In Folge 4 unseres Crashkurses Synthesizer und Sounddesign beschäftigen wir uns mit dem Low Frequency Oscillator, kurz LFO. Wir erklären, wie ein LFO funktioniert und welche Möglichkeiten er beim Sounddesign bietet. In der letzten Folge haben wir uns mit Hüllkurven beschäftigt, mit denen man Klangparameter im zeitlichen Verlauf regelt. Wie Hüllkurven gehören auch LFOs zu den Modulationsquellen eines Synthesizers, die dazu dienen, andere Einstellungen automatisch zu beeinflussen und zu regeln.
Es gibt jedoch einige wichtige Unterschiede. In dieser Workshop-Folge beschreiben wir ausführlich, wie ein LFO funktioniert, wie man ihn richtig einstellt und verwendet und welche Möglichkeiten er beim Sounddesign bietet.
- Was ist ein LFO beim Synthesizer?
- Welche Parameter des Synthesizers kann man mit einem LFO modulieren?
- Welche Schwingungsformen erzeugt ein LFO beim Synthesizer?
- LFO Rate und Synchronisation beim Synthesizer
- LFO Depth beim Synthesizer
- Key Sync, Phase und Delay
- Synthesizer & LFO: Beispielsound 1’Retro Strings’
- Synthesizer & LFO: Beispielsound 2 ‘Sync Lead’
- Zum Schluss
- Download zum LFO-Workshop
Was ist ein LFO beim Synthesizer?
Die Abkürzung LFO steht bei einem Synthesizer für ‘Low Frequency Oscillator‘. Ein LFO ist ein Oszillator, der mit einer niedrigeren Frequenz schwingt als die Oszillatoren, die zur Klangerzeugung dienen. In den meisten Fällen liegt die Frequenz von LFOs unterhalb des für Menschen hörbaren Bereichs, also unter etwa 20 Hz. Es gibt jedoch auch LFOs, deren Frequenzbereich bis in den hörbaren Bereich reicht. Das eröffnet beim Sounddesign interessante Möglichkeiten – mehr dazu in einer späteren Folge dieses Workshops. Anders als die Hauptoszillatoren dient ein LFO nicht primär dazu, hörbare Schwingungen zu erzeugen. Stattdessen wird seine Schwingung zur Beeinflussung von Klangparametern wie Filter Cutoff, Tonhöhe oder Lautstärke verwendet. LFOs gehören wie die Hüllkurven zu den sogenannten Modulationsquellen. Im Gegensatz zur Hüllkurve erzeugt ein LFO ein zyklisches, sich wiederholendes Modulationssignal. Mit ihm erzeugt man Effekte wie Vibrato, Tremolo und vieles mehr.
Welche Parameter des Synthesizers kann man mit einem LFO modulieren?
Wie schon bei den Hüllkurven hängt dies stark davon ab, wie flexibel der Synthesizer aufgebaut ist und welche Möglichkeiten er bietet, Modulationsquellen und -ziele miteinander zu verknüpfen. Die meisten Synthesizer erlauben zumindest eine LFO-Modulation der drei wichtigsten Parameter Tonhöhe (Oscillator Pitch), Filter Cutoff und Lautstärke. Wenn ein Synthesizer Pulsbreitenmodulation (PWM) unterstützt, ist diese in der Regel auch per LFO steuerbar.
Synthesizer mit flexiblen Modulationsmöglichkeiten, wie einer Modulationsmatrix, ermöglichen die Steuerung zahlreicher weiterer Parameter per LFO. Dazu gehören beispielsweise die Lautstärke der Oszillatoren im Mixer, Effekteinstellungen oder sogar die Einstellungen der LFOs selbst. Die Möglichkeiten hängen jedoch ganz vom jeweiligen Synthesizer ab.
Welche Schwingungsformen erzeugt ein LFO beim Synthesizer?
Die verfügbaren Schwingungsformen eines LFO hängen vom jeweiligen Synthesizer ab. Üblicherweise bietet der LFO eine Auswahl der gleichen Grundschwingungsformen wie die klangerzeugenden Oszillatoren sowie einige weitere, die hauptsächlich bei LFOs vorkommen. Die Schwingungsformen können dabei in der Regel einfach mit einem Schalter oder Taster umgeschaltet werden. Es gibt jedoch auch Synthesizer, bei denen eine stufenlose Überblendung der Schwingungsformen möglich ist.
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Dreieck (Triangle)
Ein LFO mit Dreieckschwingung erzeugt ein fließendes, gleichmäßiges Modulationssignal, das für viele musikaliesche Anwendungen geeignet ist. Klassische Einsatzgebiete eines LFO mit Dreieckschwingung sind beispielsweise Vibrato (Tonhöhenmodulation), Pulsweitenmodulation oder Auto-Pan.
Sinus (Sine)
Wie beim Dreieck ist das Modulationssignal bei einem LFO mit Sinusschwingung fließend. Im Gegensatz zum Dreieck verläuft die Modulation jedoch nicht linear vom Minimum zum Maximum und zurück, sondern in Form einer Kurve. Wir hören hier eine Tonhöhenmodulation mit einer Sinusschwingung und dann zum Vergleich mit der Dreiecksschwingung. Sie klingen ähnlich, aber der Verlauf der Modulation zeigt feine Unterschiede.
Rechteck (Square, Pulse)
Ein LFO mit Rechteckschwingung erzeugt im Synthesizer ein Modulationssignal, das zwischen zwei Werten hin- und herspringt. Damit kann man beispielsweise einen Triller zwischen zwei Tönen erzeugen oder rhythmisch zwischen zwei Filter-Cutoff-Werten wechseln. Eine Rechteckmodulation der Lautstärke erzeugt dann einen Tremolo-Effekt. Eine Rechteckschwingung kann ferner auch als Clock-Signal (Taktgeber) zur Synchronisation von Geräten in Verbindung mit analogen Sequenzern, Drum Machines oder Modularsystemen verwendet werden.
Sägezahn (Saw, Ramp)
Ein LFO mit Sägezahnschwingung erzeugt im Synthesizer ein Modulationssignal, das sanft ansteigt und dann abrupt abfällt. Manche Synthesizer bieten sograr zwei Varianten der Sägezahnschwingung: eine steigende und eine fallende (Reverse Sawtooth). Diese sind besonders gut für rhythmische Modulationen geeignet.
Random (stufig) / Sample&Hold
Viele Synthesizer bieten eine LFO-Modulation mit stufigen, zufällig wechselnden Werten und einstellbarer Geschwindigkeit. Diese Modulation wird oft als S&H (Sample&Hold) bezeichnet und eignet sich am besten, um Elementen in Pads und Drones rhythmische Bewegung zu verleihen.
Random (fließend)
Einige Synthesizer bieten eine Random Option an, die ebenfalls einen zufälligen, aber geglätteten Verlauf hat. Diese eignet sich beispielsweise für weiche Schwebungen, die unkontrolliert und damit “analog” wirken sollen. Vor allem bei digitalen Synthesizern und Software-Synths findet man manchmal noch weitere, speziellere LFO-Schwingungsformen und Mischformen, die dann entsprechend komplexere Modulationsverläufe ermöglichen. In diesem Workshop konzentrieren wir uns jedoch auf die wichtigsten Schwingungsformen.
LFO Rate und Synchronisation beim Synthesizer
Neben der Schwingungsform ist die Frequenz (Geschwindigkeit) der Modulation der zweite wichtige Parameter eines LFOs. Diese wird bei den meisten Synthesizern mit Rate oder Frequency bezeichnet und lässt sich meist mit einem Dreh- oder Schieberegler einstellen. Einige Synthesizer verfügen sogar über eine LED, die mit der Frequenz des LFOs blinkt oder den Verlauf der Schwingung durch ihre Helligkeit anzeigt. So erhält man auf der Bühne einen visuellen Eindruck von der LFO-Rate. Viele Synthesizer bieten zudem die Möglichkeit, die LFO-Rate für rhythmische Modulationen im Einklang mit der Musik an externe Geräte wie einen Sequenzer oder eine DAW zu synchronisieren. Dies geschieht heute meist über ein MIDI-Clock-Signal, seltener über ein analoges Clock-Signal. Falls der Synthesizer diese Funktion unterstützt, kann man mit dem Rate-Regler bei aktivierter Synchronisation in der Regel Notenwerte relativ zur BPM-Zahl einstellen, also Schwingungen mit der Dauer einer Viertel-, Achtel-, Sechzehntelnote etc.
Besonderheit: schnelle LFOs
Sehr schnelle LFOs, deren Rate bzw. Frequenz sich bis in den hörbaren Bereich steigern lässt, eignen sich zur Frequenzmodulation von Oszillatoren und Filtern. Das ist ein ganz eigener Bereich des Sounddesigns, der neue Möglichkeiten eröffnet und dem wir uns in einer späteren Folge dieses Workshops widmen werden.
LFO Depth beim Synthesizer
Die Intensität, mit der der LFO auf den jeweils zu steuernden Parameter einwirkt, wird bei den meisten Synthesizern mit LFO Depth, LFO Int(ensity) oder LFO Amount angegeben. Dieser Regler bestimmt also beispielsweise, ob eine Modulation der Tonhöhe nur sanfte Schwebungen oder heftige Ausschläge zur Folge hat. Wie bei den Hüllkurven gibt es auch hier keinen einheitlichen Standard, wo dieser Regler bei den verschiedenen Synthesizern zu finden ist. Einige Synthesizer haben deshalb separate Regler für die LFO-Modulation bei den verschiedenen steuerbaren Parametern (z. B. Filter-Cutoff, Oszillatoren, Amp). Bei anderen Synthesizern weist man den LFO innerhalb der LFO-Sektion oder über die Modulationsmatrix den gewünschten Zielen zu und steuert dann die Stärke der Modulation mit dem Depth-Regler in der LFO-Sektion. Hier muss man sich bei jedem Synthesizer neu mit dem verwendeten Verfahren vertraut machen.
Key Sync, Phase und Delay
Die Einstellung Key Sync (auch Key Trig, Retrigger, KB Reset oder ähnlich genannt) bestimmt, ob der LFO des Synthesizers frei schwingt oder bei jedem Tastendruck neu zu schwingen beginnt. Welche Einstellung hier gewählt wird, hängt davon ab, ob und wie die LFO-Modulation rhythmisch in das Spiel eingebunden werden soll. Frei schwingende LFOs eignen sich vor allem für leichte Modulationen ohne rhythmischen Bezug zu den gespielten Tönen, beispielsweise für sanfte Tonhöhenmodulationen zur Erzeugung eines schwebenden Klangcharakters. Ist der LFO Teil des rhythmischen Charakters eines Sounds, z. B. bei sogenannten “Wobble-Bässen” und ähnlichen Sounds, sollte man Key Sync aktivieren.
Phase
Zusätzlich zum Parameter Key Sync bieten einige Synthesizer die Möglichkeit, die Phase der LFO-Schwingung zu verschieben (Phase Shift). Damit lässt sich der Punkt auf der LFO-Schwingung bestimmen, an dem der LFO zu schwingen beginnt, wenn eine Taste gedrückt wird.
Delay
Manche Synthesizer bieten auch die Möglichkeit, den Einsatz des LFOs zu verzögern (Delay). Dies wird meist auch in Verbindung mit Key Sync verwendet. Ist dieser Parameter verfügbar, kann man hier die Verzögerung einstellen, mit der der LFO nach dem Drücken einer Taste aktiv wird und zu schwingen beginnt.
Synthesizer & LFO: Beispielsound 1’Retro Strings’
Für die beiden Beispielsounds in dieser Workshop-Folge haben wir den Freeware-Synthesizer TAL Noizemaker verwendet. Dieser ist zwar schon etwas älter, aber sehr übersichtlich und einfach zu bedienen. Der Softwaresynthesizer läuft unter Windows und macOS als VST-, AU- und AAX-Plugin und kann hier heruntergeladen werden → TAL Noizemaker.
Der erste Beispielsound ist eine Synth-Strings-Fläche im Stil der analogen String Machines der 1970er Jahre. Beide LFOs des Noisemakers kommen dabei zum Einsatz: LFO1 übernimmt die Pulsweitenmodulation, während LFO2 die Stimmung von Oszillator 2 moduliert. Ausgangspunkt für die Soundprogrammierung ist das Preset Noizemaker_INIT, das im Download-Paket am Ende dieses Artikels enthalten ist. Es kann einfach mit dem LOAD PRESET Button in das Plug-In geladen werden und besteht nur aus einer Sägezahnschwingung des Oszillators 1. Hier hört man wie es klingt.
Zunächst stellen wir Oszillator 1 auf eine Puls- bzw. Rechteckschwingung um. Dazu wählen wir Pulse aus der Liste in der Sektion OSC1. In der Master-Sektion reduzieren wir die Lautstärke von OSC1 auf etwa -7 dB, damit der Sound später nicht übersteuert. Die Werte werden übrigens während des Einstellens rechts unten im Plug-In-Fenster unter “Display” eingeblendet.
Nun kommt die Pulsbreitenmodulation hinzu. Für den LFO1 wählen wir eine Dreieckschwingung. Dazu halten wir die Maustaste auf dem kleinen Feld mit der Schwingungsgrafik gedrückt und ziehen die Maus nach oben. Dann stellen wir eine Rate von ca. 3,75 ein.
Nun drehen wir den LFO1 Amount auf ca. 0.3 und wählen als Modulationsziel “PW” für Pulse Width aus der Liste rechts daneben. Nun steuert der LFO1 die Pulsbreite von Oszillator 1. Mit den Werten für Rate und Amount kann man nun experimentieren, um ein Gefühl für den Effekt zu bekommen.
Synthesizer-LFO: Feintuning mit OSC2
Um den Sound etwas breiter und voller zu machen, fügen wir nun OSC2 hinzu. Dieser ist auf eine Sägezahnschwingung voreingestellt, die wir so belassen. Nun drehen wir Tune auf +12 Halbtöne und in der Master-Sektion den Volume-Regler von OSC2 auf etwa -11 dB. OSC2 klingt nun eine Oktave höher als OSC1 und wird diesem zugemischt.
Die Stimmung von OSC2 wollen wir nun ganz leicht mit einem LFO modulieren, um subtile Schwebungen zu erzeugen. So wie man es von analoge Synthesizer her kennt. Dazu nehmen wir LFO2. Dieser ist auf eine Sinusschwingung voreingestellt, was wir so belassen. Nun stellen wir die LFO2 Rate auf einen sehr langsamen Wert von ca. 0,05 Hz ein.
Als Modulationsziel wählen wir OSC2 aus der Liste. Dann drehen wir den Regler für LFO2 Amount ganz leicht auf. In diesem Beispiel steht er auf ca. 0,001. Im folgenden Beispiel ist deutlich zu hören, wenn “Amount” für LFO2 zu weit aufgedreht ist
Im folgenden Beispiel ist deutlich zu hören, wenn “Amount” für LFO2 zu weit aufgedreht ist
Finaler Feinschliff
Anschließend stellen wir die Lautstärkehüllkurve (Amp Envelope) ein. Für diesen String-Sound wählen wir einen Attack-Wert von ca. 0,3 und einen Release-Wert von etwa 0,5.
Jetzt fehlt nur noch das Filter. Für diesen Retro-Flächensound eignet sich ein Tiefpassfilter mit 12 dB Flankensteilheit. Hier wählen wir aus der Liste neben dem Wort “Filter” den Eintrag LP 12 dB. Den Cutoff stellen wir auf ca. 0,6 und die Resonance auf etwa 0,3 ein. Das Filter soll auch leicht mit einer Hüllkurve moduliert werden. Dazu stellen wir für Attack und Release etwa die gleichen Werte wie bei der Lautstärkehüllkurve ein. Die Intensität der Filterhüllkurve wird beim Noizemaker übrigens mit dem Regler CONT (für Contour) eingestellt. Wir drehen ihn auf etwa 0,4.
Beispielsound 1’Retro Strings’ fertig
Jetzt ist der Grundsound fertig. Mit ein paar Effekten können wir den Sound aber noch verfeinern. Wir wechseln nun in die Ansicht CONTROL, in der sich unter anderem die integrierten Effekte des Noizemakers verbergen. Hier klicken wir den Chorus Typ II an, der nur aktiviert, aber nicht weiter eingestellt werden kann. Mit den Reglern der Reverb-Sektion kann man schließlich noch etwas Hall hinzufügen. Und fertig sind unsere Retro Strings. Das Download-Paket am Ende dieses Artikels enthält den fertigen Sound zum Importieren in das Plugin – einmal mit und einmal ohne Effekte.
Synthesizer & LFO: Beispielsound 2 ‘Sync Lead’
LFOs im Synthesizer werden auch häufig verwendet, um die Stimmung eines synchronisierten Oszillators zu modulieren, was zu interessanten Effekten führt. Im zweiten Klangbeispiel dieser Serie haben wir uns dieses Prinzips bedient.
Was versteht man unter Oszillator-Synchronisation (Sync) beim Synthesizer?
Bei der Synchronisation (Sync) eines Oszillators mit einem anderen wird der zu synchronisierende Oszillator immer dann auf den Anfang seiner Schwingung zurückgesetzt, wenn der andere Oszillator seine Schwingung neu beginnt. Sind die Oszillatoren unterschiedlich gestimmt, ergeben sich interessante Obertonstrukturen, die durch die Tonhöhenmodulation des synchronisierten Oszillators in Bewegung gesetzt werden. Mehr über die Synchronisation (Sync) von Oszillatoren gibt es hier.
Auch bei diesem Sound beginnen wir mit dem Preset Noizemaker_INIT, das im Download-Paket enthalten ist. Es klingt so:
Basiseinstellungen vornehmen
Da wir einen monophonen Leadsound programmieren, stellen wir zunächst in der Master-Sektion unter VOICES “mono” ein. Das bedeutet nicht “mono” als Gegenteil von “stereo”, sondern auf “monophon”, also einen Sound, der immer nur einen Ton gleichzeitig erzeugen kann. Das ist ideal für einen Leadsound. Oszillator 1 ist auf eine Sägezahnschwingung eingestellt, die wir so belassen. Für Oszillator 2 wählen wir aus der Liste eine Rechteckschwingung (Pulse). Mit dem Tune Regler stimmen wir OSC2 eine Oktave höher als OSC1 (+12 Halbtöne). In der Master-Sektion drehen wir dann den Volume-Regler für OSC2 auf etwa -10 dB.
Danach wählen wir für LFO1 eine Dreieckschwingung aus, stellen die Rate auf ca. 0,75 Hz ein und aktivieren mit dem Button Key Trig die Key-Sync-Funktion des LFOs. Dadurch beginnt die Schwingung immer von vorne, wenn eine Note gespielt wird.
Modulationsziel ist OSC2
Als Modulationsziel wählen wir anschließend OSC2 und stellen den Regler LFO2 Amount auf etwa 0,05. Nun moduliert LFO2 die Tonhöhe von Oszillator 2, was zunächst grauenhaft verstimmt klingt:
Aber dabei soll es nicht bleiben. Als nächstes aktivieren wir die Oszillatorsynchronisation, die OSC2 mit OSC1 synchronisiert. Dazu klicken wir auf den SYNC-Button in der Master-Sektion. Nun wirkt die Tonhöhenmodulation nicht mehr störend, sondern führt zu interessanten Veränderungen der Klangfarbe:
Mit der Beispielmelodie klingt das jetzt so:
Synthesizer & LFO: Filter, Hüllkurven und Portamento passend einstellen
Kommen wir nun zum Filter und den Hüllkurven. Für den Filter wählen wir einen Cutoff-Wert von ca. 0,65 und einen Resonanzwert von ca. 0,4. Die Hüllkurve stellen wir wie folgt ein: Attack 0,4, Decay 0,4, Sustain ‘null’, Release 0,35. Mit dem Regler CONT bestimmen wir dann die Intensität der Filterhüllkurve, im nächsten Beispiel steht er auf ca. 0,4. Die Lautstärkehüllkurve erhält ebenfalls eine Release-Zeit von etwa 0,4.
Bei einem monophonen Lead-Sound macht sich ein wenig Portamento oft sehr gut. Das Portamento aktivieren wir, indem wir in der Liste der Master-Sektion ‘on’ auswählen. Dann dreht man den daneben liegenden PORTA-Regler auf etwa 1/3 oder nach eigenem Geschmack auf und stellt damit die Portamento-Zeit ein.
Beispielsound Sync Lead fertig
Damit ist der Grundsound fertig. Aber auch hier können wir noch einige Effekte anwenden, die sich in der CONTROL-Ansicht befinden. Zuerst drehen wir den FILTER DRIVE-Regler ein wenig auf, um das Filter etwas zu übersteuern und eine leichte Verzerrung hinzuzufügen.
Schließlich können wir noch etwas DELAY hinzufügen. Welche Einstellungen hier sinnvoll sind, hängt stark vom Track ab, in dem man den Sound verwenden möchte. Hier sollte man auf jeden Fall mit den Einstellungen für Delayzeit, Feedback und Wet (Effektanteil) experimentieren. Welche Einstellungen wir verwendet haben, ist auf dem nächsten Bild zu sehen. Und fertig ist unser Sync Lead! Auch diesen Sound gibt es in zwei Varianten im Download-Paket am Ende des Artikels.
Zum Schluss
LFOs sind vielseitige Werkzeuge, um Synthesizer-Sounds Bewegung und Leben einzuhauchen. Sie eignen sich nicht nur für Standardeffekte wie Vibrato und Tremolo, sondern auch für subtile Schwebungen, fließende Modulationen und viele spezielle Sounddesign-Tricks. Je nachdem, welche Möglichkeiten der jeweilige Synthesizer bietet, LFOs mit Modulationszielen zu verknüpfen, sind die kreativen Einsatzmöglichkeiten sehr vielfältig. Wie immer gilt: Die Möglichkeiten lassen sich am besten durch Ausprobieren erkunden.
Download zum LFO-Workshop
Hier bieten wir die Beispielsounds aus diesem Artikel für den Freeware-Synth TAL Noizemaker zum Download. Die Sounds können einfach mit einem Klick auf LOAD PRESET in das Plug-In geladen werden.
