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10.07.2020

Von Polyphonie, Paraphonie und Monophonie bei Synthesizern

Alles über die Stimmen von Synthesizern und mehr

Was bedeuten die Begriffe, die mit Poly, Para und Mono beginnen und mit ‚phon‘ enden?

Was haben die Begriffe Monophon, Duophon, Polyphon und Paraphon eigentlich miteinander gemeinsam? Genau, sie sind ein wildes Gemisch aus Latein, Griechisch und Italienisch und sie kommen auch aus ganz verschiedenen Arbeitsfeldern: Musiktheorie, Instrumentenkunde, Werbung für Synthesizer und Wiedergabetechnik. Und in diesen Arbeitsfeldern haben sie auch noch unterschiedliche Bedeutungen, es ist zum Hände über den Kopf schlagen. Da ist es doch Zeit ein bisschen Ordnung zu schaffen und damit geht es los in die wunderbare Welt der -phone.

Quick Facts: Mono-, Poly, Para- und Duophonie

Monophonie

Ein monophoner Synthesizer besitzt nur eine komplette Stimme und ist damit gut für Leads und Bass. Eine komplette Stimme besteht aus Oszillatoren, Filtern, Verstärkern und Hüllkurven.

Polyphonie

Ein polyphoner Synthesizer besitzt mehrere komplette Stimmen, wobei sich aber alle Stimmen gleich anhören. Mit einem polyphonen Synthesizer kann man Akkorde und Pads spielen.

Paraphonie

Ein paraphoner Synthesizer ist ein monophoner Synthesizer, bei dem man die einzelnen Oszillatoren separat ansprechen kann. Er besitzt aber nicht wie der polyphone Synthesizer mehrere komplette Stimmen.

Duophonie

Ein duophoner Synthesizer ist ein Synthesizer, der bis zu zwei Stimmen gleichzeitig spielen kann. Die meisten duophonen Synthesizer sind paraphon aufgebaut.

Polyphonie

Was versteht man unter polyphon?

Wir zäumen das Pferd von hinten auf und fangen mit den polyphonen Instrumenten an. Bei einem Klavier kann man mit beiden Unterarmen auf die Tastatur donnern, bei einer Orgel kann man das Bein auf die Klaviatur legen: Es klingen immer so viele Töne wie angeschlagen werden. Synthesizer dagegen können meist nicht so viele Töne gleichzeitig spielen, weshalb immer angegeben wird, wie viele es denn sind: Der Sequential Circuits Prophet 6 kann sechs Töne gleichzeitig spielen, der Prophet `08 acht, der Prophet 12 zwölf, der Yamaha DX7 16, der Waldorf Kyra 128. Und Digitalpianos gehen auch schon mal hoch bis 256 und mehr.

Um uns klar zu machen, wie Polyphonie bei einem üblichen Synthesizer funktioniert, schauen wir uns mal einen Sequential Circuits Prophet Rev. 2 an, den es wahlweise mit acht oder sechzehn Stimmen gibt. Wer die achtstimmige Version hat und auf sechzehn Stimmen erweitern will, kann sich dafür ein Expander Kit kaufen. Auf dem Foto kann man dabei sehr schön die acht Stimmen erkennen, die sehen nämlich alle genau gleich aus.

Kaum in den Synth eingesteckt hat man aus der achtstimmigen Version eine mit 16 Stimmen gemacht. Ach ja, bezahlen nicht vergessen, das ist natürlich nicht ganz billig, denn jede Stimme für sich ist ja schon ein kompletter monophoner Synthesizer. Wie bitte? Ja, genau. Jede dieser Stimmen ist im Prinzip ein kompletter monophoner Synthesizer, mit Oszillatoren, Filtern, Hüllkurven, Verstärkern, und ist ungefähr das, was man auf der Oberfläche des Synthesizers sieht. Denn ein polyphoner Synth sieht ja gar nicht anders viel anders aus als ein monophoner Synth, er vervielfacht einfach nur die Stimmen. Wenn man also an einem achtstimmigen Synthesizer am Regler für die Tonhöhe des Oszillators dreht, ändert man nicht die Tonhöhe „des Oszillators“, sondern die Tonhöhe von acht Oszillatoren gleichzeitig. 

Das ist übrigens vollkommen unabhängig davon, wie viele Oszillatoren jede einzelne Stimme hat. Der Minimoog hat zwar drei Oszillatoren, aber deshalb ist er noch lange kein polyphoner Synthesizer. Er bleibt ein monophoner Synthesizer mit drei Oszillatoren.

Der philosophisch geneigte Lesende mag sich jetzt fragen, ob ein Synthesizer, bei dem man gar keinen Zugriff auf die einzelnen Stimmen hat, im wahrsten Sinne des Wortes polyphon ist. Wir machen es kurz und sagen: Ja, und zwar aus zwei Gründen. Zum einen wird man in den allermeisten Fällen einfach nur den gleichen Sound gleichzeitig mit mehreren Tasten spielen wollen, so wie bei einem Klavier oder einer Orgel. Zum anderen ist ein Synthesizer, bei dem man jede einzelne Stimme separat einstellen muss ungeheuer unpraktisch, denn man braucht für jede Stimme eine eigene Oberfläche und die müssen dann auch alle programmiert werden. Das ist die große Crux bei Zusammenschlüssen von zum Beispiel vier Behringer Model D‘s zu einem vierstimmigen Synthesizer: Man muss jeden einzelnen Model D separat einstellen. Da kommt man manchmal aus dem Schrauben gar nicht mehr heraus. Bei einem echten polyphonen Synthesizer ist das viel einfacher, da stellt man einfach eine Stimme ein und alle anderen hören sich dann genau so an.

Monophonie

Was versteht man unter monophon?

Nach dem wir jetzt wissen, wie polyphone Synthesizer funktionieren, wissen wir auch schon bei den monophonen Geräten Bescheid. Ein monophoner Synth besteht aus einer einzelnen kompletten Stimme bestehend aus Oszillatoren, Filter und Hüllkurven. Und weil es davon dann nur eine einzige gibt, finden sich im Inneren des Moog Minimoog oder des Arp Odyssey einfach ein oder zwei großen Platinen und gut ist. Somit ist auch das Einsatzgebiet des monophonen Synthesizers gleich auf seine besondere Ausstattung hin abgegrenzt. Wenn man schon keinen Akkord greifen kann, eignen sie sich doch hervorragend für Bass-Sounds, melodieführende Leadsounds und sogar für Effekte

Paraphonie

Was versteht man unter paraphon? 

So, und was ist jetzt ein paraphoner Synthesizer? Das ist jetzt gar nicht mehr so schwer und dazu machen wir ein Beispiel. Stellen wir uns noch einmal einen monophonen Synthesizer mit zwei Oszillatoren vor: hier springen bei jedem Tastendruck beide Oszillatoren zu dieser Taste. Wenn ich jetzt eine weitere Taste drücke passiert entweder gar nichts oder beide Oszillatoren springen zu dieser neuen Taste. Dieses Verhalten das ist von Modell zu Modell unterschiedlich und kann auch oft eingestellt werden.

Schauen wir uns jetzt das gleiche bei einem paraphonen Synthesizer an. Auch bei einem paraphonen Synthesizer mit zwei Oszillatoren springen bei einem einzelnen Tastendruck beide Oszillatoren auf diese Taste. Wenn ich jetzt aber noch eine zweite Taste dazu drücke, dann bleibt der erste Oszillator auf der schon gedrückten Taste liegen und der zweite Oszillator springt auf die neue Taste. Wenn ich jetzt eine der beiden Tasten loslasse, vereinen sich beide Oszillatoren wieder auf der jetzt noch gehaltenen Taste. Das entscheidende bei einem paraphonen Synthesizer ist also, dass die einzelnen Oszillatoren separat angesprochen werden können.  Genauso entscheidend ist aber, dass sich der der Signalweg danach aber wieder vereint und alle Oszillatoren den gleichen Filter und die gleichen Hüllkurven verwenden. Es sind also nicht mehrere komplette Stimmen vorhanden, sondern nur eine einzige Stimme mit mehreren Oszillatoren. Welche einzeln angesprochen werden können.

Ein paraphoner Synthesizer ist also eine Mischform aus einem polyphonen und einem monophonen Synthesizer, denn er kann mehrere Töne gleichzeitig spielen, besitzt aber nicht für jeden Ton eine eigene komplette Stimme. Ein Großteil der Konfusion rührt also daher, dass man das Wort „Stimme“ oft nur mit der Tonhöhe gleichsetzt und nicht bedenkt, dass eine einzelne Stimme ja nicht nur aus den Oszillatoren besteht sondern eben aus einem kompletten Oszillatoren-Filter-Verstärker Set, genauso wie eine menschliche Stimme ja auch ein komplettes Set an Lunge, Stimmbänder, Zunge und Mundhöhle oder eine Geige Saiten, Bogen und Resonanzkörper hat. Nur alle drei beziehungsweise vier Elemente zusammen ergeben eine komplette Stimme mit einem eigenen Klang, einem eigenen Klangverlauf und einem eigenen Lautstärkeverlauf. 

Viele paraphone Synthesizer haben zwei Oszillatoren, so zum Beispiel der Arp Odyssey der das alles gestartet hat, aber auch der der Formanta Polivoks oder der Moog Sub37. Aber es ist wie auf der Richter-Skala nach oben offen: Der Arturia Matrixbrute hat drei Oszillatoren, der Behringer Poly D sogar vier. Aber es gibt viele Unterschiede zwischen den einzelnen Geräten: der Odyssey ist immer paraphon, die anderen werden in den paraphonen Modus umgeschaltet. Und beim Matrixbrute werden sogar die beiden Filter und die beiden ADSR Envelopes aufgeteilt, der Signalweg der Stimmen ist also noch ein bisschen weiter getrennt als normal.

Wenn man das Prinzip der Paraphonie weiterdenkt, dann funktionieren auch viele andere Synthesizer nach dem gleichen Prinzip: Der achtstimmige Korg Poly 800  und die meisten String Ensembles zum Beispiel. Diese werden aber üblicherweise als polyphon bezeichnet. Den Begriff paraphon verwendet man also zumeist dann, wenn sich die einzelnen Oszillatoren so aufteilen, wie oben beschrieben: Bei einer Taste erklingen beide Oszillatoren mit diesem Ton und wenn dann noch eine oder zwei Tasten dazu gespielt werden, springen die Oszillatoren zu den neuen Tasten. Und sie springen dann natürlich auch wieder zurück, wenn man die zusätzlichen Tasten wieder loslässt.

Duophonie

Was versteht man unter duophon? 

Wenn wir jetzt überlegen, dass ein monophoner Synthesizer ein einstimmiger Synthesizer ist, dann wäre es doch logisch, dass ein duophoner Synthesizer zweistimmig, ein quadrophoner Synthesizer vierstimmig und ein oktophoner Synthesizer achtstimmig ist, richtig? Ja, eigentlich schon. Aber Quadrophonie und Oktophonie werden in einem ganz anderen Zusammenhang verwendet, nämlich als Erweiterung von mono(-phon) und stereo(-phon). Diese Begriffe sind also schon besetzt, wobei eigentlich überhaupt niemand sagen kann, was eigentlich ein Synthesizer mit Stereoausgängen ist. Ursprünglich handelt es sich ja um Aufnahmetechnik, die Räumlichkeit darstellen soll, aber die Oszillatoren in einem Synthesizer sind ja gar nicht in einem Raum aufgenommen worden, sondern bringen nur ganz unräumliche Spannung zum Schwingen. Und so gibt es Geräte, welche die einzelnen Stimmen im Panoramafeld verteilen, wie den OB-6, es gibt monophone Synthesizer, welche erst durch das Stereo-Delay überhaupt verschiedene Signale auf ihren beiden Ausgängen haben und dann gibt es noch richtig stereophon ausgelegte Synthesizer, wie weiland den DSI Evolver, der auf jedem Kanal einen eigenen Filter hat. 

Aber noch einmal zu unseren zweistimmigen, also duophonen Synthesizern. Da fallen einem sofort die ganzen zweistimmigen paraphonen Synthesizer von oben ein, also Arp Odyssey, Formanta Polyvoks und Moog Sub37. Außerdem vielleicht auch noch der Oberheim 2-Voice, bei dem man auf jede Stimme einzeln zugreifen kann. So richtig weit kommt man damit also nicht und duophon heißt also bloß, dass man es mit einem Synthesizer zu tun hat, der maximal zwei Töne spielen kann. Der Begriff hat also eigentlich nur Sinn gemacht hat in einer Zeit, in der es eigentlich nur monophone Synthesizer gab und es eine Sensation war, wenn ein Synth überhaupt zwei Töne spielen konnte.

Audiobeispiele und Erklärungen

1) Ein paraphoner Synthesizer, hier der Formanta Polivoks. 

  • Zunächst einzelne Töne, beide Oszillatoren reagieren gleichzeitig. 
  • Der untere Ton bleibt liegen, beide Oszillatoren spielen diesen Ton. Wird eine weitere Taste gedrückt, springt der zweite Oszillator auf diesen Ton während der erste Oszillator den ersten Ton hält. Wenn man auf den unteren Ton achtet, hört man, wie er sich im Klang ändert. 

2) Damit man die Paraphonie noch besser hört, sind hier die Oszillatoren im Quintabstand gestimmt.

3) Ein paraphoner Synthesizer besitzt nur eine Hüllkurve. Hier erst verschiedene kurze Töne, bei denen die Hüllkurve jedes Mal getriggert wird. Danach kommt ein liegender tiefer Ton dazu und die gleichen Töne werden noch einmal gespielt. Diesmal triggert die Hüllkurve nicht. Nicht im Audiobeispiel zu hören ist aber auch das Gegenteil, wie es zum Beispiel beim Korg Mono/Poly vorkommt: Hier werden alle Hüllkurven bei jedem Anschlag neu getriggert, auch diejenigen der gehaltenen Noten.

4) Hören wir uns das mit den Hüllkurven und dem Triggern noch einmal an. Im folgenden Beispiel werden jedes Mal die gleichen Töne gespielt und gehalten.

  • Ein monophoner Synth: Jede Note triggert die Hüllkurve des Filters neu.
  • Ein vierstimmiger Synth: Jede Note triggert die Hüllkurve neu.
  • Ein monophoner Synth: Die Hüllkurve wird nur bei der ersten Note getriggert und dann gehalten.
  • Ein vierstimmiger Synth: Die Hüllkurve wird nur bei der ersten Note getriggert und dann gehalten.

Hier kann man ganz klar hören, wieso zu einer kompletten Stimme auch zwingend ein eigener Filter und eigene Hüllkurven gehören. Bei den Beispielen in denen die Hüllkurve nicht neu getriggert wird hört es sich so an, als würde zu einer Note weitere Noten dazu kommen. Bei den Beispielen in denen die Hüllkurve neu getriggert wird hört man tatsächlich vier Stimmen, die sich zu einem Akkord stapeln. 

5) Hier noch einmal ein Beispiel für das Triggern der Hüllkurve. Zu hören ist zweimal der gleiche Akkord: Beim ersten Mal hat jeder Ton seine eigene Filterhüllkurve, beim zweiten Mal gibt es nur eine einzige Filterhüllkurve, die mit dem ersten Ton ausgelöst wird und dann auf alle weiteren Töne einwirkt.

6) Hier ein Experiment zu der Bemerkung, dass ein polyphoner Synthesizer, bei dem man gar nicht separat auf jede Stimme zugreifen kann, gar keine echte Polyphonie bietet. Wir nehmen einen vierstimmigen Synthesizer, dessen Oszillatoren unterschiedliche Wellenformen haben. Bei wiederholtem Anschlag entscheidet der Stimmverteilungsalgorithmus, welcher Oszillator erklingt. Beim Korg Mono/Poly würde immer der erste Oszillator erklingen, bei der u-he Diva und dem Sequential OB-6 würden sie immer der Reihe nach angesprochen, bei anderen Synthesizern gerne auch mal nach undurchsichtigen Regeln. Hier ein Nord G2, der so reagiert wie ein OB-6. Beim akkordischen Spiel entscheidet die Reihenfolge des Anschlags darüber, welcher Oszillator von welcher Taste angesprochen wird. Das lässt sich allerdings nicht wirklich kontrollieren und deshalb werden solche Synthesizer seit dem Oberheim 4-Voice nicht mehr produziert.

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