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18.10.2019

Modulare Synthesizer mit der DAW verbinden Workshop

Wie man modulare Synthesizer effizient mit dem Computer verwendet

Alles über den Verbund zwischen Modularsystemen und Software

Ein großes, autarkes Modularsystem, das umfangreiche Möglichkeiten bietet und dabei komplett ohne Computer zu verwenden ist, hat durchaus seinen ganz speziellen Reiz. Ein solches System ist jedoch sehr kostspielig, zeitaufwendig und denkbar unpraktisch, wenn es darum geht live aufzutreten, oder Produktionen reproduzierbar vorzubereiten. Oft beginnt man deshalb mit einem kleinen System, oder reduziert sein Eigenes auf die wesentlichen Elemente, um damit Auftritte bestreiten zu können. In diesen Fällen macht es durchaus Sinn seinen modularen Synthesizer im Computerverbund zu nutzen, da man auf diese Weise eventuell fehlende Module einfach durch Software ersetzen kann. Zudem bringt der Verbund mit einer DAW Möglichkeiten, die ohne den Rechner, trotz der vielen, in letzter Zeit erhältlichen, digitalen und umfangreichen Module, schlicht weg nicht zu realisieren sind. Hierbei handelt es sich um Presets und Total Recall, sowie Verfügbarkeit, da bei der Verwendung von Software unzählige Kopien eines Moduls bzw. bestimmter Funktionen zur Verfügung stehen, ohne dabei an Platz oder Übersichtlichkeit einsparen zu müssen.

Wie man seinen ersten modularen Synthesizer, oder ein kleines modulares System aufbaut, haben wir bereits im Workshop  ‚Eurorack System planen leicht gemacht‘ genauer besprochen. Hat man erst einmal begonnen einen modularen Synthesizer zu gestalten, fällt auf, dass man eine Reihe an Modulen benötigt, um einen einsatzfähigen Synthesizer zu erhalten. Ein einziges Modul zu verwenden ist nahezu nutzlos, da es nur einen Teil des Synthesizers ausmacht und andere Module benötigt werden. Anders sieht es aber aus, wenn eine DAW und weitere Tools mit im Spiel sind. Auch große, ausgewachsene Systeme profitieren von einer Verbindung zur DAW, und so ist dieser Ansatz nicht nur etwas für Anfänger. Richtet man sich alles intelligent ein, so wird man damit lange Zeit effizient arbeiten können. Worauf ihr bei einer Verbindung zwischen Modularsystem und Computer besonders achten solltet, besprechen wir in diesem Workshop.

Quick Facts: AC / DC

Was bedeutet AC / DC?

  • AC steht für Alternating Current und bedeutet Wechselspannung
  • DC steht für Direct Current und bedeutet Gleichspannung

Unter dem Strich benötigt man AC coupled Ein- und Ausgänge für Audio, und bei Steuerspannungen müssen Ein- und Ausgänge mit DC umgangen werden, bzw. muss die Schaltung dafür DC coupled sein.

Der Begriff ‚coupled‘, oder ‚gepaart‘ auf Deutsch, kommt daher, wenn man zwei Module miteinander verbindet. Im Grunde sind Audiosignale identisch mit Steuerspannungen. Beides ist einfach Strom. Beim Eurorack beträgt besagter Strom maximal zwischen -12 Volt und +12 Volt, und liegt intern auf dem Busboard an.

Der einzige Unterschied zwischen Audio und Steuersignalen ist die Geschwindigkeit, mit welcher diese zwischen positiven und negativem Strom hin und her schwanken. Steuersignale können des Weiteren nur positiv oder nur negativ sein, wobei Audiosignale immer zwischen plus und minus schwanken sollten, da sonst Equipment, insbesondere Lautsprecher, schnell beschädigt werden können.

Um das zu vermeiden beinhalten AC coupled Schaltungen ein Filter, das dafür sorgt, dass langsame Schwingungsformen automatisch auf null gesetzt werden. DC coupled Schaltungen sind einfacher und lassen jede Art von Signal zu.

CV (Control Voltage) vs. MIDI

In unserem Workshop ‚CV/ GATE verständlich erklärt‘ haben wir unter anderem die Unterschiede zwischen MIDI und Steuerspannungen genauer unter die Lupe genommen. Wenn die DAW den angeschlossenen Synthesizer Noten spielen lassen soll, so ist eine MIDI-Verbindung in einfachen Fällen ausreichend. Möchte man jedoch andere Funktionen steuern oder seinen Synthesizer zu seiner DAW synchronisieren, so wird die Arbeit mit MIDI schnell sehr frustrierend. MIDI funktioniert seriell und nie parallel.

Das bedeutet, dass jedes Signal ganz schnell nacheinander geschickt wird. Signale können nie gleichzeitig versendet werden. Spielt man zwei Noten gleichzeitig, so wird bei MIDI immer eine Note nach der anderen geschickt. Bei nur zwei Noten, ist die vorhandene Latenz aber so gering, dass sie nicht auffällt. Spielt man jedoch sehr viele Noten gleichzeitig, oder nutzt komplexe Steuerspannungen, so wird MIDI immer Probleme machen. Hierbei ist auch zu beachten, dass in fast jedem Fall Steuerspannungen auch viel komplexer sind als Noten und Gates. Die einzige Möglichkeit diesem Problem aus dem Weg zu gehen ist CV zu verwenden.

Ein weiterer großer Nachteil von MIDI ist dessen Auflösung. MIDI arbeitet digital und ist seit dessen Erfindung in den 1980er Jahren in puncto Auflösung nicht wirklich weiterentwickelt wurden. So bietet MIDI eine maximale Auflösung in 128 Schritten, wobei Steuerspannungen buchstäblich unendlich viele Schritte liefern. Und auch hier gilt: Die geringe Auflösung von MIDI reicht für einfache Aufgaben, wie Noteneingaben, bei der digitalen Steuerung komplexerer Vorgänge, wie z. B. einer einfachen digitalen AD Hüllkurve, hört man die Unterschiede zu einer analogen Hüllkurve sehr deutlich.

Kommunikation in beide Richtungen

Lange Zeit war MIDI fast die einzige Möglichkeit einen analogen Synthesizer mit einem Computer zu verbinden. Und als ob das nicht schon Einschränkung genug war, so war die Kommunikation zwischen Synthesizer und Computer auch nur in eine Richtung möglich. Die Möglichkeiten MIDI-Signale in analoge Steuerspannungen zu wandeln, um so einen Synthesizer anzuspielen, gibt es fast so lange wie MIDI selbst. CV in MIDI zu wandeln ist dem Musiker jedoch erst seit den 2010er Jahren gegönnt. Die jetzt verfügbaren Möglichkeiten sollten jedoch auf keinen Fall ignoriert werden.

Einen Synthesizer mit der DAW zu verbinden bietet viel mehr, als dass die DAW einfach nur Noten, oder eine Clock an ein Modularsystem schickt. Anders herum kann ein Modularsystem nämlich auch die DAW bzw. VSTs steuern, und diese Möglichkeit sollte auf keinen Fall ignoriert werden. Zu einem bietet die Haptik und, bei allen analogen und vielen digitalen Modulen, der direkte Zugriff auf alle Funktionen (keine Untermenüs mit Shift-Knöpfen) eine Arbeitsweise, die gänzlich andere Ergebnisse liefert, als die Arbeit mit einer Maus. Zudem lässt sich kein Doppelpack an Mäusen mit einem Rechner verbinden, es können jedoch mehrere Musiker gleichzeitig an einem Synthesizer spielen.

Außerdem können Ungleichheiten und Flexibilität von analogen Signalen, Software sehr bereichern. Wird Steuerspannung gewandelt, um eine DAW anzusprechen, so landet man wieder bei einer Auflösung von nur 128 Schritten. Im Gegensatz zu Modulen, ist Software jedoch speziell für diese 128 Schritte ausgerichtet und somit ist auch hier die Steuerung per CV sehr zufriedenstellend. Hat man ein umfangreiches Projekt in seiner DAW, das gut vorbereitet ist, so kann man sehr interessante Variationen und die Möglichkeit für Improvisationen erhalten, indem man nur wenige Elemente in der Software durch ein modulares System ansteuern lässt.

Hardware für die Verbindung

Durch die Tatsache, dass die Verbindung zwischen Modulen und Computer per MIDI mindestens 20 Jahre länger existiert, als die Option per CV, so gibt es auch viel mehr Module, die MIDI in Steuerspannungen wandeln können, als Soundinterfaces, welche CV verstehen. Fast alle MIDI zu CV Module können nur, wie der Name schon sagt, MIDI in Steuerspannungen wandeln, aber nicht umgekehrt. Die wenigen Module, welche Steuerspannugen in digitale MIDI-Daten wandeln können, sind so speziell bzw. teuer, oder verrichten ihren Job so schlecht, dass diese praktisch ignoriert werden können.

Steuerspannungen bieten in den meisten Fällen einfach viel mehr Optionen und Qualität. Sollte jedoch trotzdem ein MIDI zu CV Modul gewünscht sein, so sei das CVPal von Mutable Instruments sehr zu empfehlen. Dieses Modul kann durch seinen Preis, Flexibilität und geniale Bedienung sowie durch sein Konzept auf ganzer Linie überzeugen. Wenn man jedoch zu aufwendigeren und teureren MIDI-Modulen tendiert, sollte man auf jeden Fall Audiointerfaces, die DC coupled sind, oder Module von Expert Sleepers in Erwägung ziehen.

Lange Zeit war ein ‚‘DC coupled‘ Soundinterface die einzige Möglichkeit Steuerspannugen zwischen Computer und Modularsystem zu schicken. Davon abgesehen, dass diese Lösung praktisch nur von einigen wenigen Herstellern erhältlich ist, muss man auch beachten, dass Line-Aus- und Line-Eingänge Stromspannungen zwischen ca. -1,2 Volt und +1,2 Volt liefern, was ungefähr einem Zehntel der Stärke von modularen Signalen entspricht. Hier werden dann zusätzliche Module benötigt, um die kleinen Line-Signale auf modulare Level zu verstärken, oder Modular-Signale auf Line-Level abzuschwächen.

Der erste Hersteller, der sich anfangs ausschließlich mit diesem Thema auseinandersetzte, war Expert Sleepers aus England. Module von Expert Sleepers können direkt an ein vorhandenes Soundinterface angeschlossen werden, um so durch eine Verbindung über ADAT oder SPDIF, digitale Signale in analoge Steuerspannungen zu wandeln. Das letzte Modul von Expert Sleepers von 2019 ist jedoch ein sehr umfangreiches USB-Soundinterface in Modulform mi der Typenbezeichnung ES-9. Dieses Modul wird direkt über USB an den Rechner angeschlossen und bietet neben sechs Eingängen und zwei Ausgängen für Audio, gleich acht Eingänge und vierzehn Ausgänge für Steuerspannungen. Somit ist alles abgedeckt, was man benötigt, um auch umfangreiche Systeme mit seiner DAW zu verbinden. Professionelle Musiker, die nicht auf ihre High-End Soundinterfaces verzichten können, müssen auf die älteren Module von Expert Sleepers zurückgreifen.

Diese werden über ADAT oder SPDIF an besagte High-End Interfaces angeschlossen, denn, wenn man zwei Soundinterfaces, wie z. B. Expert Sleepers und RME gleichzeitig verwenden möchte, so stößt man auf Probleme. Weder Windows noch Mac können gescheit mit zwei unterschiedlichen Audiointerfaces umgehen. Durch lange Erfahrung, hohe Qualität und guten Preise der Module, hat sich Expert Sleepers ein kleines sympathisches Ein-Mann-Monopol in der Eurorackwelt aufgebaut. Ich könnte zwar jetzt auf einige ausgesuchte MIDI zu CV Module eingehen, aber die Vorteile von Expert Sleepers Modulen sind so überlegen, ohne dass die Module kostspielig sind, dass Alternativen nur in ganz wenigen Einzelfällen Sinn machen würden. Außerdem funktionieren Expert Sleepers Module, im Gegenteil zu MIDI-Modulen, in beide Richtungen.

Software für die Verbindung

Werden MIDI-Module durch die von Expert Sleepers ersetzt, so benötigt man auch spezielle Software, um diese anzusprechen. Hier wird auch nichts mehr in MIDI-Daten gewandelt, die Steuerspannungen kommen direkt aus, oder gehen in, die DAW. Somit umgeht man auch das Problem der winzigen Auflösung des MIDI-Protokolls. Da Expert Sleepers faktisch der einzige Hersteller ist, der eine solche Funktionsweise bietet, stammt auch die Software dafür aus gleichem Hause. ‚Silent Way‘ benannt, lässt sie keine Wünsche offen. So haben sich lange Zeit auch kaum andere Entwickler an dieses Thema gewagt. Mittlerweile bietet der Markt verschiedene Software für diesen Zweck, so z. B. CV Tools für Ableton, aber Silent Way hält hier immer noch die Krone, obwohl das Design auch mal an dieses Jahrhundert angepasst werden könnte.

Welche Module durch Software ersetzen?

Im Beginn der Planung denkt man intuitiv an einen gescheiten Oszillator als Klangquelle, um dann im weiteren Schritt andere, einfachere Funktionen aus dem Rechner zu holen. Ein Filter steht auch oft ganz oben auf der Liste. Filter sind auch wirklich berechtigt, da diese bis heute in digitaler Form den analogen Geschwistern einfach nicht das Wasser reichen können. Nach ein bisschen Praxis und gesammelter Erfahrung, merkt man jedoch schnell, dass Oszillatoren vielleicht doch zunächst im Computer bleiben sollten. Digitale Technik ist mittlerweile so weit, dass digitale Oszillatoren Analogen oft kaum nachstehen und gute digitale Oszillatoren in manchen Aspekten den analogen Pendants überlegen sind.

Anders jedoch sieht es im Bereich der Hüllkurven aus. Es gibt einfach kaum ein Szenario, wo eine digitale Hüllkurve einer analogen überlegen ist. Hüllkurven sind nicht kostspielig und man könnte ja denken, dass diese einfache Funktion vom Computer übernommen werden sollte. Außerdem kommt der Gedanke auf, dass diese keinen Klang produzieren und daher auch nicht hochwertig sein müssen. Weit gefehlt! Hüllkurven wirken sich sehr stark auf das klangliche Ergebnis aus, da sie dem Klang eine besondere Textur zuweisen. Diese auf eine Auflösung von nur 128 Schritten reduziert, macht sich deutlich bemerkbar. Ähnlich verhält es sich mit LFOs und VCAs.

Auf der anderen Seite gibt es Funktionen, die digital einfach komplett anders klingen und nicht nur eine schlechtere Auflösung haben. Dazu gehört z. B. FM zwischen zwei Oszillatoren. Computer haben immer Latenzen, und bis Technik so weit fortgeschritten ist, um diese auf Lichtgeschwindigkeit zu reduzieren, wird auch keine vernünftige FM möglich sein. Analog arbeitet mit Lichtgeschwindigkeit und das macht bei FM einen gewaltigen Unterschied. Das im Hinterkopf, empfehle ich mit Modulen zu beginnen, die einen selbst interessieren. Ob man fast 700 Euro für einen Complex Oszillator oder um 100 Euro für eine Make Noise Contour Hüllkurve ausgibt, spielt keine Rolle. Ich möchte bloß dazu raten, einfache Hüllkurven, LFOs und VCAs am Anfang nicht zu ignorieren. Ihr werdet über die Unterschiede zu deren Software-Pendants staunen.

Synchronisation

Auch wenn das Modularsystem auf die Größe eines Zimmers angewachsen ist, und man eigentlich alle Funktionen in Modulform besitzt, so macht die Verbindung zu einem Computer tatsächlich Sinn. In solchen Fällen profitieren Modularisten von der Synchronisation zwischen Synthesizer und Rechenmaschine. In jedem Studio steht ein Rechner, der mannigfaltige Aufgaben unterstützt. Hier ist eine Clock sehr von Vorteil um die Aufnahme zu Synchronisieren um z. B. Möglichkeiten für Over Dubs zu erhalten. Hierbei kann man entweder eine analoge Clock aus der DAW in den Synth schicken oder umgekehrt. MIDI-Clocks sind zu vermeiden, obwohl man diese auch aus dem Modularsystem, oder dem Rechner senden kann.

Wie bereits weiter oben erwähnt, treten bei der Verwendung von MIDI-Clock Latenzen auf, wenn viele Signale gleichzeitig geschickt werden. Irgendwann geht das soweit, dass das Tempo in die Knie geht, oder beginnt Ungleichheiten aufzuweisen. Nicht so bei einer analogen Clock, denn diese Trigger sind ganz kurze Audioschnipsel in Form eines Clicks. Und, DAWs sind immer so konzipiert, dass egal was passiert, Audio immer gleichmäßig weiterläuft. Der Rechner muss schon extrem überlastet sein, bis die Audiowiedergabe anfängt zu leiden. Auch hier gibt es unzählige Module und Hardware-Geräte, die sich die Synchronisation zwischen Modularsystem und Computer zur Aufgabe gemacht haben. Ich möchte gerne zwei erwähnen, welche eigentlich alle anderen in den Schatten stellen.

Zu einem ist das das kleine KLIK von Bastl Instruments ein wirklich geniales Tool. Hier kann man Audio in das winzige KLIK schicken, was dann in Gates und Trigger gewandelt wird. Hier lässt sich z. B. einfach Kick oder Hi Hat aus der DAW verwenden, und KLIK macht eine stabile Clock daraus. Das können ansonsten nur viel teurere Geräte und Module. Da Audio wie gesagt nicht ‚eiert‘, erhält man so ein Clock-Signal, das bombenfest läuft. Mit dieser Lösung kann man jedoch nur den Synthesizer zur DAW syncen und nicht umgekehrt.

Möchte man die Möglichkeit nutzen in beide Richtungen zu synchronisieren und auf weitere Funktionen zurück zu greifen, verdient das Pamela’s New Workout von ALM, ebenfalls aus England, eine besondere Erwähnung. Pamela’s New Workout wird oft als Modul zur Synchronisation ignoriert, da es viele weitere Funktionen bietet, die weitaus komplexer sind. Trotzdem ist es jedem dedizierten Sync-Modul überlegen. Pamela’s New Workout ist unglaublich stabil und hat nahezu kaum Latenzen oder Jitter. Man kann sogar eine HiHat direkt in den Clock-Eingang schicken, ohne dabei extra Hardware wie ein KLIK nutzen zu müssen. Als Bonus kann Pamela’sNew Workout auch MIDI-Clock verschicken und empfangen, die ebenfalls sehr stabil läuft.

Meine Grundregel lautet, um es einfach zu halten:  

  • Audio-Signale verwenden, um den Synthesizer zur DAW zu synchronisieren
  • MIDI-Clock verwenden, um den Computer zum Modularsystem zu syncen

Schlusswort

Nun habt ihr einiges darüber erfahren worauf es ankommt, wenn man sein Modularsystem mit einem Computer verbinden und nutzen möchte. Eurem ersten Modularsystem steht jetzt nichts mehr im Wege, denn Ihr könnt schon mit einem einzigen Modul in einem kleinen Case für ein paar hundert Euro im Verbund mit Expert Sleepers und Silent Way ein Mikro-Modularsystem aufbauen. Falls Ihr euch mit MIDI für Steuerspannungen auseinander gesetzt habt, oder euch ein System aus lediglich wenigen teuren Eurorack-Oszillatoren aufbauen wolltet, werdet ihr euch jetzt vielleicht erst einmal ein paar Modulatoren anschaffen, oder HiHats zum Syncen ins Modularsystem schicken.

Viel Spaß beim Musizieren!

Begriffe und Erklärungen

AC Alternating Current oder Wechselspannung. Ein-und Ausgänge mit dieser Konfiguration sind für Audio bestimmt.
DC: Direct Current oder Gleichspannung. Ein-und Ausgänge mit dieser Konfiguration sind für Steuerspannungen zu verwenden.
DC-Offset: Fixe Spannung, welche an einem Ein- bzw. Ausgang anliegt und einen konstanten Wert aufweist.
CV: CV (Control Voltage) steht für Steuerspannung und dient als Kommunikation zwischen Modulen bzw. Synthesizern. CV stammt aus den Anfangszeiten elektronischer Musikinstrumente und konnte bis heute nicht durch den digitalen Nachfolger MIDI ersetzt werden.
Trigger/Gates: Trigger sind kurze Gates und sind binäre Steuerspannungen. Das bedeutet, dass es hier keinen Wert gibt, sondern lediglich durch Ein oder Aus bestimmt wird. Trigger und Gates werden verwendet um Ereignisse, wie z. B. Hüllkurvenverläufe, auszulösen oder dienen als Clock zur Synchronisation.
Clock: Clock-Signale sind regelmäßige Trigger, welche zur Synchronisation verwendet werden.
Busboard: Eine Platine im Inneren des Gehäuses, durch welche Module mit Strom versorgt werden.
FM: Frequenzmodulation ist ein Modulationsverfahren, bei dem die Trägerfrequenz durch das zu übertragende Signal verändert wird.
LFO: Low Frequency Oscillator. Der LFO ist ein niederfrequenter Oszillator, der in elektronischen Musikinstrumenten und Effektgeräten zur Modulation klangformender Komponenten eingesetzt wird.
VCA: Voltage Controlled Amplifier (engl. für spannungsgesteuerter Verstärker). Der VCA ist ein elektronischer Verstärker, dessen Verstärkungsfaktor durch eine Steuerspannung gesteuert werden kann.
ADAT: Alesis Digital Audio Tape. Zum einen versteht man unter ADAT das Aufnahmesystem, das es ermöglicht, Audiosignale digital auf S-VHS-Kassetten aufzunehmen, zum anderen die Audioschnittstelle zur Übertragung von Audiosignalen mittels Lichtleiterkabel.
SPDIF: Sony/Philips Digital Interface. S/PDIF ist eine Spezifikation für eine unidirektionale, selbstsynchronisierende und serielle Schnittstelle zur elektrischen oder optischen Übertragung digitaler Stereo- oder Mehrkanal-Audiosignale zwischen verschiedenen Geräten.
Veröffentlicht am 18.10.2019

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