit einem solchen Kabel verbindest Du jeweils einen Ausgang eines Moduls mit einem Eingang eines anderen Moduls … oder mit einem Eingang auf demselben Modul.

Für Eurorack-Module eignen sich Kabel mit kleinen Klinkensteckern (3,5 mm, TS-Ausführung) an beiden Enden. Sie sind in der Regel in Längen ab 15 cm zu haben.

Stapelbare Patchkabel

Um das Signal eines CV-Ausgangs an zwei oder mehr CV-Eingänge gleichzeitig zu senden, kannst Du »stapelbare« Patchkabel nutzen. Auf Englisch heißt das »stacking« und im modularen Neudeutsch kursiert der Begriff »stacken«.

Derartige Kabel weisen an der Rückseite ihres Steckers eine Klinkenöffnung auf, um ein weiteres Patchkabel hineinstecken zu können – womöglich sogar noch (mindestens) ein weiteres stapelbares Patchkabel zum Senden von insgesamt drei oder mehr Signalen.

Gehäuse

Zur besseren Handhabung können (und sollten) Eurorack-Module in einem Gehäuse (»Rack«) untergebracht werden – darin sind Einschübe, in die die Module gesteckt, festgeschraubt werden können. Zudem ist eine Platine mit den Anschlüssen zur Stromversorgung der Module integriert.

Größe und Stromanschlüsse

Diese Gehäuse gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Hauptsächlich unterscheiden sie sich in diesen Aspekten:

• Höhe: Gibt es ein oder mehrere »Stockwerke«?
• Breite: Wie viele Module passen in ein »Stockwerk«?
• Modulanschlüsse: Wie viele Module können mit Strom versorgt werden?

Das oben abgebildete Gehäuse von Doepfer hat Platz für eine Modulzusammenstellung mit einer Gesamtbreite von 48 Teileinheiten (kurz »TE«, engl. »HP«) – prüfe beim Kauf, wie viele TE ein Modul hat. Ferner finden sich acht Stromanschlüsse. So lassen sich maximal acht Module versorgen, möglicherweise aber auch weniger (falls Du überdurchschnittlich breite oder ein, zwei extrem breite Module nutzen willst).

Stromverbrauch

Achte weiterhin darauf, dass der Stromverbrauch in der Summe aller gewünschten Synthesizer-Module in Milliampere (mA) nicht die vom Netzteil des Gehäuses bereitgestellte Gesamtstromaufnahme übersteigt. Bei manchen Exemplaren – so auch bei unserem Beispiel von Doepfer – werden die +5V-Spannungen vom +12V-Bus abgezweigt.

Fazit rund um modulare Synthesizer

Bei der Beantwortung der Frage »Was ist ein Synthesizer?« müssen unweigerlich die ungeheuren kreativen Möglichkeiten in den Blickpunkt rücken, die modulare Synthesizer bieten. In den letzten Jahren gab es einen Boom rund um Synthesizer-Module – die modulare Synthese hat Hochkonjunktur, was sich auch an Messen wie der SUPERBOOTH zeigt.

Zum Schluss unserer Ausführungen über modulare Synthesizer möchten wir noch kurz auf die Frage eingehen, welche vorgefertigten Systeme für Einsteiger besonders geeignet ist. Hier fällt die Antwort salomonisch, aber passend zur Philosophie der Modular-Systeme aus: Nimm ein kleines Eurorack-Gehäuse wie das oben gezeigte und stell dir dann dein erstes System selbst zusammen – mit recht einfach strukturierten, günstigen Modulen:

• MIDI-zu-CV-Interface
• Oszillator (VCO)
• Tiefpass-Filter (VCF)
• Modulator (ADSR-Hüllkurvengenerator)
• Spannungsgesteuerter Verstärker (VCA)
• Modul zur Audioausgabe an Verstärker/Boxen/Kopfhörer etc.

Das wäre erst einmal die Minimalausstattung, die Du zum Beispiel über SchneidersLaden beziehen kannst. Modulare Systeme bieten den Vorteil, dass Du im Nachhinein weitere Funktionen, mehr Möglichkeiten und feineren Sound in Form von besseren und/oder zusätzlichen Komponenten dazukaufen kannst.

Für Fortgeschrittene

Wenn Du schon Fuß gefasst hast, solltest Du unbedingt die Website ModularGrid besuchen und dir dort beispielsweise dein zweites komplettes System zusammenstellen.

Für den Fall, dass Du mehrere Tausend Euro in der Hinterhand hast, kannst Du auch gleich ein opulentes System im Koffer kaufen – Hersteller wie Pittsburgh Modular oder Make Noise bieten sorgfältig zusammengestellte Systeme. Das reicht dann locker für ein ganzes Musikerleben

Fröhliches Schrauben und Patchen!