Sicher gibt es nichts, was einen Studiofreak mehr nervt wie Rauschen. Er investiert meist bereitwillig Unsummen in rauscharme Mixer, Effektgeräte, Verstärker, Kabel, Tonbandmaschinen und Rauschunterdrückungssysteme. Wer hier meint, man könne doch das Rauschen einfach rausschneiden oder rausfiltern ist auf einem ganz morschen Holzweg. Das ganze Frequenzspektrum des Rauschens herausschneiden heißt nämlich nichts weiter wie Abschied von jeglicher Verstärkung, Tonaufzeichnung usw. zu nehmen. Kurz, es gibt nichts was nicht rauscht. Die Gemeinheit ist obendrein, daß sich der Frequenzbereich des Rauschens über den gesamten Frequenzbereich erstreckt und nicht nur über den hörbaren.. Es reicht vom Infraschall (Sub-Audio, unterhalb der Hörgrenze) bis die allerhöchsten, uns bekannten Frequenzbereiche (Hintergrundstrahlung aus dem Interplanetaren Raum).

        Doch genug davon, diese Sorgen wollen wir nicht teilen denn in unserem Synthesizer soll es mit voller Absicht rauschen was das Zeug hält, dazu gibt’s sogar ein spezielles Modul. Die Baugruppe, die uns das ermöglicht ist der Rauschgenerator, meist NOISE genannt. Hier wird ein möglichst präzises Rauschen erzeugt, was gar nicht so leicht ist, auch wenn es sich wie ein Widerspruch anhört.
         Ein Frequenzgemisch, in dem alle Frequenzen, alle Obertöne enthalten sind und bei dem diese statistisch alle die gleiche Amplitude aufweisen, nennt man WEISSES RAUSCHEN (WHITE NOISE). Fast immer findet man auf der Frontplatte des Synthesizers neben dem WHITE NOISE auch noch die Bezeichnung PINK NOISE. Beim ROSA RAUSCHEN werden die hohen Frequenzanteile meist durch Festfilter bedämpft. Mein Edel-Noisemodul, das es in der Form tatsächlich einmal gab, besitzt sogar die Möglichkeit die Färbung des Rauschens frei einzustellen (von Rot: tieffrequente Teile überwiegen stark, bis Blau: hochfrequente Anteile dominieren) In der Tontechnik wird ROSA RAUSCHEN zum Einmessen von Beschallungsanlagen  genutzt, es entspricht mit seinem Spektrum am ehesten dem Frequenzgang eines durchschnittlichen Musikprogramms.
        Aber bitte, keine weiteren Sorgen über das Rauschen machen! Ich habe einmal den „großen Genuß" gehabt, bei einer Gartenfete zwischen Peter Baumann (BME-Musikelektronik) und Manfred Fricke (MFB - Elektronik) zu sitzen. Stundenlang stritten sich die Beiden über die korrekte statistische Verteilung der Obertöne in verschiedenen Rauschspektren - Dagegen hilft nur ein Rausch anderer Art ! (Hihi!!)

      Die Synthesizer Elektronik sollte das Rauschen mit einer Amplitude von 10 Volt zur Verfügung stellen. So kann man mit dem Rauschen universell als Signal - und /oder Steuerspannung arbeiten. Es wird als Signalspannung für sehr viele Instrumentalsynthesen benötigt. Flöte, Pfeifenorgel, Harmonium, gepfiffene Töne, alles schreit förmlich nach Rauschen, aber auch „Naturgeräusche" lassen sich nicht „ohne" realisieren (Wind, Brandung ....).

SIGNAL - UND STEUERSPANNUNGS - MISCHER

             Mischer (neudeutsch MIXER) sind für alle Arten von Spannungen sinnvoll einzusetzen wenn es darauf ankommt ein bestimmtes Mischungsverhältnis herzustellen. Ohne Mixer kann man zwar mehrere Spannungen durch einfaches zusammenstecken mischen, aber eben ohne die Würze der Abstimmung. Ein Allround - Synthesizermixer sollte eine Übersteuerungsanzeige haben, so daß der Ausgangspegel der Spannungen nicht zu hoch wird und es dadurch an den nachfolgenden Baugruppen zu Funktionsstörungen oder Verzerrungen kommen kann. Da auch Steuerspannungen gemischt werden sollten, muß wie beim noch zu beschreibenden VCA der MIXER auch Gleichspannungen verarbeiten können. Wenn man irgendwoher aus dem Modulsystem stabile Gleichspannungen bekommt (10 Volt positiv oder negativ), kann man so auf einfache Weise „Lageverschiebungen" von Steuerspannungen vornehmen (siehe auch CV - PROZESSOR). Ein Mischer nur für Signalspannungen hat in einem guten Modulsystem wenig zu suchen da er zusätzliche CV-Mixer nötig macht und somit Platz und Geld verschwendet.

DER SPANNUNGSSTEUERBARE  FILTER (VCF)

        Nachdem wir uns ausgiebig damit beschäftigt haben wie verschiedene Wellenformen der Signalquellen aussehen, wollen wir nun dazu übergehen diese mehr oder weniger langweiligen Schwingungsformen soweit zu „verbiegen" bis sie weder von der Form her, noch vom Klang wiederzuerkennen sind. In der Musikelektronik benutzt man zu diesem Zweck einen, oder mehrere FILTER. Diese Filter müssen für unsere Anwendung natürlich wieder spannungssteuerbar sein um möglichst viele, farbige Klänge produzieren zu können, das ist ja klar, oder ?
        Was aber ist nun ein Filter ?? Einen Filter, den wir sicher alle kennen ist der Kaffeefilter. Er ermöglicht uns den Genuß der braunen Brühe ohne den störenden Kaffeesatz. Das sind nur Albernheiten ? Zugegeben, nicht ganz sachlich der Vergleich, aber auch nicht so ganz abwegig denn der Kaffeefilter trennt flüssige und feste Stoffe voneinander, also Stoffe unterschiedlicher Teilchengröße. Die uns interessierenden Filter  „trennen" Schwingungen unterschiedlicher Wellenlänge. Hinter dem Begriff der Wellenlänge versteckt sich wieder einmal eine physikalische Größe, die sich aber ganz leicht errechnen läßt, was uns aber nicht zu belasten braucht. Wir müssen uns nur merken:
 

       In unseren Synthesizern findet man verschiedene Arten von VCF´s. So gibt es TIEFPASS - HOCHPASS - BANDPASS - BANDSPERR - und RESONANZFILTER. Doch laßt uns von Anfang an beginnen....

Die Grenzfrequenz   (FG)
        Sie wird bei Synthesizern verschiedener Herkunft "natürlich" auch immer wieder anders genannt, man liebt es offenbar, sich von Konkurrenten auf dem Markt wenigstens durch phantasievolle Namengebung abzusetzen. Ich denke da nur mal an die Bezeichnungen "CUTOFF FREQUENCY" , "BASISFREQUENZ" oder einfach "FREQUENZ". Gemeint ist in jedem Fall  ein bestimmter Punkt im Arbeitsbereich eines Filters. Dabei spielt es keine Rolle um welchen Filtertyp es sich handelt. Vorab „knalle" ich Euch erst einmal die technische Definition für die Grenzfrequenz hin:
 

Mit der Bezeichnung Grenzfrequenz benennt man den Punkt einer Filterkurve, an dem das Eingangssignal um  3 dB (Dezibel) bedämpft wird.

        Alles Klar ?? Nein ?? Also um die Definition mit den 3 dB usw. braucht Ihr Euch nun wirklich keine Sorgen zu machen. In der Praxis ist es völlig nebensächlich den 100 %igen Punkt zu kennen, das überlassen wir den Haarspaltern und kümmern uns um wichtigeres! Wichtig zum Beispiel ist, das erkannt wird, daß durch den Tiefpassfilter die Amplituden derjenigen Frequenzen bedämpft werden, die oberhalb der Grenzfrequenz liegen, die tieferen können ungedämpft passieren.
         Ich werde an dieser Stelle wegen der Wichtigkeit, diese Vorgänge zu verstehen, noch einmal rekapitulieren: Was genau geschieht denn nun mit einem Klang durch Filterung? Schlagt doch gleich noch mal nach bei der Abbildung Schwingungsformen, Rechteck.  Dort hatten wir aus vielen Sinuswellen eine zunehmend obertonreichere Mischung hergestellt bis wir annähernd ein Rechteck als Resultat erhielten. Bei der Filterung durch einen Tiefpass geschieht nun fast das genaue Gegenteil. Das heißt also, wir haben als Ausgangsposition den Regler der Grenzfrequenz auf „Maximal" gestellt. Man sagt zu diesem Zustand auch: "der Filter ist offen" und meint, der Filter hat keinen Einfluß auf den Klang des Signals. Wenn wir nun den Filter langsam schließen werden wir bemerken, daß das Signal mit geringer werdender Grenzfrequenz immer Obertonärmer wird und somit wärmer, weicher klingt. Kurz bevor der Filter völlig „zu" ist, hören wir dann eigentlich nur noch den Grundton des Signals welches wir an den Filtereingang gelegt haben. Dies ist letztendlich eine Sinuswelle, nämlich die der Grundfrequenz, des 1. und damit amplitudenstärksten Obertones. An dieser Stelle wird es Euch auch einleuchten weshalb Synthesizerhersteller den SINUS als Wellenform am VCO so selten zur Verfügung stellen: Nur eine „Harmonische", nichts zu filtern also ! Wer das nun alles ausprobieren möchte, sollte darauf achten den Filter vorerst nur von Hand zu steuern, der Effekt wird dabei deutlicher.

Die Steilheit
       Es gibt, wie sicher schon viele von Euch gehört haben, Filter mit 12db, Filter mit 18dB und solche mit 24dB pro Oktave. Was bedeutet das nun und ist das ein Qualitätsmerkmal eines Synthesizers ? Mit den Zahlenangaben in "dB" (Dezibel) gibt man bei Filtern deren Steilheit an und meint damit wie exakt sie in der Lage sind, die gewollten von den ungewollten Frequenzbereiche zu trennen. Die Bezeichnung dB dabei keine Maßeinheit im üblichen Sinne. Mit ihr wird ein Verhältnis, im speziellen Fall das Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung beschrieben, das zu wissen reicht uns vorerst.

        Das Idealbild von Filter wäre für Techniker ein Filter mit einem übergangslosem Schnitt und damit mit einer knallharten Trennung der Frequenzbereiche. Dies läßt sich jedoch technisch nicht durch solche Filter realisieren und so müssen wir eine „Übergangszone" in Kauf nehmen. Je größer die Steilheit eines Filters ist, desto kleiner ist dieser Bereich. Die Zahlenangabe, z.B. 12db/Oktave, gibt Auskunft darüber, wie stark eine Signalamplitude in Verhältnis zur steigenden Frequenz bedämpft wird. Zwei Beispiele verschiedener Steilheiten sind in der Abbildung zu sehen.

         Solange es Synthesizer gibt, gibt es auch das Märchen vom besseren 24 dB Filter. Besser - schlechter ?? Alles Unsinn und nur was für Leute, die immer wieder Zahlen brauchen um sich (oder ihre Gerätschaften) zu vergleichen. (PS beim Auto, Brennweiten bei Teleobjektiven, Wattleistung des Ghettoblasters, Zentimeter bei ... ääh !)
  In der Synthesizer - Praxis kann man nur sagen, daß Filter eben unterschiedlich klingen. Obwohl ein 24 dB Filter knackiger, aggressiver klingt, kenne ich dennoch viele 12 dB Filter, die ich nicht ums Verrecken eintauschen würde. Häufig sehen kann man es bei gut ausgestatteten Modulsystemen: Da hängen in seeliger Eintracht nebeneinander Filter unterschiedlicher Steilheit von MOOG, OBERHEIM, ROLAND, PPG und so weiter, denn die meisten Filter besitzen obendrein „von Haus aus" einen ganz eigenen Klangcharakter. Ursache dafür sind einfach unterschiedliche Schaltungstechniken im Innern der Elektronik. Verschiedene Filter an ihrem Klang zu erkennen ist jedoch eine Sache für Spezialisten mit einem guten Gehör. (Wetten das ?)
         Abschließend sei noch bemerkt das die Steilheit nicht veränderbar ist, da sie konstruktionsbedingt ist. Einige Synthesizer haben jedoch Schalter, mit denen man zusätzliche Filterstufen zuschalten kann um so die Steilheit zu erhöhen. Beim Oberheim OBX-8 heißt das zum Beispiel: „2-Stage / 4-Stage"

Die Resonanz
        Synthesizerfilter besitzen fast alle einen Regler, der mit "RESONANZ", "PEAK", "REGENERATION", "FILTER SWEEP", „Q" o.ä. bezeichnet ist. Entzückende Vielfalt, oder ?  Mit diesen Reglern ist es ohne Probleme möglich, in den unpassendsten Momenten die fürchterlichsten, alle Mischpulte übersteuernden und unsere Ohren aufs äußerste strapazierende Heul- und Pfeifgeräusche zu hervorzaubern. Diese lieblichen Töne entstehen durch den Resonanzeffekt.
        Mit Resonanz bezeichnet man die Möglichkeit von Filtern, Frequenzen an der Stelle des Grenzfrequenzpunktes durch Anheben der Amplitude zu verstärken. Das übrige, den Filter passierende Signal wird dabei zunehmend stark bedämpft. Schließlich schwingt der Filter von selbst und erzeugt, ähnlich einem VCO, eine Frequenz, die der Grenzfrequenzeinstellung  entspricht. Bringt man einen Filter auf diese Art zu „jubeln", kann man getrost das Eingangssignal abschalten , er erzeugt noch immer eine reine Sinusschwingung. Da es möglich ist, die Tastatursteuerspannung zum Verschieben der Filter - Grenzfrequenz zu benutzen, ist es bei exakt arbeitenden Filtern möglich, diese als Sinus - Tongenerator oder als hervorragenden Steuerspannungserzeuger zu gebrauchen. Damit diese Töne exakt über die Tastatur gespielt und mit VCO´s sauber gestimmt werden können, müssen auch sie „FINE TUNE - Regler" zum Stimmen und einen CV - Eingang haben, hinter dem ein Exponentialkonverter für die notwendige Umwandlung auf  1 Oktave pro Volt sorgt. (Siehe VCO)
           Warum aber die ganze, kitzlige Fummelei ?? Auf die Idee mit dem Resonanzregler ist man sicher gekommen weil auch alle natürlichen Instrumente Resonanzen aufweisen. Jedes Instrument, auch unsere Stimmen klingen nur deshalb so unverwechselbar (krächtzz !) weil sie aufgrund vieler typischer Resonanzen einige Bereiche des Frequenzspektrums besonders hervorheben. Bei natürlichen Instrumenten werden die Resonanzfrequenzen u.a. durch die Größe und Form der Klangkörper, durch die Wahl des Materials (z.B. der Holzart) und ähnliches abgestimmt. Versucht Euch mal vorzustellen wenn man eine Geige aus Obstkistenholz herstellen würde, da nützen auch die Originalmaße der STRADIVARI nicht die Bohne. Das Ding dürfte klingen wie ein, Verzeihung: IKEA - Schuhschrank.

       Doch vom Wohnmöbel zurück zu den Synthesizern: Eine Wellenform verändert sich durch Resonanz weil ein oder mehrere Obertöne „verstärkt" werden und sich damit auch mal wieder die Summe aller Obertöne, und somit der Klang verändert. Die Wichtigkeit von Resonanzfiltern hat sich bisher nur wenig rumgesprochen. Leider kann man feststellen, daß einige Hersteller statt guter technischer Ausstattung immer öfter unnütze Spielereien und oberflächliche Gags anpreisen. So kommen auch nicht alle Filter ohne Eingangssignal in Resonanz, sie eignen sich also nur mit Einschränkungen als Synthesizerfilter. Ganz toll ist es natürlich, wenn auch die Höhe der Resonanz durch eine CV steuerbar ist.
     Will man einen „normalen" Filter auf  seine Resonanzeigenschaften testen, sollte man darauf achten, daß sich alle Regelungen „weich" und stufenlos vornehmen lassen. Bei einigen Filtern bekannter Firmen kommt es häufig zu Übersteuerungen und schon klingt es rauh und verzerrt. Bei einigen programmierbaren Billiggeräten fällt beim Ausprobieren auf, daß sich die Filter nur in 8 bis 16 Stufen einstellen lassen und das ist wahrhaftig absolut unbrauchbar für einen Synthesisten. (siehe auch Testberichte und Tips auf meiner Homepage)

Resonanzfilterbänke / Festfilterbänke
      Ganz edle Stücke sind sogenannte Resonanzfilterbänke. Mit diesen kann man mehrere bestimmte Bereiche im Klangspektrum beeinflußen.  Diese Bänke bestehen aus mehreren, meist nicht spannungssteuerbaren Filtern, bei denen nur die Grenzfrequenz und die Resonanz eingestellt werden können. Sie werden eingesetzt um Klangsynthesen zu verfeinern oder spezielle vokale (stimmhafte) Sounds zu erzeugen. Spannungssteuerbarkeit wäre hier sicher auch nicht unbedingt sinnvoll, der Witz bei „natürlichen Resonanzen" ist nämlich der, daß diese konstruktionsbedingt feste Plätze in einem Klangspektrum haben. (oder hat schon mal jemand eine Geige während eines Konzertes wachsen oder schrumpfen gesehen ??)  Man nennt sie auch  FESTFILTERBÄNKE. Gut brauchbar sind wenn man 3 - 8 Einzelfilter, jeweils mit Frequenz und Resonanzreglern nutzen kann.

Vorsicht!
Bei manchen Geräten kann es vorkommen, daß die Signalspannungen durch Resonanz auf sehr hohe Werte ansteigen. Bei einem Synthi der Firma Roland (SH 101) erlebte ich einmal einen Wert von über 30 Volt - und meine, bis dahin  treue REVOX - Bandmaschine verabschiedete sich mit durchgeschmorten Eingangsverstärkern. (siehe Testbericht auf der Homepage)

      Die gleichen Gesetzmäßigkeiten wie beim Tiefpass gelten auch im übertragenem Sinne für den Hochpassfilter. Da alle wichtigen Details zuvor beschrieben wurden, muß ich nur auf die Besonderheiten eingehen: Ein HP sieht üblicherweise genauso aus wie sein LowPass-Kollege. Auch bei ihm wird die Grenzfrequenz durch die Summe aller Steuerspannungen (Frequenz-Regler, FINE-REGLER, CV-INPUTS usw.) geregelt bzw. gesteuert. Bei steigender Steuerspannung verschiebt sich die FG hin zu den hö-heren Frequenzbereichen. Was beim Hochpass wirklich anders ist wird sich nun jeder denken können: Er soll nämlich die hohen Frequenzen passieren lassen und dagegen aber diejenigen unterhalb der Grenzfrequenz sperren.

             Hochpassfilter sind für die Erzeugung der unterschiedlichsten Klänge unersetzlich. Da alle natürlichen Klänge aufgrund der stets zuerst verklingenden hohen, amplitudenschwächeren Obertöne eine Tiefpasscharakter haben, kann man mit einer Hochpassfilterung sehr einfach gewollt synthetisch klingende, ungewohnte Sounds produzieren. Oft ist ein HP aber auch bei Instrumentalsynthesen notwendig wenn z. B. die amplitudenstarke Grundwelle (1. Harmonische) abgeschwächt werden soll (Klavier).  Gute Hochpassfilter sind recht selten. Meist werden einem nur billige passive Filter angeboten deren Qualität kaum an die Klangregler eines Radios heranreicht. - an eine Spannungssteuerbarkeit und Resonanzregler erst gar nicht zu denken! Ein Stagesynthesizer mag noch ohne HP auskommen, ein Modulsystem „ohne" ist wie ein Auto ohne Lenkrad !