Mein hybrider Modular-Synthesizer

Analoge Module und CV / DSP via Computer (Max/MSP)

Ich geniesse die Möglichkeiten, die digitale Musik-Elektronik mit sich bringt. Mir fehlte aber in der digitalen Welt eine Art sinnlicher Faktor - es ist z.B. ganz anders, ob ich ein digitales oder analoges Filter regle. Ein analoges Filter zeigt immer eine individuelle Charakteristik.

Mit dem Erscheinen der Expert Sleepers-Module (Audio-to-CV und CV-to-Audio) 2012, bekam mein Experiment, Max/MSP und den Synthesizer zu verbinden, endlich freie Fahrt. Diese Module waren der "Misiing Link"!


Da das gewählte Modular Synthesizer Format (z.B. Eurorack, MOTM, MU oder Buchla) unerheblich und eher eine Frage des persönlichen Geschmacks ist, schreibe ich hier hauptsächlich über die Aspekte in Max/MSP. Die Expert-Sleepers Module gibt es nur im Eurorack Format - aber auch das ist unerheblich, denn (fast) alle Formate haben 10Vpp CV. Für die Verbindung zwischen Synth und Computer ist ein Audio-Interface erforderlich. Hier ist erst mal eine Übersicht meines Instruments.

Die 8 analogen Inputs des Audio-Interfaces reichen für 4-6 Kanäle vom Synth und 2-4 Mikrofone. 4 Outputs sind für die Speaker - die verbleibenden 4 Outs können z.B. in den Buchla gehen, der selbst auch noch einen Mikrofoneingang hat. Die CV werden digital übertragen (SPDIF).

Im Computer wird "gearbeitet" (Software), jedoch möchte ich ihn möglichst nicht "bedienen" und er sollte eher auf der Seite stehen. Ich bevorzuge iPads als Controller. "Keywaves" heissen die Tasten des Roli RISE und sie sind hervorragend geeignet, vielfältige MIDI-Events zur Steuerung eines Modulars zu erzeugen.



    Grosser Upgrade-Sommer 2018

    Sowohl bei Apple als auch bei Metric Halo sind endlich die grossen Veränderungen gekommen, die schon seit Jahren erwartet wurden! Bei Apple ist das die Umstellung auf Thunderbolt3 (mit USB-c Steckern), starke 6 core Prozessoren und schnelleren DDR4 Ram. Da das auch eine Umstellung der Peripherie mit sich bringt, habe ich etwas ausführlicher darüber geschrieben: Macs 2018.

    Bei Metric Halo ist das ersehnte 3d-Upgrade nun erhältlich. Auffällig sind die Umstellung auf "Audio over Ethernet" (anstelle von Firewire) und die Einführung der "Edgekarten". Sie bieten jetzt die Möglichkeit einer variablen Schnittstellen-Personalisierung. Edgekarten gibt es mit MADI (Copper oder Optisch), AES, ADAT, SPDIF und MIDI zum späteren Nachzurüsten.

    Das Beste ist aber der MH-Link! Gerade bei der Realisierung eines hybriden Instruments werden die Türen nun weit geöffnet! Oft gingen mir die Kanäle aus, weil 8 analoge I/O's einfach nicht genug sind, insbesondere, wenn neben dem Synth noch Mikrofone im Spiel sind. Über den MH-Link lassen sich nun bis zu 8 Audiointerfaces über Ethernet verbinden und werden vom Computer als ein logisches Audiointerface erkannt. So bilden mehrere Interfaces ein modulares Mischpult in der gewünschten Grösse! Wenn ich es richtig verstanden habe, kommen pro Interface 0,02ms Latenz dazu (bei 8 verlinkten Interfaces 0,16 ms). Das ist sozusagen Nichts!

    Auf dem Bild ist mein kleines Setup (in Vorder- und Rückansicht) zu sehen. Das blaue Gerät ist ein Raumsimulator (Quantec Yardstick) und das rote Gerät ist ein Symmetrier-Konverter, der die unsymmetrischen 1kΩ Synth-Signale in symmetrische mit unter 50Ω umwandelt. Das Setup ist unkomplizierter und viel leistungsfähiger geworden.

    Mehr über meine Geräte unter Studio-Hardware.



    Was analog und was digital sein soll

    Als Erstes hatte ich mir die Funktionsmodule für die Digitalisierung ausgesucht, da sie weniger Anteil am Klang haben und ihn eher "organisieren". Gates, Trigger, Envelopes und LFOs schienen mir ununterscheidbar, und wenn, dann im Gegenteil: viele Steuerspannungen sind vom Computer mit wesentlich höherer Präzision zu produzieren! Aufgrund der Grösse und der Preise kamen zuerst die die Sequencer-Module ins Blickfeld. Sie benötigen zudem oft noch Expander-Module zur Modulation oder zur Steuerung - es ist wohl der (räumlich) grösste und auch einer der teuersten Bereiche des Modular-Synthes - ideal also für eine digitale Replikation.

    Häufig sind Modulatoren LFOs - auch hier glaube ich nicht, einen Unterschied zwischen digital und analog hören zu können - für den Fall, in dem die LFO Frequenz bis in den Audio-Bereich geht und ich unzufrieden sein sollte, habe ich ja auch noch analoge Oszillatoren.

    Der dritte grosse Bereich für die Digitalisierung ist der Bereich der Zufalls-Generatoren. Die meisten Random-Generator Module arbeiten ohnehin digital. Hier bieten sich mit dem Computer unendliche Annäherungsweisen - mich interessierten zunächst die, auf Shift-Register und Noise basierenden Wege, wie im Wiard Noise Ring.

    Beispiele

    Ein Weg der Annäherung ist natürlich, existierende Module möglichst 1 zu 1 zu emulieren. Interessant und lehrreich waren Experimente mit meinem Shift-Register-Randomizer Max-Patch, angelehnt an das Wiard Noisering-Modul. Random ist, meiner Meinung nach, vom Computer weitaus facettenreicher zu gestalten. Die mit IC's betriebenen Hardware-Module sind in der Regel in 8 Bit Breite gebaut, d.h. sie haben nur 256 Stufen. Für Max-Programmierer ist das womöglich eher unbefriedigend. Mehr über die Umsetzung siehe rechts.

    Dies ist ein tieffrequenterTrapezoid-Generator - im linken Fenster unmoduliert, im mittleren Fenster mit einer addierten Sinuswelle aus dem LFO und im rechten Fenster mit derselben Sinuswelle ringmoduliert.


    In manchen Fällen, z.B. beim Treppen-Erzeugen mittels S/H lassen sich durch genaue Herz Angaben für die Tonhöhen gezielt melodisch/harmonische Intervalketten erzeugen. Dies ist so präzise mit analogen S/H-Modulen nicht möglich.

    Zwei (Software-) Sägezahn-Wellen (Saw), z.B. 10,07 Hz und 8,52 Hz laufen in ein S/H-object und ergeben ein bestimmtes Treppenmuster, das als CV-Steuersignal an den analogen Oszillator geschickt wird. Eine vorbestimmte intervallische Struktur kann so abgerufen werden.

    Der Sequencer

    entspricht funktionell weitgehend seinen analogen Vorbildern. Max for Live bietet ein sehr gutes GUI-object für diese Anwendung. Wegen der möglichen Verfügbarkeit mehrerer Software-Sequencer habe ich bisher auf verschiedene Gate-Busses, wie sie bei analogen Maschinen üblich sind, verzichtet.

    Ein typisches Rock/Pop-mässiges Sequencer Beispiel.

    Durch Einbeziehung des Tempos als Variable lassen sich deutlich abstraktere Sequences erzeugen.


    Es gibt Pitch-, Velocity-, Duration-, Cut-Off-, Panorama-Regler und noch zwei Platzhalter für weitere Parameter. Der Duration Wert bezieht sich auf Legato/Staccato Spielweise und wäre analog mit Pulsewith bezeichnet. Bis zu 64 Steps können wahlweise vorwärts, rückwärts, vor und zurück, rotierend oder zufällig abgespielt werden. Anstelle der Jump-Switches an analogen Sequencers lassen sich Anfang und Ende der zu spielenden Steps durch eine Klammer oder Nummern für Anfang und Ende festlegen/variieren (im Bild ist es von 3 bis 13).


    Weitere "Module"

    Einige Dinge sollten in virtualisierter Form vorliegen. Das sind Envelope Follower, digital arbeitende Shifter, Ring-Modulation, Comb- und Formant Filter, Bit-Reduction und mehr. Natürlich liegt es auch nahe, VST-PlugIns z.B. Reverbs zu integrieren. Das Alles kann dann so aussehen (Screenshot von 2008):

    Die Visualisierung der LFOs (s.o.) und die Möglichkeit von Presets sind wilkommene Nebeneffekte!


    Komplexere Filter

    Zu Beginn noch nach dem Vorbild meiner EMS Filterbank, hatte ich eine Fixed-Filter-Bank mit extremer Flankensteilheit programmiert. Auf dem Bild ist oben der Teil zu sehen, der unten herausgeschnitten ist.


    Durch einen nachgeschalteten Compressor kann den selektierten Bändern eine verstärkte Präsenz verliehen werden - so kommen interessante Klangflächen/-scheiben zustande, die auch allein schon tragen können. Möglich sind die Filter durch die Max-objects [cascade] und [filterdesign].

    Im Bild rechts, ist oben das selektierte Original-Band und unten derselbe Klang nach dem Compressor-MakeUp zu sehen.

    Für einen Freund hatte ich die Filterbank auch einmal als Ableton Live PlugIn - mit einigen Extras - ausgeführt.



    Echtzeit-Resynthese

    Mein Gross-Projekt für den modularen Synth. Hier ist meine resynthetisierte Stimme zu hören. Es ist keine Stimmen-Aufnahme - auch zu Beginn! Das, was zu hören ist, sind 16 Sinus-Wellen, die wiedergeben, was ich ins Mikrofon spreche. Erstaunlich, wie gut meine Stimme zu erkennen ist! Durch Verringerung der Sinuswellen-Anzahl kommen die Gezwitscher-artigen Klänge zustande.

    Dies ist möglich durch Miller Puckette's Max-Object mit dem vielsagenden Namen: [sigmund~].


    Control

    - der Schlüssel für die Spielbarkeit des hybriden modularen Synths. Für mich habe ich eine Art Browser entwickelt, in dem alle Bereiche, voneinander getrennt, eingestellt werden. Ich spiele über meine Interfaces, ein- oder zwei iPads und ein Roli Seaboard Rise, und der Computer muss nicht unbedingt im Blickfeld sein. Der Screenshot zeigt ganz oben (grau) die "Tabs", durch die eine sehr angenehme Ordnung entsteht und jeder Bereich gestalterisch an seine Funktion angepasst werden kann werden kann. Das Ganze ist also ähnlich wie die "Preferences" in einer Software. Zu sehen sind die Einstellungen für das RISE:

    Die obere Reihe Kurven optimiert die, vom RISE ausgegebenen Werte (Velocity etc.). Die zweite Reihe zeigt die Distributionskurven für die eingehenden Werte - hier ist eine komplette Änderung der Ausgabe-Werte möglich (siehe Glide und Slide). In der unteren Reihe sind ein MIDI Monitor und die Voreinstellungen für das Seaboard RISE.



      Mehr über das RISE hier



Expert Sleepers ESX 8GT

Gates individuell steuern
  • Da ich mir ziemlich sicher bin, dass das Auslösen der gewünschten Gates des ESX 8GT, von Max aus, für manche Leute ein Problem darstellt, ist hier ein Konverter-Patch (binär nach integer). Jede Kombination von An/Aus bei einem 8er Gate ergibt 256 mögliche Posititionen (8 bit = 0 bis 255). Dieser Wert wird dann in den Eingang des [es4encoder~] Max-Objects gerouted. Bingo.

    Die Max-Objects für die Expert Sleepers Module sind hier.

Download patcher

MIDITEMP FSM Flasher

FSM einfacher flashen
  • Das FSM von MIDITEMP (Footswitch to MIDI) ist für den Anschluss von 2 Pedalen und 2 Switches. Die Konfiguration wird mit SysEx-Daten in das Gerät übertragen und ist für den "normalen" User kompliziert und ungewohnt. Um einfache Änderungen oder "Setups" zu erzeugen, habe ich diese kleine Software programmiert.

Download Flasher