Workshop: Modular-Synthesizer – Filter

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Das Filter ist der wesentliche Klangformer der subtraktiven Synthese. Es entfernt Frequenzen aus dem Oszillatoren-Grundklang und sorgt so für neue Klangfarben. Das Prinzip ist leicht verständlich und simpel in der Anwendung. Dennoch ist Filter nicht gleich Filter.

Hinter den meisten elektronischen Klängen verbirgt sich als klangformender Teil ein Resonanzfilter. Donnernde Bässe, markante Sequenzerlinien und bewegte Flächen sind ohne diese Bauteile kaum vorstellbar. Konzeptbedingt hat man in einem modularen Synthesizer die Möglichkeit, unterschiedliche und mehrere Filter einzusetzen und damit die wichtigsten Elemente der Klangerzeugung zu variieren. Und der Eurorack-Sektor bietet hierzu eine überwältigende Auswahl: Mit Stand August 2016 hat Schneiders Laden knapp einhundert Filtermodule gelistet, die sich nach technischen Kriterien wie etwa der Bauart (analog/digital), Kanalanzahl (mono/stereo), Filtercharakteristik (Tiefpass/Hochpass) oder der Flankensteinheit (6 bis 48 dB/Oktave) kategorisieren lassen.

Klang ist alles

• Letztlich zählt natürlich der Klang. Man braucht kein Filterexperte zu sein, um Minimoog und SEM zu unterscheiden oder einen Oberheim Xpander von einem Arturia Minibrute. Gefragt ist Charakter, der dem Klangerzeuger Individualität verleiht – von Übersteuerungen und Unregelmäßigkeiten bis zur Ausprägung der Resonanz. Im Modularsystem sind die Möglichkeiten grenzenlos, denn quasi alle Module lassen sich miteinander kombinieren. Sie können also genau das tun, wovon Sie bei der Nutzung von konventionellen Synthesizern nur träumen können: Filter nach Bedarf austauschen und den Klang damit wesentlich verändern …

• Zu den Klassikern darf man die satt klingende und druckvolle Moog‘sche Transistorkaskade (Moog Mother-32, AJH Minimod VCF, Studio Electronics 5089) oder das State Variable Filter von Tom Oberheim mit seiner stufenlos zwischen Tief- und Hochpass überblendbaren Filtercharaktersitik und einem Bandpassmodus zählen (Doepfer A-106-5, Pittsburgh Modular Filter). Auch die beiden Stereofilter RT-451 von Radikal Technologies und das Dual State Variable Filter von AQA arbeiten nach diesem Vorbild.

Klassisch, stereo oder extrem vielseitig: Filter gibt es in allen Variationen.

• Echte Klassiker sind auch die Filter, die auf dedizierten Curtis-Chips basieren, die in den Siebzigern und Achtzigern verbaut wurden. So findet man den CEM3320 aus dem SCI Pro One im nicht mehr lieferbaren Doepfer A-121. Auch DSI produziert ein Curtis-Tiefpassfilter und der CEM3372, der dem Oberheim Xpander zu 15 Filtercharaktersitika verhalf, findet sein Pendant im Doepfer A-106-6 (CEM3379). Andere Filter wiederum sind diskret oder mit geeigneten Operationsverstärkern aufgebaut. Dazu zählen Adaptionen des aggressiven Korg-MS-20-Filters (Doepfer A-106-1, Analogue Solutions SY02) oder auch Eigenentwicklungen von Cwejman, Schippman und etlichen anderen Herstellern.

Praxis

Manuell regelbar sind fast ausnahmslos die Filtereinsatzfrequenz und Resonanz. Typabhängig kommen Schalter für die Betriebsart oder die Flankensteilheit hinzu, während Regler für den Eingangspegel, eine dedizierte Übersteuerung oder eine Kompensation des Pegelabfalls bei hoher Resonanz eher selten vorkommen. Neben Audio-Ein- und Ausgängen finden sich an Modulen in der Regel mehrere Steuereingänge für die Filterfrequenz und oft ergänzend für die Resonanz.

Filterhülllkurve

Eine dedizierte Filterhüllkurve erlaubt das Umsetzen automatischer Filtersweeps, die unabhängig von dem Lautstärkeverlauf sind. Ihr Modularsystem sollte entsprechend wenigstens über zwei Hüllkurven verfügen. Das typische Öffnen oder Schließen eines Filters bei einem stehenden Flächensound erreichen Sie, indem die Filterhüllkurve mit hoher Modulationsintensität die Filtereinsatzfrequenz steuert. Arbeiten Sie dafür mit langen Attack- und/oder Decay-Zeiten, während die separate Lautstärkehüllkurve über einen hohen Sustainpegel verfügen sollte. Stellen Sie die Filterfrequenz nach Bedarf für den richtigen Startpunkt ein und fügen Sie etwas Resonanz zur Betonung der Filterfrequenz im Modulationsverlauf hinzu.

Filter-FM

Durch zyklische Modulation des Filters ergibt sich ein Wah-Effekt. Nutzen Sie hierzu einen langsam schwingenden LFO, der die Filterfrequenz mit moderater Geschwindigkeit steuert. Wenn Sie die Modulationsgeschwindigkeit bis in den Audiobereich erhöhen, stellt sich ein Effekt ein, den man als Filter-FM bezeichnet: Die schnelle Modulation führt zu einer Veränderung der Klangfarbe – der Sound erhält Schmutz und Rauheit. Wie bei der Filterhüllkurve ist es dabei sinnvoll, den zugehörigen Modulationseingang über einen Abschwächer stufenlos steuern zu können.

Über einen entsprechend skalierten Steuereingang lässt sich ein selbstschwingendes Filter chromatisch spielen.

Selbsozillation und Keytracking

Nicht jedes Filter ist zur Selbstoszillation fähig. Wenn aber, erhält man einen schönen Sinus, der sich als Oszillator nutzen lässt. Nun braucht es noch eine hinreichend stabile Schaltung und einen Steuereingang mit Ein-Volt/Oktave-Kennlinie. Einen Versuch ist es auf jeden Fall wert.

Mehrere Filter nutzen

• Viele virtuell-analoge Synthesizer, aber auch der Korg MS20 bieten eine doppelte Filtersektion. Mit einem Modulsystem lässt sich das ebenfalls spielend realisieren. Besagtes Korg-Filter kombiniert, seriell verschaltet, ein Hoch- und Tiefpassfilter mit individuell regelbarer Resonanz. Durch diese Kombination lässt sich ein Bandpass erzielen, der im Unterschied in der Breite variabel ist. 

• Dazu lässt sich der Klang durch die individuelle Resonanz an zwei Punkten im Frequenzspektrum betonen. In einem Modularsystem kann man natürlich beliebige Filter und deren unterschiedliche Charaktere frei kombineren. Ohne weiteren Aufwand können Sie zwei Filter in variabler Reihenfolge einfach hintereinanderschalten.

Per Multiple lässt sich ein Audiosignal auf zwei Filter verteilen, deren Ausgänge wiederum über einen Mixer zusammengeführt werden.

• Die Alternative hierzu ist die Parallelfilterung. Die beiden Filter können Sie etwa durch eigene Oszillatoren füttern oder aber das Signal über ein Multiple in zwei Stränge aufteilen. Immer benötigen Sie einen ergänzenden Mixer, um die Filterausgänge am Ende wieder zusammenzuführen. Bei dieser Filterung stehen Ihnen zwei Frequenzkorridore mit eigenen Resonanzbetonungen zur Verfügung. Sie können spezifischen Signalen eigene Charakteristika zuordnen oder komplexere Effekte wie Formantbetonungen erreichen.

• Der Mixer hinter der Filterstufe birgt weitere Vorteile: So können Sie auch die separaten Abgriffe, die viele Multimodefilter für ihre Betriebsarten bereitstellen, beliebig zusammenmischen. Dazu können Sie Signale am Filter vorbeiführen und so etwa einen Bandpass mit einem ungefilterten Suboszillator kombinieren.

Nutzt man statt eines Multiples einen Matrix-Mixer, erhöhen sich die Routingmöglichkeiten deutlich.

Dein Helfer, der Matrix-Mixer

• Mithilfe von Doepfers A138m-Matrixmixer können Sie vier Eingangssignale variabel auf vier Ausgänge verteilen. Sie können Oszillatoren anteilig auf einen oder beide Filter routen, aber auch Filterausgänge zurück in den Eingang einspeisen und erneut verteilen. Auch hier bedarf es eines nachgeschalteten Mixers für die Filterausgänge. 

• Auch dessen Ausgang können Sie wieder in den Ma­trixmixer einspeisen. Belohnt wird man mit klar erweiterten Möglichkeiten, die variable serielle und parallele Routings und Feedbackschleifen ermöglichen.

• Wir wünschen Ihnen viel Spaß beim Patchen und verbleiben bis zum nächsten Workshop.

Der Autor

Ulf Kaiser beschäftigt sich seit mehr als 20 Jahren beruflich mit Studiotechnik und Klangsynthese. Neben hunderten veröffentlichten Fachartikeln arbeitet(e) er für mehrere Hersteller als Produktspezialist, als Verkäufer/Übersetzer für Systemhäuser, Hersteller und Vertriebe und natürlich im kreativen Bereich.