Profi hardverszinti ingyen

A cím nem klikkvadász! A mai részben olyan technológiát mutatunk be, amivel professzionális hardverszintetizátorok hangzását és működését 100%-os élethűséggel tudjuk előállítani otthon, saját számítógépünkön, gyakorlatilag ingyen.

A kulcsszó esetünkben az emulátor. Mielőtt valaki azt gondolná, hogy az EMU cég híres szempleréről van szó, meg kel hogy nyugtassak minden érdeklődőt, itt nem hangmintákat alkalmazunk! A wikipédia szerint 

"Az emulátor egy olyan számítógépes program vagy hardver, ami más programoknak vagy eszközöknek a környezetét (vagy annak részét) „szimulálja”, vagyis lehetővé teszik az adott rendszerrel nem kompatibilis programok (vagy operációs rendszerek) vagy számítógépek futtatását."

Tehát itt egy olyan programról van szó, amit a saját számítógépünkön futtatva az úgy viselkedik, mintha egy másik számítógép lenne. Manapság ezeket a rendszereket több néven is ismerhetjük, pl. Sandbox, Virtual Machine, stb. Az emulátorok egyik fontos képessége, hogy olyan rendszereket is képesek szimulálni, amik messze állnak az emulátort futtató számítógéptől. Ilyenek lehetnek pl. régi processzorok vagy számítógépek, pl. Z80-as alapú gépek, játékkonzolok, stb. De természetesen lehetnek ezek célszámítógépek is, például hangszerek, nyilván elsősorban szintetizátorok. Mivel itt nem analóg modellezésról van szó, ami ugye egy analóg kapcsolás működését szimulálja, ezért szintetizátorok esetében emulátorról inkább digitális szintiknél beszélhetünk. A digitális szintik működésüket tekintve tulajdonképpen semmiben nem különböznek a pluginektől, mindössze kézzel fogható házban laknak, kézzel fogható vezérlőelemekkel. Sőt, ha úgy tetszik még "butábbak" is mint a pluginek, hiszen minden egyes példányukhoz újabb hardvert kell vásárolni, ami általában nem olcsó. Az előállított hangzás azonban (a megfelelő technológiát alkalmazva) 100%-ban ugyanaz, hiszen ugyanúgy matematikai algoritmusok számítják ki a megszólaltatandó hanghullámot.

Amiben mégis különböznek a sima pluginktől, az hogy valós időben, vagy legalábbis közel valós időben működnek. Ez 20 évvel ezelőtt még komoly számítástechnikai igényeket állított egy sima PC elé (a PC itt personal computer-t jelent!), ezért a hangszerekbe elsősorban célszámítógépeket építettek. Ezek csak és kizárólag az adott feladatot képesek ellátni, de máskülönben ugyanúgy működnek, mint egy "sima" számítógép. Vagyis van operációs rendszerük, amin egy adott programot futtatnak. Ez az OP rendszer és a program maga a Plugin, de itt firmware-nek nevezzük őket. Régebben a firmware be volt "égetve" az eszköz memóriájába, ami azt jelenti, hogy csak úgy lehetett rajta változtatni, ha magát a fizikai csipet cseréltük ki. A modernebb eszközökben viszont a firmware szoftver már hardver csere nélkül is változtatható, mert nemfelejtő memóriában (NVM) vannak tárolva.

Bár a célszámítógép sokkal gyorsabb mint egy univerzális gép, ahhoz hogy a hang-szintézishez megfelelő minőségű és mennyiségű adatot állítson elő, az algoritmusok futtatására egy speciális csip is kellett. Ez a DSP csip, ami digital signal processing-et jelent. Ez gyakorlatilag egy olyan matematikai segédprocesszor, ami csak és kizárólag pár utasítást (összeadás, kivonás, szorzás és osztás) képes végrehajtani, de azt nagyon gyorsan. Segítségével valóra válik a közel késleltetésmentes, vagyis valós idejű hang-előállítás. A hangszer gyártók többféle DSP csipet is használnak ma is, de azért ez a több nem többszázat jelent. Meglepő, de a legismertebb gyártók, pl. Waldorf, Access, Clavia, Novation, stb. mind ugyanazt a csipet, a Motorola DSP56300-at használták, a hangszereiknek azonban mégsem teljesen ugyanaz a hangzásuk. A különbség tehát a futtatott szoftverben rejlik.

Ahhoz tehát, hogy ezeknek a hardver szintiknek a hangját elő tudjuk állítani a saját számítógépünkön, tulajdonképpen csak a szintiben futó szoftverre van szükségünk. Ez lényegében igaz, de mint már előbb megtudtuk, ezek a szoftverek nem PC-re lettek írva, hanem csökkentett utasításkészletű számítógépekre.  Vagyis egy sima otthoni gép nem tudja őket értelmezni, nem tudja futtatni. Viszont a szükséges hardver környezetet jól lehet szimulálni egy megfelelő emulátor szoftver segítségével. Vagyis a szinti programját egy virtuális gépen futtatjuk, a virtuális gépet pedig a PC-n. Így már digitális oldalon 100%-ban azonos végeredményt kapunk. Ami a megszólaló hang tekintetében különbség lehet, hogy a digitális adatokat milyen konverteren alakítjuk analóg feszültségértékekké. A mai jobb hangkártyák könnyedén hozzák a szükséges minőséget, így itt nem hogy hátrányba kerülnénk, hanem előnyt is jelentenek. Lehetséges például az is, hogy az eredeti 44,1 kHz-es mintavételezés helyett akár 96 kHz-et is használjunk, amit az eredeti hardverek nem tudtak!

DSP56300 emulátor
A The Usual Suspects nevű csapat elkészítette a Motorola DSP56300 csip emulátorát, ami gyakorlatilag egy úgynevezett "interpreter", vagyis értelmező. Innentől kezdve tehát bármilyen hardver szintit 100%-ban lehet utánozni, ami ezt a csipet használja. Ez sajnos azonban csak részben igaz, mert minden esetben mikrokontrollerek is bekerülnek a rendszerbe, hiszen ezekkel vezéreljük a szintit, ez pedig nem valószínű, hogy minden gyártónál ugyanúgy van megoldva. Ebből az következik, hogy minden egyes firmware-hez le kell programozni a kezelőszerveket és a kapcsolást is, ráadásul a hardver megjelenítőt is szimulálni kell valahogy. Ezen azonban a csapat folyamatosan dolgozik, így ma már 3 féle szintit tudunk emulálni. Vagyis nincs más dolgunk, mint telepíteni a szükséges VST plugint, és már mehet is a zenélés... Sajnos ez nem így van.

Firmware
Az emulátor a gépünkben mindössze a hardver környezetet állítja elő virtuálisan. Ez néha annyira tökéletes, hogy a mellékelt animációban látható módon még a képernyő működése is tökéletesen azonos, a képernyőkímélő demó animáció is ugyanúgy fut, mint az eredeti hardveren. 

Ahhoz hogy a virtuális hardverünk életre keljen és működjön is, nem elég maga az emulátor, szükségünk van a hangszer eredeti szoftverére is. Ez nem probléma, ha rendelkezünk az eredeti hardver eszközzel, hiszen ilyen esetben már a birtokunkban van (általában akár a hangszerből is lementhetjük). Ha azonban ez nincs így, akkor a gyártótól függ, hogy elérhetővé teszi-e a szellemi tulajdonát képező szoftvert bárki más számára is. Az Access például csak a hardver tulajdonosai részére engedélyezi legálisan a firmware letöltését és használatát, így ha Virus szintit szeretnénk szimulálni, kell hogy legyen otthon legalább egy hardver Virus szinti is. Maga az emulátor program birtoklása és futtatása nem illegális, csak a rajta futtatott firmware használata illegális, ha a jogtulajdonos azt bizonyos feltételekhez kötötte, amit mi nem tudunk teljesíteni.

Elég erős-e a gépünk az emulátor futtatásához?
Ez hogyan lehet probléma, hiszen ezek a régi hangszerek 150 MHz-en futnak, a mai pécék pedig ennek hússzorosát is könnyedén teljesítik? A válasz a DSP architektúrában van, ahol olyan megoldásokat találunk, ami a pécékben használt 86-os processzorokban nincsenek. Ilyen pl. az 56 bites fixpontos akkumulátor regiszter, moduló címzés vagy hardver visszacsatolás. Ezeket a PC-ben kódként kell futtatni. Minél bonyolultabb rendszert szeretnénk emulálni, annál nagyobb sebességre van szükségünk. Egy Virus A firmwarehez például elég 72 MIP (millió utasítás másodpercenként), a TI viszont már akár 266 MIP-et is megeszik. Miheztartás végett elmondható, hogy a középkategóriás, vagy régebbi felsőkategóriás CPU-kon (i7 4790K) valós időben képes működni, ugyanakkor egy Ryzen 5900x vagy M1/M2 CPU-n több darab együttes futtatása sem okoz gondot.

Ha a letöltés és telepítés előtt meg szeretnénk győződni róla, hogy a gépünk alkalmas-e a futtatásra, akkor a letöltések között találunk egy teszt programot. Ha ez probléma nélkül lefut, akkor a gépünk képes valós időben működtetni az emulátort.

Tapasztalatom szerint a mai gépek kivétel nélkül képesek az emulátort megfelelően futtatni. Az én HP Z420-as munkaállomásomon pl. egy emulátor 128-as puffernél (2,9 ms késleltetés) 3-5%-ot eszik meg a valósidejű CPU-ból, ha nem multi módban használom. Abban még nem is próbáltam, hiszen szerintem sokkal egyszerűbb több vsti-t megnyitni.

Waldorf Micro Q
A Waldorf szerintem nagyvonalúbb mint az Access, hiszen a már nem gyártott Micro Q nevű hardver szintijük firmwarét bárki számára, regisztráció nélkül letölthetővé tette, sőt még extra hangbankokat is kaphatunk hozzá! De mi is az a Micro Q? Ez egy virtuál-analóg szintetizátor, beépített effektekkel és vokóderrel. Az oszcillátorok a szokásos analóg hullámformák mellett Waldorf hullámtáblákat is tartalmaznak, valamint két multi-szűrőt is kapunk. 3 LFO, 4 burkológörbe, modulációs mátrix, és arpeggiátor, amit lépésenként programozhatunk. Természetesen minden digitális, vagyis nincsenek analóg szűrők sem. Ez egy elég komplex szinti.

Nézzük, hogy hogyan kell egy ilyen Micro Q-t telepíteni a gépünkre, mint VST plugint! A jogdíjak elkerülése végett a plugin neve "Vavra", így ezt kell keresnünk a letöltések között.

Első lépés, hogy ellátogatunk a The Usual Suspects oldalára, és letöltjük a szükséges VST plugint. Ha pl. 64 bites Windows rendszerünk van, akkor VST2, VST3 vagy CLAP formátumból választhatunk, attól függően, hogy a DAW-unk vagy más keretrendszerünk melyiket támogatja. Én a példában a Windows VST3 verziót fogom használni, mivel az újabb rendszerek már csak ezt támogatják. Mac tulajdonosok a plugin aláírását kézzel kell hogy elvégezzék, ehhez az információkat megtalálják a letöltések alatt.

A letöltött ZIP fájlt nyissuk meg, majd kézzel másoljuk a benne lévő Vavra.vst3 könyvtárat a gépünk VST3 könyvtárába. Ez alapértelmezés szerint a C:\Program Files\Common Files\VST3 mappában van. Ezzel a plugin már telepítve van, jöhet a firmware, amit közvetlenül a Waldorf oldaláról tölthetünk le.

Ami mindenképpen kell, az a "system"-re kattintva letöltött System.zip fájl. Ha ezt megnyitjuk, akkor a system mappában 3 fájlt találunk, ezek a firmwarek. Érdemes a legújabb mq_2_23.zip-et választani, és az ebben lévő mq_2_23.mid-et kicsomagolni, szintén a VST3 mappába. Nagyon fontos, hogy a firmware fájlnak a VST3 pluginnel egyező mappában kell lennie!

Ha mindent jól csináltunk, akkor a DAW megnyitása után már a plugin listában kell hogy legyen a Vavara. Ha megnyitjuk, akkor működnie is kell. Ha olyan üzenetet kapunk, hogy a firmware nem található, akkor az mq_2_23.mid fájlt nem ugyanoda másoltuk, ahová a vavra.vst3 mappát. A firmwaret ne a vavra.vst3 mappába másoljuk, mert ott nem találja meg, hanem a C:\Program Files\Common Files\VST3 mappába!

Gyári hangbankok

Ha a fenti lépések után elindítjuk a Vavrát, működik a szinti, de nincsenek prezeteink, minden hang ugyanaz lesz. Ahhoz, hogy prezeteket kapjunk, le kell tölteni amire szükségünk van. Sok oldalon találunk prezeteket, de szerintem kezdésként érdemes a Waldorf saját gyári hangjaival kezdeni. Ezeket ugyanonnan tölthetjük le, mint a firmwaret, de most ne a system-re kattintsunk, hanem a sounds-ra. A letöltött zip fájlból csomagoljuk ki azokat a bankokat, amikre szükségünk van. Elvileg mindegy hogy hova másoljuk őket, de én a vavra.vst3 mappába tettem, hogy egy helyen legyenek. (A fejlesztő azt tanácsolja, hogy olyan helyre másoljuk, ahol nem ütközhet a rendszer engedélyezési problémába. ilyen lehet például a Documents mappa, de nyilván ide is érdemes saját mappába tenni őket.) Értelemszerűen a microq_factoryset_2000.mid a 2000-es évben megvásárolható micro Q-ban lévő gyári hangok, a 2001-es pedig az egy évvel későbbiek.

Patch manager

A pluginekben találhatunk egy Patch Manager nevű rendszert, ami az eredeti hardverek esetleges hátrányait küszöböli ki a pluginben. (Ebből a szempontból is jobb a plugin.) Nem csak egyszerűbben és gyorsabban tudunk a prezetek között akár szavak alapján is keresni, de tetszés szerint tudjuk őket rendezni és egyéni színekkel is megjelölni. A Vavra esetében a hangbankokat első esetben kézzel kell a managerhez hozzáadni. Ehhez nem kell mást tennünk, mint megnyitni a plugint, majd a "Patches" gombra kattintani. Ekkor megnyílik a Patch Manager, amiben ilyenkor még nincsen egy prezet sem. A hozzáadáshoz kattintsunk jobb gombban a "Data Sources"-ra, majd válasszuk az "Add folder"-t, és navigáljunk abba a mappába, ahova a letöltött mid fájlokat kicsomagoltuk. Ez a példa szerinti esetben a C:\Program Files\Common Files\VST3\vavra.vst3. A mappaválasztás-ra kattintás után a prezet managerben már megtaláljuk a mappában lévő bankokat. Amelyikre kattintunk, az lesz érvényben, abban tudunk keresni.

Kedvencek
Csak a Waldorftól letöltött bankokban 1500 prezetet találunk, amiből persze nem valószínű, hogy mindegyik fog tetszeni, ezért a gyorsabb navigálás érdekében érdemes kedvenceket megjelölni. Ehhez kattintsunk jobb gombbal a "Favourites"-ra, majd "Add..." és adjunk meg tetszőleges nevet az új mappának. Ha ez megvan, akkor a mappára jobb gombbal kattintva színt is adhatunk neki. A mappába drag'n'drop, vagyis fogd és dobd módszerrel tudjuk behúzni a prezetek közül ami tetszik, egyszerre akár többet is. Ha adtunk színt a mappának, akkor a prezet listában azzal a színnel lesz jelölve amit már kiválasztottunk. Természetesen bármennyi saját mappát készíthetünk.

Szkinek

A szkinek, vagy magyarul bőrök lehetővé teszik, hogy az emulátor grafikai megjelenését nagy mértékben testreszabhassuk. Legegyszerűbb esetben csak átszínezzük ami nekünk nem tetszik, de profibbak akár a teljes megjelenést is megváltoztathatják. A fejlesztő Discord oldalán minden emulátorhoz találhatunk többféle skint, a valódi hardver megjelenésétől a teljesen elrugaszkodottakig. 

Sajnos a telepítésük nem annyira egyszerű, mert elsőként létre kell hoznunk egy skins mappát. Ezt úgy tehetjük meg, ha az emulátor grafikus felületén jobb gombbal kattintunk, majd "GUI Skin" --> "Export current skin...". Ekkor abban a mappában, ahova a VST3 plugint telepítettük, létrejön egy skin mappa. Innentől kezdve már egyszerű a dolgunk, a discordról letöltött fájlokat vagy mappákat ide másoljuk be, majd jobb gomb és "GUI Skin"-el tudunk közöttük váltani.

Gyárilag két szkint kapunk, amik nagyban eltérnek egymástól. Az egyik a "Device", ami az eredeti Micro Q rack változat szerinti elrendezést mutatja, a másik az "Editor", ahol sokkal könnyebben tudunk szerkeszteni, mint az eredeti hardveren. A "gond" az, hogy van olyan gomb, amit csak a "Device"-on tudunk benyomni, pl. a gyári demók, vagy demó patternek meghallgatásához. Erre kínál némileg megoldást pár skin, ahol a hiányzó gombokat áthelyezték az editor oldalra.

Effektek

A szinti programozásáról és egyéb funkciókról most nem ejtünk szót. Érdemes viszont megjegyezni, hogy ezek az emulátor pluginek a hardvernek megfelelően működnek, vagyis van bemenetük is. A Vavra esetében például 2 bemenet és 6 kimenet áll rendelkezésre, így effektként is képes működni. Ezáltal a szinti programokban használt beépített effekteket külső hangforrásokra is alkalmazhatjuk, vagy a külső hangforrást hozzákeverhetjük a szinti hanghoz. Az effektek az EQ-tól a torzítón át a zengetőig terjednek, sőt vokódert is használhatunk. Van például 5.1-es (surround) késleltető is, ami elég ritkaság!

Ahhoz, hogy effektként tudjuk használni a Vavrát, egy külön plugint (is) kell telepíteni, méghozzá a VavraFX-et (ebből is van VST2 és VST3, stb...). Amikor tehát effektként szeretnénk használni, például vokóderként, akkor ne a sima Vavrát nyissuk meg, hanem a VavraFX-et. Bár nálam a sima Vavra is ugyanúgy működik effektként, van egy nagy hátránya, amitől tulajdonképpen értelmetlen. Sajnos a bemenő hangot is hozzákeveri a kimenőhöz, vagyis azt az effektezett hanggal együtt mindig hallani lehet szárazon is.

A gyári prezetek között vannak Ext és Voc kategóriába soroltak is. Ezek a külső hangforrás effektezésére vannak előkészítve, érdemes tehát a kísérletezést velük kezdeni. Jó ha tudjuk, hogy a vavra a külső hangforrást is szinti hangként kezeli. Ez azt jelenti, hogy ahhoz hogy halljuk is a hangot, le kell nyomnunk egy billentyűt a MIDI billentyűzeten (vagy a szekvencerből küldeni egyet).

A vokóderes felhasználásról a gyári kézikönyvben is lehet olvasni. Én ezek szerint jártam el a VavraFX-el, de a bemenő jel érzékenységét nem volt hajlandó változtatni. Ez persze lehet egy sima bug is, amit később javítani fognak. Ettől eltekintve a gyári prezetekben szépen működött a beépített vokóder.

Utolsó tippként ajánlom meglátogatni a Synthesizer ROM archive oldalát, ahol sok régebbi szinti firmwaret találhatunk, persze nem mindegyikhez van már emulátor plugin!

Eredményes szintizést kívánok mindenkinek!