Computer und Musik

Christian Teuscher

Er macht vor wirklich nichts halt. Kein Bereich menschlich-merkantilen Treibens kommt ohne ihn aus, und längst hat er sich auch in der Domäne Kunst und Musik eingenistet und sich einen Platz ganz vorne gesichert: Der haß-geliebte Computer.

Die Verwendung des Computers in der Musik ist keineswegs so neu, allerdings war es vor 10 Jahren noch ein teures Vergnügen und damit einer Elite vorbehalten. Doch die Geburtsstunde der Computermusik schlug schon früher. Bereits 1952 experimentierten Informatiker mit der Tonerzeugung und Komposition auf dem Computer. Nun, steigende Rechnerleistungen und fallende Preise verhalfen dem PC in weiterer Folge zu einer weiten Verbreitung (200 Mio weltweit). Damit hat sich die Situation drastisch geändert.

Vom Profibereich bis zu reinen Amateuranwendungen, von MIDI bis zu digitalem Audio reicht die Palette der Programme und Erweiterungen. Die Universalität des Computers ermöglicht die Erstellung kompletter Partituren ebenso, wie die Herstellung einer CD auf dem Schreibtisch. Man ist versucht hölzern zu reimen: Auf dem PC von der Idee zur CD. Aber genau das ist der Punkt: Die Funktionalität eines kompletten Tonstudios plus CD-Werk findet nun auf einem Schreibtisch Platz. Und das ist erst der Anfang.

Woraus besteht so ein "Desktop Studio"? Nun, die Steuereinheit ist der PC mit Monitor und Tastatur. Auf diesem läuft dann ein Sequenzer, ein Programm zur Aufnahme/Wiedergabe von Steuerdaten des Synthesizers via MIDI. Diese Grundkonfiguration ist im Prinzip beliebig erweiterbar. So ist es möglich mit einigen Klangmodulen ein ganzes Orchester zu simulieren. In den letzten 2 Jahren gesellte sich eine weitere Möglichkeit hinzu: die digitale Aufnahme von Audio mit dem Computer.

Dazu muß das analoge Signal, etwa von einem Mikrophon oder Tonband, digitalisiert, also in eine dem Computer lesbare Form gebracht werden. Dies stellt letztlich eine schier endlose Reihe von Nullen und Einsen dar. In der Folge erweiterten die Hersteller von Sequenzer Software ihre Programme, sodaß heute problemlos und einfach Klänge in CD Qualität gleichzeitig mit der Synthesizersteuerung manipuliert werden können.

Mithin ist es einfach komplette Rhythmus Arrangements von einer CD zu nehmen (Achtung: illegal, da durch Copyright geschützt) und mit den eigenen MIDI Modulen zu überarbeiten. Eine Art musikalisches Recycling. Die gesamte Techno Musik wäre ohne diese Technik gar nicht denkbar.

ProTools III Multi Channel Hard Disk Recording-System, TDM und Plug-Ins

Digitale Signalverarbeitung, sprich Hard Disk Recording auf dem Apple Macintosh, ist eng verknüpft mit dem Namen Digidesign. Gegründet als ROM Chip Hersteller für Drum Machines, präsentierte die Firma bald darauf den Sound Designer, ein Sample Bearbeitungsprogramm für den heute schon legendären Emulator. Man konnte Samples vom Emulator in den Mac transferieren, digital bearbeiten, wie Filtern, Schneiden, Loop Punkte setzen, und das Ergebnis wieder an den E-Mu schicken.

In rascher Folge konnte Digidesign dann mit dem ersten 2 Spur Hard Disk Recording "SoundTools" und dem Mehrkanal System "Pro Tools" punkten. Heute ist die Firma de facto Marktführer und wurde letztes Jahr von AVID Technologies, dem Hersteller von Video Schnitt Systemen für Macintosh und Silicon Graphics akquiriert. Die Fusion liegt folgerichtig im Trend von Multimedia.

Im Herbst 1994 präsentierte Digidesign Pro Tools III, das Folgemodell des erfolgreichen Pro Tools System mit einer völlig neuen Architektur: 16 bis 48 Spuren und dem TDM Bus. Die Innovation war weniger die erhöhte Spurenkapazität, als viel mehr die Digital Bus Architektur (TDM). Kernstück von PT III sind die NuBus Einsteckkarten Disk I/O (für den Datentransfer) und DSP Farm (für die Rechenleistung), alle Karten sind mit einem Flachbandkabel untereinander verbunden. Als Peripherie empfiehlt sich das Interface 888 mit 8 analogen Inputs/Outputs und 4 AES/EBU Digital I/O's.

Was ist TDM?

Das Akronym steht für Time Division Multiplexing und ist ein 256-channel Digital Bus mit einer Taktrate von etwa 11 MHz, oder 256 mal 44.1 kHz. Mathematische Blitzdenker erkennen sicher sofort den Zusammenhang, aber die Theorie dahinter braucht uns als Anwender nicht zu interessieren, dank dem GUI der ProTools 3.1 Software. Für den User bedeutet es mehr Flexibilität, mehr Rechenleistung und mehr Funktionen, die via Plug-Ins in das System integriert werden können.

Wie in einem echten Studio hat der Benutzer Patchbays, Mixer, Send/ Returns und Effektprozessoren zur Verfügung, allerdings ohne die digitale Domäne zu verlassen. Der Vorteil liegt auf der Hand: Datenverluste und Rauschen werden weitgehend eliminiert, Software Module können mehrfach in den Signalweg eingebunden werden und neue Hardware Module können ohne die lästige und fehleranfällige Verkabelung eingebunden werden.

"Diese Integration von neuen Modulen ist dank der offenen Architektur nicht auf die Erzeugerfirma Digidesign beschränkt, vielmehr haben bereits namhafte Anbieter wie Lexicon, Apogee und tc electronics Hardware und Software Komponenten auf den Markt gebracht, die sich einfach und schmerzlos in das bestehende Gefüge eingliedern lassen. Ohne steile Lernkurve ist das neue Modul als Option in der Benutzersoftware ProTools 3.1 dann per Klick verfügbar.

Das Konzept Plug-In

Wie jeder Computeranwender weiß, ist die beste Hardware nur so gut wie die Software, die auf ihr läuft. Nun hat der Hersteller von ProTools III auch dafür Sorge getragen und ein allgemeines Software Modul entwickelt (DAE), welches für diese Hardware (und bald auch andere, wie PowerMac) eine standardisierte Plattform definiert, auf die jeder Drittanbieter (3rdParty) zugreifen kann.

Dies ermöglicht natürlich eine Fülle von Anwendungen, die relativ kostengünstig produziert werden kann, da die Produktion aufwendiger DSP Hardware entfällt. Gewinner ist der Anwender, weil er für ein Mehr an Leistung in Summe weniger bezahlen muß.

Dank diesem Konzept ist das TDM System so flexibel, daß die größte Herausforderung darin bestand, eine einheitliche Benutzerführung zu ermöglichen. Die einfachste Metapher hiefür ist das Mischpult (ja, auch als Plug-In ausgelegt, obwohl ein integraler Bestandteil der ProTools Software). Hier findet man Vertrautes: Automatisierbare Zugregler, Panoramaregler, Aufnahme/ Solo/Mute-Knöpfe, Input/ Output/ Bus-Routing und Inserts für die Plug-Ins. Diese können sowohl Signale von externen Sources verarbeiten, als auch bereits auf HardDisk aufgenommene Spuren.

TDM ist ein Echtzeitsystem und ein Effekt oder DSP Modul wird von einem DSP Chip auf der DSP Farm gerechnet. Pro Farm stehen 4 Motorola 56001 Chips zur Verfügung. Nicht jede Signalverarbeitungsauf-gabe (ver)braucht einen kompletten DSP Chip. Die Anforderungen sind unterschiedlich und simple Algorithmen (von gleicher Art ) finden manchmal im Rudel Platz auf einem Chip.

Demgegenüber kann ein sehr komplexes Modul unter Umständen zwei oder mehr Chips belegen. Die Regel ist aber ein Chip pro Plug-In. Diese Architektur erlaubt auch die Erweiterung durch - entsprechend adaptierte - Hardware, in Form einer NuBus Karte, wie dem NuVerb von Lexicon. Ein Hall Prozessor in der Leistung vergleichbar mit dem bekannten 300er, nur ohne Gehäuse (sic) und über die gewohnte Software-umgebung bedienbar.

Die transparente Benutzer-führung ermöglicht letztlich das still im Hinter-grund agierende Software Modul DAE, volltextlich Digital Audio Engine. Dieser Haflinger des DSP liefert das funktionale Umfeld, wenn der Anwender ein Plug-In aktiviert, sei es an einem analogen oder digitalen Input, einem Disk File oder einer beliebigen mehrkanaligen Kombination, in dessen Fenster mit einigen Parametern experimentiert, das Resultat vielleicht auf einer anderen Spur aufnimmt, oder es schlicht durch ein anderes Modul austauscht, bzw. in Serie schaltet.

Bis zu fünf Plug-Ins können pro Kanal verarbeitet werden, eine komplexe Mi-schung kann aber schon einmal die DSP Ressourcen erschöpfen. Auch in dieser Situation kann man sich ohne zusätztliche DSP Farm helfen, indem man die Prozesse schrittweise ausführt. Bounce-ToDisk heißt der Vorgang, bei dem der komplette Mix, inklusive Auto-mation, Effekte und Panorama, auf die Hard Disk "aufgenommen" wird.

Das Ergebnis kann wieder importiert und weitere Prozesse können zugeordnet werden. Dank digitaler Technik ist es möglich diese Vorgangs-weise ad infinitum fortzuführen, und falls sich ein Fehler einschleichen sollte, kann ohne weiteres wieder auf das Original zugegriffen werden.

Die Plug-In Suite

Eine Fülle von Plug-Ins sind bis dato erhältlich und mit ein Beweis für die richtungsweisende offene Architektur von ProTools III. Der Anreiz ein Software Modul zu entwickeln ist aus mehreren Gründen groß. Erstens sind in der digitalen Domäne Dinge möglich, welche rein analog nicht zu bewerkstelligen wären, wie steilflankige Filter, phasen-lineare Equalizer und Limiter, die quasi in die Zukunft schauen, um hoch-pegelige Transienten abzufangen, bevor sie noch auftreten.

Zweitens fällt das Design der Hardware Plattform weg und die Entwickler können sich auf das Wesentliche konzentrieren und rascher auf den Markt kommen. Günstige Preise und rasche Abfolge von Updates kommen schließlich dem Anwender zu Gute.

Digidesign

DINR - Digital Intelligent Noise Reduction war das erste Plug-In von Digidesign, ursprünglich konzipiert für den Sound Designer, dessen Produktlebenszyklus nun fast schon eine Dekade umspannt, und war das erste erschwingliche (ca. öS 10.000,-) Programm zum Entrauschen und Entbrummen. Das Modul analysierte ein Segment, möglichst ohne Nutzsignal, wie Bandrauschen oder Hintergrundsgeräusche, und konstruierte ein komplexes Filter zur Unterdrückung der Störsignale.

Die Benutzung ist dermaßen einfach, daß schon zwei Klicks und die Adjustierung eines Schiebereglers genügen, um zu absolut brauchbaren Ergebnissen zu gelangen. Natürlich können zur Feinabstimmung die Filterkurve editiert und zusätzliche Parameter per Regler eingestellt werden, doch ist dies nur bei der Aufbereitung alter Schellacks nötig.

DVerb - ist ein Hall Modul mit sieben Algorithmen und den üblichen Parametern Wet/Dry, Room Size, Decay, Diffusion, Pre Delay und High/Low Pass Filtern. DVerb arbeitet als mono/mono, mono/stereo oder stereo Hall. Wie bei jedem Plug-In ist der Input regelbar und durch eine LED Anzeige kontrollierbar.

Diese Option ist essentiell, da Inserts prinzipiell Pre-Fader Signale abnehmen und ein Clippen das Signal rigide bei 0dB abschneidet, eines der wenigen Nachteile digitaler Technik, da im analogen Bereich der Übersteuerung, je nach Musikrichtung, zuweilen musikalische Qualität zugesprochen wurde.

DPP-1 - ist das neueste Modul und den Echtzeit-Harmonizern zuzuordnen. Vier Oktaven Umfang, mit einer chromatischen Grobeinstellung und Feinabstimmung in Cents. Ein 125 ms Delay ermöglicht Effekte, wie ein sich hochschraubendes Echo. Die Crossfade Kontrolle ist nützlich Artefakte aus dem Signal zu eliminieren. Wie die meisten Module mono oder stereo zu betreiben.

Wave

Diese israelische Firma hat sich mit ihren vier Modulen, allen voran L1 und Q10, an die Spitze der 3rd Party TDM Entwickler katapultiert. Der L1, genannt Ultramaximizer, ein Peak Limiter und Kompressor, ist das Mastering Tool schlechthin. Der fertige Mix durch dieses Plug-In geschickt, wird bis ans Maximum geboostet und steht etwa einer Prince CD um Nichts nach.

Eine oft unterschätzte, weil mißverstandene Funktion in diesem Tool (und allen anderen Produkten von Wave) ist die Re-Quantisierung, bzw das Dithering, in Wave's Terminologie IDR (increased digital resolution). Diese Funktion am Schluß einer Produktion eingesetzt, kann die Transparenz einer fertigen Mischung um ein Vielfaches erhöhen.

Laut Angaben der Firma wird die "offensichtliche" Auflösung um 3 Bit vergrößert, also klingt ein 16-Bit File, als ob es mit einem 19-Bit System digitalisiert wurde. Zwei Quantisierungsalgorithmen stehen zur Auswahl: minimale Verzerrung und hohe Linearität und maximaler Signal Störabstand. Der L1 maximiert Audio Files von 8 bis 24 Bit.

Der Q10 ist ein 10-bandiger parametrischer Equaliser. Jedes Band ist jeweils nach Typ (LowPass, HiPass, etc.), Verstärkung (+/- 18dB), Frequenz und Q-Faktor adjustierbar. Filterpunkte können direkt graphisch oder mittels Regler manipuliert werden, die Möglichkeit, mehrere Punkte gleichzeitig zu verändern, eingeschlossen. Eine Bibliothek erleichert komplexere Einstellungen. Mitgeliefert werden Setups wie "Telephone", "AM Radio" und Dutzende mehr.

Relativ neu in der Palette von Waves ist der C1 und S1.:

Das C1 Modul enthält einen Kompressor/Limiter, Gate/Expander und einen Filter. Die Attack-Time der Kompression ist bis zu 0.00ms adjustierbar und ein "Look Ahead Feature" eliminiert hoch-pegelige Transienten radikal. Die Release-Time kann fix eingestellt werden, oder programmabhängig auf Transienten reagieren. Die Parameter sind auch hier visuell mit Hilfe graphischer Kurven oder mit Reglern einstellbar.

Im Filter stehen eine Fülle von Werten zur Auswahl. Er kann mit beiden dynamischen Modulen einzeln oder zusammen und im Split Modus eingesetzt werden. Letzteres ermöglicht den Kompressor ganz gezielt auf ein Spektrum anzuwenden oder das komplette Signal wird komprimiert, aber abhängig von einem Seitenband innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches. Ein weites Experimentierfeld also.

Das Modul S1 ist ein Stereo Imager. Interessante Manipulationen an einem Stereo Image sind möglich. So kann man die Klänge auf einer Seite beliebig nach vorne ziehen oder weiter ausdehnen, ohne die Stereo Positionen im Zentrum zu beeinflussen. Umgekehrt ist das Verschieben von Klängen in der Mitte möglich, ohne die gesamte Stereo Balance zu verändern.

Ein Shuffling Parameter separiert verstärkt die Bassfrequenzen, um ein noch breiteres Stereo Bild zu erreichen. Alle Operationen sind für Monokompatibilität optimiert. Nur minimale Phasendrehungen sind in Kauf zu nehmen. Mit den jüngsten Updates (v 2.0) kann die ganze Wave Palette auch 'native' im PowerMac eingesetzt werden, als Plug-In im Adobe Premier Format oder auch Standalone mit dem WaveShellRT.

Antares (vormals Jupiter Systems)

MDT - das Multiband Dynamics Tools ist ein Kompressor/Limiter. Allerdings unterscheidet er sich von anderen Kompressoren (zum Beispiel C1) durch ein auffallend einfaches, graphisches Interface: Ein Rechteck, in dem das Original-Signal durch eine von links unten nach rechts oben gehende Diagonale dargestellt ist. Man kann nun selbst einen Kompressionsgraph durch Zeichnen erstellen, das heißt positive oder negative Abweichungen werden dem Modul als Parameter übergeben.

Bis zu 30 Schwellwert-Punkte können definiert werden, die selbst komplexe Kurven präzise beschreiben. Überdies hat der User die Option das Signal in 3 oder 5 Bänder aufzufächern und so jedem Teilspektrum ein dynamisches Verhalten zu geben. Eine umfangreiche Setup Bibliothek erlaubt einen sofortigen Einstieg ohne langes Handbuchlesen.

JVP - Im Jupiter Vioce Processor sind eigentlich 4 Plug-Ins enthalten. Das Zusammenspiel aller ist für Sprachbearbei-tung optimiert. Erstes Modul ist ein klassischer De-Esser, der bei den typischen Zischlaut-Frequenzen absenkend gegensteuert. Falls das nicht genügen sollte findet sich in Serie ein Kompressor/ Limiter /Gate, ein 3-Band parametrischer Equaliser mit +/- 24dB und zur 'Verschönerung' ein Delay-Panorama Modul.

Insgesamt weist diese Tool 34 Parameter auf, die auf vier Fenster verteilt sind. Wie bei allen Plug-Ins auch hier eine breite Setup-Palette, die durch User-Setups erweitert werden kann. Angesichts der Fülle von Einstellmöglichkeiten doppelt begrüßenswert.

SST - SST Spectral Shaping Tool korrigiert den Frequenzgang von Studio-Monitoren, beziehungsweise paßt die Lautsprecher an den Abhörraum an. Mit diesem Tool erspart man sich langes und ermüdendes "Ausrauschen" und manuelles Einstellen von graphischen Equalizern. Diese Vorgänge werden automatisch erledigt. Andrerseits ist es auch möglich, einen völlig anderen Raum zu simulieren, wie etwa die Abhörsituation in einem Auto. Ein beliebiges akustisches Environment ist nur einen Maus-Klick entfernt.

Crystal River Engineering

Diese US Firma kommt aus der Ecke Virtual Reality der ernsten Art: die NASA zählte zu ihren Kunden. Auf Basis ihres Patents 'AudioReality' hat sie ProTron entwickelt. Ein mono-zu-stereo Plug-In, das 3D Raumempfinden in einem Stereo Mix realisiert. Im Zentrum das GUI ist eine fast Comics-artige Zeichnung eines Kopfes, von oben betrachtet, zu finden.

Mit der Maus kann man nun die Klänge 360 Grad um den Kopf herum bewegen, die Höhe bestimmen, die Größe des Raums und die Materialbeschaffenheit der Wände. Ein Doppler Effekt illusioniert die Bewegung. Abhörmodi wie Kopfhörer, Nahfeld Monitore oder Multimedia Lautsprecher können bestimmt werden. Kaum zu glauben, aber dennoch ist das Modul monokompatibel - dann allerdings ohne 3D Effekt.

Aboretum

Hyperprism war ursprünglich ein Add-On Produkt, also ein Standalone Programm, das die Hardware von Digidesign zum Errechnen komplexer Algorithmen benutzte. Aboretum hat die Algorithmen ausgegliedert und als TDM Paket von etwa einem Dutzend Plug-Ins veröffentlicht.

Alle Module können in RealTime via MIDI automatisiert werden, bis dato als einzige, da ProTools 3.1 dieses Feature noch nicht unterstützt. Das Paket genauer zu beschreiben würde den Rahmen sprengen, daher nur eine kurze Liste der Funktionen. Doppler Effekt, Flanger, Chorus, Stereorizer, Panorama, Vibrato, Ringmodulator uvm.

Intelligent Devices

AD-1 Pro Audio Analyzer visualisiert für den Toningenieur wichtige Parameter. Speziell beim Mastern vermißte man in ProTools eine genaue, hochauflösende und schnelle Anzeige von Spektrum, Phasen und Level. Mit diesem Produkt wurde diese Lücke nun geschlossen.

Die Software gibt es in zwei Versionen: Als Standalone Programm für AudioMedia oder ProTools Hardware, beziehungsweise PowerMac ohne zusätzliche Karte oder als TDM PlugIn für den TDM Bus. Das Anwendungsspektrum des AD-1 umfaßt neben Mastering den Einsatz in Radio Stationen, im medizinischen Bereich als Hilfsmittel zur Diagnose, zur Kalibrierung von Systemen und in der Ausbildung.

Den Pro Audio Analyzer kann man auch dazu benutzen, den Profis (im Nachhinein) auf die Finger zu schauen: mit dem AD-1 ist es leicht populäre Hits zu analysieren, zu studieren was den tollen Sound eigentlich ausmacht.

Der Pro Audio Analyzer besteht aus folgenden vier Modulen, wie aus dem Display leicht ersichtlich ist:

Das Supermeter: Es besteht aus 5 einzelnen Echtzeit-Levelanzeigen mit jeweils 242 Segmenten. Die Hold-Peak Funktion erkennt sogar Spitzen von 1 Sample. Die Sony Digital Referenz -10 und -14dB wird unterstützt. Die Funktionen sind: Stereo Spitze und VU, vom Summen-/Differenzsig-nal mit "schwimmenden" Spitzen-anzeigen, weiters ein Clip-Indikator und eine Anzeige von verbleibendem Headroom. Die Auflösung beträgt 1/10 dB.

Das Spektum Display: Zwei 1024 Punkte Fourier Analyser liefern die Daten für die 2-kanalige logarithmische 74dB Anzeige. 242 "LEDs" pro Band und eine Auflösung von 10 LEDs pro dB übertreffen vergleichbare Hardware Analyzer, die noch dazu ein zehnfaches kosten.

Phase Scope: Diese zeitgemäße digitale Version des alten Phasenscops zeigt das Stereo Bild, die Tiefe und Diskorrelation von Links/Rechts. Mit diesem Modul kann man genau die Breite und Balance des Stereo Feld beobachten, während man mischt. Nicht zuletzt gibt es auch Aufschluß, wie sich Effekte auf das Image auswirken.

Der Waveform Monitor: Als viertes Modul bietet die Software eine Wellenform-Darstellung. Die Modi sind: laufende "Geschichte" des Signals, summiertes Monosignal, L/R Differenz der Hüllkurven. Nützlich für schnelle Prozesse, die sich dem Auge ob ihrer Flüchtigkeit entziehen und dem raschen Erkennen kritischer musikalischer Merkmale, wie der Ratio der Energieverteilung von Summe/Differenz in der Zeit. Eine Fülle von Parametern können mittels User-PreSets abgerufen/gespeichert werden. Abruf der Presets einfach durch Tasten 1 bis 0. Die Veränderungen sind dann sofort aktiv.