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VST-Plugin "FTM String"
Im Rahmen einer Bachelorarbeit hat Daniel Maaß unter der Betreuung von Stefan Petrausch ein sogenanntes VST-Plugin (Virtual Studio Technology) erstellt, mit dem man die am Lehrstuhl entwickelten Methoden zur Digitalen Klangsynthese durch physikalische Modellierung unter "harten" Anwender-Bedingungen in der Praxis testen kann. Dabei wurde das Modell einer schwingenden Saite in Form einer partiellen Differentialgleichung mit Hilfe der Funktionaltransformationsmethode gelöst und von Stefan Petrausch in der Programmiersprache C++ implementiert. Die entstandenen Funktionen wurden dann von Daniel Maaß angepasst und ergänzt um den VST- Vorgaben gerecht zu werden. Zusätzlich wurde noch die erste Version einer Benutzeroberfläche erstellt. Das fertige Plugin kann im folgenden heruntergeladen werden. Viel Spaß beim testen und spielen!
VST-Schnittstelle
Die 1996 von Steinberg entwickelte "Virtual Studio Technology" (kurz VST) ist eine flexible Programmier-Schnittstelle, die es jedem Programmierer (der sich damit auskennt) ermöglicht eigenen Code zur Audioverarbeitung als Plugin von VST-kompatiblen Host-Anwendungen ausführen zu lassen. Typische Hosts sind Sequenzerprogramme wie beispielsweise CuBase von Steinberg selbst. Da es sich aber um eine offene Schnittstelle handelt, existieren auch vergleichbare andere Anwendungen für die verschiedensten Betriebssysteme. Weitere Information zu VST findet man bei Steinberg selbst, detailliertere Information zur Programmierung und ein "Software Development Kit" (SDK) findet man hier.
Das Plugin
Das Plugin simuliert in erster Linie eine schwingende Saite die an einem bestimmten Punkt durch eine Art zupfen oder schlagen angeregt wird. Da das Modell dieser Saite allerdings so allgemein gehalten ist, ist es im Endeffekt möglich, jede Art von eindimensionalen schwingendem Körper mit Hilfe dieses Plugins nachzuahmen. Das umfaßt eine Vielzahl von Saiteninstrumenten, wie Gitarre, Bass und Cembalo, aber auch Schlaginstrumente wie Xylophon, Vibraphon und Glockenspiele. Die Art des simulierten Instrumentes wird dabei allein durch die physikalischen Parameter des Modells bestimmt, die sowohl stufenlos als auch im laufenden Betrieb geändert werden können. Die Stärke des Plugins, und der dahinterliegenden Funktional-Transformations-Methode (FTM), liegt also weniger in der exakten Reproduktion von realen Musikinstrumenten, sondern mehr in der Variabilität und Flexibilität des Synthesisers. Durch das "Parameter-Scratching" erhält man neue Dimensionen in der musikalischen Gestaltung.Das Plugin kommt mit einer eigens entwickelten Oberfläche, die Zugriff auf die erwähnten physikalischen Parameter gewährt. Eine Abbildung dieser Oberfläche mit erklärenden Worten zu diesen Parametern findet man hier. Die Integration des Plugins in der Host-Anwendung (hier als Beispiel CuBase) kann man hier sehen. Zum besseren Verständnis des Plugins bietet folgende Tabelle eine detaillierte Beschreibung der Parameter und Bedienelemente, wie sie sich auf dem Plugin befinden.
| Parameter | Beschreibung: | |
|---|---|---|
| Typ: | Name | |
| Physik | Young's Modulus | Härte des Materials: Widerstand der Saite gegen Biegung. |
| " | Mass Density | Dichte des Materials: Gewicht der Saite bezogen auf ihr Volumen. |
| " | Cross Section Area | Querschnittsfläche: Dicke der Saite zum Quadrat mal Pi durch 4. |
| " | Moment of Inertia | Geometriekonstante: Bei runden und langen Saiten immer 1/12*Masse*Länge*Länge. |
| " | String Tension | Zugspannung: Kraft mit der die Saite eingespannt ist. |
| " | Frequency Independent | Dämpfung: Frequenzunabhängige Dämpfung der Saite. |
| " | Frequency Dependent | Dämpfung: Frequenzabhängige Dämpfung der Saite, hohe Obertöne werden stärker gedämpft. |
| " | Release | Ausklingdauer: Wie lange klingt der Ton noch, wenn der Gitarrist ihn abdämpft. |
| Erregung | Excitation Point | Erregungspunkt: An welcher Stelle der Saite (0%-100%) wird sie vom Gitarristen gezupft. |
" | Input Type | Erregungsart: Auf welche Art (mit welchen Stil) wird die Saite gespielt. |
| " | Input Length | Erregungslänge: Wie hart wird die Gitarre gespielt. |
| Abgriff | Record Point | Abgriffpunkt: Wo auf der Saite (0%-100%) befinden sich die Tonabnehmer. |
| Bedienung | Borders | Wertebereich: Ermöglicht die freie Einstellung des Wertebereichs der physikalischen Parameter. |
| " | Voices | Polyphony: Bestimmt die maximale Anzahl an gleichzeitig klingenden Saiten. |
| " | Harmonics | Obertöne: Anzahl der Obertöne pro gespieltem Ton. Bestimmt die Qualität des Klangs. |
| " | Volume | Lautstärke: Aussteuerung des Plugins |
Download
Zur Zeit steht nur eine Windows-Version zum Download bereit. Eine Macintosh-Version, sowie eine Linux-Version sind in Arbeit. Hilfreiche Tips und Vorschläge dazu werden gerne entgegengenommen. Zur Installation muß man die "dll" nur in den VST-Ordner verschieben, so daß sie die Host-Anwendung problemlos findet. Alles weitere ist der Bedienung der Host-Anwendung zu entnehmen.- VST-Plugin "FTM String", Windows-Library: Download (1.4MB)
Stefan Petrausch, Erlangen den 29. Apr. 2005
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webmaster@nt.e-technik.uni-erlangen.de | |
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