Additive Synthese wird oft missverstanden – besonders im Vergleich zu ihren bekannteren Verwandten der Klangsynthese, der subtraktiven und der FM-Synthese. Richtig eingesetzt ist sie jedoch ein mächtiges Werkzeug für markante, präzise geformte Sounds, die sich auf andere Weise kaum erzeugen lassen. Doch was genau ist additive Synthese eigentlich und wie funktioniert sie?
In diesem Artikel beleuchten wir die Theorie und Technologie hinter der additiven Synthese, werfen einen Blick auf ihre Geschichte und ihren Einsatz in der modernen Musikproduktion. Anschließend zeigen wir dir einige unkomplizierte Anwendungsbeispiele: So erstellst du in nur wenigen Schritten beeindruckende Sounds mit dem additiven Synthesizer von Native Instruments, RAZOR.
Springe direkt zu folgenden Abschnitten:
- Was ist additive Synthese?
- Die Geschichte der additiven Synthese
- Additive Synthese im Software-Zeitalter
- So setzt du additive Synthese ein
Probier dieses Tutorial am besten direkt mit RAZOR aus.
Was ist additive Synthese?
Um additive Synthese zu verstehen, vergleichen wir sie am besten mit ihrer bekannteren Verwandten: der subtraktiven Synthese. Ein subtraktiver Synth erzeugt zunächst eine obertonreiche, volle Wellenform wie eine Rechteck- oder Sägezahnwelle. Hüllkurven, Filter und ähnliche Werkzeuge formen diesen Sound dann, indem sie unerwünschte Anteile buchstäblich subtrahieren (herausfiltern).
Additive Synthese funktioniert genau umgekehrt: Anstatt von einem komplexen Sound auszugehen und ihn zu beschneiden, bauen wir den Klang von Grund auf neu auf – Oberton für Oberton.
Harmonische Obertöne verstehen
Um zu verstehen, wie das funktioniert, müssen wir uns das Prinzip harmonischer Obertöne vergegenwärtigen: Jede komplexe Wellenform lässt sich in eine Summe von Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen und Amplituden (Lautstärken) zerlegen.
Eine harmonische Wellenform wie eine Rechteck- oder Sägezahnwelle enthält eine Sinuswelle auf der „Grundfrequenz“: Das ist die tiefste Frequenz im Klang und diejenige, die wir als Tonhöhe wahrnehmen. Sie wird auch als erste Harmonische bezeichnet.
Darüber liegt eine Reihe weiterer Sinuswellen bzw. Obertöne auf ganzzahligen Vielfachen dieser Ausgangsfrequenz. Ein Beispiel: Eine Sägezahnwelle mit 100 Hz enthält eine Grundfrequenz bei 100 Hz und darüber weitere Sinuswellen (Harmonische) bei 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz und so weiter, die nach oben hin immer leiser werden.
Welche dieser Obertöne in einem Sound vorhanden sind und wie laut sie klingen, bestimmt die Klangfarbe bzw. den Charakter des Sounds. Eine Rechteckwelle enthält beispielsweise nur Harmonische, die ungeradzahlige Vielfache des Grundtons sind: also 300 Hz, 500 Hz und so weiter.
Wie additive Synthese funktioniert
Die additive Synthese macht sich diese Erkenntnis zunutze: Sie baut Sounds von Grund auf auf, indem sie Frequenz und Amplitude (Lautstärke) der einzelnen Obertöne gezielt steuert.
Natürlich ist das ein ziemlich umständlicher Weg, um eine einfache Rechteck- oder Sägezahnwelle zu erzeugen – dafür greifen wir lieber zum bewährten subtraktiven Synthesizer. Doch wenn wir tiefer einsteigen und die einzelnen Harmonischen eines Sounds direkt kontrollieren, können wir weit über diese vertrauten Klangfarben hinausgehen – und Sounds kreieren, die mit anderen Syntheseformen kaum realisierbar sind.
Indem wir die Lautstärken der Obertöne im Zeitverlauf verändern und nichtharmonische (dissonante) Teiltöne hinzufügen, entstehen markante, außergewöhnliche Sounds nach exakten Vorgaben.
Die Geschichte der additiven Synthese
Additive Synthese ist vielleicht nicht ganz so weit verbreitet wie subtraktive oder FM-Synthese. Doch ihre Grundprinzipien reichen weit in die Geschichte des Instrumentenbaus zurück.
Genau genommen ist schon eine Pfeifenorgel in einer Kirche eine Art additiver Synthesizer: Die verschiedenen Pfeifenreihen entsprechen unterschiedlichen Obertönen. Durch Ziehen der Register können Organist*innen diese Obertöne kombinieren und so ganz verschiedene Klangfarben erzeugen. Dieses Prinzip fand mit elektromechanischen Orgeln wie der Hammond-Orgel seinen Weg ins elektronische Zeitalter. Hier entspricht jeder Zugriegel (Drawbar) einer bestimmten Harmonischen. Isoliert betrachtet erzeugt ein einzelner Hammond-Oszillator einen reinen, fast sinusförmigen Ton. Zusammen mit den anderen Oszillatoren entsteht ein satter, voller und klanglich wandelbarer Sound.
Natürlich sind die Töne der Hammond-Oszillatoren keine mathematisch reinen Sinuswellen. Zudem bietet die Orgel nur begrenzte Eingriffsmöglichkeiten in diese Oszillatoren. Die Anforderungen echter additiver Synthese – Dutzende oder Hunderte von Oszillatoren mit jeweils eigenen Hüllkurven – machten sie im analogen Zeitalter schlicht unpraktikabel.
Mit dem Aufkommen bezahlbarer digitaler Synthesizer machten Geräte wie der Kawai K5 (mit stolzen 63 Oszillatoren) die additive Synthese einem breiteren Publikum zugänglich. Dennoch führten die überschaubare Anzahl an Oszillatoren und die eingeschränkten Kontrollmöglichkeiten zu einem eher spröden Klang (der heute allerdings durchaus seinen Vintage-Charme hat).
Additive Synthese im Software-Zeitalter
In der modernen Ära erlebt die additive Synthese eine echte Blütezeit. Das liegt an einer einfachen Tatsache: Je mehr Oszillatoren zur Verfügung stehen – und je feiner du sie kontrollieren kannst –, desto mehr leistet dein additiver Synthesizer. In einer Software-Umgebung, in der praktisch nur noch die CPU deines Laptops die Grenzen setzt, vervielfachen sich die Möglichkeiten rasant.
NI hat zwei additive Software-Synths entwickelt: LAZER BASS, kostenlos erhältlich in KOMPLETE START, und RAZOR, der die Musikproduktion seit seinem Launch im Jahr 2011 maßgeblich mitgeprägt hat. Entwickelt von Erik Wiegand (alias Errorsmith), kann RAZOR bis zu 320 unabhängige Oszillatoren berechnen. Sein cleveres Interface ermöglicht komplexe Veränderungen jedes einzelnen Oszillators mit nur einem Handgriff.
Über diese „klassischen“ additiven Features hinaus hat Wiegand die additive Engine in neue Dimensionen geführt: Er nutzt RAZORs Oszillatoren, um das Verhalten von Filtern, Reverb-Effekten und vielem mehr nachzubilden. Das Ergebnis ist ein unverwechselbarer, extrem präziser Sound, der spannende Möglichkeiten für Sound-Design und Musikproduktion eröffnet.
So setzt du additive Synthese ein
Nun weißt du, wie additive Synthese funktioniert – doch wie setzt du sie am besten in deinen Tracks ein? Mit ihrem einzigartigen Ansatz glänzen additive Synths bei ganz bestimmten Anwendungen. Hier sind ein paar Inspirationen, wie du deinen Synthesizer mit RAZOR zum Klingen bringst.
Glockensounds
Weil sich nichtharmonische Teiltöne gezielt ansteuern lassen, ist die additive Synthese ideal für verstimmte Klänge wie Glockensounds. RAZOR macht dir das Detuning leicht: In der Sektion „Dissonance Effects“ findest du ein ganzes Arsenal an Effekten, um unkonventionelle, inharmonische Sounds zu erzeugen.
So baust du in nur wenigen Schritten einen einfachen, durchsetzungsstarken Glockensound.
- Beginne mit einem einzelnen Oszillator, einer kurzen Attack-Zeit, keinem Sustain sowie moderat langem Decay und Release.
- Wähle dann einen Dissonance-Effekt: In diesem Fall haben wir uns für „Stiff String“ entschieden. Wenn du den Amount-Regler aufdrehst, verschieben sich die Teiltöne aus dem harmonischen Bezug zum Grundton – und erzeugen genau das richtige Maß an lebendiger Dissonanz.
- Schalte den zweiten Oszillator mit einer anderen Wellenform hinzu und erhöhe das Ratio, um einen noch volleren, verstimmten Sound zu erhalten. Lass die Oszillator-Amplitude von einer zweiten Hüllkurve steuern, um dem Glockensound einen knackigen Anschlag (Attack) zu verleihen.
- Als letzten Schliff fügst du in der Sektion „Stereo Effects“ etwas Reverb hinzu. (Übrigens: Das ist eigentlich gar kein Hall im klassischen Sinn. RAZORs Reverbs werden direkt von der additiven Engine synthetisiert, was ihnen einen einzigartigen Klang und ein ganz eigenes Verhalten verleiht.)
So klingt der fertige Glockensound.
Wildes Sound-Design
Die Detuning-Möglichkeiten der additiven Synthese taugen für weit mehr als nur subtile Nuancen.
Indem wir Hunderte von Oszillatoren gleichzeitig modulieren und verbiegen, erschaffen wir atemberaubende Sound-Design-Momente – mit einer Präzision und klanglichen Klarheit, die auf anderem Weg kaum erreichbar ist.
Hier erfährst du, wie du mit RAZOR einen schwirrenden „Raumschiff-Landung“-Effekt kreierst.
- Starte mit einer einfachen Wellenform. Eine schlichte Sägezahnwelle reicht völlig aus.
- Wende einen Dissonance-Effekt an. Diesmal nutzen wir „Frequency Shift“, wodurch die Frequenz aller Teiltöne im Klang um denselben Betrag verschoben wird. So entsteht ein Glissando-Effekt, der sich deutlich vom Klang herkömmlicher Pitch-Shifting-Algorithmen unterscheidet – und das ganz ohne die Klangverluste, die bei extremem Pitch-Shifting sonst oft auftreten.
- Bringe schließlich Bewegung ins Spiel: Weise eine Hüllkurve mit sehr langsamer Attack-Zeit dem Shift-Amount sowie dem Cutoff eines Tiefpassfilters zu. So entsteht ein langsames Gleiten, das sich allmählich in die gespielten Noten auflöst.
So klingt das Endergebnis.
Ungewöhnliche Pads
Da wir bei der additiven Synthese die einzelnen Bestandteile eines Sounds über die Zeit kontrollieren können, ist sie ein mächtiges Werkzeug für lebendige, sich entwickelnde Pad-Sounds. Hier können wir uns ein besonders ungewöhnliches Feature von RAZOR zunutze machen: das Waterbed-Filter, das das Verhalten von sanften Wasserwellen imitiert. Zur Erinnerung: Auch das ist kein klassisches Filter, sondern Hunderte von Oszillatoren in RAZOR verändern ihre Amplitude so, dass sie das Verhalten eines Filters nachbilden – mit faszinierenden Resultaten.
So erstellst du einen Pad-Sound mit einem verblüffenden Welleneffekt.
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- Starte mit einer Wellenform deiner Wahl – auch hier genügt ein Sägezahn.
- Wähle in der zweiten Filter-Sektion „Waterbed Filter“.
- Moduliere den Level-Regler des Filters mit einem langsamen LFO und bewege beim Spielen den Regler „Freq“ manuell, um einen unregelmäßigen Welleneffekt zu erzeugen.
- Ein Hauch Chorus aus der Sektion „Stereo Effects“ verleiht dem Sound schließlich zusätzliche Fülle.
So klingt das Pad.
Starte deine additive Entdeckungsreise
In diesem Tutorial haben wir die additive Synthese näher beleuchtet: was sie ist, woher sie kommt und wie sie in der modernen Musikproduktion eingesetzt wird. Hol dir RAZOR und starte deine eigene additive Klangreise – du wirst im Handumdrehen überraschende Sounds kreieren.
