Die Steuereinheit

Allgemeines zur Steuereinheit

Die Klangerzeugung eines Synthesizers ist in der Lage Töne und Klänge zu erzeugen. Dieser muß mitgeteilt werden, wann ein Klang anfangen, wie lange und wie laut dieser erklingen soll, und mit welcher Tonhöhe das zu geschehen hat. Darüberhinaus würde eine einmal erzeugte, immer wieder gleich ablaufende (geloopte) Schwingung binnen kurzer Zeit für den Hörer uninteressant werden. Es muß also möglich sein, den Klangverlauf und die Lautstärke-Dynamik zu beeinflussen. Das alles sind Aufgaben der Steuereinheit. Die Steuereinheit ist für alle Regelvorgänge zuständig und gibt ihre Anweisungen als Steuer-Signale weiter.

Steuerkonzepte

Um die Steuerung vielseitg zu gestalten, ist ein möglichst einheitliches Steuerungskonzept angebracht. Nur so lassen sich bei unterschiedlichen Funktionsgruppen gleichartige Steuerabläufe mit den gleichen Reglern durchführen. Auch können dadurch verschiedene Baugruppen besser verschaltet werden. In den meisten analog gesteuerten Synthesizern werden Informationen durch Steuerspannungs-Signale ausgetauscht: Control Voltage (CV) und Gate. Bei der internen Steuerung digitaler Synthesizer kocht jeder Hersteller sein eigenes Süppchen, jedoch wird eine große Zahl an Steuerbefehlen in Form genormter MIDI-Befehle zum Informationsaustausch nach und von außen bereitgestellt.

CV/Gate-Steuerungskonzept

Spannungssteuerung analoger Synthesizer

Musikelektronik beruht eigentlich komplett auf dem Prinzip, daß elektrischer Strom fließt. und dieser hat eine Spannung und eine Stromstärke. Da der Stromfluß ein Signal darstellt, mußte man sich verständigen, ob die Stromstärke oder die Spannung als Botschaft ausgewertet wird. Bei analogen Synthesizern hat sich in der Praxis die Spannungssteuerung durchgesetzt. (im Gegensatz zur Stromstärke-Steuerung von MIDI-Signalen!) Alles was in einem analog gesteuerten Synthesizer abläuft benutzt also Spannungen. Das Audiosignal liegt zwischen den einzelnen Modulen als Spannung vor. Aber auch die klanglichen Veränderungen, die die Module am Audiosignal vornehmen, werden mit Spannungen beeinflußt... ...das ist vielleicht die wichtigste Erkenntnis, um das Prinzip der analogen Synthesizertechnik zu verstehen: Jede Spannung kann zur Steuerung eines Vorgangs und jede Spannung kann als Audiosignal benutzt werden (wenn sie innerhalb des hörbaren Bereichs schwingt).

CV

Obwohl CV die Abkürzung für Control Voltage, deutsch: Steuerspannung, ist, meint man hier nur die kontinuierlichen Regelspannungen. Diese steuern die Tonhöhe, Filtereckfrequenz, Stärke der Verstärkung, usw.

Gate-Signal

Eine einzelne Steuerspannung kann zwar beispielsweise einem Oszillator mitteilen, in welcher Tonhöhe er schwingen soll. Es wird aber eine weitere Steuerspannung benötigt, der diesem sagt, wann und wie lange er schwingen soll. Auch ein Hüllkurven-Generator braucht eine Information, die aber nur den Anfang und das Ende eines Vorgangs bestimmt. Für diese Aufgabe hat man das sogenannte Gate-Signal eingeführt, das entweder eine bestimmte oder eben keine Spannung führt. Die Tastatur eines analog gesteuerten Synthesizers erzeugt eine Gate-Spannung genau so lange, wie eine Taste gedrückt wird. Da die Gate-Spannung nur solange anliegt, wie die Taste gedrückt ist, kann man damit die Tatsache und Dauer eines Tastendruckes übermitteln.

MIDI

MIDI heißt soviel wie digitale Schnittstelle für Musikinstrumente, englisch: Music Instrument Digital Interface. MIDI ist eine Norm zur Steuerung digitaler Synthesizer und hat sich selbst zur Steuerung moderner Analog-Synthesizer durchgesetzt. Alle Steuerfunktionen werden als einzelne MIDI-Befehle kodiert und ausgetauscht..

Bedienelemente und Spielhilfen

Wichtigstes Bestandteil der Steuereinheit sind die Bedienelemente und Spielhilfen (Controller) mit denen der Mensch in das elektronische Geschehen steuernd eingreifen kann. Hierzu zählt auch die Klaviatur, bzw Tastatur. Da für einen abwechslungsreichen Klang eine sehr große Anzahl an Steuervorgängen gleichzeitig ausgeführt werden muß, gibt es für einige Aufgaben spezielle regelbare Steuerautomaten, oder die Möglichkeit Audio-Signale durch andere Signale zu beeinflussen. Letzteres wird Modulation genannt.

Modulation und Steuerautomaten

Modulation ist generell die Beeinflussung eines Signals durch ein anderes. Das Thema Modulation wird von vielen Autoren der Klangerzeugung zugeordnet, da die Modulation maßgeblichen Einfluß auf die Klanggestaltung hat und auch manche Modulationsquellen hauptsächlich der Klangerzeugung dienen (z.B. Oszillatoren). Ich rechne die Modulation zur Steuereinheit, da die Modulationsquellen in vielen Fällen nur einige Parameter (z.B. Filtereckfrequenz, Tonhöhe oder Verstärker-Pegel) modulieren.

Automatische Steuerelemente sind einerseits spezielle Modulationsquellen, wie LFOs und die sogenannten Hüllkurven- Generatoren, die zwingende Bestandteile eines Synthesizers sind, da kein Musiker für jede gespielte Note erneut diverse Regler immer wieder gleichartig mit der Hand verändern würde.

Auf der anderen Seite gibt es Baugruppen für die Automatisation von Klang- und Harmoniefolgen, die sogenannten Arpeggiatoren und Sequenzer.