Csound

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Csound ist eine Audio-Programmiersprache. Sie wurde in den 1980er Jahren von Barry Vercoe am Electronic Music Studio des MIT, basierend auf den Music-N Systemen von Max Mathews, entwickelt. Die erste Veröffentlichung stammt aus dem Jahre 1986.<ref>Richard Boulanger: The Csound Book. MIT Press, 2000, S. xxix.</ref>

Als Audio-Programmiersprache dient Csound sowohl der Synthese (deshalb auch als Software-Synthesizer bezeichnet) als auch der Bearbeitung von Klängen, beispielsweise über Filter, Modulation, Granulierung oder Fourier-Transformation. In den 1980er und 90er Jahren wurde Csound meistens offline zur Generierung von Audio-Dateien eingesetzt; seit den 2000er Jahren ebenso für Live-Musik im Bereich Elektronik verwendet. Die für die Echtzeitanwendung erforderlichen Steuerungssignale werden dabei über MIDI, Open Sound Control (OSC) oder die Computer-Tastatur übermittelt.

Kompilierung und Ausführung

In der Programmiersprache C geschrieben, übernimmt Csound die Abfolge aus Kompilierung und Ausführung. Das in Csound geschriebene Programm wird zunächst kompiliert. Ist die Kompilierung erfolgreich, kann das Programm ausgeführt werden.

Die grundlegenden Einheiten eines Csound-Programms werden „Instrumente“ genannt (bezeichnet durch Zahlen oder Namen). Sind sie einmal kompiliert, können sie jederzeit gestartet oder gestoppt werden.<ref>Auch die Re-Kompilierung eines Instruments bei laufendem Csound ist seit Csound 6 möglich („Live-Coding“)</ref> Dies geschieht traditionell durch eine Anweisungsliste („score“ = Partitur), kann aber genauso gut in Echtzeit geschehen (über MIDI, OSC, Tastatur), oder durch eine Generierung innerhalb des Programms selbst.

Beispiele

Das folgende Csound-Instrument erzeugt einen Sinuston von 415 Hertz mit −12 dB und schreibt ihn auf den Output:

<syntaxhighlight lang="text"> instr Sinus ; Beginn einer Instrumenten-Definition (Schlüsselwort 'instr')

aSinus poscil ampdbfs(-12), 415   ; Oszillator 'poscil' mit Argumenten rechts und Ergebnis links
out aSinus                        ; die Variable 'aSinus' wird als Audio-Signal herausgegeben

endin ; Ende der Instrumenten-Definition (Schlüsselwort 'endin') </syntaxhighlight>

Statt dieser traditionellen Schreibweise kann seit Csound 6 auch (ähnlich wie in Python und anderen Sprachen) funktional geschrieben werden:

<syntaxhighlight lang="text"> instr Sinus

out(poscil(ampdbfs(-12), 415))

endin </syntaxhighlight>

Zum Aufruf dieses Instruments verwendet man meist eine XML-ähnliche Datei, die aus drei Abschnitten besteht:

den Optionen <CsOptions>, die beispielsweise angeben, ob ein Klang in Echtzeit gewünscht ist oder eine Audio-Datei geschrieben werden soll
den Instrumenten <CsInstruments>, also dem eigentlichen Programmtext
der Partitur <CsScore>, also dem Aufruf von Instanzen der definierten Instrumente.

Die folgende Datei schreibt den Output in Echtzeit (Option '-o dac') auf die Audiokarte und ruft das Instrument „Sinus“ zweimal:

 <CsOptions>
 ; Getestet mit: Csound version 6.07 (double samples) Mar 5 2016 unter Debian Linux
   -o dac             ; Output auf den Digital-to-Analog-Converter schreiben
 </CsOptions>

 <CsInstruments>
   sr     = 44100     ; Samplerate 44100 Hz (Signalrate für die Ausgabe)
   ksmps  = 32        ; Anzahl von Samples in einem Audio-Array (Blockgröße)
   nchnls = 1         ; Anzahl der Ausgabekanäle (1 bedeutet Mono, 2 Stereo)

   instr Sinus
     out(poscil(ampdbfs(-12), 415))
   endin
 </CsInstruments>

 <CsScore>
   i "Sinus" 0 2      ; Instrument "Sinus" wird mit Startzeit 0 und Dauer 2 (Sekunden) gerufen
   i "Sinus" 3 1      ; Instrument "Sinus" wird mit Startzeit 3 und Dauer 1 gerufen
 </CsScore>

</CsoundSynthesizer> </syntaxhighlight>

Will man stattdessen dieses Instrument durch ein MIDI-Keyboard aktivieren, wird der Score freigelassen, so dass Csound nach der Kompilierung läuft und auf Echtzeitereignisse (Real-Time Events) wartet. Der folgende Code bestimmt die Amplitude und Frequenz des Csound-Instruments aus der Anschlagstärke (Velocity) und Tasten-Nummer des MIDI-Keyboards. Außerdem wird eine Hüllkurve eingefügt, so dass der Ton am Anfang und Ende keine Artefakte (Klicks) erzeugt:

 <CsOptions>
   -o dac                ; Live Audio
   -M a                  ; alle MIDI-Geräte benutzen / lesen
   --midi-velocity-amp=4 ; Umformung der Velocity in Amplitude und Übergabe als Parameter 4 (p4) an das Instrument
   --midi-key-cps=5      ; Umformung der Tasten-Nummer (MIDI Key) in Frequenz und Übergabe als Parameter 5 (p5)
 </CsOptions>

 <CsInstruments>

   instr Sinus
     aSinus = poscil(p4, p5)         ; Anwendung der MIDI-Werte
     out(linenr(aSinus,.1,.5,.01))   ; Hüllkurve mit 0.1 Sekunden Einblende und 0.5 Sekunden Ausblende
   endin

 </CsInstruments>

 <CsScore>
 </CsScore>

</CsoundSynthesizer> </syntaxhighlight>

Auch aus einem Csound-Instrument selbst können Echtzeit-Ereignissen generiert werden. Im folgenden Beispiel ruft jede aufgerufene Instanz eine neue Instanz des Instruments „Sinus“ auf, so dass sich eine endlose Kette ergibt. Durch die selbständige Generierung von Start und Dauer ergeben sich teils kleine Überlagerungen, teils Pausen.

 <CsOptions>
   -o dac
 </CsOptions>

 <CsInstruments>
   seed 0                                           ; Zufallszahlen werden bei jedem Durchlauf neu generiert

   instr Sinus
     aSinus = poscil(ampdbfs(random:i(-30,-6)), cpsoct(random:i(8,10)))  ; Lautstärken -30..-6 dB, Tonhöhen Oktave 8..10
     out(linen(aSinus,p3/10,p3,p3/2))               ; Ton wird mit Hüllkurve herausgegeben
     schedule("Sinus",random:i(1,3),random:i(1,5))  ; neue Instanz wird gerufen (Start 1..3, Dauer 1..5 Sekunden)
   endin

   schedule("Sinus",0,3)                            ; erster Aufruf des Instruments, danach Selbstgenerierung

 </CsInstruments>

</CsoundSynthesizer> </syntaxhighlight>

Frontends

Um Csound-Code zu schreiben, diesen zu kompilieren, eine Instanz von Csound aufzurufen und Echtzeitereignisse zu verwalten, sind heute verschiedene Frontends verfügbar. Klassisch ist dabei der Aufruf von Csound auf der Kommandozeile. Wird etwa das letzte Beispiel als Nur-Text-Datei unter dem Namen „endlos.csd“ gespeichert, so kann man diese unter Linux, Mac oder Windows in einem Terminal so ausführen:

<syntaxhighlight lang="text"> csound endlos.csd </syntaxhighlight>

Daneben existieren Integrierte Entwicklungsumgebungen, die Syntax-Highlighting und graphische Benutzeroberflächen bieten. Am gebräuchlichsten ist derzeit CsoundQt,<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:CsoundQt|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=CsoundQt}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://csoundqt.github.io/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=CsoundQt}}}}%7C[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://csoundqt.github.io/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=CsoundQt}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2020-10-01 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Die flexibelste Einbindung von Csound bietet die API. Dabei wird die Csound Engine (im Kern eine Audio-Bibliothek) über eine andere Programmiersprache gerufen und gesteuert. Es gibt Anbindungen für C, C++, Python, Java (einschließlich Scala und Clojure), JavaScript, C#, Common Lisp und andere.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Csound: Main Page|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Csound: Main Page}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://csound.com/docs/api/index.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Csound: Main Page}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://csound.com/docs/api/index.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Csound: Main Page}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2020-10-01 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Weblinks

csound.github.io – offizielle Community-Website mit weiterführenden Links zu Download, Dokumentation, Fontends usw.
CsoundQt – in Qt entwickeltes grafisches Frontend
Blue – javabasierte grafische Entwicklungs- und Kompositionsumgebung
Cabbage – auf Generierung von VST Plugins ausgerichtete grafische Entwicklungsumgebung
en.flossmanuals.net – Csound in der Sammlung FLOSS Manuals
Csound: A C-Based Audio Programming Language – alte Community-Seite mit FAQ, Handbüchern, Programmierbeispielen und Zusatzprogrammen; derzeit nicht mehr gepflegt
Csound-Projekt auf SourceForge.net mit Download-Dateien
Richard Boulanger: the csound TOOTorials (englisch)
Richard Boulanger: Introduction to Sound Design in Csound. The Csound Book, Chapter 1 (englisch)
Michael Gogins » Csound Downloads – PDF-Tutorials zu CSound und Algorithmischer Komposition mit CSound und der Erweiterung CsoundAC Python
The Csound Tutorials. Einsteigerseminar, startet mit A Beginning Tutorial von Barry Vercoe dem Csound-Erfinder
Jens Groh: Was ist Csound? Einführung im forum experimentelle musik und computer
Peter Kiethe: Was ist Csound. In: ZeM, Heft Nr. 23, Frühjahr 2000, S. 4 ff. (Zentrum für Elektronische Musik e. V.)
csconf2011 – Videos von der 1. Internationalen Csound Konferenz in Hannover, 2011
csconf2015 – Videos von der 3. Internationalen Csound Konferenz in St. Petersburg, 2015

Einzelnachweise

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