Workshop iPad für Musiker (25): FM-Synthesizer

In diesem Workshop thematisieren wir Synthesizer mit FM-Synthese, die es durch Yamahas DX-Synthesizer in den 1980er-Jahren zu Weltruhm gebracht hat. Im Mittelpunkt steht die App FM4 von Primal Audio, die sich nicht als reine Kopie vorhandener FM-Synthesizer versteht, sondern vor allem bei der Bedienbarkeit neue Akzente setzt.

FM4
Die Synthesizer-App FM4 verfügt über vier Operatoren, die über acht Algorithmen verschaltet sind.

Der Retro-Trend ist kaum zu stoppen: Analoge Synthesizer erobern die Bühne, auf dem Tablet-PC finden sich klassische Syntheseformen mit erfrischend neuem Erscheinungsbild. Ein gutes Beispiel dafür ist FM4. Diese App orientiert sich an den FM-Synthesizern der Yamaha-DX-Serie und fasziniert jeden Musiker, der einmal kreativer mit den FM-Algorithmen hantieren möchte.

Das Kürzel „FM“ steht für Frequenz-Modulation, die durch Yamahas DX-Synthesizer in den 1980er-Jahren sehr populär wurde. Die klassische FM-Synthese sieht eine Verknüpfung von Oszillatoren vor. Anders als bei einem Analog-Synthesizer treffen Sie auf mehrere dieser Verknüpfungsmuster („Algorithmen“). Sie legen fest, ob ein Oszillator („Operator“) als Träger oder Modulator dient und in welcher Kombination die Operatoren aufeinander wirken. Stehen Träger und Modulator in einem ganzzahligen Frequenzverhältnis, dann entstehen harmonische, andernfalls disharmonische Spektren, die sich zur Imitation geräuschhafter Sounds eignen.

Eine Besonderheit der FM-Synthese: Auch minimale Veränderungen der Parameterwerte haben große klangliche Folgen. Ändern Sie etwa das Frequenzverhältnis von Träger und Modulator, entstehen ganz unterschiedliche Klangfarben. Meist noch radikaler variiert der Sound, sobald Sie von einem auf den anderen Algorithmus wechseln. Es ist klug, viele praktische Erfahrungen mit der FM-Synthese zu sammeln, wozu Ihnen der Tablet-PC sehr hilft. Für das Apple iPad gibt es bereits einige FM-Synthe­sizer. Beliebt sind die Apps DXi und TF7 oder der EPS (Electric Piano Synthesizer), der bereits Thema dieser Serie war.

Die dänischen Entwickler des FM4 (siehe Kasten) haben jedoch ihre ganz eigenen Vorstellungen, wie ein moderner FM-Synthie in Sachen Sound und Handling ausschauen soll: „Wir mögen ein simples Benutzer-Interface. Alle Parameter sollen über eine Bildschirmseite erreichbar sein. Wir schätzen diesen gröberen und leicht agressiveren LoFi-Sound der frühen FM-Synthesizer, den die bisherigen iOS-Apps nicht erzeugen.“

Der FM4 (9,99 Euro) ist keine Kopie eines Modells aus Yamahas DX-Reihe, sondern ein neues Instrument, das die wichtigen Eigenschaften eines FM-Synthesizers mit vier FM-Operatoren und einigen Extras wie Arpeggiator und Unisono-Modus vereint.

DXi Synthesizer
Einer der erfolgreichsten FM-Synthesizer in der iOS-Welt ist die App DXi Synthesizer von Takashi Mizuhiki.

Mit Algorithmen auf Entdeckertour

Rufen Sie beim FM4 das Preset „Bass Basis“ der Factory Bank B auf. Aktivieren Sie zuerst den Arpeggiator unten rechts auf der Bildschirmseite: „Mode“ auf „Up & Down“-Pfeile, „Arped Synced“ einstellen und für „Rate“ die Einstellung 1/2 wählen. Die Arpeggiator-Sequenz läuft nun automatisch, weil die „Hold“-Taste, links zu sehen, gedrückt ist. Bei laufender Sequenz lernen Sie die Eigenheiten der FM-Synthese kennen. Tippen Sie oben rechts auf „Routing“. Hier verstecken sich acht Algorithmen, die alle vier Operatoren des FM4 jeweils organisieren. Grundsätzlich gibt es beim FM4 immer nur einen Träger-Operator, der das Audio-Signal hörbar macht: Am unteren Ende jeder Kette steht Operator 1; alle drei übrigen Operatoren prägen die Klangfarbe mit.

Tippen Sie auf die Pfeil-Tasten bei „Routing“ und gehen Sie der Reihe nach alle acht Algorithmen des FM4 durch: Der Bass ändert sich, bei Algorithmus 7 und 8 ist etwa ein simpler Sinusklang zu vernehmen. Finden Sie nun anhand des Algorithmus 1 heraus, welchen Einfluss die einzelnen Operatoren untereinander haben. Schalten Sie der Reihe nach Operator 4, 3 und 2 ab. Sollte Operator 1 deaktiviert sein, hören Sie nichts mehr, da dieser Ope­rator als Träger für alle Operatoren dient. Klang­veränderungen erzielen Sie auch durch unterschiedliche Lautstärken der Operatoren. Drehen Sie einmal an den Level-Reglern. Für Operator 4 steht eine Feedback-Schleife bereit, das heißt dieser Operator kann sich selbst schwächer oder stärker modulieren, je nach Wert des Feedback-Drehreglers.

Fallstudie mit zwei Operatoren

Schauen wir uns einen Operator separat an. Halten Sie die Operatoren 2 bis 4 stumm, so dass nur der Träger, Operator 1, zu hören ist. Tippen Sie dazu einfach die Felder 2, 3 und 4 an. Im Unterschied zur ursprünglichen FM-Synthese des Yamaha DX7 liefert ein Operator des FM4 nicht nur jeweils Sinustöne, sondern tatsächlich sieben weitere Wellenformen, die Sie über den „Wave“-Regler erreichen. Mit dem „Pitch“-Regler stellen Sie die Tonhöhe eines Operators ein. Wenn Sie beobachten möchten, wie zwei Operatoren (Träger und Modulator) aufeinander wirken, schalten Sie einfach Operator 2 hinzu. Spielen Sie einmal mit den „Pitch“-Werten. Je nach Frequenzverhältnis ändert sich das Klangspektrum sehr auffällig.

Hinzu kommt eine ADSR-Hüllkurve, mit der Sie den zeitlichen Ablauf bestimmen können. Bei Operator 1 verhält sich diese Hüllkurve immer als Lautstärke-Hüllkurve. Sie können also zum Beispiel den gesamten Klang weicher einblenden oder länger ausschwingen lassen. Bei Operator 2 bis 4 verändern Sie wiederum den klangfarblichen Zeitverlauf, was der Filterhüllkurve eines Analog-Synthesizers ähnelt.

Genug Stoff für den Start

Neben dem Arpeggiator gibt es weitere Funktionen, die Sie nutzen sollten: Unter „Voicing“, rechts oben auf dem Bildschirm platziert, bekommen Sie drei Spielmodi (Polyphonic, Monophonic und Legato) und vor allem eine Unisono-Funktion, mit der Sie Bässe, Leads und andere Klänge durch Schwebungen sehr fett und wuchtig klingen lassen. Für das anschlagdynamische Spiel bekommen Sie pro Operator einen „Velo“-Regler. Hierbei sollten Sie allerdings den FM4 über ein MIDI-Controller-Keyboard anspielen. Im „Setup“ finden sich alternative Tonsysteme (Kirnberger, Werckmeister etc.). Auch dies sollten Sie einmal probieren.

Fazit: Mit dem FM4 können Sie ohne große Programmierkenntnisse neue Wege gehen. Nicht die klassischen E-Pianos, sondern technoide Arpeggiator-Sounds liegen dieser App. Wer die Klänge dieser Synth-App als zu „trocken“ oder puristisch empfindet, nimmt die App Audiobus und bemüht eine separate FX-App. Viele der Presets des FM4 gewinnen mit Hall, Delay- und Modulationseffekten nochmals deutlich an Klangfülle.

Abschließender Tipp: Mit der kostenfreien Version „FM4 Lite“ können Sie schnuppern, ob Ihnen dieser Synth liegt. Diese Gratis-App untersagt zwar MIDI, Audiobus oder Inter-App Audio, stellt aber den eigentlichen Kern, die Klangerzeugung samt Benutzer-Interface, bereit.

Statement

Nis Wegmann & Andreas Steinholtz

Nis Wegmann & Andreas Steinholtz von Primal Audio, Kopenhagen: „Während der Entwicklung des FM4 haben wir uns vor allem den Yamaha TX81Z, ein Rackmodell aus dem Jahr 1987, und den kleinen Tastatur-Synth DX100 näher angesehen, die jeweils auf vier FM-Operatoren beruhen. Die zusätzlichen Wellenformen des TX81Z ersetzen praktisch zwei weitere Operatoren, die der Yamaha DX7 hat. Der DX100 inspirierte uns wegen seiner Einfachheit und seines schmutzigen Sounds. Bei der Programmierung sind wir ziemlich weit gegangen und haben die Algorithmen der originalen Hardware bestmöglichst simuliert. Wir denken, dass Effekte zuviel Beachtung bekommen und wollen möglichst darauf verzichten. Ein Synthesizer sollte bereits ohne zusätzliche FX-Sektion großartig klingen. Neben der Audiobus-Unterstützung ab Version 1.1 sollen in den kommenden Updates die Tempo-Kontrolle und die Darstellung der Wellenformen verbessert werden. Außerdem möchten wir die Dateigröße des FM4 reduzieren. Doch schon jetzt steht fest: Lade ein Patch, schalte den Arpeggiator an, drehe an den Knöpfen, und dein iPad verwandelt sich in eine göttlich-schmutzige Klangmaschine.“

Info: Yamaha Synth Book

Synth Book

Der FM4 von Primal Audio liefert nur eine kleine Kostprobe aus der 40-jährigen Historie der Yamaha-Synthesizer. Tiefere Einblicke bietet eine neue Gratis-App namens „Yamaha Synth Book“. Hier geht es um alle Instrumente des japanischen Konzerns, vor allem auch um DX100 oder TX81Z, die bei der Entwicklung des FM4 Pate standen. Ein Glanzlicht der Yamaha-App ist der AN2015. Dieser achtstimmige virtuell-analoge Synthesizer orientiert sich funktionell am Yamaha AN1x aus den 1990er-Jahren und bietet noch einen Drum-Part zum Jammen. Der AN2015 lässt sich sowohl als Standalone-App als auch als externes MIDI-Soundmodul verwenden. Mehr dazu: http://is.gd/XvSRfL