Test: VirSyn CUBE, Additiver Software-Synthesizer

14. Oktober 1999

Additive goes PlugIn

Gleich vorab sei darauf verwiesen, dass sie auf AMAZONA.de auch einen Test zum 2.0 UpDate des VirSyn Cube finden – HIER KLICKEN

Der VirSyn Cube aus deutschen Landen bringt die Additive Synthese in das virtuelle Studio. Additiv klingt irgendwie nach Addieren und genau das macht diese einzigartige Syntheseform bei der Erzeugung eines Klanges. Im Gegensatz zur subtraktiven Synthese, bei der von einem komplexen Klang mit Hilfe eines Filters etwas abgezogen, also subtrahiert wird, addiert man bei der Additiven Synthese Sinustöne. Der französische Physiker Jean Fourier (1768-1830) hat dieses Verfahren entwickelt und wenn man die Additive Synthese mal ganz visionär betrachtet, so lässt sich damit jeder auf dieser Welt vorkommende Klang nur mit der Addition von Sinustönen mit unterschiedlichen Tonhöhen und Lautstärken nachbilden – der Traum eines jeden Synthesizer-Entwicklers. Und warum gibt es diesen Super-Synthesizer nach rund 200 Jahren immer noch nicht?? Tja, ganz

einfach, weil man zur exakten Nachbildung eines Klanges sehr viele Sinustöne benötigt, die dann auch noch alle eine separate Lautstärke-, Frequenz- und Panoramahüllkurve haben müssen. Und das schafft im Augenblick kein Synthesizer-DSP und auch keine Computer-CPU. Ein älteres Instrument, welches die Additive Synthese nutzte, war die Hammond-Orgel. Aus der jüngeren Synthesizergeschichte ist der Kawai K5000 bekannt, der übrigens maximal 128 Teiltöne erzeugen konnte und sich, da undurchschaubar, eigentlich kaum für die Programmierung neuer Sounds eignete. Und jetzt gibt es den VirSyn CUBE, ein 8-fach multitimbrales Softwareinstrument mit immerhin 512 Sinusgeneratoren, mit dem die Parameterflut der Additiven Synthese beherrschbar sein soll. Mit der aktuellen Version 1.5 hält zum ersten Mal die sogenannte additive Resynthese Einzug in den heimischen Computer, d.h. es können beliebige Samples importiert und analysiert werden. CUBE erzeugt dabei die für die Reproduktion notwendigen Hüllkurven für Pegel, Panorama Position und Frequenz der einzelnen Sinustöne. Wir sind gespannt!!

Additive Synthese leicht gemacht

8-fach multitimbral? 512 Sinusgeneratoren und 3 Hüllkurven pro Sinusteilton? Das wären dann ja mal eben locker 1536 Hüllkurven pro Part! Hilfe! Aber keine Angst – bei der Entwicklung des CUBE stand eine anwenderfreundliche Benutzeroberfläche an erster Stelle. Die Hüllkurven der einzelnen Sinusgeneratoren müssen nicht einzeln editiert werden, sondern sind zusammengefasst zu sogenannten Makroparametern, d.h. mit einem Regler ändert man Hunderte Werte.

Die Steuerung der Sinustöne und aller verfügbarer Parameter übernimmt die sogenannte „Sound Source“. Davon gibt es im CUBE gleich vier Stück (A, B, C und D). Je Sound-Quelle gibt es einen Rate-, Depth-, Spread- und Ensembleregler. Diese Makroparameter wirken direkt auf die 512 Sinusoszillatoren.

Der Rate- und Depthregler stellt die Werte für die Frequenz des Pitch-LFOs und die Modulationstiefe ein. Der Parameter Spread regelt die Frequenzintervalle der einzelnen Sinustöne zueinander. Normalerweise stehen bei der Additiven Synthese die einzelnen Teiltöne in einem Verhältnis von 1:2:3:4, d.h. der Sound klingt vollkommen harmonisch. Dreht man nun am Spread-Regler verstimmen sich die Teiltöne und werden unharmonisch und damit metallisch. Der Ensemble-Regler bringt Wärme in die Teiltöne. Hier werden die Töne leicht gegeneinander verstimmt. Somit erzeugt man einen warmen, analogen Klang. Hinter den Kulissen werden nicht weniger als 512 LFOs mit diesem Regler gesteuert. Mit dem Detune-Parameter wird die Grundtonhöhe der gesamten Sound Source verstimmt. Die entsprechenden Reglerwerte werden übrigens angezeigt, wenn man mit der Maus den Regler berührt. Möchte man die Makroparameter aller vier Sound Sources gleichzeitig ändern, so braucht man während des Regelns einfach nur die Strg-Taste (MAC: Alt-Taste) gedrückt halten. Sehr praktisch!

Jede Sound Source besitzt vordefinierte Quellen, mit denen sich leicht neue Sounds erstellen lassen. Eigene Sound Sources lassen sich auch auf Festplatte abspeichern.

Additive Synthese für Fortgeschrittene

Neben den Makroparametern gibt es noch sechs Teilton-Parameter, von denen man die ersten 16 einzeln und die übrigen 496 Sinustöne in Gruppen einstellen kann. Dies geschieht über grafische Editoren und die Werte werden mit der Maus eingezeichnet. Über den Edit-Button wird der Teilton-Editor aufgerufen. Vorgefertigte Hüllkurven stehen über ein Kontextmenü zur Verfügung. Die hier eingezeichneten Werte werden noch durch Hüllkurven, Filter oder Morphing dynamisch verändert. Folgende Parameter stehen zur Verfügung:

  • Partial: die Grundlautstärke der einzelnen Sinustöne
  • Attackzeit der Lautstärkehüllkurve
  • Decayzeit der Lautstärkehüllkurve
  • Pan: Panoramaposition
  • Filter mit frei definierbarer Charakteristik und speziellen Morphing-Eigenschaften
  • Noise: fügt dem Teilton ein Rauschen mit frei definierbarem Spektrum hinzu

Globale Klangparameter

Alle vier Sound Sources werden durch die globalen Klangparameter Bright und Amount, sowie Phase und Partials beeinflusst. Mit den beiden Reglern Bright und Amount wird die Klangcharakteristik zwischen „hell“ und „dunkel“ verändert. Bei herkömmlichen Synthesizern wird diese Klangveränderung häufig durch Modulation der Cutoff Frequenz eines Tiefpassfilters simuliert. CUBE moduliert jedoch im Gegensatz dazu die Filtersteilheit im Bereich von 0 bis 30dB/Oktave wie es auch bei nahezu allen Naturinstrumenten der Fall ist. Dadurch wird ein wesentlich realistischeres Klangverhalten erreicht. Der Brightness-Parameter kann mit einer Modulationsquelle (Keytrack, Velocity, Modulationsrad oder Aftertouch) verknüpft werden.

Der Phase-Knopf lässt in der Off-Stellung alle Sinusoszillatoren frei schwingen. Dadurch wird eine unnatürliche Sterilität vermieden. Für perkussive Klänge sollte jedoch der Phase-Schalter aktiviert werden, damit alle Sinustöne synchron zum Tastenanschlag starten.
Der Partials-Parameter stellt die maximale Anzahl der erzeugten Teiltöne ein. Und wie bei allen PlugIns steigt auch hier mit steigender Komplexität leider der CPU-Verbrauch. Mit diesem Wert sollte man etwas experimentieren. Höhere Werte bilden den Sound besser ab – insbesondere im Tieftonbereich. Wer jedoch keine leistungsfähige CPU sein Eigen nennt, sollte den Partial-Wert möglichst klein halten.

CUBE-Spezialität Teil 1: Spectral Morphing

Was eher aussieht wie ein Strickmuster, ist eines der wichtigsten Konzepte im CUBE. Mit Hilfe des „Spectral morphing“ können zwischen allen Makroparametern der vier Sound Sources dynamisch übergeblendet werden. Der Morphvorgang wird dabei durch zwei Morph-Hüllkurven (X-Morph, Y-Morph) mit bis zu je 64 Segmenten gesteuert. Der Morphvorgang kann durch Modulation mit Midi-Controllern gesteuert werden (X-Mod, Y-Mod).

Nicht verstanden? Kein Problem. Ein kleines Beispiel bringt ein wenig Licht ins Dunkel.

Zunächst startet die Hüllkurve mit dem ersten Segment (Attack) in der linken oberen Ecke des 2D-Editors (gelber Punkt). Links oben stehen auch die Parameter der Sound Source A und deshalb verwendet der Klang in der Attack-Phase alle Parameterwerte der Soundquelle A. Innerhalb einer definierten Zeit (Zeitwerte werden im 2D-Editor nicht angezeigt) bewegt sich der Klang von Quelle A zu Quelle B (rechts oben), d.h. alle Parameter werden kontinuierlich von A nach B gemorpht. Das nächste Hüllkurvensegment auf der Y-Achse (Decay) verläuft von B nach C. Zum Schluss verläuft das nächste Segment (Sustain) von C nach D. Nach Loslassen der Taste wird der Klang von D zurück nach C gemorpht (Release). Dies lässt sich jedoch im 2D-Editor nicht mehr nachverfolgen, da sich beide Linien überdecken. Zum besseren Verständnis sollte man deswegen auch die gewohnte Hüllkurvenansicht für die drei möglichen Hüllkurven (Lautstärke, X-Morph und Y-Morph) hinzuziehen.

Der 2D-Editor macht richtig Spaß! Denn schon mit den kleinsten Veränderungen erstellt man völlig neue Sounds. Ein klasse Experimentierwerkzeug! Was ich damit sagen will: man muss nicht unbedingt alles verstehen und kann trotzdem tolle Sounds mit dem CUBE erstellen!

Die Morph-Hüllkurven X und Y lassen sich zusätzlich durch die Modulationsquellen Tonhöhe, Anschlagstärke, Tastendruck und Modulationsrad steuern. Die Hüllkurven können selbstverständlich zum Midi-Tempo synchronisiert werden. Mit den 64 Segmenten pro Hüllkurve sind auch rhythmische Klänge möglich. Neue Segmente (Punkte) können einfach mit der Maus und der Strg-Taste hinzugefügt werden. Die Zeitskala unterhalb der Hüllkurvendarstellung kann durch einfaches Ziehen mit der Maus beliebig verändert werden. Über ein Kontextmenü können vordefinierte Hüllkurven geladen und eigene Kreationen gespeichert werden.

CUBE-Spezialität Teil 2: Resynthese

In der aktuellen CUBE-Version 1.5 hat VirSyn-Entwickler Harry Gohs dem CUBE ein Resynthesemodul spendiert. Mit Hilfe des Import-Knopfes können beliebig lange Samples geladen und analysiert werden. Das Sample wird in 512 Teiltöne zerlegt und der zeitliche Ablauf von Pegel, Frequenz und Panposition aufgezeichnet und in einer speziellen Datei abgespeichert. Die vorhandenen Hüllkurven werden durch die des Samples ersetzt. Die Editierung erfolgt weiterhin über die Makroparameter. Man erhält zwar mit dieser Funktion keine exakte Kopie des Originalsounds – das Ergebnis klingt jedoch schon sehr beeindruckend! Naturklänge eignen sich besonders gut für den CUBE. Aber auch Synthesizerklänge können importiert werden. Hier sollte man beachten, dass man als Quelle möglichst tiefe Noten wählt. Schnelle rhythmische Figuren bereiten noch Probleme – spätestens mit CUBE 2.0 wird es aber einige spezialisierte Importfunktionen für verschiedene Soundrichtungen geben.

Drei verschiedene Analyseoptionen stehen zur Verfügung, die vor einem Import gewählt werden müssen:

Simple

Diese Option führt dazu, dass instabile Teiltöne aussortiert werden. Diese Funktion entfernt unerwünschte Artefakte und bietet sich vor allem für einfache, „elektronische“ Klänge an.

Blur

Diese Funktion verwischt die “Konturen” im Klang. Schnelle Klangänderungen im Sample werden stark geglättet und das Ergebnis klingt dann deutlich weicher.

Formant

Wenn diese Option gesetzt ist, versucht die Analyse die Formantstruktur des Samples zu extrahieren und erstellt daraus ein Modell für das Formantfilter. Idealerweise wird damit der berüchtigte „Micky Maus” Effekt vermieden, der bei der Transponierung von Vokalklängen auftritt. Diese Option befindet sich aber noch in einem experimentellen Stadium…

Nach der Analyse, die je nach Länge des Samples einige Sekunden bis Minuten in Anspruch nehmen kann, steht eine weitere Hüllkurve zur Verfügung: die Time-Warp-Hüllkurve. Diese aus dem Sample generierte Hüllkurve macht es dem Benutzer z.B. möglich, das resynthesierte Sample rückwärts abzuspielen oder bestimmte Bereiche des Samples schneller oder langsamer abspielen zu lassen (Timestretching). Noch einmal zur Erinnerung: wir haben es hier nicht mit Samples zu tun, sondern mit Sinusoszillatoren!

Wenn im Bereich hoher Noten die Resynthese nicht gut klingt, kann man sich einfach durch Reduktion der max. Anzahl Partials gut behelfen. Die Partials sind nämlich bei der Resynthese nicht nach aufsteigender Frequenz angeordnet sondern nach abnehmender „Wichtigkeit“ für den Klang. Beim Import von Synthesizerklängen landen die Artefakte dadurch meist in den oberen Partials.
Für die meisten Synthesizerklänge sind 64-128 Partials ein guter Kompromiss. Bei Naturklängen sind es natürlich gerade diese „unwichtigen“ Partials, welche die Natürlichkeit und den Reiz ausmachen.

Über die Load-Funktion können übrigens über 100 bereits analysierte Samples geladen werden. Diese Samples eigenen sich sehr gut als Ausgangspunkt für eigene Klangkreationen.

Effekte

Die CUBE-Effektabteilung bietet einen globalen Halleffekt und drei Parteffekte, die für jeden Part unterschiedlich eingestellt werden können.

Die Reverbabteilung bietet 24 Preset-Programme, die in den wichtigsten Hall-Parametern verändert werden können. Die Parteffekte beinhalten vier verschiedene Distorsion- und drei Delayprogramme (Mono/Stereo, 768 ms) sowie Chorus, Flanger und Phaser. Das Delay kann zur Midi-Clock, zum internen Arpeggiator Tempo oder im VST-Instrument zum Sequenzertempo synchronisiert werden.

Soundlibrary und Klang

CUBE verwaltet die Sounds in Soundbänken, die einzeln in den CUBE geladen werden müssen. Jede Bank enthält 64 Soundprogramme. 8 nach Sparten sortierte Soundbänke liegen dem CUBE bei. Registrierte User können sich auf der VirSyn-Homepage noch zwei weitere Bänke herunterladen.

Ein besonderes Highlight für alle Schraubmuffel ist die Slotmachine! Ein Klick auf den einarmigen Banditen in der rechten oberen Bildschirmecke reicht aus, um einen neuen additiven Sound zu erstellen. Und die Resultate können sich tatsächlichen hören lassen. Anders als bei üblichen Randomize-Funktionen, erstellt dieses nützliche Feature abspielbare Sounds!

Der klangliche Schwerpunkt des CUBEs liegt in beweglichen Flächen und Sequenzersounds sowie Lead- und FX-Klängen. Durch die sehr schnellen Hüllkurven lassen sich auch knackige Sounds erstellen. Die Klangprogramme im CUBE sind unverbraucht und heben sich gut vom Allerlei der subtraktiven Synthese ab. Aber: man muss die Additive Synthese mögen. Mitbewerber gibt es kaum. Einzig die beiden VirSyn-Synthesizer TERA und D’cota aus gleichem Hause verwenden als einen Synthesebestandteil die Additive Synthese.

Setup, Arpeggiator und globale Einstellungen

Die 8 zur Verfügung stehenden Parts lassen sich komfortabel im Setup einstellen und auf die 8 möglichen Ausgangskanäle routen. Für jeden Part stehen maximal 32 Stimmen zur Verfügung, die über den Parameter „Voices“ limitiert werden können. Durch Verwendung des gleichen Midi-Kanals für unterschiedliche Parts, lassen sich mehrere Sounds übereinander legen. Sogar ein integrierter Wave-Recorder ist im Cube vorhanden. Einfach auf Aufnahme klicken und losspielen.

Der CUBE verfügt auch über einen einfachen Arpeggiator (up, down, alt, random) – dieser steht jedoch für jeden Part separat zur Verfügung. Neben allen möglichen Notenwerten für die Clockeinstellungen, stehen zusätzlich 8 rhythmische Figuren zur Wahl.

Viele Parameter lassen sich über externe Midi-Controller fernsteuern. Die Zuordnung erfolgt über die „Midi learn“-Funktion: einfach den zu steuernden Parameter mit der rechten Maustaste anklicken, „Midi learn“ aus dem Popup-Menü auswählen und den entsprechenden Regler an der externen Controllerbox bewegen.

Fazit

Noch nie war es so einfach mit Hilfe der Additiven Synthese neuartige Sounds zu erstellen. Das User-Interface ist überdurchschnittlich gut gelungen. An jeder Stelle merkt man, dass die einfache Bedienbarkeit bei der Entwicklung an erster Stelle stand. Überall gibt es Pop-Up-Menüs und vordefinierte Templates zum Experimentieren. Und deshalb richtet sich CUBE auch insbesondere an Sounddesigner und Klangschrauber, die nach dem unverbrauchten Sound suchen. Absolut gewinnbringend für die Additive Synthese ist das im CUBE integrierte Spectral Morphing. Mit dieser Funktion lassen sich effektvolle Flächen und stetig ändernde FX-Sounds erstellen. Der Leistungsverbrauch ist, wie nicht anders zu erwarten, sehr hoch. Auf einem P4 mit 2,6 GHz (6 ms Latenz) verbraucht zum Beispiel eine schwebende Fläche schon mal bis zu 15% bei einer Stimme! Die Resynthese leistet schon jetzt erstaunliche Resultate. Wünschenswert wären einige Tutorials mit Tipps und Hinweisen zur Soundgestaltung. Meine Empfehlung: vor dem Kauf unbedingt das DEMO vom CUBE herunterladen und antesten.

Plus

  • additive Synthese endlich beherrschbar
  • sehr gutes Benutzerinterface
  • interessante, unverbrauchte Sounds
  • Spectral Morphing zwischen 4 Soundquellen
  • deutsches Handbuch

Minus

  • hoher Leistungsverbrauch, läuft nur auf CPUs mit SSE/Altivec-Befehlssatz (Pentium III/IV, Athlon XP/MP, Apple G4/5)

Preis

  • 249 €
Klangbeispiele
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