Программный синтезатор - Software synthesizer

Программный синтезатор или синтезатор это компьютерная программа , которая генерирует цифровой звук , как правило , для музыки. Компьютерное программное обеспечение, которое может создавать звуки или музыку, не ново, но прогресс в скорости обработки теперь позволяет программным синтезаторам выполнять те же задачи, которые ранее требовали специального оборудования обычного синтезатора . Softsynths может легко взаимодействовать с другим музыкальным программным обеспечением, таким как музыкальные секвенсоры, обычно в контексте цифровой звуковой рабочей станции . Программные синтезаторы обычно менее дороги и могут быть более портативными, чем специализированное оборудование.

Типы

Софт-синтезатор Bristol Mini

Softsynths может охватывать ряд методов синтеза, включая субтрактивный синтез (включая аналоговое моделирование , подтип), FM-синтез (включая синтез подобного фазового искажения ), синтез физического моделирования , аддитивный синтез (включая связанный ресинтез ) и синтез на основе образцов. .

Многие популярные аппаратные синтезаторы больше не производятся, а эмулируются программно. Эмуляция может даже распространяться на графику, которая моделирует точное размещение исходных аппаратных элементов управления. Некоторые симуляторы могут даже импортировать оригинальные звуковые патчи с точностью, почти неотличимой от оригинального синтезатора. Популярные синтезаторы, такие как Minimoog , Yamaha DX7 , Korg M1 , Prophet-5 , Oberheim OB-X , Roland Jupiter 8 , ARP 2600 и десятки других классических инструментов, были воссозданы в программном обеспечении.

Некоторые softsynths сильно образец основы, и часто имеют больше возможностей , чем аппаратные блоки, так как компьютеры имеют меньше ограничений на памяти , чем специализированные аппаратных синтезаторы. Некоторые из этих синтезаторов на основе сэмплов поставляются с библиотеками сэмплов размером в несколько гигабайт. Некоторые из них специально разработаны для имитации реальных инструментов, таких как пианино. Многие библиотеки сэмплов доступны в общем формате, например .wav , .sf или .sf2 , и могут использоваться практически с любым программным продуктом на основе сэмплера.

Основным недостатком использования программных синтезаторов часто может быть большая задержка (задержка между воспроизведением ноты и прослушиванием соответствующего звука). Уменьшение задержки требует увеличения нагрузки на процессор компьютера. Когда программный синтезатор работает как плагин для главного секвенсора, и программный синтезатор, и секвенсор соревнуются за процессорное время. Многопроцессорные компьютеры справляются с этим лучше, чем однопроцессорные. Поскольку процессор становится перегруженным, звуковые артефакты, такие как «щелчки» и «хлопки», могут быть слышны во время исполнения или воспроизведения. Когда процессор полностью перегружается, главный секвенсор или компьютер может зависнуть или выйти из строя. Увеличение размера буфера помогает, но также увеличивает задержку. Однако современные профессиональные аудиоинтерфейсы часто могут работать с чрезвычайно низкой задержкой, поэтому в последние годы это стало гораздо меньшей проблемой, чем на заре компьютерной музыки .

Также возможно создание звуковых файлов в автономном режиме , то есть создание звука не обязательно должно происходить в реальном времени или в реальном времени. Например, входом может быть файл MIDI, а выходом - файл WAV или файл MP3. Воспроизведение файла WAV или MP3 означает просто воспроизведение предварительно рассчитанной формы волны. Преимущество автономного синтеза заключается в том, что программное обеспечение может тратить столько времени, сколько необходимо для генерации результирующих звуков, потенциально повышая качество звука. Например, для генерации 1 секунды звука в реальном времени может потребоваться 30 секунд вычислительного времени. Недостатком является то, что изменения музыкальных характеристик нельзя услышать сразу.

Часто композитору или виртуальному дирижеру нужен «черновой режим» для первоначального редактирования партитуры, а затем он использует «производственный режим» для создания высококачественного звука по мере приближения к окончательной версии. Черновой режим позволяет ускорить выполнение работ, возможно, в реальном времени, но не будет иметь полного качества производственного режима. Черновой рендеринг примерно аналогичен каркасной или «большой многоугольной» анимации при создании 3D-анимации или CGI . И то, и другое основано на компромиссе между качеством и временем обработки проектов и изменений.

Программный инструмент

вверху: Программные инструменты

Сэмплер HALion Sonic SE
Groove Agent ONE - проигрыватель сэмплов ударных

внизу: программные процессоры эффектов
в Cubase 6 (изображение CC-BY-SA-3.0)

Программный инструмент может быть синтезирован вариант реального инструмента (например , под звуки скрипки или барабанов ), или уникальный инструмент, порожденных компьютерного программного обеспечения. Программные инструменты были сделаны популярным сходимостью синтезаторов и компьютеров, а также программное обеспечение для секвенирования , как GarageBand , Logic Pro (ориентирована на профессионалов), с открытым исходным кодом проекта Audacity и Ableton Live , которая ориентирована на живые выступления. Также следует отметить такие программы, как Csound и Nyquist , которые можно использовать для программирования программных инструментов. Программный инструмент похож на SoundFont .

Совместимость плагинов

Автономные программные синтезаторы запускаются на компьютере как программа, поэтому дополнительное программное обеспечение не требуется. Для плагина softsynths требуется хост-приложение, такое как цифровая звуковая рабочая станция , которая записывает воспроизводимую музыку. Общие технологии плагинов включают VST , AU и LADSPA .

Сравнение с цифровыми аппаратными синтезаторами

Программные синтезаторы могут иметь более совершенные алгоритмы, чем цифровые аппаратные синтезаторы из-за гораздо большей скорости обработки (а также поддержки обработки с плавающей запятой и размера слова более 24 бит ) процессоров x86-64, которые современные персональные компьютеры для создания музыки имеют более то цифровые сигнальные процессоры найти в обычных аппаратных синтезаторов. Преимущество выделенного оборудования заключается в том, что оно может быть более стабильным, а также в том, что оно часто имеет физический пользовательский интерфейс (ручки и ползунки), которым легче манипулировать во время выступления. Многие программные синтезаторы используют математические алгоритмы, которые напрямую имитируют электронные компоненты и схемы исходного аппаратного синтезатора. Это производит исключительно аутентичный звук, даже фиксируя недостатки оригинального оборудования, такие как дрейф генератора, вызванный термической чувствительностью компонентов.

Типовые программные синтезаторы

DiscoDSP Discovery
Звуковая Академия ANA и ANA2
Spectrasonics Omnisphere 2
U-He Diva
Сыворотка Xfer Records
UVI Falcon
Lennar Digital Sylenth1
Massive , Reaktor 6 и FM8 от Native Instruments
Вальдорф Ларго
Синапс Дюна 3

Разработчики программных синтезаторов, такие как Arturia, предлагают виртуальные версии аналоговых синтезаторов, таких как Minimoog , ARP 2600 , а также Yamaha CS-80. Gforce производит Minimoog со звуками, разработанными Риком Уэйкманом и версией ARP Odyssey .

Синтезаторы Linux

Alsa Modular Synth 2.1.2 с примером предустановки, работающий на Linux Mint 20 Xfce

ZynAddSubFX - это бесплатный программный синтезатор с открытым исходным кодом для Linux , macOS и Windows . Он может генерировать полифонические, мультитембральные и микротональные звуки в реальном времени. Это бесплатная программа, распространяемая по версии 2 Стандартной общественной лицензии GNU .

Есть много других программных синтезаторов с открытым исходным кодом, доступных бесплатно для операционных систем на базе Unix, включая amsynth , Hexter , TAL NoizeMaker, Xsynth, Wsynth, WhySynth, Add64, OBXD, Mx44, Phasex, Alsa Modular Synth, Bristol и другие.

Программный синтезатор Microsoft GS Wavetable SW

Microsoft GS Wavetable SW Synth (основанный на синтезе на основе сэмплов ), включенный в экземпляры DirectX как неотъемлемая часть DirectMusic, представляет собой версию Roland Virtual Sound Canvas с набором звуков GS, лицензированный Microsoft от Roland Corporation в 1996 году. GM.DLS, содержащий образцы, находится в формате DLS .

Мобильный синтезатор

Интегрированные процессоры, включенные в мобильные телефоны, стали настолько быстрыми, что приложения (приложения) синтезатора могут играть с теми же возможностями, что и классические аналоговые или цифровые синтезаторы. Они могут иметь несколько генераторов с сигналами с широтно-импульсной модуляцией , частотной и амплитудной модуляцией, формированием огибающей ADSR и рядом эффектов цифровой обработки звука, таких как фильтр, возбудитель, задержка, хорус и реверберация. Одним из примеров является синтезатор Windows Phone.

В последнее время было выпущено много виртуальных синтезаторов для устройств Apple iOS (iPad, iPhone и iPod Touch). Многие из них от независимых разработчиков. Производители оборудования также выпустили приложения для iPad и iPhone, включая Moog Music , Korg , Roland Corporation , Akai и Tascam .

Apple Logic Studio поставляется с различными программными синтезаторами, включая FM, Bass, Analog, Ensemble, а также эмуляцию электрического пианино и Hammond B-3.

Список некоторых более ранних программных синтезаторов для ПК

WinGroove ( Windows 3.1x , 1995)
Звуковое моделирование AudioSim ( DOS , 1996)
AXS (аналоговая система Xpansion) ( Windows 95/98, 1998)
Орангатор ( Windows 95/98, 1997)
SimSynth ( Windows 95/98, 1995)
Синоптический зонд ( Windows 95/98, 1999)
Microsoft GS Wavetable SW Synth (присутствует в Windows 98 и более поздних версиях Windows)

Languages

In other projects