Inzwischen gibt es etliche Hersteller, die Laptops und Desktops mit Linux vorinstalliert ausliefern. Wir prüfen, wie gut sich ein Gamer-PC zu einer leistungsfähigen Audio-Workstation umbauen lässt.

Seit Langem ist es kein Problem mehr, einen fertig konfektionierten Computer mit vorinstalliertem Linux zu kaufen. Einige dieser Angebote versuchen jedoch immer noch, mit dem zweifelhaften Argument “kostenloses Betriebssystem” zu punkten, aber die meisten wenden sich eher an anspruchsvolle Nutzer.

Oft stellen die Anbieter die Vorzüge für die Softwareentwicklung in den Mittelpunkt und sprechen Power-User an, die einfach ihr System voll unter Kontrolle haben wollen. Gamer sind ebenfalls eine Zielgruppe – schließlich setzt die populäre Plattform Steam stark auf Linux, und moderne Treiber bieten überragende Leistung. Aber wie sieht das mit produktiven Multimediaprogrammen aus? Wo findet sich ein Linux-Rechner für Audioproduktion und Videoschnitt?

Ein Angebot ausdrücklich für diesen Zweck ließ sich nicht finden. Immerhin offeriert jedoch der deutsche Anbieter Tuxedo [1] PCs, deren Beschreibung diesem Zweck sehr entgegenkommt (siehe Kasten “Die Hardware”). Daher bestellte der Autor ein für Gamer angebotenes Modell beim Augsburger Unternehmen und baute es zur Digital Audio Workstation (DAW) aus.

Audio-Workstation

Der Einkauf bringt zunächst einen kleinen Schreckmoment: Nicht nur die Automobilindustrie leidet zur Zeit unter eingeschränkter Lieferbarkeit von elektronischen Bauteilen, Tuxedo bittet ebenfalls um Geduld für die gewählte Konfiguration. Der Zustand “in Fertigung” endete aber nach 10 Tagen, 24 Stunden später traf das Paket ein und stellt sich als riesig heraus. Was wir darin vorfanden, lesen Sie im Kasten “Unboxing”.

So gut die Voreinstellungen des Rechners auch waren, wir wollen etwas mehr von der Tuxedo-Maschine. Zunächst wäre da die Audio-Umgebung. Ein erster Test mit dem AppImage des Sequencers MusE [2] verlief nicht besonders ermutigend. Trotz der starken Hardware traten schnell Aussetzer und Kratzgeräusche auf: Ein für Echtzeitaudio optimiertes Basissystem und der Audioserver Jack sind also zwingende Voraussetzung. In dem Zusammenhang brauchten wir auch noch ein paar Dutzend Audioanwendungen und Erweiterungen.

Weil es bekanntlich der Inspiration stark weiterhilft, wenn man während einer Audioproduktion auf dem gleichen Rechner ein paar Stunden Adventure-Games mit anspruchsvoller 3D-Grafik spielt, war außerdem Steam zu installieren. Um es nicht zu einfach zu machen, sollte außerdem KDE Plasma den von Tuxedo genutzten Budgie-Desktop ersetzen.

Beim vorinstallierten Tuxedo OS handelt es sich um eine Erweiterung von Ubuntu 20.04 LTS, sodass sich die meisten dieser Aufgaben bequem via Paketmanagement erledigen ließen. Steam wurde als proprietäre Einzelnutzeranwendung lokal aus einem heruntergeladenen Paket installiert.

Die wichtigste Audioanwendung ist Ardour, die voll ausgebaute, professionell gestaltete Audio-Midi-Produktionsplattform von Paul Davis und seinem Team. Zwar liegt auch Ardour in den Repositories von Ubuntu 20.04, allerdings nur in einer ziemlich veralteten Version. Daher sollte Ardour aus dem aktuellen Installer von der Ardour-Projektseite [3] den Weg in das Testsystem finden.

Schritt für Schritt

Der heikelste Schritt ist sicher die Installation eines Kernels mit Low-Latency-Fähigkeit für echtzeitorientierte Audiosoftware. Immerhin ist der Kernel das Herz des Betriebssystems. Das gilt besonders für die Treiber, die für den gerade laufenden Kernel gebaut sein müssen. Sprich: Alles, was das Tuxedo-Team sorgfältig zusammengebaut und getestet hatte, um die Rechnerhardware garantiert zum Laufen zu bringen, musste durch Software für einen sehr speziell optimierten Kernel ersetzt werden.

Tuxedo bietet standardmäßig eine nach dem Modell App Store gestaltete Softwareverwaltung, wie sie im Rahmen von Gnome entwickelt wurde. Der Vorteil: Auf diesem Weg lassen sich auch Container-Pakete im Snap-Format von Drittanbietern leicht integrieren. Der Nachteil liegt darin, dass die Anwendung Software selbst noch nicht so ausgebaut und ausgereift ist wie das klassische Paketmanagement. Wir benötigten Metapakete für die Audio-Software und den Kernel, die sich beide mit der voreingestellten Paketverwaltung nicht installieren ließen.

Ganz einfach und intuitiv klappte das jedoch mit Synaptic, das erfreulicherweise mit an Bord ist und sich ansonsten auch im Terminal mit dem einfachen Befehl sudo apt install synaptic nachrüsten ließe. Wie immer galt es, vor der Installation alle Pakete zu aktualisieren, was wir in Synaptic mit Neu Laden | Aktualisierungen Vormerken | Anwenden erledigten. Die Suche nach “ubuntustudio” zeigte dann alle Pakete, die wir für den Umbau brauchten.

Neben den Anwendungssammlungen ubuntustudio-audio, ubuntustudio-audio-plugins und ubuntustudio-video gehörten dazu auch ubuntustudio-audio-core sowie ubuntustudio-performance-tweaks, mit denen die Systembasis für Echtzeitaudio optimiert wird. In diesen von Erich Eickmeier für das Ubuntu-Studio-Projekt [4] gepflegten Paketen befinden sich Startskripte und Einrichtungsdateien, die dafür sorgen, dass Accounts mit den Rechten eines Standardnutzers die Echtzeitfähigkeiten des Low-Latency-Kernels nutzen dürfen.

Wer an diesen Schrauben drehen möchte, wirft nach der Installation einen Blick auf die Paketeigenschaften. Dort finden sich die Dateien, die Eickmeier mit diesen Paketen installieren lässt. Alle Pakete werden in enger Zusammenarbeit mit Filipe Coelhos KXStudio-Projekt [5] bereitgestellt. Aus KXStudio stammt auch der unverzichtbare Low-Latency-Kernel, der für die Audioarbeit perfekt eingestellt und getestet ist.

Nun hatten wir aber auch einen Gamer-PC gekauft, und dafür musste ein optimaler, zum Kernel passender Grafikkartentreiber her. Via Synaptic fanden sich neben dem aktuellsten Low-Latency-Kernel auch die zu genau seiner Version passenden Nvidia-Treiberpakete (siehe Kasten “Ubuntu Studio ergänzen”).

Abbildung 1: Die Liste der verfügbaren Kernel und Treiber ist lang. Die passende Kombination herauszufinden bereitet in der Regel ein wenig Mühe.

Abbildung 2: Die Versionsnummer 460 des Nvidia-Treibers muss wie hier im Beispiel zur installierten Version des Low-Latency-Kernels passen.

Nach ein paar Dutzend Suchbegriffen und Klicks in Synaptic stand die gesamte Grundinstallation bereit. Die Optimierungspakete verlangten einige Bestätigungen, alles funktionierte unauffällig. Nach dem Neustart mit dem neuen Kernel belegte ein schneller Test mit dem freien Strategiespiel “0 A.D.” [6], dass die Grafiktreiber tadellos funktionierten. Dem Einrichten der Audioproduktionsumgebung stand also nichts mehr im Weg.

Ubuntu Studio nachrüsten

Bis hierhin liefen alle Tests auf dem Tuxedo Core Six in der ausgelieferten Hardwarekonfiguration; für Audioausgaben kam der auf dem Mainboard integrierte HDA-Chip zum Einsatz. Die Intel-Soundkarte ist für eine DAW allerdings dann doch zu primitiv. Für den Test verwendeten wir ein kleines Sortiment an USB-Interfaces. Es bestand aus einem Einsteiger-Dongle von Behringer, einem Soundcraft-Mixer und einer Kombination aus einem sehr ordentlichen Kondensatormikrofon und einem Audio-Interface von Mackie.

Zu den Vorteilen von Ubuntu Studio zählt die Konfigurationsanwendung Ubuntu Studio Controls (USC). Damit lässt sich das komplette Audiosystem auf Basis des Echtzeit-Servers Jack intuitiv und bequem einrichten. Beim ersten Start zeigte USC noch an, dass die Berechtigungen für den Zugriff auf die Echtzeit-Funktionen des Kernels (“Real Time Permissions”) nicht gesetzt waren: Die installierten Pakete richten nur die Möglichkeit ein, diese Genehmigungen für das aktuelle Nutzerkonto zu vergeben. Ein Klick auf Fix Realtime ruft jedoch ein kleines Script auf, das die Genehmigungen für den aktuellen Nutzer erteilt (Abbildung 3).

Abbildung 3: Die Ubuntu Studio Controls optimieren im Reiter System Tweaks das System in Betracht auf die Anforderungen einer Audio-Workstation.

Es empfiehlt sich, in der Konfiguration den Governor auf Performance zu setzen. Besonders Ardour legt Wert auf permanent volle Leistung. Auf Laptops senkt diese Einstellung allerdings die Batterielaufzeit, da der Prozessor seltener in den Schlafmodus geht. Da der Performance-Modus nicht zwingend erforderlich ist, bietet sich in diesem Fall Ondemand als Alternative an. Um Missverständnisse zu vermeiden, sollte man danach den Rechner neu starten. Grundsätzlich würde auch eine Neuanmeldung genügen, aber da die Fähigkeiten des Kernels selbst eine wichtige Rolle spielen, stellt der Neustart sicher, dass hier nichts falsch läuft (Abbildung 4).

Abbildung 4: Das Konfigurationswerkzeug zeigt an, dass die Realtime-Genehmigungen für den Nutzer erteilt sind. So kann der Audioserver Jack die Vorteile des Low-Latency-Kernels nutzen.

Anschluss finden

USB-Audio-Interfaces sollten unter Linux so funktionieren, wie es die ursprüngliche Spezifikation des Universal Serial Bus vorsieht: Nach Verbinden des Kabels steht das Gerät automatisch und ohne Nutzereingriff zur Verfügung. Im Hintergrund erledigt das Alsa-Subsystem des Kernels die grundlegende Konfiguration. Die Initialisierung im Systemlog lässt sich mit dem Befehl cat -f /var/log/syslog einsehen.

Alsa liest die Selbstbezeichnung des Interfaces aus und richtet mit seinem generischen USB-Treiber PCM-Schnittstellen ein, die Pulseaudio dann automatisch einbindet. Die Nutzung mit Jack erfordert allerdings noch etwas Handarbeit: Im Reiter Audio Setup der Ubuntu Studio Controls wählt man USB Jack Master und unterhalb davon die Kennung des von Alsa erkannten USB-Mikrofons aus (im Testszenario war es das Gerät von Mackie). Theoretisch kann man Jack mit der für CD-Audio typischen Sample-Rate von 44,1 kHz betreiben. Erfahrungsgemäß fällt die Leistung aber besser aus, wenn man stattdessen die für das USB-Chipset und zum Beispiel die MPEG-Tonspur von Videos typischen 48 kHz verwendet.

Zusammen mit der Sample-Rate bestimmen die Größe und Zahl der Zwischenspeicher (Buffersize) die Ansprechverzögerung (Latenz) von Audioanwendungen. Eine Jack Buffer Size von 64 und 2 Jack Periods ist eine sehr ambitionierte Einstellung. Damit vergehen beim Spielen auf einem Midi-Keyboard weniger als 3 Millisekunden, bis der Ton zu hören ist. Ein Klick auf Start or Restart Jack zeigte im Test, dass die Einstellungen funktionierten; das Feld X-runs/reset signalisierte keine Aussetzer. Sobald diese Zahl zu wachsen beginnt, ist der Spaß mit der Musik vorbei.

Im Dauertest stellt sich heraus, dass diese Havarie gelegentlich eintritt, wenn bestimmte Webseiten (zum Beispiel Twitter) in Firefox die Pulseaudio-Brücke von Jack benutzen. Diese Brücke liefert eine komfortable Lösung für allgemeine Desktop-Audioanwendungen wie eben den Browser, aber auch für Mediaplayer und Spiele. Im Reiter Pulse Bridging lässt sich das einrichten und auch abschalten.

Pulseaudio selbst betrifft das Abschalten der Brücke nicht, es fehlt dann eben nur der Zugriff auf den Jack-Sink. Wer den HDA-Chip oder ein zweites USB-Gerät verwendet, kann auf die Brücke verzichten, ohne dass der Desktop verstummt. Sobald Jack stabil läuft, lässt sich Audiosoftware dafür starten und verkabeln. Dafür findet sich praktischerweise gleich rechts unten der Knopf Open Carla, der den universellen Plugin-Host Carla startet (Abbildung 5).

Abbildung 5: Ein Softsynth und einige Effekte in Carla. Für Midi-Noten sorgt Seq24. Der kleine praktische Sequencer gehört nicht zu Ubuntu Studio, lässt sich aber leicht nachinstallieren.

Mit Add Plugin lassen sich die von Ubuntu Studio vorinstallierten Plugins integrieren. Es stehen über 100 Module in den Formaten LADSPA, VSTx und LV2 sowie Klangerzeuger und Effekte zur Auswahl. Im Reiter Patchbay verdrahtet man die Jack-Anschlüsse der geladenen Plugins mit den Hardwareanschlüssen von Alsa (und auch Pulseaudio). Ein erster Versuch mit CALF Monosynth [7] funktionierte im Test tadellos. Es gab keine Aussetzer, und auch die hübschen grafischen Oberflächen der als Effekt eingesetzten Gitarrensoftware Guitarix [8] ließen sich problemlos öffnen und benutzen.

Nicht ganz so perfekt arbeiteten die von Ubuntu Studio gelieferten Module der CALF-Sammlung: Die nativen grafischen Oberflächen funktionierten nicht, und die von Carla gebotenen generischen Bedienelemente erwiesen sich zwar als brauchbar, waren aber vergleichsweise umständlich zu bedienen. Hier gibt es einiges zu tun, was der Kasten “Software bauen” zusammenfasst.

$ sudo apt install git
$ git clone https://github.com/calf-studio-gear/calf.git
$ cd calf
$ ./autogen.sh
$ make -j8
$ sudo make install

Abbildung 6: Die Liste der zu installierenden Pakete fällt recht lang aus. Die gute Nachricht: Danach haben Sie eine komplette Build-Umgebung, mit der Sie auch andere Software aus den Quellen bauen können.

Abbildung 7: Die mit no gekennzeichneten Konfigurationsmeldungen betreffen nicht notwendige Extras und in unserem Fall Intel SSE, da wir ja einen AMD-Prozessor benutzen.

Fürs Erste wollten wir das aktuelle Ardour 6 testen. Das Paket gibt es auf Ardour.org nach einer Spende in selbst gewählter Höhe via Paypal oder Kreditkarte. Zum Redaktionsschluss war die Version 6.9 aktuell. Da Ardour im Monatstakt weiterentwickelt wird, lief der Test noch mit Ardour 6.8. Zum Einspielen der neuesten Version müssen Sie lediglich die Rechte des Installationspakets ändern und die Installationsroutine ausführen (Listing 2).

$ chmod u+x Ardour-6.8.0-x86_64-gcc5.run
$ sudo ./Ardour-6.8.0-x86_64-gcc5.run

Ardour 6.8 legt ein Icon auf dem Desktop an, das auf /opt/Ardour6.8.0/bin/ zeigt. Da die Ubuntu-Studio-Pakete das alte Ardour 5 mitinstallieren, sollten Sie dieses Icon für den Start verwenden oder Ardour im Terminal unter Angabe des ganzen Pfads nach /opt starten. Ardour fährt hoch, wie es soll, und verbindet sich problemlos mit dem bereits laufenden Jack-Server.

Das schnelle SSD-Laufwerk des Tuxedo und der große Arbeitsspeicher sorgten im Test dafür, dass auch sehr große Anwendungen wie Ardour in wenigen Sekunden betriebsbereit waren. Auch dem Laden großer Projekte in Ardour war die Leistungsfähigkeit der Systembasis anzumerken (Abbildung 8). Die Leistung der 12 Kerne der Ryzen-9-Pro-CPU sorgte vor allem für sauberen Betrieb vieler Plugins gleichzeitig.

Abbildung 8: Ardour 6 startete auf dem Tuxedo Core Six schnell und ohne Merkwürdigkeiten. Da es einen aktuelleren Plugin-Host für LV2 als das von Ubuntu Studio gelieferte Carla verwendet, funktionierten auch die Animationen in den Plugin-Oberflächen.

Nicht ins Stottern kommen

Für den Test nutzten wir die Lastanzeige rechts oben im Ardour-Fenster. Dabei steht DSP für das Digital Signal Processing, das Ardour selbst anfordert. In Klammern danach steht die Zahl der XRuns, also der Aussetzer im Jack-Server, die das eigentliche Problem darstellen.

Jack läuft im Hintergrund als eigener Prozess. Der DSP-Wert zeigt also lediglich die von Ardour selbst verursachte Systemlast an. Schafft die CPU nicht, die von Jack zur Weiterleitung der Signale benötigte Rechenleistung zu erbringen, setzen die XRuns ein. Das geschieht also typischerweise, bevor Ardour DSP-Werte nahe 100 Prozent meldet.

Im Test stellte es sich allerdings schon als schwierig heraus, die DSP-Last über 50 Prozent zu bringen. Das Softsynth-Plugin Yoshimi integriert drei eigenständige Synthesizeralgorithmen mit insgesamt knapp 1000 einstellbaren Parametern, von einfachen Integerzahlen bis hin zu komplexen Wellenfaltungsformeln. Insgesamt zehn dieser Synths lassen sich gleichzeitig nutzen. Mit Yoshimi kann man also eigentlich jeden Rechner an die Wand fahren.

Mit allen zehn Stimmen und einem sechsstimmigen Akkord blieb jedoch im Test der DSP-Wert deutlich unter 30 Prozent. Erst als auch noch zwölf anspruchsvollere Plugins (Flanger, Phaser, Impulse Convolver und weitere) hinzukamen und wir Yoshimi obendrein nötigten, eine bizarre 100-Töne-Dissonanz wiederzugeben, sprang die Systemlast über 80 Prozent. Erst jetzt machten die ersten XRuns das Jack-Backend unbrauchbar (Abbildung 9).

Abbildung 9: Der Test fand in einem 24-Spur-Projekt statt. 20 Spuren waren Stereo, Yoshimi wurde von einer Midi-Spur gespielt. Rechts oben die DSP-Anzeige von 90 Prozent, die die Grenze des Machbaren signalisierte.

Fazit

Der von Tuxedo für Gamer angebotene AMD-Ryzen-PC Core Six eignet sich mit einer guten USB-Soundlösung hervorragend für den Einsatz als Digital Audio Workstation. Dass Tuxedo beim Unterbau nicht zu weit vom bewährten Ubuntu 20.04 LTS abweicht, macht alles möglich, was auch sonst für das Vanilla-Ubuntu zu haben ist – inklusive der 3D-Spiele, für die der Hersteller den PC vor allem anbietet. Greifen Sie hier zu, machen Sie weder als Musiker noch als Gamer etwas verkehrt.