Jak si postavit varhany

Dnešní článek nebude z theologické oblasti a nebude tedy laděn konfrontačně (pokud by ovšem neměl někdo tendenci flamewařit ve stylu varhany vs. kytara nebo Linux vs. Widle :-) ). Chtěl bych se s vámi podělit o pár svých poznatků a zkušeností na poli hudebním a počítačovém, respektive z propojování obou světů za účelem dosažení krásna k chválení Pána Boha.

Motivace

Od svých cca 16 let až do svého nástupu na faru jsem působil jako chrámový varhaník a poměrně intenzivně jsem vyhrával v různých evangelických i katolických kostelích. To se změnilo před čtyřmi lety, kdy jsem se začal pravidelně ocitat spíše na druhé straně kostelní lodi, k produkci nějaké hudby jsem se dostal jen výjimečně, když katolickému kolegovi v 5 km vzdálené obci omarodil jeho varhaník a byl jsem požádán o záskok (naštěstí je mezi jeho a mými bohoslužbami asi půl hodiny pauza, tak se to pomocí auta dá dobře stihnout). V našem kostele jsou jen varhany s jedním manuálem (to by ani tak moc nevadilo) a navíc s tak nešikovně udělanou dimenzí hracího stolu, že ve stísněném prostoru s nepohyblivou lavicí nelze užívat některé techniky pedálové hry (především hru patou), což vadí výrazně více – na nástroji se dají ještě se ctí doprovodit písně, ale o nějaké umělecké hře literatury nemůže být ani řeči. Pak už jsou k dispozici jen dvě červotočivá harmonia s profukujícími měchy (hra na ně, respektive snaha nasytit je nějakým vzduchem, místy připomíná jízdu v pelotonu Závodu míru nebo Tour de France), jinam se většinou nedostanu.

Rozhodl jsem se tedy pomoci si nějak sám. Koupě nových hotových „digitálek“ bohužel nepřipadala v úvahu, srovnání ceníků nástrojů a mé výplatní pásky mne na tuto myšlenku donutilo rychle zapomenout. Měl jsem, pravda, kdysi bazarové elektronické varhany, ty ovšem postupně odešly a ani jejich zvuk nebyl žádný hudební požitek. Z těchto varhan mi zůstala vlastnoručně vyrobená pedálnice, kterou jsem k varhanům přistavěl místo původní, jen třináctitónové s krátkými klávesami (varhany byly původně určeny k produkci zábavní hudby a s klasikou se u nich moc nepočítalo). Zoufalství z pocitu, že není na co hrát, mne přivedlo k myšlence, že postavím varhany nové a jelikož technický pokrok obecně pokročil, rozhodl jsem se, že při stavbě využiji počítačové technologie. Dal jsem dohromady poznatky z doby, kdy jsem pracoval v IT branži, porozhlédnul jsem se po Internetu, jak to dělají jiní (kupodivu podobných „varhanních kutilů“ je ve světě i u nás docela dost), kriticky posoudil přednosti a nedostatky cizích řešení a pustil se do díla. Pár nápadů ze svého kutění bych si dovolil předložit pro inspiraci ostatním.

1. stavební kámen – MIDI

Prvním základním kamenem je systém MIDI, což je digitální protokol, který umožňuje komunikaci mezi hudebním nástrojem a počítačem nebo různými hudebními nástroji navzájem (pro srozumitelnost trochu zjednodušuji). Často se používá, pokud se připojují k počítači „klávesy“, ať už za účelem vyluzovat pomocí keyboardu zvuky z nitra počítače nebo PC použít jako psací stroj na noty. Nástroje se propojují většinou klasicky pomocí pětikolíkové šňůry (třeba mezi zdířkou nástroje a nějakou odpovídající dírou vedoucí do zvukové karty počítače) nebo nověji pomocí běžné USB šňůry. Po drátě pak neběhají žádné zvuky, pouze informace, jaká klapka byla právě stisknuta. O hudbu se postará zařízení na druhé straně drátu (počítač nebo jiný nástroj). Jinými slovy, ať máte jakkoliv ohavně znějící levné Casio, pokud má někde vzadu díru na pětikolík s nápisem MIDI OUT nebo USB zdířku, je výrazná naděje, že pomocí něj budete schopni odněkud dostat i monumentální a věrný barokně bachovský nebo romanticky franckovský zvuk. Nástroje jde různě zapojovat paralelně i za sebou, takže k počítači, který nám bude vyrábět ty zvuky Silbermanna nebo Cavaille-Colla, můžeme připojit více MIDI klaviatur najednou a postavit si tak třeba pětimanuálové varhany (mně stačí tři). V obchodech s hudebními nástroji lze relativně levně pořídit různé klávesy vybavené MIDI a tyto použít jako manuály. S pedálnicemi to bývá trochu horší – hotové MIDI pedálnice se sice také dají koupit, ale vyjdou neporovnatelně dráž, je ovšem možné vzít si třeba starou pedálnici z nefunkčního harmonia či varhan (nebo si ji sám vyrobit, jako v mém případě) a dodatečně ji vybavit nějakým MIDI modulem (já použil modul BERIO 32).

2. stavební kámen – počítač s „varhanním“ softwarem

Manuály a pedály tedy máme, zbývá tedy pořešit měchy a píšťaly. Ty nám zajistí počítač vybavený zvukovou kartou a nějakým programem, který bude zpracovávat data z našich „klapek“ a měnit je na rachot principálů, mixtur a trompet. Řada lidí, kteří se řešení tohoto problému zabývala, bude pravděpodobně znát program Hauptwerk, který je schopen velmi věrně imitovat klasické varhany; existuje pro něj řada zvukových databank se vzorky reálných nástrojů, některých dokonce i od nás ze zemí koruny české. Pro mne však bylo toto řešení nepoužitelné ze zásadních důvodů:

1. Hauptwerk je docela drahý komerční program a ani zvukové databanky do něj nejsou nijak levné. Existuje sice jeho volný klon, ale ten umí zpracovat jen zvukové formáty jakési prehistorické verze, kterých již mnoho není.
2. Hauptwerk běží pouze na komerčních operačních systémech od Microsoftu (možná i na nějakém MacIntoshi, o tom ale nic nevím). Já jsem již 14 let celkem šťastným uživatelem Linuxu a přecházet na Billovy spouštěče programů jen kvůli varhanám se mi nechtělo.
3. Hauptwerk je software docela náročný na hardwarové prostředky počítače. Výrobci, tvůrci zvuků i uživatelé radí, abyste si pořídili minimálně 2, lépe však 4 GB operační paměti a mnoho gigabytů na pevném disku.

Rozhodl jsem se tedy, že se podívám po nějaké alternativě, která by byla přátelská i k tučňákovému operačnímu systému a nezatížila rodinný rozpočet chudého služebníka Božího. Zjistil jsem, že velmi mnoho kvalitních zvukových vzorků varhan je na Internetu zdarma dostupných ve formátu SoundFont. Tento formát do svých hardwarových syntezátorů umějí dostat některé lepší zvukové karty, především od firmy Creative. Mnoho z nich je podporováno pod Linuxem (soundfonty lze do syntezátorů dostat pomocí programu asfxload) a v počítačových bazarech jsou k dostání za pár stovek (jde o SoundBlastery řady Live a Audigy). Pokud ovšem takovou kartu nemáte a jste vybaveni jen nějakým integrovaným šumítkem, nemusíte hned zoufat – existují i softwarové syntezátory, které umějí ze soundfontů vyrobit zvuky pro jakoukoliv zvukovou kartu – nevýhodou je, že trochu více zatíží procesor počítače. Pod Linuxem funguje starší, spíše již poněkud obstarožní, syntetizér Timidity++ a pak poněkud novější program Fluidsynth. Ten existuje i jako programová knihovna pro jiné programy, mimo jiné i takové, které jsou vhodné pro náš účel. Při svých experimentech jsem se tedy rozhodl právě pro tento program. Program Fluidsynth je sice určený pro příkazový řádek (což jej umožňuje dobře zařazovat do různých skriptů), ale existuje pro něj i klikací nádstavba Qsynth, kde můžete jeho parametry nastavovat intuitivně pomocí myšky.

Pokud pracujeme v operačním systému Linux, musíme si ho pro varhaničení trochu vybavit. Důležitá je podpora pro tzv. realtimové operace. Linux byl původně určen pro servery, kde operace s daty v reálném čase nebyla zase tak zásadní, při práci s multimedii to je ovšem vlastnost velmi žádoucí. Podpora pro tyto operace většinou není standardní součástí linuxových distribucí. Existuje ovšem záplata na jádro operačního systému, která mu tuto funkcionalitu dodá. Sestavení jádra se záplatou sice není práce pro začátečníka, nicméně pro některé linuxové distribuce již existují hotová zazáplatovaná jádra s podporou realtime. Druhou věc, kterou bychom si měli opatřit, je zvukový server s podporou realtime Jack. Mezi jádrem systému a Jackem, se kterým se budou bavit naše hudební programy, ještě leží zvukový systém Alsa, který se stará o práci se zvukovou kartou a s MIDI rozhraními. Alsa je naštěstí standardní součástí operačního systému, musí se pouze správně nastavit. Zvukovou kartu si dnes najde operační systém většinou sám (pokud nejde o nějakou neobvyklou exotiku), MIDI nastavení Alsy (= proprojení portů, na které jsou připojeny klávesy, s porty hudebního programu) a nastavení serveru Jack můžeme provést v klikacím programu QjakckCtl.

A teď vlastní varhanní programy. Existuje jich celá řada, já trochu intenzivněji pracoval se dvěma a nakonec jsem se rozhodl favorizovat jeden z nich, pro jeho úžasnou flexibilitu a možnost vytváření i komplikovaných varanních dispozic.

Tímto programem je software jOrgan vytvořený Svenem Meierem. Jak již název napovídá, program je napsaný v Javě. Tím potěším i uživatele Microsoftích systémů, protože jak známo Java běží (skoro) všude a tím pádem i jOrgan. Nepotěším je radami jak tento systém na Windows provozovat, protože jej sám na této platformě neprovozuji. Autor však předpokládal, že Win uživatelé bývají méně zkušení a připravil pro ně instalátor ve formě spustitelného souboru. Zbytek nastavení je již na nich, podle situace v jejich vlastním počítači. Na Linuxu je vhodné (zvláště pokud často střídáme připojené fyzické klávesové nástroje) vytvořit před startem virtuální MIDI zařízení (zavedením Alsa ovladače snd-virmidi) a na nich mít nastavené jednotlivé varhanní stroje. S fyzickými hudebními nástroji je můžeme propojit třeba v programu QjackCtl. JOrgan funguje ve dvou režimech, provozním, kde jej užíváme jako varhaníci – hrajeme na klávesy, rejstříkujeme myší, PC klávesnicí nebo pomocí MIDI povelů – a konstrukčním, kde si pro změnu hrajeme na varhanáře – budujeme všemožné i nemožné varhanní dispozice. Program má vestavěnou podporu pro FluidSynth, soundfonty a rozmanité jiné zvukové systémy. Dokonce umožňuje ovládat i reálné píšťalové varhany, pokud je jejich traktura napojena na MIDI. Umožňuje rovněž různé grafické „kabátky“ (skiny), např. ve stylu slavných varhanářů. Níže vidíme program jOrgan spuštěný s dispozicí pro mé třímanuálové varhany:

a nyní ještě v konstrukčním módu:

Druhým programem je GenPO (General Purpose Organ). Tento program je napsaný s použitím QT programové knihovny, ve které se často programují linuxové aplikace pro grafické prostředí KDE. GenPO vyžaduje mít spuštěn softwarový syntetizér jako samostatný program a také jeho konfigurační možnosti jsou o něco chudší (nelze zapínat a vypínat rejstříky pomocí MIDI povelů, každý manuál musí být na jiném MIDI kanále, varhany si nemůžeme „naklikat“, ale musíme si je pracně sestavit ručními úpravami souboru s nastavením). Nicméně pokud vám toto nevadí a máte nějaký (ideový či jiný) odpor k Javě, můžete GenPO zkusit a používat.

Útěcha pro slabší počítače

Práce se zvukovými vzorky v soundfontech je relativně náročná, zvláště pokud nemáme hardwarový syntetizér a používáme softwarový. Pokud ovšem máme počítač slabší, ani tady nemusíme házet flintu do žita. Existuje program Aeolus, který nepoužívá soundfonty a zvuky vyrábí metodou frekvenční syntézy. Je napsaný v jednoduchém grafickém prostředí a jeho zvuk zní sice trochu počítačověji než u soundfontů, ale stále se jedná o zvuk varhan, které jdou rejstříkovat a ne jen přepínat jako na samohrajce.

Ještě pár užitečných odkazů:

Diskusní fórum k programu jOrgan (anglicky a německy)

Vynikající soundfonty a dispozice pastora Paula Stratmana

Soundfonty a dispozice RITE Instruments (imitace Cavaille-Colla apod.)

Trošku zastaralejší český návod od J. Klimeše

Tvorba varhan na Wikiversitě

... a může se začít hrát :-)