Synthesizer

De eerste elektrische synthesizer werd in 1876 uitgevonden door Elisha Gray, die beter bekend is als een van de uitvinders van de telefoon. De Novachord van Hammond was een vroege introductie van synthesizertechnologie in de jaren dertig, maar niet erg succesvol. Robert Moog bracht de eerste commercieel verkrijgbare synthesizer uit in de jaren zestig. In de jaren zeventig werden synthesizers kleiner en zelfs draagbaar dankzij de miniaturisatie in de elektronica. Begin jaren tachtig waren er compacte synthesizers op de markt die betaalbaar waren en de ontwikkeling van de Musical Instrument Digital Interface (MIDI) maakte het eenvoudiger om synthesizers en andere instrumenten te integreren en te koppelen. Vanaf 1990 waren ze beschikbaar in de vorm van computersoftware.

De synthesizer had een belangrijke invloed op de muziek. Micky Dolenz van The Monkees kocht een van de eerste Moog-synthesizers. De band bracht als eerste in 1967 een album uit waarop een Moog te horen was: Pisces, Aquarius, Capricorn & Jones Ltd.. Het haalde nummer 1 in de hitlijsten. Het album Switched-On Bach (1968) van Walter Carlos was opgenomen met Moog-synthesizers en had een grote invloed op de muzikanten van die tijd. Het is een van de meest verkochte albums met klassieke muziek ooit.[1]

De Moog was ook te horen op Abbey Road van The Beatles en Bridge over Troubled Water van Simon and Garfunkel in 1969, en vele andere albums volgden. Albums met elektronische muziek van Beaver and Krause, Tonto's Expanding Head Band, The United States of America en White Noise werden cult-objecten en progressieve rock-muzikanten zoals Richard Wright van Pink Floyd en Rick Wakeman van Yes gingen aan de slag met draagbare synthesizers. Andere vroege gebruikers waren Emerson, Lake & Palmer, Pete Townshend en Arthur Brown.

In de jaren 70 waren er succesrijke albums van Jean Michel Jarre en Vangelis . De stijl synthpop, een subgenre van new wave, was grotendeels te danken aan synthesizertechnologie. Duitse bands zoals Kraftwerk en Tangerine Dream leverden baanbrekend werk. "Enola Gay" (1980) van OMD gebruikte opmerkelijke elektronische percussie en een gesynthetiseerde melodie. Hits waren Tainted Love van Soft Cell, "Just Can't Get Enough" van Depeche Mode (1981) en "Are 'Friends' Electric?" van Gary Numan (1979). Andere synthpop-bands waren Visage, Japan, Ultravox, Spandau Ballet, Culture Club, Eurythmics, Blancmange en A Flock of Seagulls.

Er zijn verschillende manieren van klankopwekking (synthesemodellen), elk met eigen klankeigenschappen:

• Subtractieve synthese op basis van harmonisch rijke golfvormen of samples die gefilterd worden middels een filter. De meeste analoge synthesizers zijn van dit type.,
• VA (Virtueel Analoog, een digitale vorm van analoge synthesizers. Dit is strikt genomen geen losstaande vorm van synthese.),
• FM-synthese ((analoge) Frequentie Modulatie),
• PM-synthese (Phase Modulation, een digitale variant van FM synthese gepatenteerd door Yamaha en o.a. gebruikt in de Yamaha DX7 synthesizer),
• PD-synthese (Phase Distortion, Fase Vervorming, een patent van Casio en gebruikt in o.a. de Casio CZ-1),
• Sampling (Op basis van stukjes gedigitaliseerd geluid, vaak in combinatie met subtractieve synthese),
• Golftabel (wavetable-synthese, en digitale techniek waarbij er golfvormen op diverse manieren uit een tabel worden gelezen, aangevuld met subtractieve synthese),
• Fysische modellering (Physical Modelling),
• Additieve synthese door het samenvoegen van eenvoudige (meestal sinus-)golfvormen met elk hun eigen amplitudeverloop.

Veel moderne digitale synthesizers gebruiken meerdere synthesevormen tegelijk om een groter klankpalet te kunnen genereren.

Vooral in het begin van de jaren tachtig waren gitaarsynthesizers populair. Ze werden gebruikt door onder anderen Pat Metheny, Andy Summers van de groep The Police, Jan Akkerman, Allan Holdsworth, maar ook in de heavymetal-scene, bijvoorbeeld op het album Turbo van Judas Priest. Een gitaarsynthesizer is een toevoeging aan een gitaar of een speciaal ontworpen gitaar die aan de hand van de gespeelde snaren een synthesizer aanstuurt. Een modernere variant is de MIDI-gitaar, die de gespeelde snaren omzet naar MIDI-commando's. De termen gitaarsynthesizer en MIDI-gitaar worden soms door elkaar gebruikt.

Een ander instrument, dat soms verward wordt met de gitaarsynthesizer, is de keytar. Dit is een toetsenbord of synthesizer die om de nek gedragen kan worden en enigszins in de houding van een gitaar kan worden bespeeld. Het is door de plaatsing van het keyboard een onhandig instrument waardoor het relatief weinig gebruikt wordt. Meestal gaat het meer om de showfactor dan om de handigheid van bediening.

Elementen van een synthesizer

Bij de komst van de synthesizer was aanvankelijk alleen subtractieve synthese mogelijk. Later werden andere vormen van synthese geïntroduceerd. Echter, de meeste soorten synthese maken gebruik van dezelfde elementen:

• Spanningsgestuurde oscillator (VCO) of Digitaal Gestuurde Oscillator (DCO), een oscillator is een klankbron die een periodieke geluidsgolf genereert; een bepaalde frequentie in een golfvorm naar keuze
• Omhullendegenerator (EG) (de omhullende beïnvloedt een bepaalde klankparameter in de tijd, zoals volume)
• Spanningsgestuurde filter (VCF) of Digitaal Gestuurd Filter (DCF), in het geval van subtracteve synthese een (elektronisch) filter dat bepaalde frequenties onderdrukt of versterkt
• Laagfrequente oscillator (LFO), deze kan een bepaalde klankparameter laagfrequent periodiek moduleren
• Mixer, om verschillende signalen samen te voegen
• Spanningsgestuurde versterker (VCA) of Digitaal Gestuurde Versterker (DCA), een versterker waarmee de geluidssterkte op vele manieren te moduleren is

Synthesemodellen verschillen van elkaar door welke elementen aanwezig zijn en hoe ze elkaar beïnvloeden.

Er kwamen veel synthesizers op de markt waarbij de koppeling van de verschillende elementen al vast lag. Het signaal dat van de oscillatoren afkomstig is gaat dan eerst door een filter, waarna het naar de versterker gestuurd wordt. Het uitgangsniveau van deze versterker alsmede de cutoff-frequentie van het filter worden gemoduleerd door een omhullende (of twee afzonderlijke). Dit heet subtractieve synthese. Een van de eerste en bekendste synthesizers van deze soort is de Minimoog.

Bij modulaire synthesizers zoals de ARP 2600 zijn de elementen aanwezig, maar de gebruiker dient zelf de koppelingen te maken. De mogelijkheden zijn hierbij uitgebreider dan bij een synthesizer waarbij de koppelingen al gelegd zijn. In principe kan dan iedere module een eigenschap van een andere beïnvloeden (moduleren). Zo kan het signaal van een oscillator gekoppeld worden aan de amplitude of frequentie van een andere. Dit heet respectievelijk ringmodulatie en frequentiemodulatie (FM). Veel recent ontworpen digitale subtractieve synthesizers zijn uitgerust met een modulatiematrix. Hiermee kunnen er allerlei signaalbronnen aan allerlei elementparameters gekoppeld worden. Dit maakt een dergelijke synthesizer meer modulair.

Door de opkomst van geïntegreerde schakelingen en digitale techniek in plaats van analoge techniek konden synthesizers kleiner worden gemaakt. Daardoor werd het praktisch gemakkelijker en goedkoper om synthesemethodes als additieve synthese, fasemodulatie en physical modelling te bewerkstelligen. Dit maakte de Yamaha DX7, een van de eerste fasemodulatiesynthesizers (een digitale variant van FM synthese), een groot succes.

De digitale implementatie van tal van golfvormen naast de gangbare en de mogelijkheid om hiertussen te morphen leidde tot wavetable-synthese. In plaats van een enkele golfvorm kan ook een geluidsfragment (sample) gebruikt worden als primaire geluidsbron. Geluidsfragmenten van echte instrumenten kunnen dan muzikaal bespeeld worden, waardoor de simulatie van een instrument veel realistischer wordt. In dit geval spreekt men liever van een sampler. Deze vorm van klankopwekking kan uitgebreid worden met subtractieve synthese, d.w.z. een filter die de klank verder vormgeeft. Keyboards en digitale piano's maken gebruik van samples die in een ROM zijn vastgelegd. Hierbij worden de keyboards (en hun toetsenloze module-varianten) Romplers (ROM Sampler, een sampler dus waar de samples alleen uit ROM kunnen komen en dus niet zelf vervaardigd kunnen worden)) genoemd. Een analoge voorloper van de sampler is de Mellotron. Physical modelling kan ook voor realistische klanken zorgen.

De analoge synthesizer (of de digitale nabootsing ervan, de 'Virtual Analog', VA)) is nog steeds erg populair vanwege zijn unieke geluid. Veel moderne synthesizers maken gebruik van meerdere vormen van klankopwekking tegelijk. Soms kan een externe geluidsbron (bijvoorbeeld het signaal van een microfoon) als geluidsbron worden gebruikt. Dit vindt onder andere zijn toepassing in vocoders. Digitale synthesizers moeten daarvoor uitgerust zijn met een AD-converter.

Met de introductie van MIDI in 1983 was men niet meer genoodzaakt om slechts het ingebouwde klavier te gebruiken. Synthesizers die van MIDI-aansluitingen waren voorzien konden ook via MIDI aangestuurd worden. Dit resulteerde in de komst van modules: synthesizers die niet over een klavier beschikken, maar die door MIDI bestuurd worden.

Ook werd het hierdoor mogelijk om een master keyboard te gebruiken: een apparaat dat alleen een klavier en MIDI-aansluitingen bevat. Omdat een goed klavier relatief duur is, kan op deze manier worden bespaard bij het gebruik van meerdere synthesizers.

Een ander belangrijk voordeel van MIDI is dat bijna alle geluidsparameters van synthesizers geautomatiseerd kunnen worden via onder andere (digitale) sequencers.

Veel moderne synthesizers en soundmodules hebben naast de oudere DIN stekker een USB aansluiting voor de aansturing. In beide gevallen wordt het MIDI-protocol gebruikt.

Computers waren in het verleden vaak uitgerust met een geluidskaart waarop onder andere een eenvoudige synthesizer was ondergebracht, voornamelijk om muziek in de vorm van MIDI-bestanden ten gehore te kunnen brengen. De (losse) geluidskaart is tegenwoordig echter geen standaardonderdeel meer van een computer. Er zit meestal al een DAC en ADC op het moederbord waarbij er geen synthesizer meer ingebouwd wordt. Deze (basale) synthesefunctie is overgenomen door software die ingebouwd zit in het besturingssysteem. Bovendien zijn er talloze programma's beschikbaar die het mogelijk maken om een computer als een volwaardige synthesizer te gebruiken (software-synthesizers). Sommige van deze softsynths zijn softwarematige replica's van oudere synthesizermodellen.

Fabrikanten van synthesizers zijn in de loop van de tijd voornamelijk te vinden in de Verenigde Staten en Japan. De volgende bedrijven bouwen of bouwden synthesizers:

Vanaf ca. 1990 worden veel nieuwe zogenaamde soft-synths uitgebracht. Dit brengt veel nieuwe fabrikanten op de markt:

Aangezien de authentieke synthesizers uit de jaren 1970 en 1980 niet meer geproduceerd worden en dus niet meer nieuw te verkrijgen zijn is bij een defect reparatie de enige oplossing. Veel mensen vinden dat de authentieke synthesizers ('vintage synths') niet te vervangen zijn door modernere varianten, aangezien deze over het algemeen een minder warm geluid hebben.

• Spacesynth, een muziekgenre die met synthesizers en vocoders gemaakt wordt.
• Omhullendegenerator (EG)
• Spanningsgestuurde filter (VCF)
• Laagfrequente oscillator (LFO)
• Mixer
• Spanningsgestuurde versterker (VCA)

• SynthWiki - Nederlandstalige Wiki over synthesizers
• Synthforum - Nederlandstalig synthesizerforum