Filter

The filter is a very essential component in a subtractive synthesizer. The filter removes a spectrum of frequencies from the input signal. Usually two two types of filters can be found in a synthesizer:

Fixed filters and voltage controlled filters. The cutoff frequency of a fixed filter is usually set by a knob or slider and does not change unless you change the setting by hand. It has basically the function of an equalizer. The cutoff frequency of a voltage controlled filter (VCF) is controlled by a control voltage.

A filter can have different characteristics. The most common is a Lowpass. Like it says, low frequencies will pass the filter while the higher ones are filtered out of the signal. The Highpass will behave vice versa. The bandpass gives way just to a certain band of frequencies and cuts the frequencies above and below this band. The Notch filter is the opposite and cuts out just a certain band of frequencies.

Since the filter does not behave like a switch which cuts the entire range of frequencies above or below the cutoff point, it has a softer behaviour. It attentuates the frequencies as a function of the frequency. The more the frequency differs from the cutoff point, the more it is cut away. The order of the filter tells you how fast the unwanted frequencies are cut away. For Syntesizers, often descriptions like 12dB, 18dB, 24dB are used as values for this characteristics. The higher the dB number gets, the sharper the filter cuts.

Ein wichtiges Bauteil in einem subtraktiven Synthesizer, denn hier erfolgt die eigentliche Klangformung. Die analogen Synthesizer haben für das Filter oft die Bezeichung VCF (Voltage controlled Filter = spannungsgesteuerter Filter). In modernen Synthesizern sind immer häufiger 4 Filtertypen anzufinden, die sich durch ihre Funktionsweise unterscheiden Hochpass (HPF), Tiefpass (LPF), Bandpass (BPF), Notch / Band reject / Kerbfilter, Allpass, Kammfilter (Comb)

Resonance (Resonanz = Q = Emphasis) Zusätzlich zur Eckfrequenz kann die Resonanz des Filters eingestellt werden, diese ist eine Betonung um die Eckfrequenz (Cutoff - Frequenz) herum. Das ist der berühmte „elektronische“ Klang den man so oft in der Synthesizermusik hören kann (Von Kraftwerk bis Techno „303“ Acid). „Zirp & Fiieeeep“ Hpf ohne Resonanz Hpf mit Resonanz auch ein filter kann Sinus erzeugen: bei voller resonanz = selbstoszillation! eigentlich eine erhöhung, die sehr elektronisch klingt um die cutoff-frequenz

Filter in Mischpulten gibt es idR einen weiteren parameter: neben Q (güte - wie "spitz" ist der abgeschwächte/verstäkrte bereich) - also bandbreite (BPF!) in oktaven und natürlich die freq sowie die verstärkung (oder absenkung) in dB (6dB unterschied sind zB verdopplung, 12dB bereits vervierfachung des signals..) diese vollparametrischen und halbparametrischen filter kommen (leider) in synthesizern nicht zum einsatz (meisst).. es ist eine feste flankensteilheit vorhanden, oder man kann stufig schalten:

Filter [1]

--> digitale Filter

Erklärung Filter

Die Filtersektion ist ein vielgeschätzter Teil und ein erst in letzterer Zeit klanglich ernstnehmbar und konkurrenzfähig zu analogen Pendants gewordenen Hauptbestandteile, denn es gilt nicht nur, einfach die folgenden Typen zu generieren, sondern auch die typischen Verzerrungen, Resonanzen und Rückkopplungen der analogen Vorbilder zu simulieren und zu verbessern. Dabei ist das Filter auch der eigentliche "Synthesen-Namensgeber", denn er sorgt für das "Subtrahieren", das "Abziehen" der Teiltöne im Frequenz-Spektrum (Amplituden aufgetragen zu den ganzzahligen x-fachen der Grundfrequenz). Eine Kurzerklärung der synthesizertypischen Filterarten folgt auf der nächsten Seite... (Rechts daneben findet man eine vereinfachte und stilisierte Prinzip Skizze mit "Resonanzbuckel" im LPF & HPF. Sie zeigt den Obertongehalt im Frequenzverlauf). LPF: Low Pass Filter (Tiefpaß): Sperrt ab einer Eckfrequenz mit einer bestimmten Steilheit und - Resonanz (Erhöhung um die Eckfrequenz herum). HPF: High Pass Filter (Hochpaß): dito, allerdings - sperrt er unterhalb der Eckfrequenz... BRF: Band Reject Filter ("Notch" / Kerbfilter): - Sperrt von einer unteren Frequenz bis zu einer oberen Frequenz (Bandbreite) mit einer Flankensteilheit (x dB/Oktave). -(bild zerstört).. entspricht etwa umgekehrtem BPF / Notch: Band Pass Filter (Bandpaß): Entspricht einer Kombination aus LPF und HPF, dem "Gegenteil" von BRF: Läßt den Bereich zwischen zwei Frequenzen unter Berücksichtigung der Flankensteilheit durch. Alle Filtertypen können einen "Resonanzbuckel" bekommen, der den typisch "elektronischen" Klang ausmacht. Diese sind Vertärkungen/ Betonungen um die Eckfrequenz herum. Die Resonanz ist bei guten Filtermodellen bis zur Selbstoszillation bringbar, und der kritische Punkt bei Vergleichen ist der Bereich "kurz vor Selbstoszillation", denn hier sind mathematische Verfahren der "chaotischen" Verzerrungssimulation rechenintensiv und schwierig zu programmieren / algorithmisieren (d.h. "zu mathematisieren"). Ein zweiter Punkt ist, wie stark die Resonanz den Klang "ausdünnt" (Gegenmaßnahme: "Rückkopplung" auf den Eingang / Ausgangsparameter beeinflussen aktuelle Berechnung). Auch digitale vollparametrische Equalizer oder ganz spezielle Filterdesigns wie in E-mu´s Z-Plane - Synthese sind willkommene Klangdesign-Alternativen; machbar durch die Kombination verschiedener Filtertypen, die parallel oder seriell verschaltet werden. Die Steilheit der Filter wird durch Anzahl der "Pole" erkennbar (pro Pol: 6 dB pro Oktave Dämpfung). Die gebräuchlichste ist: 4 Pol LPF, also ein 24 dB/Oktave - Tiefpaß-Filter. Die E-mu Filtermodelle haben 14-polige Kombinationen aus obigen Filtertypen, wodurch auch "Kammfilter" (mehrere regelmäßige "Kerben") und Überblendungen zwischen Filterarten ("Filtermorphing") etc.. möglich werden. Die sogenannten APF (Allpassfilter) kommen seltener zum Einsatz, sie haben keine "Filterwirkung", aber eine Phasenveränderung zur Folge, wie alle anderen Typen ebenfalls, was zusätzlich die oben erwähnte Errechnung erschweren kann.