Software-Synthesizer

Grundidee und technische Voraussetzungen

Ein Software-Synthesizer, kurz Softsynth, ist ein Computerprogramm zur Klangsynthese und gehört zu den Software-Instrumenten. Er erzeugt Klänge entweder generisch oder bildet die Klangerzeugung eines Hardware-Synthesizers mathematisch nach. Die Bedienoberfläche kann dabei Schalter, Räder und Regler eines realen Geräts auf dem Bildschirm nachahmen.

Ein Softsynth benötigt Hardware, die zu seinem Programmcode passt, und gegebenenfalls ein bestimmtes Betriebssystem. Er kann auf Macs und PCs mit DSP-Karten oder gewöhnlichen Soundkarten laufen. DSP steht für einen spezialisierten digitalen Signalprozessor. Daneben gibt es eigenständige Plattformen auf PC-Basis, die VST-Plugins aufnehmen und dadurch wie separate Geräte arbeiten. Einige Softsynths unterstützen außerdem Android oder Betriebssysteme für Einplatinencomputer. Grundsätzlich können in Software geschriebene Synthesizer auf andere Plattformen portiert, also angepasst und übertragen werden.

Wichtige Arten

Kommandozeilenbasierte Software-Synthesizer zählen zu den frühesten Formen. Sie entstanden bereits Ende der 1980er Jahre und wurden auch auf Heimcomputern eingesetzt. Anfangs waren sie nicht echtzeitfähig: Ein eingegebenes Musikstück musste zunächst übersetzt werden, bevor es abgespielt werden konnte. Für die automatisierte Klangerzeugung entstanden eigene Kommando- und Struktursprachen. Ein bekanntes Programmpaket ist Csound.

Simulationen von Hardware-Synthesizern waren besonders in der Anfangszeit verbreitet. Häufig wurden analoge Geräte wie die Roland TB-303 nachgebildet. Bekannte Programme waren Rubberduck und ReBirth RB-338.

Software-Drumcomputer beruhen meistens auf Samples, also gespeicherten Klangaufnahmen, und werden deshalb meist den Software-Samplern zugerechnet. Drumsynths bilden eine Ausnahme, weil sie Schlagzeugklänge synthetisch erzeugen. Typisch für einen Drumcomputer ist ein Sequenzer, der musikalische Abläufe und Ereignisse in einer festgelegten Reihenfolge steuert.

Modulare Software-Synthesizer gelten als der gebräuchlichste und vielseitigste Typ. Sie verbinden unterschiedliche Syntheseformen und beziehen häufig auch Sampling ein. Als Beispiele nennt der Artikel die Freeware Hydrogen und Reaktor von Native Instruments.

Plugin-Synthesizer sind in eine bestimmte Programmumgebung eingebunden, meistens über VST in eine DAW. VST ist eine Schnittstelle für Audioplugins; eine DAW ist eine Software zur Aufnahme, Bearbeitung und Produktion von Musik. Plugin-Synthesizer sind oft vergleichsweise einfach aufgebaut, verwenden aber teilweise ungewöhnliche Syntheseformen. Sie können etwa mit einem SDK in C++ oder in einer auf Audiosynthese spezialisierten Entwicklungsumgebung wie JUCE programmiert werden.

Synthesizer-Workstations sind dagegen eigenständige, integrierte Systeme. Sie verbinden mehrere Arten der Klangerzeugung, Effekte und einen Sequenzer. Man kann sie mit einem Master-Keyboard spielen. Mithilfe von MIDI-Dateien können sie außerdem ein vielstimmiges Orchester wiedergeben und vollständige Musikstücke produzieren.

Entwicklung und Beispiele

Erste Computer-Synthesizer gab es bereits zu Beginn der 1980er Jahre auf Heimcomputern, darunter den C64-Synthesizer und den Synthimat. Sie wurden über die Computertastatur gespielt und konnten teilweise MIDI verarbeiten, besonders auf dem Atari ST sowie mit Erweiterungen oder einem selbst vorgenommenen Umbau auch auf dem C64. MIDI ist ein Standard zur Übertragung musikalischer Steuerdaten.

Die Klangerzeugung benötigte bei Heimcomputern und den ersten PCs meistens eine Soundkarte mit einem integrierten Soundchip. Nur in einzelnen Fällen wurde das Signal unmittelbar über Anschlüsse ausgegeben, beispielsweise als PWM mit nachgeschaltetem Tiefpass. PWM bezeichnet die Erzeugung eines Signals durch Pulsweitenmodulation; ein Tiefpass schwächt hohe Frequenzen ab. Zur gleichen Zeit entstanden erste Studiogeräte mit allgemeinen Audiosignalprozessoren wie dem 56301, der sowohl in Keyboards als auch in Soundkarten eingesetzt wurde.

Mitte der 1990er Jahre waren PCs leistungsfähig genug, um Softsynths mit geringer Verzögerung über eine MIDI-Tastatur zu spielen. Die Klangsynthese konnte nun vollständig als Softwareberechnung erfolgen; von der Soundkarte wurde nur noch die DA-Wandlung benötigt, also die Umwandlung digitaler Daten in ein analoges Audiosignal.

Ein Beispiel ist der samplebasierte Microsoft GS Wavetable SW Synth, der seit 1998 fest in DirectX integriert war. Er war eine über DirectMusic steuerbare Version des Roland Virtual Sound Canvas und verwendete ein GS Sound Set, das Microsoft 1996 von der Roland Corporation lizenzierte. Solche Programme wurden dadurch sehr bekannt und förderten die Verbreitung elektronischer Musik in den 1990er Jahren. Seitdem ergänzen oder ersetzen Softsynths zunehmend die meist teureren und schwereren klassischen Hardware-Synthesizer. Ab den 2000er Jahren wurden Software-Synthesizer auch in programmierbarer Hardware eingesetzt.

Viele Softsynths orientieren sich an konkreten Hardware-Vorbildern. Die Novation V-Station bildet die K-Station exakt nach. Das Virus-Plugin für TC Power Core bietet Klänge des Access Virus B. Die Korg Legacy Collection simuliert mit der Korg Wavestation, dem Korg Polysix und dem Korg MS-20 gleich drei Synthesizer von Korg. Eine solche Nachbildung liegt besonders nahe, wenn ein virtuell-analoger Hardware-Synthesizer selbst einen Mikroprozessor enthält, auf dem Software ausgeführt wird.

Bedienung und Kritik

Einige Anwender kritisieren, dass bei Software-Synthesizern das Spielgefühl eines Hardware-Instruments verloren gehe. Mit Maus und Tastatur ließen sich Regler zur Gestaltung von Melodie und Klang weniger intuitiv bedienen, was die kreative Klangarbeit behindern könne.

Als Lösung werden Steuergeräte angeboten, die äußerlich und bei den Bedienelementen einem Hardware-Synthesizer ähneln, aber keine eigene Klangerzeugung besitzen. Sie werden mit dem Computer verbunden und ermöglichen eine unmittelbarere Bedienung, während Klangsynthese und Musikproduktion vollständig im Computer stattfinden. Meist handelt es sich dabei um USB-MIDI-Controller.