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CV/Gate verständlich erklärt

Seit dem Aufkommen günstiger Analogsynthesizer und dem beispiellosen Boom der Eurorack-Modularsysteme ist das Thema CV/Gate wieder in aller Munde. Die analoge Schnittstelle zur Steuerung von Synthesizern schien mit der Entwicklung von MIDI eigentlich erledigt. Jetzt sind Steuerspannungen und Gate-Signale wieder da, und das stärker als je zuvor. Aber was ist CV/Gate eigentlich genau, was gibt es dabei zu beachten, und wie funktioniert es in der Praxis? 

(Foto: Shutterstock / Nr. 1113136649 / Von: hurricanehank)
(Foto: Shutterstock / Nr. 1113136649 / Von: hurricanehank)

Inhalte

  1. Quick Facts: CV (Control Voltage)
  2. CV/Gate einfach erklärt
  3. Was sind Steuerspannungen und wie werden sie verwendet?
  4. Direkt eingestellte Steuerspannungen
  5. Automatisch geregelte Steuerspannungen
  6. CV-Eingänge am Synthesizer
  7. Formate von Steuerspannungen
  8. Audiosignale als Steuerspannungen verwenden
  9. Steuerspannungen manipulieren
  10. Was ist ein Gate-Signal?
  11. Was sind Trigger-Signale?
  12. Was sind Clock-Signale?
  13. Vor- und Nachteile von CV/Gate im Vergleich zu MIDI
  14. MIDI-to-CV-Converter
  15. Schlusswort
  16. Begriffe und Erklärungen
  17. Weitere Informationen


Wenn es immer so käme, wie es allgemein vorausgesagt wird, dann gäbe es seit dem Yamaha DX7 überhaupt keine analogen Synthesizer mehr, die Schallplatte wäre mit dem Aufkommen der CD komplett verschwunden und wir würden heute alle in fliegenden Autos herumdüsen. Das Kapitel CV/Gate wäre in dem Moment zu Ende gewesen, als Dave Smith (Sequential Circuits) und Ikutaru Kakehashi (Roland) während der NAMM-Show 1983 einen Roland Jupiter-6 und einen Sequential Circuits Prophet 600 per MIDI aneinander stöpselten und der eine Synth dem anderen wie von Geisterhand gesteuert folgte. 
Zunächst sah es auch so aus. Aber jetzt ist analog wieder da, und das mehr als je zuvor. Analoge Synthesizer sind heute nicht mehr unerschwinglich, sondern oft sogar günstiger als ihre digitalen Entsprechungen. Und auch das Thema CV/Gate ist wieder topaktuell, spätestens seit dem beispiellosen Siegeszug des Eurorack-Modularsystems. Inzwischen findet man bei fast allen neuen Analogsynthesizern wieder CV/Gate-Anschlüsse, in der Regel zusätzlich zur MIDI-Schnittstelle. Wie das alles zusammen passt, was man beim Anschließen beachten muss, und welche Vor- und Nachteile CV/Gate gegenüber MIDI hat, werden wir in den folgenden Absätzen untersuchen.

Quick Facts: CV (Control Voltage) und Gate

Was bedeutet CV/Gate?
Die CV/Gate-Schnittstelle ist ein analoger Vorläufer von MIDI. Im Zuge des derzeitigen Booms von modularen und analogen Synthesizern wird CV/Gate wieder vermehrt eingesetzt. Es ermöglicht die Steuerung eines analogen Synthesizers oder Moduls von einem anderen Synthesizer oder Modul. Im Unterschied zu MIDI werden die Signale dabei nicht digital übertragen, sondern als analoge Steuerspannungen. Dabei steht CV (Control Voltage) für eine variable Steuerspannung, die die Tonhöhe und/oder ggf. andere Parameter steuert. Das Gate-Signal bestimmt, wann eine Note gespielt wird und/oder ein anderes Ereignis ausgelöst wird.

CV/Gate einfach erklärt

In einfachen Worten lässt sich der MIDI-Vorläufer CV/Gate so erklären: Werden zwei CV/Gate- kompatible Geräte miteinander verbunden, teilt das Signal an der Buchse “Gate” dem Synthesizer mit, wann ein Ton gespielt werden soll, und das Signal an der Buchse “CV” ist dafür zuständig, welcher Ton das ist.
“CV” steht für “Control Voltage” und bezeichnet eine Spannung, mit der Parameter eines Synthesizers gesteuert werden, z. B. die Tonhöhe, der Filter-Cutoff, oder die Lautstärke. Bei Synthesizern, die nur einen CV-Eingang haben, ist dieser meistens für die Tonhöhe vorgesehen. Es gibt auch Synthesizer, bei denen man den CV-Eingang verschiedenen Parametern zuweisen kann, und es gibt weitere Synthesizer mit getrennten CV-Eingängen für Pitch, Filter und Amp. Die Module in modularen Systemen verfügen meist über CV-Eingänge für verschiedenste Parameter, die sich dann von anderen Modulen per Steuerspannung regeln lassen.
“Gate” bezeichnet ebenfalls eine Steuerspannung. Im Unterschied zu “CV” ist sie aber nicht variabel und dient nicht zur Regelung von Parametern. Es handelt sich hierbei um ein An-oder Aus-Signal, das dem Synthesizer mitteilt, wann eine Note gespielt wird, und wann sie wieder aufhört. “Gate” steht also im vereinfachten Sinne für “Ton an/aus”. Damit verbunden ist in der Regel die Auslösung der Hüllkurven eines Synthesizers. Sobald das Gate-Signal empfangen wird, reagiert der Synthesizer so, als hätte man gerade eine Taste gespielt: Die Hüllkurven werden ausgelöst und der Ton wird gespielt. 

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Was sind Steuerspannungen und wie werden sie verwendet?

Alle Signale innerhalb eines analogen Synthesizers bestehen zunächst einmal aus elektrischer Spannung. Egal ob hörbare Signale (Audio) oder Steuersignale (CV): Solche Informationen werden in einem analogen Synthesizer als Spannungen übermittelt. Die Wellenformen, die man hört – ob Sägezahn, Rechteck, Dreieck, oder etwas Komplexeres – sind nichts Anderes als elektrische Spannungen, die sich mit einer bestimmten Frequenz im Zeitverlauf ändern.
Und Steuersignale, mit denen sich Parameter, wie die Stimmung eines Oszillators, der Filter-Cutoff, oder die Lautstärke beeinflussen lassen, werden bei analogen Synthesizern ebenfalls als Spannungen weitergegeben. Daher sieht man bei Analogsynthesizern oft Bezeichnungen wie VCO (Voltage Controlled Oscillator), VCF (Voltage Controlled Filter) und VCA (Voltage Controlled Amplifier).

Direkt eingestellte Steuerspannungen

Steuerspannungen können auf verschiedene Weisen eingestellt und geregelt werden. Der einfachste Fall: Man dreht an einem Regler auf dem Bedienfeld. Bei einfachen Analogsynthesizern sind die Drehregler Potentiometer, also veränderliche elektrische Widerstände. Durch Drehen am Regler ändert man den Widerstand und damit die elektrische Spannung, die das Potentiometer hindurchlässt. Diese Spannung fließt nun zu der Schaltung, für deren Steuerung der Regler zuständig ist, und bewirkt dort die Veränderung des betreffenden Parameters, beispielsweise der Oszillatorfrequenz oder der Verstärkung eines VCAs.
Ein kleiner Exkurs: Bei vielen modernen Analogsynthesizern beeinflussen die Regler die Steuerspannungen nicht mehr direkt, sondern werden von einer digitalen Elektronik ausgelesen, die quasi als Vermittlungszentrale zwischen Bedienfeld und Klangerzeugung fungiert. Das ermöglicht es Soundeinstellungen zu speichern und später wieder abzurufen. Außerdem können Reglerbewegungen auf diese Weise per MIDI gesendet und empfangen werden. Zum Verständnis von Steuerspannungen genügt es aber, sich bewusst zu machen, das durch Drehen an einem Regler eine Spannung verändert wird, die am anderen Ende der Leiterbahn einen Parameter steuert.
Auch die Tastatur eines analogen Synthesizers gibt eine Steuerspannung aus, die in aller Regel die Frequenzen der Oszillatoren beeinflusst. Je nachdem, welche Taste man drückt, verändert sich diese Spannung und es erklingen verschiedene Töne. Die Tastatur-Steuerspannung kann bei vielen Synthesizern auch für andere Dinge verwendet werden, allen voran für das Filter-Keytracking: Dabei beeinflusst die Tastatur neben der Tonhöhe auch den Filter-Cutoff. 
Wie bei den Drehreglern gilt auch bei der Tastatur: Damit die Tastatur MIDI senden und empfangen sowie Velocity-Daten erzeugen kann, sitzt heute meistens eine Steuerungselektronik zwischen der Tastatur und den Oszillatoren, was das Ganze bei modernen Synthesizern nicht mehr ganz so einfach macht. Dennoch sollte man sich bewusst machen, dass die Tonhöhe durch eine Spannung gesteuert wird, die in den meisten Fällen von der Tastatur bestimmt wird.

Automatisch geregelte Steuerspannungen

Steuerspannungen werden innerhalb eines Synthesizers aber nicht nur direkt eingestellt, sondern auch automatisch erzeugt und geregelt. Das beste Beispiel dafür ist die Hüllkurve. Sie erzeugt eine Spannung, die sich nach einstellbaren Kriterien im Zeitverlauf verändert. Wenn man zum Beispiel die Attack-Zeit aufdreht, um einen langsam anschwellenden Klang zu erhalten, dann geschieht das per Steuerspannung. 
Die Hüllkurve braucht dann länger, bis die maximale Spannung erreicht ist, was wiederum dazu führt, dass der spannungsgesteuerte Verstärker (VCA) die Lautstärke langsam ansteigen lässt. Und auch LFOs, die für zyklische, wiederkehrende Modulationen verwendet werden, geben Steuerspannungen aus.
Es ist auch möglich, dass ein Parameter gleichzeitig von mehreren Spannungen gesteuert wird. Ein Beispiel: Man stellt den Filter-Cutoff mit dem Regler ein, verwendet dann zusätzlich eine Filter-Hüllkurve und schließlich noch einen LFO, die alle den Cutoff modulieren. In diesem Fall werden alle diese Steuerspannungen addiert, und die Summe wird dann zur Modulation an das Filter weitergeleitet.

CV-Eingänge am Synthesizer

Die letzte Möglichkeit, mit Steuerspannungen die Parameter eines Synthesizers zu steuern, sind Eingänge für von außen zugeführte Steuerspannungen. Diese können beispielsweise von einem anderen Synthesizer oder Modul oder einem externen Sequenzer stammen. Und damit sind wir beim “CV”-Teil des Themas CV/Gate angekommen. Verschiedene Synthesizer sind sehr unterschiedlich mit CV-Inputs ausgestattet. Viele Synths verfügen nur über einen CV-Eingang für die Tonhöhe. 
Bei anderen gibt es getrennte CV-Inputs für Tonhöhe, Filter-Cutoff und Lautstärke. Wieder andere Synths bieten einen CV-Eingang, den man innerhalb des Synthesizers verschiedenen Parametern flexibel zuordnen kann. Am umfangreichsten mit CV-Eingängen ausgestattet sind semi-modulare und modulare Synthesizer, bei denen man beinahe jeden steuerbaren Parameter mit von außen zugeführten Spannungen steuern kann.

CV/Gate-Eingänge eines Moog Sub 37, daneben die MIDI- und USB-Schnittstellen
CV/Gate-Eingänge eines Moog Sub 37, daneben die MIDI- und USB-Schnittstellen

Formate von Steuerspannungen

Im Verlauf der Synthesizergeschichte entwickelten verschiedene Hersteller eigene elektrische Spezifikationen für die Steuerspannungen in ihren Geräten. Gängige Spannungsbereiche sind: 5V bis +5V, 0 bis +5V sowie 0 bis 10V. Die verwendeten Spannungen liegen bei allen Verfahren in einem ähnlichen, relativ niedrigen Bereich, weshalb in der Regel nichts Schlimmes passieren kann, wenn man unterschiedliche Systeme miteinander verbindet. Allerdings führt das dann meist zu unerwarteten Resultaten, wie etwa einer stark abweichenden Stimmung, bei der eine Oktave keine Oktave mehr ist.  

1V / Oktave

Das verbreitetste Schema zur Kalibrierung von Steuerspannungen ist der Standard 1V / Oktave. Dieses Schema wird unter anderem von den Herstellern Moog, Sequential, Oberheim, ARP und Roland verwendet und kommt auch im von Doepfer entwickelten Eurorack-Standard zum Einsatz. Dabei führt eine Erhöhung der Spannung um 1V zu einer Erhöhung der Tonhöhe um eine Oktave. Wegen der sehr weiten Verbreitung kann man heute sagen, dass 1V / Oktave der de-facto Standard für Steuerspannungen ist – andere Verfahren spielen heute fast nur noch bei historischen Synthesizern eine Rolle.

Hz / V

Das andere historisch relevante Schema für Steuerspannungen ist Hertz pro Volt (Hz / V). Es wurde vor allem von Korg und Yamaha eingesetzt. Mit Ausnahme des MS-20 mini sind die modernen Analogsynthesizer von Korg inzwischen zum verbreiteteren Standard 1V / Oktave übergegangen oder bieten diesen zumindest zusätzlich an, wie etwa der MS-20M. Beim Hz/V-Schema bewirkt eine Verdoppelung der Spannung eine Erhöhung der Tonhöhe um eine Oktave.
Die folgende Tabelle veranschaulicht exemplarisch das Verhältnis von Steuerspannung zu Tonhöhe in den Standards 1V / Oktave und Hz / V.

Tonhöhe1V / OktaveHz / V
A11,0V1,0V
A22,0V2,0V
A33,0V4,0V
A44,0V8,0V
Der semi-modulare Korg MS-20 mini ist einer der wenigen aktuellen Analogsynthesizer, die noch das Hz/V-Schema verwenden.
Der semi-modulare Korg MS-20 mini ist einer der wenigen aktuellen Analogsynthesizer, die noch das Hz/V-Schema verwenden.

Audiosignale als Steuerspannungen verwenden

In den meisten Fällen werden in einem Synthesizer Audiosignale und Steuersignale getrennt voneinander behandelt. Erstere sind Schwingungen, die für hörbare Signale stehen, letztere dienen zur Regelung von Parametern. Da beide Typen von Signalen jedoch letztlich elektrische Spannungen sind, die sich noch dazu in einem vergleichbaren Spannungsbereich bewegen, lassen sich Audiosignale auch als Steuersignale „missbrauchen“, was klanglich interessante Möglichkeiten eröffnet.
So kann z. B. das Ausgangssignal eines Oszillators zur Modulation eines anderen Oszillators (Oscillator FM) oder eines Filters (Filter FM) eingesetzt werden. Die entstehenden Klänge sind oft sehr interessant und komplex. Manche Synthesizer bieten diese Möglichkeiten intern. Bei modularen Systemen lassen sie sich einfach realisieren, indem die entsprechenden Verbindungen mit Patchkabeln gesteckt werden. Überhaupt bieten modulare Synthesizer alle Freiheiten, Steuerspannungen und Audiosignale zu vermischen – was gleichermaßen unübersichtlich wird und eine Inspirationsquelle sein kann.

Steuerspannungen manipulieren

Da es sich bei Steuerspannungen um elektrische Signale handelt, die in einem ähnlichen Spannungsbereich wie Audiosignale liegen, ergeben sich bei modularen Synthesizern vielfältige Möglichkeiten zur Bearbeitung. So kann man Steuerspannungen mit einem VCA verstärken oder abschwächen wie Audiosignale.
Auch gibt es diverse spezialisierte Module, die Spannungen addieren, subtrahieren, dividieren, invertieren und auf verschiedenste Weisen manipulieren können. Und oftmals lassen sich diese Prozesse dann wiederum selbst per Steuerspannungen regeln. Gerade in einem modularen System sind die Möglichkeiten geradezu grenzenlos.

Was ist ein Gate-Signal?

Gate- und Trigger-Signale bilden die zweite Säule des Systems CV/Gate. Im Gegensatz zu Steuerspannungen dienen sie nicht zur kontinuierlichen Regelung von Parametern, sondern zum Auslösen von Ereignissen. Wir erinnern uns: Die Steuerspannung bestimmt, welche Note gespielt wird, das Gate-Signal teilt dem Synthesizer mit, wann sie gespielt wird. Der Nutzen von Gate- und Trigger-Signalen geht aber deutlich über das Auslösen von Noten hinaus.
Gate- und Trigger-Signale sind miteinander verwandt – tatsächlich wurden die Begriffe bei älteren Synthesizern meist synonym verwendet. Im heutigen Synthesizer-Sprachgebrauch wird aber durchaus zwischen Gate- und Trigger-Signalen unterschieden, wovon ich im Folgenden ausgehe. Um Missverständnissen vorzubeugen: Bei einigen Vintage-Synthesizern bezeichnet der Begriff „Trigger“ das, was ich in diesem Artikel „Gate“ nenne.
Sowohl Gate- als auch Trigger-Signale verwenden keine frei fluktuierende Spannung, sondern geben Impulse mit einem festen Spannungswert. Dieser variiert je nach Hersteller und Standard; gängig ist +5V. 
Gate-Signale teilen dem Synthesizer mit, wann ein Ereignis beginnen soll und wie lange es andauern soll. Das beste Beispiel hierfür ist eine Note: Sobald eine Taste gedrückt wird, sendet die Tastatur ein Gate-Signal in Form einer Spannung von beispielsweise 5 Volt. Dieses bleibt so lange „eingeschaltet“, wie die Taste gedrückt wird – das Gate ist „offen“. Wird die Taste losgelassen, so sinkt die Spannung wieder auf ‚Null‘ ab. Anstelle einer Tastatur kann das Gate-Signal auch von einem anderen Synthesizer (oder Modul) gesendet werden. Im einfachsten Fall bewirkt ein solches Gate-Signal, dass der VCA (spannungsgesteuerter Verstärker) des Synthesizers geöffnet wird, und/oder die Hüllkurven ausgelöst werden – der Ton erklingt.
Die folgende Grafik veranschaulicht das Verhältnis von Gate-Signal und einer ADSR-Hüllkurve. Beim Eintreffen des Gate-Signals beginnt die Hüllkurve ihre Attack-Phase und durchläuft danach die Decay-Phase, bis das Sustain-Level erreicht ist. Dieses wird gehalten, solange das Gate „offen“ bleibt. Wenn das Gate geschlossen wird (also beim Loslassen der Taste), beginnt die Release-Phase der Hüllkurve.

Ein Gate-Signal und sein Einfluss auf eine ADSR-Hüllkurve
Ein Gate-Signal und sein Einfluss auf eine ADSR-Hüllkurve

Was sind Trigger-Signale?

Trigger-Signale sind den Gate-Signalen ähnlich, im heutigen Sprachgebrauch aber nicht das gleiche. Im Gegensatz zum Gate-Signal definiert ein Trigger-Signal nur den Anfang eines Ereignisses, aber nicht dessen Länge. Es handelt sich um einen kurzen Impuls mit einer Spannung von beispielsweise +5V oder +3V, der aber nicht gehalten wird, solange die Taste gedrückt wird, sondern gleich wieder auf ‚Null‘ absinkt. Trigger-Signale werden eingesetzt, um Ereignisse auszulösen, deren Länge nicht relevant ist. 
Wie bei den Steuerspannungen gibt es auch für Trigger verschiedene Formate, die die Hersteller im Laufe der Zeit entwickelt haben:

  • V-Trig (Voltage Trigger): Die Spannung beträgt im Ruhezustand 0V. Das Trigger-Signal besteht aus einem positiven Spannungsimpuls. Heute ist V-Trig das beinahe ausschließlich verwendete Format.
  • S-Trig (Shorting Trigger): Die Spannung liegt im Ruhezustand beim jeweiligen Arbeitspegel und wird bei Auslösung des Triggers kurzgeschlossen, sinkt also auf ‚Null‘ ab. Dadurch ist S-Trig quasi das Gegenteil von V-Trig; die beiden Systeme sind nicht miteinander kompatibel und zur Verbindung ist ein Konverter erforderlich. S-Trig findet man hauptsächlich bei alten Moog-Synthesizern. Bei modernen Synths kommt das Format praktisch nicht mehr vor.

Ein Trigger-Signal kann innerhalb eines Synthesizers verschiedene Aufgaben übernehmen. Die gebräuchlichsten sind das Auslösen von Hüllkurven, das Zurücksetzen von LFOs an den Anfang ihrer Schwingung (Reset) und das Zurücksetzen von Sequenzern auf ihren ersten Step. Auch werden Trigger-Signale zum Ansteuern der Drumsounds in modularen Drum-Modulen verwendet.

Was sind Clock-Signale?

Ein Clock-Signal ist ein Trigger-Signal, das fortlaufend in regelmäßigen Abständen wiederholt wird, quasi wie ein Metronom. Es dient hauptsächlich zur Synchronisation, zum Beispiel um die Sequenzer oder Arpeggiatoren mehrerer Synthesizer im gleichen Tempo laufen zu lassen, oder um verschiedene rhythmische Ereignisse in einem modularen System zentral zu steuern.
Die Frequenz eines Clock-Signals muss nicht der BPM-Zahl des Tracks entsprechen. Wie sich die Frequenz des Clock-Signals zum Tempo verhält, wird in der Einheit ppqn (pulses per quarter note) angegeben. Sie gibt an, wie viele Impulse des Clock-Signals eine Viertelnote ergeben. Dafür gibt es verschiedene Standards, die die Hersteller im Laufe der Zeit entwickelt haben. 
So arbeitet der Roland DIN-Sync Standard, der bei Drum-Machines wie der TR-808 eingesetzt wurde, mit 24 ppqn, während Korg-Geräte mit 48 ppqn laufen. Daher kann es passieren, dass Geräte mit dem halben oder doppelten Tempo spielen, wenn sie mit einem inkompatiblen Clock-Signal synchronisiert werden.

Clock-Signale mit 24 und 48 ppqn
Clock-Signale mit 24 und 48 ppqn

Bei modularen Synthesizern verwendet man oft Module zum Teilen (Divider) oder Multiplizieren (Multiplier) der Clock. Sie erzeugen aus einem ankommenden Clock-Signal Unterteilungen (1/2, 1/4, etc.), oder Vielfache (2x, 4x, etc.). So kann eine zentrale Clock zur synchronen Steuerung von Ereignissen in verschiedenen rhythmischen Abstufungen verwendet werden. 
Daraus ergibt sich auch, weshalb sich die Auflösungen 24 und 48 ppqn für Clock-Signale durchgesetzt haben: Sowohl 24 als auch 48 sind durch die Zahlen 2, 3, 4, 6 und 8 teilbar. Dadurch ermöglichen diese ppqn-Auflösungen musikalisch sinnvolle Unterteilungen des Clock-Signals in binären (2/4, 4/4) und ternären (3/4, 6/8) Metren.

Teilung und Multiplikation eines Clock-Signals
Teilung und Multiplikation eines Clock-Signals

Die meisten Synthesizer sind nicht besonders anspruchsvoll, was die Beschaffenheit des Trigger- bzw. Clock-Signals betrifft. Oft kann beinahe jedes Signal verwendet werden (auch Audio-Signale), das eine prägnante Einschwingphase hat, bei dem die Spannung also in sehr kurzer Zeit von Null auf das Maximum steigt.
So lassen sich viele Analogsynthesizer ohne weiteres z.B. mit einem kurzen Rimshot- oder Snare-Sample o. ä. aus der DAW auf analogem Wege synchronisieren, indem es durch einen Audioausgang des Audio-Interfaces an den Sync- oder Clock-Eingang des Synthesizers geleitet wird. Auch LFOs mit einer Rechteckschwingung lassen sich vorzüglich als Clock einsetzen und so zum Triggern von Hüllkurven, Sequenzern und ähnlichen Modulen verwenden.

Vor- und Nachteile von CV/Gate im Vergleich zu MIDI

MIDI bietet gegenüber CV/Gate unbestreitbare Vorteile. Es ermöglicht die (fast) gleichzeitige Übertragung einer Vielzahl von Informationen über ein einziges Kabel. Und es ist ein echter Standard, an dessen grundlegende Spezifikationen sich alle Hersteller halten. Das bedeutet, dass man sich ziemlich sicher sein kann, dass gewisse Dinge einfach funktionieren, wenn die betreffenden Geräte mit MIDI ausgerüstet sind, und man sich nicht um verschiedene Herstellerstandards und Inkompatibilitäten kümmern muss.
Im Gegensatz dazu ist CV/Gate sehr viel schwammiger definiert; verschiedene Hersteller arbeiten mit unterschiedlichen Spannungswerten und Spezifikationen und es können unvorhergesehene Probleme auftreten.
Daran, dass MIDI den Vorläufer CV/Gate nicht vollständig verdrängen konnte, und CV/Gate heute sogar wieder vermehrt eingesetzt wird, kann man aber leicht erkennen, dass das alte, analoge System durchaus seine Vorteile hat. Der wichtigste Vorteil ist: Über eine analoge Steuerspannung lassen sich Parameteränderungen sehr viel feiner aufgelöst übermitteln, als über MIDI, dessen Controller-Befehle in der Standard-MIDI-Spezifikation nur recht grob gerasterte Werte von 0-127 übertragen können.Wird beispielsweise der Cutoff-Wert eines Filters über MIDI gesteuert, sind diese Abstufungen oft deutlich hörbar. Bei der Steuerung per CV tritt diese Rasterung nicht auf.
Auch die Timing-Probleme, die es bei einer mit vielen Daten überlasteten MIDI-Leitung geben kann, kennt das CV/Gate-System nicht. MIDI verschickt alle Befehle seriell, und wenn gerade “viel Verkehr” ist, muss ein Note-On-Befehl unter Umständen einen kurzen Moment warten, bis er sich auf die Reise machen darf. Hingegen saust ein analoges Gate-, Trigger- oder Clock-Signal mit Lichtgeschwindigkeit durch das Kabel und sorgt am anderen Ende für die prompte Ausführung des jeweiligen Befehls.
Gleichzeitig kann die analoge Übertragung aber auch zu charmanten Ungenauigkeiten führen, die zum „analogen“ Gesamtsound eines Systems beitragen können. Analoge Oszillatoren werden heute dafür geschätzt, dass sie ein gewisses Eigenleben und eine „Persönlichkeit“ haben. Genauso verhält es sich auch mit CV/Gate. Wie immer bei solchen Gegenüberstellungen ist auch viel Voodoo dabei, aber irgendwie fühlt es sich urtümlicher und organischer an, einen Synthesizer mit elektrischer Spannung zu steuern, als durch digital übermittelte Bits und Bytes.
Schwer zu leugnen ist allerdings der zweite große Nachteil von CV/Gate, neben der fehlenden Standardisierung: Für jeden zu steuernden Parameter ist ein eigenes Kabel notwendig, das auf direktem Weg von der Quelle des Steuersignals zum Ziel geführt wird. Vorausgesetzt, der betreffende Synthesizer oder das Modul verfügt überhaupt über einen CV-Eingang für diesen Parameter. Nüchtern betrachtet bietet MIDI also deutlich mehr Möglichkeiten und Komfort – aber darum geht es beim Musik machen zum Glück ja nicht ausschließlich.

MIDI-to-CV-Converter

Verschiedene Hersteller bieten Geräte an, die MIDI-Signale in CV/Gate-Signale „übersetzen“ können. Alle diese Geräte können in der Regel aus einer MIDI-Note mindestens eine Steuerspannung für die Tonhöhe und ein Gate-Signal erzeugen. Je nach Ausstattung ist es ggf. auch möglich, MIDI-Controllerwerte, Pitch-Bend-Daten und evtl. weitere Informationen in Steuerspannungen zu konvertieren. Damit wird es möglich, analoge Synthesizer, die nicht über einen MIDI-Eingang verfügen, per MIDI anzusteuern.
Hier einige Beispiele für MIDI-to-CV-Converter:

Auch viele aktuelle, mit MIDI- und CV/Gate-Anschlüssen ausgerüstete Analogsynthesizer sowie Controller wie der Arturia Keystep lassen sich als MIDI-to-CV-Converter verwenden. Für Eurorack-Systeme bieten etliche Hersteller Module an, die MIDI-Daten und sogar Audio-Daten in Steuerspannungen übersetzen, sodass das Modularsystem über MIDI gesteuert werden kann.

Der Kenton Pro Solo MkIII ist ein einkanaliger MIDI- zu CV-Konverter. (Foto: Thomann)
Der Kenton Pro Solo MkIII ist ein einkanaliger MIDI- zu CV-Konverter. (Foto: Thomann)

Schlusswort

Analoge Synthesizer und Modularsysteme boomen, und mit ihnen ist auch das fast ausgestorbene CV/Gate-Verfahren wieder da. Richtig eingesetzt, kann CV/Gate eine tolle Alternative zu MIDI sein. In einem Modularsystem führt an CV/Gate ohnehin kein Weg vorbei. Ich hoffe, dass euch dieser Artikel die technischen Grundlagen von CV/Gate nähergebracht hat.
Keine Angst vor dem Ausprobieren – die verwendeten Spannungen sind bei praktisch allen Synthesizern so niedrig, dass man keine Angst haben muss, etwas kaputt zu machen. Im schlimmsten Fall passiert etwas, das man nicht vorhergesehen hatte – aber gerade das ist dann vielleicht die Inspiration zu einem tollen Sound oder Track. 
Viel Spaß!

Begriffe und Erklärungen

CVControl Voltage, Steuerspannung. Eine variable Spannung, die zur Steuerung von Parametern wie Tonhöhe, Lautstärke, Filter-Cutoff u.a. verwendet wird. Die Quelle der Steuerspannung kann z.B. ein anderer Synthesizer, eine Modulationsquelle (Hüllkurve, LFO) oder einfach ein Regler sein.
GateElektrisches An/Aus-Signal, das dem Synthesizer zum Beispiel mitteilt, wann eine Taste gedrückt wird und wie lange sie gehalten wird. Es wird zum Auslösen von Noten, Hüllkurven und ähnlichen Ereignissen verwendet.
TriggerKurzer elektrischer Impuls, der dem Synthesizer mitteilt, wann ein Ereignis stattfinden soll. Trigger-Impulse werden zum Auslösen von Hüllkurven, Synchronisieren von Oszillatoren und LFOs, Zurücksetzen von Sequenzern, Spielen von Drum-Modulen o.ä. verwendet.
ClockEin Trigger-Signal, das in regelmäßigen Abständen wiederholt wird und dadurch eine Tempo-Information übermittelt. Clock-Signale werden hauptsächlich zum Synchronisieren von Sequenzern und Arpeggiatoren verwendet. In modularen Systemen können Clock-Signale durch die Verwendung von Clock Dividern und Multipliern sehr flexibel eingesetzt werden und die verschiedensten Aufgaben übernehmen, bei denen es um das synchrone Auslösen von Ereignissen oder Noten geht.

Weitere Informationen

Tipp:  Weitere hilfreiche Informationen rund um den Synthesizer und Fachbegriffserklärungen findet ihr im Workshop Crashkurs Synthesizer und Sounddesign.

Weitere Folgen dieser Serie:

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Crashkurs Synthesizer und Sounddesign

In diesem Workshop erklären wir euch Schritt für Schritt die einzelnen Komponenten eines Synthesizers und zeigen, wie man typische Sounds programmiert.

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von Lasse Eilers

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Ringkern sagt:

#1 - 19.04.2022 um 22:18 Uhr

Empfehlungen Icon 0

Hallo bonedo Team! Ich sage von Herzen ganz lieben Dank für diese im wahren Sinne des Wortes "verständliche" Erklärung! Ich kann euch gar nicht beschreiben was dies für mich für eine Hilfe ist. Niergendwo habe ich eine so klare und punktierte Erklärung finden können. Ihr habt beim Lesen meinem Hirn ein Feuerwerk ein Input geliefert. Ich versuche aktuell mich in die "analoge" Welt einzulernen, mit dem Ziel mir zukünftig ein Eurorack mit einigen Modulen zuzulegen. Um bei meinem begrenzten Budget eine Fehlinvestition zu vermeiden, habe ich mir folgenden Plan überlegt. Habe mir die Demo von Reason 12 installiert, weilö ich das Gefühl habe, hier erstmal grundlegendes zu den Verkabelungenden zu erlernen. Leider ging in mein Hirn die Logik der ganzen Verkabelungen überhaupt nicht rein. Diesen Mißstand habt ihr mit eurer Erklärung wesentlich entflochen. Jetzt werde ich auf dieser Grundlage noch etwas weiter mit Reason tüfteln. Im nächsten Schritt habe ich vor, mit "VCV Rack - The Eurorack Simulator" zu installieren. Verstehe es so, dass ich damit der Hardware am nahsten kommen werde, ohne kurzschlüsse zu verursachen. Das ist nämlich meine größte Angst, und dann sofort teure reale Geräte schrotte. Ist meine Gedankengang klug oder gibt es ein besseres Vorgehen als Anfänger?

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