Sampler (Klangerzeuger)

Lichtton Orgel (1936), ein frühes Sampling Organ unter der Verwendung analogen optischen Datenspeichers

Fairlight (1979)

Ein AKAI MPC2000 sampling Sequenzer (1997)

Ein Sampler ist ein elektronisches, meistens über MIDI ansteuerbares Musikinstrument, das Töne jeglicher Art aufnehmen und auf Tastendruck in verschiedener Tonhöhe wiedergeben kann.

Siehe auch Sampling (Musik).

Funktion

Ein Sampler muss in der Lage sein, aufgenommene Töne, die sogenannten "Samples", ohne Verzögerung abzuspielen, und das auch noch in anderer Tonhöhe als bei der Aufnahme. Zu diesem Zweck werden reale Klänge (über Mikrofon oder von anderen Tonquellen) digital aufgenommen. Dabei wird das Audiomaterial abgetastet und als kurze Audiodatei, eben als "Sample", gespeichert. Bei der Wiedergabe kann der Prozessor des Samplers das Abspielen beschleunigen oder verlangsamen, wodurch sich die Tonhöhe des Klanges ändert.

Das Speichern von analogen Signalen geschieht durch Abtastung der Amplitude in regelmäßigen Abständen (Digitalisierung). Die Frequenz dieser einzelnen Messungen bezeichnet man als Samplingrate. Die Feinheit der Abtastung nennt man Auflösung, sie ist abhängig von der Bitzahl, mit der ein Wert von einem ADC quantisiert wird (eine entsprechende Bitanzahl des Speicher-Datentyps vorausgesetzt). In modernen Samplern gebräuchlich sind Sampleraten von 44,1 kHz bis 192 kHz und 16 bis 32 Bit Quantisierungs-Auflösung. Unter Hip-Hop- oder experimentellen Musikern erfreuen sich aber auch technisch veraltete Sampler mit 8 oder 12 Bit Auflösung einer hohen Beliebtheit aufgrund des als „dreckiger“ und wärmer empfundenen Sounds.

Das fertige Sample muss gespeichert werden, was heutzutage üblicherweise auf einer Festplatte geschieht. Frühe Sampler benutzten dazu Disketten. Was die maximale Länge der verwendeten Samples in der Anfangsphase stark einschränkte, war der damals sehr teure RAM Speicher. Um ein Sample abspielen zu können, muss es zunächst vom Massenspeicher in den RAM kopiert werden. Dazu benötigt ein Sampler außerdem einen schnellen Prozessor, der die nötigen Umrechnungen zur Tonhöhenveränderung bewältigen kann.

Hardware-Sampler sind eigentlich gewöhnliche Computer und wurden früher auch aus Standardbauteilen hergestellt. Inzwischen sind sie jedoch größtenteils mit speziellen Bauteilen bestückt, den auf hochwertige Audiobearbeitung maßgeschneiderten DSPs, die insbesondere als DA-Wandler dienen, also das digitale Signal wieder hörbar machen bzw. das analoge Audiosignal abtasten. Software-Sampler erledigen dieselbe Aufgabe mit dem Hauptprozessor des Computers, es gibt aber verschiedene Kombinationen von externen DA-Wandlern und Soundkarten in Verbindung mit einem PC und einem Software-Sampler.

Da ein Sample wegen des begrenzten Speicherplatzes nicht beliebig lang sein kann, wird das Tonmaterial beim Abspielen meistens nach einer gewissen Zeit (nach der Einschwingphase, die für die Klangcharakteristik besonders wichtig ist) in einer Endlosschleife (Loop) wiederholt. Da der Gesamtklang von natürlichen Instrumenten (z. B. Klavier) jedoch aus mehr als der Summe der Einzeltöne besteht, wird das Sampling häufig durch andere Klangerzeugungsmethoden ergänzt (z. B. Physical Modelling zur Nachbildung von Gehäuseresonanzen u. ä.). Außerdem verfügen fast alle Geräte über eine große Bandbreite von Filtern, eingebauten Effekten und anderen Klangformungsmethoden, was sie zu vollwertigen Synthesizern macht.

Das Aufnehmen und Schneiden von Samples ist eine aufwendige und zeitraubende Arbeit, weswegen viele Musiker sich fertige Sample-Libraries auf CD oder DVD kaufen. Es gibt auch Hardware-Sampler, die nur abspielen, aber nicht aufnehmen können, sie werden auch als Rompler bezeichnen (von ROM, read-only memory). Heutzutage umfassen Instrumentalsamples, die alle Feinheiten eines natürlichen Instruments wiedergeben sollen, leicht mehrere Gigabyte.

Vorläufer

Vorläufer des Sampler sind folgende Instrumente, die bereits Techniken verwenden, die später den Klangerzeuger definierten:

• Im technischen Museum in Wien steht ein „Superpiano“ aus dem Jahr 1928 mit fotoelektrischer Klangerzeugung durch rotierende gemustert gelochte Metallscheiben, die 1929 durch Filmscheiben ersetzt wurden, auf denen mit Lichttontechnologie Sprache und Musik aufbelichtet werden konnte, also ein perfekter Sampler, obendrein mit Lochkartensteuerung zum Erstellen von Sequenzen, seiner Zeit weit voraus.

• Die von Edwin Welte in den 1930er-Jahren entwickelte Lichttonorgel benutzt ebenfalls Grundprinzipien der Sample-Technik.

• Die Grundidee, vorher aufgenommene Naturtöne auf Tastendruck wiederzugeben, findet sich beim Mellotron, einem Keyboardinstrument, das pro Taste ein einzelnes, ca. acht Sekunden langes Tonband mit einem vom Hersteller aufgenommenen Klang abspielen kann. Diese konnten nicht geloopt werden.

• Die Idee, die Tonhöhe bei der Wiedergabe musikalisch sinnvoll zu verändern, findet sich bei einem namentlich nicht genannten Tonbandgerät im Studio von Pierre Schaeffer und Pierre Henry, das so modifiziert worden war, dass es ein Tonband in zwölf verschiedenen Geschwindigkeiten abspielen konnte, die den zwölf Halbtönen des westlichen Tonsystems entsprachen.

Technisch möglich wurde der Sampler in dem Moment, als die Prozessorleistung ausreichte, ein gespeichertes Sample in Echtzeit in einer anderen Tonhöhe wiederzugeben. Der erste kommerziell erhältliche Sampler war 1979 der Fairlight CMI, der damals für den Gegenwert von heute ungefähr 1 Million US-$ zu bekommen war; dieses Gerät unterscheidet sich von späteren Samplern u. a. dadurch, dass es zur Änderung der Tonhöhe dasselbe Audio-Sample mit geänderter Abtastfrequenz vollständig abspielt. Spätere Sampler behalten hingegen eine konstante Abtastfrequenz für die Wiedergabe bei und ändern je nach gewünschter Tonhöhe die Schrittweite, mit der sie das jeweils nächste auszugebende Sample aus dem Speicherinhalt auswählen. Der Ensoniq Mirage war 1985 der erste Massensampler mit Multisamplingmöglichkeiten für unter 6000 DM. Der S612 von Akai war der erste einigermaßen erschwingliche Sampler in 19 Zoll Gehäuseausführung und wurde aufgrund dessen auch „Volkssampler“ genannt. Er war der erste in Japan hergestellte Sampler überhaupt.

Software-Sampler

LinuxSampler mit der Benutzeroberfläche Fantasia, Teil des JSampler Projekts, ermöglicht eine einfache Steuerung.
(JSampler ist unter GPL 2.0 Lizenz veröffentlicht^[1])

Ein Software-Sampler ist ein Computerprogramm, das einen Sampler emuliert, also beliebige digital aufgenommen Klänge abspielen kann. Es darf als Nachfolger der klassischen Hardware-Modelle betrachtet werden.

Realisiert werden kann die Tonhöhenänderung eines gespeicherten, digitalen Samples durch entsprechendes Resampling auf die feststehende Abtastrate des Soundhardware-Ausgabekanals. Bei dem Resampling kann jedoch besonders beim erhöhen der Tonhöhe das Abtastheorem verletzt werden und störende Alias-Effekte auftreten. Es gibt viele algorithmische Ansätze diese Effekte zu mindern, die Qualität die hierbei von Samplern erreichen wird, ist eine wichtigstes Qualitätsunterscheidungsmerkmal.^[2][3]

In den Anfangszeiten der Software-Sampler bestand die Schwierigkeit, dass das Hoch- und Herunterrechnen von Audio-Dateien viel Rechenzeit und Speicherplatz erforderte. Bis Mitte der 1990er Jahre waren deswegen auf handelsüblichen PCs nur monophone (einstimmige) Software-Sampler lauffähig, die sich bestimmter Tricks bedienten, um die Rechenzeiten zu verkürzen. So sind Software-Sampler seit etwa 1997 auch auf PCs echtzeitfähig und haben in so gut wie allen Bereichen hardwarebasierte Sampler verdrängt. Vorteile durch geringere Kosten, größeres Display (Monitor des Computers), mehr RAM, schnellere Verarbeitung, Einbindung in andere Software haben dazu geführt.

Die meisten heute gebräuchlichen Softsampler sind modular aufgebaut und teilweise mit Software-Synthesizern kombiniert. Bekannte Programme sind z. B. EXS24 (nur Apple Logic), Gigastudio, Halion, LinuxSampler oder Kontakt. Diese Softwaresampler sind als Plugins für Sequenzer-Programme wie Cubase, Sonar oder Logic aufgebaut. Ein selbständiger, hostunabhängiger Sampler steckt im MusikLaborSynth.

Die Samples werden nicht komplett in den RAM geladen, sondern lediglich die ersten Augenblicke. Bei Bedarf wird dann der Rest des Samples zum Abspielen von der Festplatte nach geladen. Das verkürzt auch Ladezeiten auf ein Minimum. Anfänglich beherrschte dieses lediglich der Gigasampler/Gigastudio von Tascam.

Renoise, ein graphischer, trackerartiger Sequenzer, mit integriertem Sampler

Auch die in den 1980er und 1990er Jahren auf Heimcomputern entwickelten Tracker Sequenzer können zu den Software-Samplern gerechnet werden, da das Echtzeit-Resampling notwendige Fähigkeit des Tracker Grundkonzepts ist.^[3] Ein aktueller Tracker mit sehr guten Sampler Eigenschaften ist beispielsweise der Renoise Tracker.^[2]

Literatur

• Roland Enders: Das Homerecording Handbuch. 3. Auflage, Carstensen, München 2003, ISBN 3-910098-25-8
• Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser, Leipzig 2006, ISBN 3-446-40198-9

Weblinks

 Commons: Hardware Sampler – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• LinuxSampler – Open-Source-Sampler mit disk-streaming für Windows, Linux Mac OS X (engl.)
• Sample Player – HTML-5-Sample-Player (läuft unter Firefox ab Version 3.5, nutzt das HTML-5-<audio>-Element)(engl.)
• ShortCircuit – sehr umfangreicher Freeware Sampler im VST-Format

Einzelnachweise

1. ↑ Licenses. The Linux Sampler Project. Abgerufen am 9. Januar 2011.
2. ↑ ^{a b} Simon V. (8. Mai 2001): Sampler anti-aliasing and pitch-shifting comparison (englisch). www.simonv.com. Abgerufen am 5. Februar 2011.
3. ↑ ^{a b} Matthias Ziegs (2005): Resampling Qualität im Vergleich (german). MAZ-Soundtools. Abgerufen am 5. Februar 2011.