Реферат: Запись голоса через микрофон на компьютер - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Запись голоса через микрофон на компьютер

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 2467 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Запись голоса через микрофон на компьютер 1.1. Работа с микрофоном Качество записи и воспроизведения звуков реальных исто чников зависит от бесконечного количества факторов , но выделить основные составляющие все-таки можно и нужно : > аналого-цифровой преобразователь (АЦП ); >• цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП ); > тракт микширования и усиления звуковых сигналов ; > поме щение , в котором производится запись ; > микрофон . Не станем сейчас рассматривать первые три пункта этого перечня , о них речь пойдет ниже . В библиотеках все еще можно найти книги [1, 17, 38, 41, 49, 67, 69], в которых перечисляются и обосновываются требо вания к помещениям , предназначенным для звукозаписи , приводятся варианты планировки студий , разъясняются меры , направленные на снижение уровня электрических и акустических помех . На этом вопросе мы также не станем задерживать ваше внимание , ибо , к сожален и ю , все подобные рекомендации стоят умопомрачительно дорого и в домашних условиях вряд ли реализуемы . Ясно одно : живой звук с помощью микрофона надо записывать в помещении , где уровень шумов (в том числе и вызванных работающим компьютером ) минимален . Правд а , применение компьютерной обработки звукового сигнала позволяет частично избавиться от записанных посторонних звуков и шумов , что оставляет некоторую надежду на получение терпимого (для демо-версий ) качества записи , выполненной в необорудованном помещени и . Желательно также , чтобы уровень звуков , отраженных от стен и предметов обстановки , был минимальным . Общеизвестно , что для этого следует оборудовать помещение звукопоглощающими материалами . В работе [38] для этих целей рекомендуется использовать ковры . З апись звука с микрофона при наличии перспективы дальнейшей обработки с помощью редакторов класса Cool Edit с точки зрения распределения уровней и времени реверберации звуковых волн смягчает требования к помещению студии . Не следует заботиться столь же тща т ельно , как и при аналоговых методах обработки записываемого сигнала , о том , чтобы помещение студии обеспечивало заданную естественную реверберацию . Пусть лучше отраженные сигналы совсем не попадают на микрофон . Звуковые редакторы позволяют имитировать аку с тические свойства практически любых помещений . Из перечисленных выше элементов , влияющих на качество записи звука , сначала мы рассмотрим микрофон . Микрофон может не только ослабить влияние недостатков помещения , но и сделать их еще заметнее . 1.1.1. Микро фоны и их основные параметры Работ , в которых рассказывается о принципах действия микрофонов различного типа , их характеристиках и применении довольно много . Вот только некоторые : [1, 17, 38, 75]. Однако большинство из них изданы относительно давно и к на стоящему времени стали малодоступны . Когда эти книги издавались , проблема выбора микрофона существовала лишь теоретически . Ныне ситуация противоположная : микрофонов в ярких упаковках сколько угодно в любом ларьке с радиотехническим уклоном , не говоря уж о специализированных магазинах . Глаза разбегаются . Что выбрать ? Давайте разберемся в этом , не слишком глубоко вдаваясь в технические аспекты . Принцип действия микрофона заключается в преобразовании звуковых колебаний в электрические таким образом , чтобы сод ержащаяся в звуке информация не претерпевала заметных изменений . Для этого микрофон должен отвечать следующим требованиям : > при рабочих уровнях звука микрофон должен вырабатывать электрический сигнал , в достаточной мере превышающий уровень собственных эл ектрических шумов ; > вырабатываемый сигнал не должен иметь существенных искажений ; ?• микрофон должен практически без изменений передавать все звуковые частотные составляющие , содержащиеся в сигнале в пределах частотного диапазона аппаратуры , к которой о н подключен . Микрофоны отличаются по способу преобразования колебаний звукового давления в колебания эле ктрические . С этой точки зрения различают электродинамические , электромагнитные , электростатические , пьезоэлектрические , угольные и полупроводниковые микрофоны . Электродинамические микрофоны делятся на катушечные и ленточные . К электростатическим микрофон а м относятся конденсаторные и электретные , широко используемые в профессиональных целях . Электромагнитные и пьезоэлектрические микрофоны не получили распространения в звукозаписи из-за узкого частотного диапазона и неравномерной частотной характеристики . П о следние две группы микрофонов — угольные и полупроводниковые — из дальнейшего рассмотрения можно смело исключить , так как принципы их действия не обеспечивают выполнения ни одного из требований , предъявляемых к микрофонам для звукозаписи . Принципы действи я микрофонов различных типов объединяет способ преобразования звуковых колебаний в электрические : мембрана (диафрагма ) микрофона воспринимает и передает колебания звукового давления элементу , осуществляющему их преобразование в электрический сигнал . Общее представление об устройстве микрофонов , часто используемых для высококачественной звукозаписи можно получить из рис . 1.1 — 1.3. Принцип действия электродинамических микрофонов заключается в преобразовании колебаний звукового давления в механические колебан ия диафрагмы и связанной с ней катушки индуктивности (в катушечных микрофонах ) или ленты (в микрофонах ленточных ) в магнитном поле постоянного магнита . Это приводит к возникновению в катушке или ленте э.д.с . самоиндукции , в изменении которой и заложена информация . Конденсаторные микрофоны требуют внешнего источника питания . Жестко натянутая мембрана под действием изменяющегося звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода . Эти дв а элемента составляют конденсатор , являясь его обкладками . При колебаниях мембраны емкость конденсатора изменяется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления . В электрической цепи появляется переменный ток , пропорциональный звуковому сигнал у . Электретные микрофоны по принципу действия не отличаются от конденсаторных , однако эффективность преобразования сигнала в них выше , т . к . напряжение на обкладках конденсатора обеспечивается не только обычным внешним источником , но и электрическим зарядо м мембраны или неподвижного электрода . Материал этих элементов обладает электретным свойством — способностью сохранять заряд длительное время . К основным характеристикам и параметрам микрофонов , определяющим их качество , относятся следующие : > Чувствител ьность — отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению . > Динамический диапазон — разность между уровнями предельного звукового давления и собственных шумов . > Рабочий частотный диапазон . > Частотная характеристика (ЧХ ). > Характеристика направленности — зависимость чувствительности микрофона от угла между его акустической осью и направлением на источник звука . Важными параметрами микрофона являются также уровень собственных шумов и выходное сопротивление . Очевидн о , хороший микрофон должен быть малошумящим . Выходное сопротивление микрофона должно соответствовать входному сопротивлению аппаратуры , к которой он подключен . Вообще говор я , без учета условий применения при решении конкретных задач нельзя утверждать , что микрофон с теми или иными характеристиками хуже или лучше . Не для всех параметров также справедливо утверждение : «Чем значение выше , тем лучше» . Например , микрофон с высо кой чувствительностью хорош в подслушивающем устройстве для записи звука с большого расстояния . Но тот же микрофон малопригоден в руке солиста , поющего в сопровождении оркестра , т . к . он будет воспринимать не только голос певца , но и искаженные при распро с транении звуки музыкальных инструментов . Для правильной передачи звучания басовых музыкальных инструментов не обязательно использовать микрофон с высокой верхней граничной рабочей частотой . Хотя , чем шире рабочий диапазон частот (чем меньше нижняя и больш е верхняя граничные частоты ), тем универсальнее микрофон . Одним из важнейших показателей при выборе микрофона является характеристика его пространственной направленности . Графически ее изображают в полярных координатах в виде диаграммы направленности в гор изонтальной плоскости . По виду характеристики направленности микрофоны делят на три основных типа : ненаправленные , двусторонне и односторонне направленные . В первом приближении считается , что ненаправленные микрофоны одинаково воспринимают звук с любого направления . Рабочей областью ненаправленного микрофона является сфера , а его диаграмма направленности представляет собой окружность , как это показано на рис . 1.4, а . Рис . 1.4. Виды хара ктеристик направленности микрофонов Двусторонне направленные микрофоны обладают одинаковой чувствительностью как с фронтальной , так и с тыльной стороны . Диаграмма направленности напоминает цифру « 8» (рис . 1.4, б ) Односторонне направленные микрофоны чувст вительны только к звуковым волнам , приходящим с фронтального направления . Их диаграмма направленности представляет собой кривую , носящую название «кардиоида» и действительно напоминающую сердечко (рис . 1.4, в ). Кроме направленных микрофонов , существуют еще и остронаправленные . На рис . 1.4, г показана диаграмма направленности такого микрофона , описываемая суперкардиоидой . Обратим ваше внимание на то обстоятельство , что предст авленные на рисунках диаграммы направленности идеализированы . Важно понимать , что реальные характеристики направленности близки к этим идеализациям только в пределах узкого диапазона частот . Особенно сильно сказывается зависимость вида диаграммы направлен н ости от частоты для ненаправленных микрофонов . Чем выше частота , тем меньше телесный угол , в пределах которого ненаправленный микрофон воспринимает звуковые волны . На рис . 1.4, кроме идеализированных диаграмм направленности , представлены реальные характер истики направленности соответствующих микрофонов в рабочем диапазоне частот . Пренебрежение подобными реалиями может привести к грубым ошибкам . Например , если запись группы вокалистов производится одним ненаправленным микрофоном , то исполнителей с более вы сокими голосами следует размещать так , чтобы микрофон был нацелен на них фронтальной стороной . В противном , случае , будет нарушено соотношение громкостей и отдельные голоса будут подвержены амплитудно-частотным искажениям . Изделия фирм , уважающих себя и п окупателей , снабжаются паспортами , в которых приводятся диаграммы направленности для нескольких частот , подобные приведенным в качестве примера на рис . 1.5 для динамического (МД -78) и на рис . 1.6 для электретного (МКЭ -2) микрофонов . Рис . 1.5. Диаграмма направленности микрофона МД -78 Рис . 1.6. Диаграмма направленности микрофона МКЭ -2 Наряду с диаграммой направленности , другой не менее важной характеристикой микрофона является его частотная характеристика . Принципиальным требованием к частотной характеристике является ее равномерность . Чем равномернее ЧХ микрофона , тем правильнее он передает тембр голоса певца или инструмента . При использовании микрофона в системе звук о усиления концертного зала неравномерность ЧХ микрофона является одной из причин возникновения неприятного для ушей публики эффекта — самовозбуждения акустической системы . На рис . 1.7 и 1.8 в качестве примера представлены ЧХ микрофонов МД -78 и МКЭ -2. По ос и абсцисс отложено значение частоты в герцах , а по оси ординат — чувствительность микрофона в логарифмических единицах (децибелах ). ^..яб Рис . 1.8. Частотная характеристика микрофона МКЭ -2 На рис . 1.8 показана зависимость чувствительности микрофона МЭК -2 от частоты для фронтального (0° ) и противоположного ему тылового (180° ) направлений . Из рис . 1.7 видно , что осевая частотная характеристика микрофона МД -78 сильно зависит от расстояния , на котором микрофон находится от источника звука . Сравнивая рис . 1.7 и 1.8, можно сделать вывод о том, что ЧХ электрет-ного микрофона существенно равномернее ЧХ микрофона динамического . Небольшую неравномерность ЧХ можно до некоторой степени скорректировать при обработке сигнала многочастотными узкополосными фильтрами с управляемыми параметрами — эквалайз ерами . Такие фильтры , реализованные программным способом , имеются в составе звуковых редакторов . 1.1.2. Рекомендации по применению микрофонов При выборе микрофона следует учитывать как всю совокупность его технических характеристик , так и условия записи, поэтому конкретные рекомендации дать довольно трудно . Однако общие правила выбора микрофона все же существуют [38]. Ненаправленный микрофон можно применять при записи пения и музыки в сильно заглушенном помещении . Его же следует использовать для передачи общей акустической обстановки при многомикрофонной записи . Односторонне направленный микрофон с характеристикой типа «кардиоида» желательно применять при записи в помещении с большим количеством звуковых отражений . Применяют его и в том случае , когда в п омещение , где проводят запись , проникают посторонние шумы . Микрофон следует устанавливать тыльной стороной к источнику звуковых помех . Такой микрофон рекомендуется использовать при широком фронте размещения исполнителей . Этот микрофон применяют при малове р оятной в любительских условиях многомикрофонной записи для четкого разделения групп исполнителей , а также при размещении исполнителя близко к микрофону , чтобы снизить низкочастотные искажения , присущие в этом случае ненаправленному и двусторонне направлен н ому микрофонам . Двусторонне направленный микрофон с диаграммой типа «восьмерка» следует применять при записи в заглушенном помещении , когда необходимо увеличить относительн ый уровень переотраженных сигналов , а также при записи отдельных музыкальных инструментов и певцов для выделения низких частот в условиях близкого размещения , исполнителей у микрофона . Используют такой микрофон и в том . случае , когда необходимо отстроитьс я от направленных источников шума . Для этого микрофон ориентируют зоной нулевой чувствительности к источнику шума . Двусторонне направленный микрофон , сориентированный в горизонтальном направлении , оказывается полезным для ослабления звуковых волн , отраженн ы х от пола , потолка и боковых стен помещения . Это позволяет применить акустическую обработку только двух стен : за исполнителем и напротив него . В помещениях с жесткими параллельными ограничивающими поверхностями (полупустых комнатах с необработанными в аку стическом отношении стенами ) могут возникнуть так называемые стоячие волны . Стоячие волны представляют собой собственные колебания в объемном резонаторе , в роли которого выступает помещение с недостаточным затуханием звуковых колебаний . Частоты стоячих во л н связаны с размерами помещения . Собственные акустические колебания возникают на частотах , при которых тот или иной размер помещения оказывается кратным половине длины волны . В прямоугольном помещении возможно одновременное существование множества стоячих волн кратных частот (мод колебаний ). Скорость распространения звука составляет около 330 м /с , поэтому вдоль того измерения помещения , которое составляет , например , 3 м , возникнут собственные акустические колебания с частотами 55, 110, 165 Гц , и т . д . Наиб о льшей интенсивностью характеризуются самые низкочастотные моды . По мере увеличения частот собственных колебаний их амплитуды уменьшаются . Поэтому в помещении , имеющем большие высоту , ширину и длину , стоячие волны проявляют себя слабее , ведь частоты наибол е е интенсивных мод оказываются ниже нижней границы частотного диапазона микрофона . Влияние стоячих волн заключается в искажении спектрального состава записываемого сигнала . В различных точках помещения амплитуды собственных резонансных частот оказываются р а зличными , поэтому тембр одного и того же источника звука зависит отточки расположения микрофона . Особенно сильно резонансные свойства помещения и неравномерность частотной характеристики микрофона проявляются тогда , когда источник звука формирует широкопо л осный сигнал , способный возбудить колебания практически на любых резонансных частотах . Это характерно для некоторых ударных инструментов . При записи же речи и пения может происходить неестественное подчеркивание свистящих и шипящих согласных : с , х , т , ц , щ . На рис . 1.9 схематично показаны источник звука (И ) и микрофон (М ). Взаимное расположение микрофона и источника звука определяется тремя параметрами : > углом а между прямой , проходящей через источник звука и микрофон , и акустической осью микрофона ; > характеристикой направленности источника звука (углом (3 между прямой ИМ и акустической осью источника зв ука ); > расстоянием между источником звука и микрофоном L. Все музыкальные инструменты по характеристикам направленности можно разделить , хотя и довольно условно , на три группы : ?" инструменты , обладающие выраженной направленностью , например , медные дух овые инструменты ; > инструменты , не обладающие заметной направленностью , к ним относятся ударные ; > инструменты , занимающие промежуточное положение между первыми двумя группами . Эта группа инструментов наиболее многочисленна . Параметры а , р и L (рис . 1. 9) определяют уровни сигналов , приходящих к микрофону , тембры источников звука , соотношение между уровнями полезного и мешающих сигналов . При повороте микрофона вокруг своей оси и увеличении угла а из-за отличия формы диаграммы направленности от круговой п роисходит изменение уровня записываемого сигнала . Аналогичным образом влияет и увеличение угла р . Изменение любого из этих двух углов приводит к завалу высших частот , что сказывается на тембре записываемого звука . Особенно сильно это проявляется в заглуше н ных помещениях и в случаях , когда расстояние L мало , т . к . основное значение имеет прямой звук , энергия которого в точке М меняется значительно . При больших L или при использовании гулкого помещения доля отраженных звуковых волн , попадающих в микрофон , до с таточно велика , и поэтому частотные искажения менее заметны . Для ленточного микрофона , у которого характеристика направленности почти не зависит от частоты , изменение угла а не приводит к частотным искажениям . Наилучшие условия для записи будут в том случ а е , когда ее = 0 и р = 0. При записи с нескольких микрофонов необходимо заботиться об их фазиро-вании : сигналы с микрофонов не должны попадать в тракт записи в противо - фазе , т . к . это может привести к взаимной их компенсации вплоть до полного исчезновения . Без заметного искажения тембра , вызванного интерференцией прямого и отраженного сигналов , микрофон можно приближать к какой-либо отражающей поверхности на расстояние , сос тавляющее величину не менее 1 — 1,5 м . Все усилия по повышению качества записи могут оказаться напрасными , если не соблюдать очевидных правил . Одной из распространенных ошибок является ручное использование микрофона . Его можно считать оправданным только при записи голоса исполнителя , находящегося в движении . Ручное использование микрофона требует большого опыта . Наблюдая по телевизору певцов , едва ли не жонглирующих микрофоном , знайте , что в большинстве случаев вы слышите не «живое» исполнение , а фонограмму. Большинство исполнителей , получивших в руки микрофон , не умеют правильно им пользоваться . Наиболее частыми ошибками являются использование микрофона на слишком близком расстоянии , излишне резкие и ненужные движения им , движение пальцев , охватывающих микр о фон . В крайнем случае , с этим можно смириться при однократном «живом» исполнении , но никак не во время сеанса записи . Микрофон следует надежно закрепить с помощью эластичного материала на стойке с «журавлем» , ножки которой также должны быть снабжены аморт изаторами , предотвращающими воздействие на микрофон помех (ударов , вибрации ), распространяющихся по стенам и полу помещения . Сигнальный кабель должен быть экранированным , соединения должны быть надежными , рядом с кабелем не должны располагаться источники мощных помех . Микрофон и музыкальные инструменты При дополнении композиций , записанных в исполнении синтезированных MIDI-инструментов , записями партий реальных музыкальных инструментов необходимо представлять себе особенности их звучания [40]. Это поможе т верно выбрать тип микрофона , определить наилучшее взаимное расположение микрофона и музыкального инструмента , а также избежать искажения его натурального звучания . Важнейшая характеристика любого музыкального инструмента , наиболее существенно влияющая н а выбор микрофона , — частотный диапазон звучания . На рис . 1.10 представлены диапазоны звучания различных музыкальных инструментов [16, 38]. Цифры в верхней строке — логарифмическая шкала частот в герцах . Для наглядности эти данные приведены в сравнении с ч астотным диапазоном фортепиано , который простирается от звука «ля» суб-контроктавы (частота 27,5 Гц ) до звука «до» пятой октавы (частота 4 186 Гц ). Важно знать , что кроме спектра основных частот , каждый инструмент характеризуется дополнительными частотным и составляющими — обертонами. Рис . 1.10. Частотные диапазоны некоторых музыкальных инструментов Частотные диапазоны обертонов инструментов показаны на рисунке серыми полосами . Особое звучание того или иного инструмента определяется распределением а мплитуд всех частот — и основных , и обертонов . Относительная мощность звуковых колебаний , излучаемых инструментами в различных участках частотного диапазона неодинакова . Большинству музыкальных инструментов присуще усиление основных частот или обертонов в определенных относительно узких полосах частот . В таких случаях говорят о наличии формант в спектре частот инструмента . Объясняется это резонансными свойствами элементов конструкции музыкальных инструментов . Для каждого инструмента формантные области зани мают свои специфические Компьютерному музыканту о звуке ______________________________ 27 положения на оси частот . Частоты формантных областей составляют , например , для клар нета 250 — 600 Гц , для тромбона 300 — 900 Гц , для саксофона 350 — 900 Гц . Музыкальные инструменты отличаются и силой , звучания . Пиковые мощности звучания инструментов составляют : 25 Вт для большого барабана , 12 Вт для малого барабана , 6 Вт для тромбона , 0 ,4 Вт для фортепиано , 0,3 Вт для саксофона , 0,05 Вт для кларнета . Учитывать различия в этих цифрах необходимо для того , чтобы при записи верно передать баланс уровней громкостей инструментов , а также для правильного выбора расстояния L и чувствительности м икрофона , исключающего нелинейные искажения , вызванные перегрузкой микрофона и усилительного тракта . Наряду с абсолютным параметром — силой звучания — музыкальные инструменты характеризуются также динамическим диапазоном звучания : отношением мощности звук а , извлекаемого из инструмента при исполнении «фортиссимо» (максимальная громкость ), к мощности звука при игре «пианиссимо» (минимальная громкость ). Динамический диапазон D звукового сигнала принято измерять в децибелах : D = 201g(P,nax/Pmin)i где Рщах и P m in — максимальное и минимальное звуковые давления . В практических целях при определении динамического диапазона источника звука используют уровни звукового давления , вычисляя их разность . Например , максимальный уровень звучания рояля составляет 80 дБ , а мин и мальный — 35 дБ , то говорят , что его динамический диапазон составляет 80 — 35 = 45 дБ . При этом 80 и 35 дБ — это уровни звукового давления относительно условного нулевого акустического уровня (порога слышимости ). В табл . 1.1 приведены параметры , характери з ующие динамический диапазон некоторых источников звука . Таблица 1.1. Динамические диапазоны источников звука Источник звука Уровень (минимальный /максимальный ), дБ Динамический диапазон , дБ Гитара 40/55 15 Пение женское 45/80 20-35 Пение мужск ое 40/85 20-45 Орган 50/85 35 Виолончель 35/70 35 Рояль 35/80 45 Эстрадный оркестр 45/100 45-55 Симфонический оркестр 35/110 60-75 Музыкальные инструменты принято объединять в группы : струнно-смыч-ковые , деревянные , медные духовые , ударные , струнно-щипковые . В книге [3] можно узнать много интересного обо всех классических музыкальных инструментах . Однако из всего объема сведений о музыкальных инстру ментах нас сейчас интересуют только те , от которых зависит успех применения микрофона . Да и вряд ли в своей любительской практике вы столкнетесь с проблемой записи звуков арфы или , скажем , настоящего духового органа . Поэтому в заключение остановимся лишь " на вопросах , связанных с записью инструментов , использование которых для оживления звучания электронного оркестра наиболее вероятно . В состав струнно-смычковой группы входят скрипки , альты , виолончели и контрабас . Разумеется , в банках MIDI-инструментов вс е перечисленные инструменты имеются , но заменить живую скрипку и виолончель никакой , даже самый совершенный алгоритм синтеза , не в состоянии . Скрипка — самый маленький инструмент этой группы , обладающий самым высоким голосом . Наибольшая часть звуковой эне ргии (особенно высоких звуков ) излучается с передней стороны скрипки . Поэтому при записи рекомендуется [38] направлять микрофон на прорези (эфы ) в верхней деке инструмента . Для некоторых звуков виолончели , особенно басовых , характерен подчеркнутый резонан с . Это может дать нежелательный эффект , особенно в том случае , когда частоты этих звуков совпадут с какой-либо из собственных частот помещения , максимумами ЧХ микрофона или элементов усилительного тракта . Контрабас — сложный для записи инструмент , на звуча ние которого акустические свойства помещения оказывают наиболее сильное влияние . Субъективно это воспринимается как неясность , тусклость , плохая четкость нижних частот . Попытки устранения этого дефекта путем подъема нижних частот в процессе частотной корр е кции положительных результатов не дают . При записи ансамбля рядом с контрабасом обязательно должен быть установлен отдельный микрофон . К наиболее популярным инструментам группы деревянных духовых инструментов относятся флейта и кларнет . Особенность звуча ния флейты состоит в том , что даже в заглушенном помещении она сохраняет воздушность и ясность . Для инструмента характерно наличие регистров , в которых уровень звучания довольно слабый . Поэтому микрофон следует размещать ближе , но не настолько , чтобы в за п иси прослушивались специфические шумы : свистящие звуки струи воздуха , рассекаемой краями амбушюрного отверстия инструмента . Еще сложнее записывать кларнет , здесь все соткано из противоречий : при близком расположении микрофона может прослушиваться шум дыха ния , вызванный избыточным давлением в фазе атаки ; в верхнем регистре звук у кларнета резкий и крикливый , и по этой причине инструмент желательно удалять от микрофона , но при мягкой игре в низком регистре полный , сочный и нежный звук лучше воспринимается б л изкорасположенным микрофоном . Возможно , многие будут удивлены , но к группе деревянных духовых инструментов причисляют и саксофон , хотя , глядя на переливающийся всеми цветам и радуги и сверкающий явно металлическим блеском инструмент , этого и не скажешь . Тем не менее , это так . Изобретатель этого столь популярного ныне инструмента , бельгиец А . Сакс , в свое время поставил перед собой цель создать музыкальный инструмент , занимаю щ ий промежуточное положение между деревянными и медными духовыми [З ]. Для осуществления этой идеи он соединил в одном инструменте коническую трубку с клапанным механизмом гобоя и тростью кларнета . В дальнейшем появилось целое семейство саксофонов различных размеров , обладающих различными тембрами : сопрани-но , сопрано , альт , тенор , баритон , бас и контрабас . Саксофон имеет довольно широкий диапазон частот и обладает большей , по сравнению с остальными деревянными духовыми инструментами , силой звука . В звучании саксофона заметна вибрация . При записи звучания саксофона следует учитывать , что звук идет из отверстий на теле инструмента , прикрываемых клапанами , а звуки самых нижних частот испускаются в основном из раструба . Микрофон следует располагать на расстоянии 1 — 1,5 м . Наиболее популярны инструменты , входящие в группу медных духовых — труба и тромбон . Труба обладает самым ярким по тембру звучанием среди инструментов медной духовой группы . При громкой игре в верхнем регистре она хорошо слышна даже на фоне мощно звучащего оркестра . При тихой игре или игре с сурдиной ее можно размещать вблизи микрофона . В общем случае из-за сильно выраженной направленности ее следует размещать сбоку от оси микрофона . Тромбон обладает более низким по регистру звучанием , чем труба. Громкость звучания особенно велика в диапазоне от 2 000 до 3 000 Гц . Так как в этом диапазоне находится максимум спектральной чувствительности уха , то при одновременной записи нескольких инструментов тромбон желательно располагать в стороне от микрофона и на достаточном расстоянии от него . Из инструментов , не входящих в оркестровые группы , рассмотрим лишь р о яль . Его важнейшей частью , определяющей акустические свойства инструмента , является резонансная дека , установленная под струнами и рамой , вклеенная краями в корпус инструмента . Звуки рояля издаются в основном верхней стороной деки и после отражения от крышки инструмента направлены преимущественно параллельно струнам . Однако общая направленность инструмента зависит от частоты звука и особенно ощущаетс я при больших расстояниях до микрофона . У рояля различают несколько характерных зон направленности (рис . 1.11). При записи микрофон следует устанавливать , как правило , в зоне нормальной звучности . Необходимо экспериментальным путем выбрать такое положение микрофона в рабочей зоне , чтобы уравновесить интенсивность звучания партий левой и правой рук исполнителя . Обычно микрофон устанавливают на расстоянии 1,5 — 5 м от инструмента на высоте 1,5 м от пола , ориентируя его непосредственно на струны . Выбором угла наклона микрофона добиваются минимального проявления интерференции , вызванной взаимодействием прямого и о траженного от крышки звуков . Микрофон и вокал Звуковысотный диапазон певческого голоса определяется интервалом между наиболее низкой и высокой нотами , которые певец в состоянии воспроизвести . Певческие голоса делятся по высоте на мужские (бас , баритон и тенор ) и женские (контральто , меццо-сопрано , сопрано и колоратурное сопрано ) . Диапазоны основных групп певческих голосов распределяются следующим образом : 82 — 349 Гц для баса , 110 — 392 Гц для баритона , 132 — 523 Гц для тенора , 165 — 698 Гц для контральто , 220 — 8 80 Гц для меццо-сопрано , 262 — 1046 Гц для сопрано и 330 — 1397 Гц для колоратурного сопрано [39]. Такие «некруглые» цифры обусловлены тем , что классификация певческих голосов , сложившаяся в далеком историческом прошлом , была привязана вовсе не к частотам , и з меряемым в герцах , а к определенным нотам определенных октав . Профессиональный певец , обладающий одним из певческих голосов , должен владеть им в диапазоне не менее двух октав . У непрофессиональных певцов диапазон уже . На первый взгляд кажется , что для зап иси вокальных партий достаточно самого низкочастотного и узкополосного микрофона , однако это впечатление ошибочно . Чтобы передать характерные особенности тембра певческого голоса , нужно записывать значительно более широкий частотный диапазон : примерно 80 — 1 0 000 Гц . В каждом из певческих диапазонов различают несколько регистров : низкий , средний и высокий . Каждый регистр характеризуется особым тембром . Добиться ровности голоса по регистрам — довольно трудная задача подготовки профессионального певца , решение которой не всегда удается . Микрофон же особенно чуток к переходам от регистра к 'регистру и подчеркивает все неровности голоса . Голоса певцов , несмотря на все их разнообрази е , характеризуются общими закономерностями : сильной выраженностью высоких обертонов с частотами 2 500 — 3 000 Гц (верхняя певческая форманта ) и наличием низкой певческой форманты в области 300 — 600 Гц . Верхняя певческая форманта придает голосу певца серебрис т ый оттенок , нижняя — впечатление мягкости и массивности . Даже небольшой завал этих частот трактом звукозаписи приводит к значительному искажению тембра голоса . Недостаток в голосе певца этих частот можно попытаться компенсировать частотной коррекцией с по м ощью соответствующих фильтров . Хороший певец должен владеть приемом вибрато : интенсивность извлекаемого звука при этом колеблется с частотой 5 — 7 Гц . Это позволяет не только обогатить тембр голоса , придать ему особую окраску , но и скрыть некоторые характер ные недостатки : небольшие неровности звука по интенсивности , неточность интонации , гнусавость . При отсутствии вибрато или недостаточно хорошей технике исполнения микрофон подчеркнет все указанные недостатки . Пение отличается от обычной разговорной речи бо льшей мощностью и громкостью . Если запись проводится в заглушенном помещении , то исполнителю кажется , что его голос звучит слабо и тихо . Невольно он будет стараться достичь привычной громкости и форсировать звук . Микрофон неизбежно подчеркнет неестественн о сть пения . Динамический диапазон (максимальная разница в силе голоса между форте и пиано ) у профессиональных певцов достигает 20 — 45 дБ . Динамический диапазон певцов-любителей не превышает 10 дБ . Маловероятный вариант записи пения в сопровождении аккомпан ирующего инструмента мы не станем рассматривать , т . к . в случае использования компьютерной звуковой студии можно предварительно создать фонограмму аккомпанемента . Более подробные сведения об оборудовании помещений студий звукозаписи и приемах работы с мик рофонами при записи музыкальных коллективов в различных условиях можно найти в книге [38], подробная информация о микрофонах , изготовленных в СНГ , содержится в справочнике [75]. В журнале IN/OUT систематически публикуются технические сведения и информация рекламного характера о микрофонах ведущих зарубежных фирм [35, 53, 68). Правда , цены на них такие , что многие владельцы любительских компьютерных студий , создавая демонстра ционные варианты композиции , скорее всего , откажутся от столь дорогих покупок , а остановят свой выбор на чем-нибудь более доступном , хотя и менее совершенном . 1.2. Цифровая звукозапись с помощью звуковой карты В процессе общения с читателями книги «Персо нальный оркестр ... в персональном компьютере» нам приходилось слышать приблизительно такое мнение : «Из контекста книги следует , что авторы ориентируют читателей не на самые совершенные звуковые карты . Многие примеры относятся к картам Sound Blaster AWE32 и Sound Blaster AWE64, хотя известно , что для этих звуковых карт характерен относительно большой уровень собственных шумов» . На это замечание можно ответить следующим образом . Да , действительно , заявленный изготовителем уровень шумов SB AWE32 ( — 80 дБ ) выш е , чем , например , заявленный (другим изготовителем ) уровень шумов Turtle Beach Multisound Pinnacle ( — 96 дБ ). Но , во-первых , для новой модели Sound Blaster фирмы Creative Technology Ltd. — звуковой карты SB AWE64 Gold — заявлен уровень собственных шумов — 9 0 дБ . Во-вторых , многие заявления любых производителей о тех или иных возможностях своих продуктов требуют дополнительной проверки . Для ее проведения требуются измерительные приборы , способные оценить столь высокие параметры , не внося погрешностей , вызван ных их собственными шумами . Не случайно в рамках соответствующей конференции FIDO на месяцы и уже даже на годы растянулись дискуссии поклонников звуковых карт различных фирм . Если научиться улавливать смысл этих высказываний , замаскированный специфическим жаргоном , то можно узнать много интересного . Например , можно встретить оценки реальных шумовых характеристик звуковых карт , которые сильно отличаются (в худшую сторону ) от заявленных всеми без исключения производителями . Обратим ваше внимание на тот факт, что даже уровень собственных шумов — 80 дБ — слишком хороший показатель для неэкранированной звуковой карты , установленной внутри корпуса компьютера , «насыщенного» всевозможными электромагнитными колебаниями . В цепях карты наводятся помехи , от которых не спасут никакие рекомендации типа : установить карту в самый дальний слот , изолировать от корпуса некоторые узлы компьютера , заменить «шумящие» вентилятор или винчестер . Приблизиться в некоторой степени к заявленному уровню шумов позволило бы размещение зву к овой карты в индивидуальном стальном экране и дополнительная фильтрация по цепям питания . Неспециалисту такие доработки выполнить сложно . Иными словами , будучи установленным и в компьютер , любые (в том числе и самые дорогие ) звуковые карты «шумят» практически одинаково . В-третьих , мы и не утверждаем , что продукция фирмы Creative Technology Ltd., безусловно , самая лучшая в мире . Мы убеждены только в том , что звуковые карты кла сса SB AWE32 обладают достаточно высокими показателями при цене , делающей их доступными для массового пользователя компьютера и не очень богатого любителя компьютерной музыки . MIDI-КОМПОЗИЦИИ можно делать на чем угодно . Шумовые свойства звуковой карты на качество MIDI-КОМПОЗИЦИИ (в процессе ее создания ) не влияют . От них зависит только качество ее воспроизведения . А уж готовый MIDI-файл можно 'проигрывать на самом дорогом и малошумящем MIDI-синтезаторе . С записью живого звука дело обстоит , конечно , не так хорошо . Если уж звук записан с повышенным уровнем шума , то избавиться от него будет очень непросто . Поэтому мы не устаем повторять , что наши книги не для профессионалов , а для любителей , и эта книга не о том , как выпустить альбом на CD, а как научиться ре ш ать основные проблемы при создании демонстрационной версии композиции , с которой не стыдно будет , предъявляя ваши творческие возможности , обращаться к профессионалам в области звукозаписи и шоу-бизнеса . Из всего вышесказанного следует , что мы и впредь нам ерены , рассказывая о способах решения тех или иных задач , связанных с записью живого звука , ориентироваться на звуковые карты семейства Sound Blaster AWE. Это не должно никого разочаровывать . Конкуренция между фирмами-производителями заставляет их учитыва т ь все лучшее в работе соперников . Поэтому и в конструкциях , и в элементной базе , и в функциях , и в программном обеспечении различных звуковых карт очень много общего . Перейти к новому средству обработки звука , зная основные принципы работы с аналогом , зна ч ительно легче , чем начинать все с нуля . 1.2.1. Важнейшие параметры звуковых карт Для получения приемлемого качества записи компьютерной музыки необходимо пользоваться аппаратурой , способной его обеспечить . Число различных моделей звуковых карт составляет несколько десятков . А если учитывать еще и различные версии одних и тех же устройств , то при покупке карты приходится выбирать почти из сотни наименований . Для наших же целей подходят многие , но не все модели . Не всякая звуковая карта способна на большее, чем озвучивание компьютерных игр . Конечно , принадлежность звуковой карты к продукции известных фирм является веской причиной того , что именно ее следует выбрать , это скажется в дальнейшем на надежности работы . Но не у всех наших читателей имеется возможн о сть неограниченного выбора . Тем важней понимать сущность и значение нескольких основных параметров звуковой карты . К таким параметрам относятся , в первую очередь : ^ метод си нтеза музыкальных звуков , реализованный в синтезаторе зву ковой карты ; > разрядность АЦП /ЦАП звуковой карты ; > диапазон частот дискретизации . О методах синтеза музыкальных звуков мы достаточно подробно рассказывали в [63]. В современных звуковых картах по-прежнему применяется частотный синтез звуков (FM-синтез ), но это делается в основном в целях обеспечения поддержки старых игр . Основным методом синтеза в настоящее время является волновой метод , или , как его еще называют , метод волновых таблиц (WT-синт е з ). Возможно , это несколько субъективно , и кто-то с нами не согласится , но после первого же сравнения звучания MIDI-инструментов в FM- и WT-вариан-тах мы безоговорочно решили для себя , что FM-инструменты не стоят того , чтобы тратить на них время . Поэтому дальше речь пойдет только о WT-синте-заторах звуковых карт . Разрядность звуковой карты существенно влияет на качество звука . Однако перед тем как перейти к более детальному обсуждению этого вопроса , следует пояснить , что речь идет о разрядности АЦП и ЦАП. Звуковые карты двойного назначения имеют в своем составе одновременно два функционально независимых узла : WT-синтезатор и устройство оцифровки звуковых сигналов , поступающих с внешнего источника . В каждый из узлов входит как минимум по одному ЦАП . В устр о йстве оцифровки , кроме того , имеется АЦП . В недавнем прошлом прямое указание на разрядность звуковой карты содержалось в ее названии в виде числа 16. Тем самым изготовители подчеркивали , что в их продукции качество цифрового звука как бы соответствует кач е ству звука лазерного проигрывателя , а не какой-нибудь там 8-битной карты . В дальнейшем 16 разрядов в ЦАП /АЦП стали нормой , а числа « 32» или « 64» в названиях стали означать совсем другое — максимальное количество одновременно звучащих голосов синтезатора з в уковой карты (полифонию ). Некоторые высококачественные звуковые карты оборудованы 18-битными и даже 20-битными ЦАП /АЦП . Звуковые редакторы , работая с любыми звуковыми картами , в том числе и 16-битными , в процессе преобразований отсчетов сигнала используют арифметику с разрядностью двоичного представления числа , превышающей 16. Это позволяет уменьшить погрешность , накапливающуюся в процессе выполнения сложных алгоритмов обработки , которая в противном случае проявлялась бы как искажение звука . Почему же сто ль важно наличие большого числа разрядов в устройствах ЦАП и АЦП ? Дело заключается в том , что непрерывный (аналоговый ) сигнал преобразуется в цифровой с некоторой погрешностью . Эта погрешность тем больше , чем меньше уровней квантования сигнала , т . е . чем д альше отстоят друг от друга допустимые значения квантованного сигнала . Число уровней квантования , в свою очередь , зависит от разрядности АЦП /ЦАП . Погреш - ности , возникающие в результате замены аналогового сигнала рядом квантованных по уровню отсчетов , можно рассматривать как его искажения , вызванные воздействием помехи . Эту помеху принято образно называть шумом квантования. Шум квантования (рис . 1.12, в ) представляет собой р азность соответствующих значений реального (рис . 1.12, а )и квантованного по уровню (рис . 1.12, б ) сигналов . Из рис . 1.12 видно , что в случае превышения сигналом значения самого верхнего уровня квантования («старшего» кванта ), а так же в случае , когда знач ение сигнала оказывается меньше нижнего уровня квантования («младшего» кванта ), т . е . при ограничении сигнала , возникают искажения (рис . 1.12, д ), более заметные по сравнению с шумом квантования . Для исключения искажений этого типа динамические диапазоны с игнала и АЦП должны соответствовать друг другу : значения сигнала должны располагаться между уровнями , соответствующими младшему и старшему квантам . При записи внешних источников звука это достигается с помощью регулировки их уровня , кроме того , применяется сжатие (компрессия ) динамического диапазона , о которой речь пойдет ниже . В звуковых редакторах сущес твует операция нормализации амплитуды сигнала . После ее применения наименьшее значение сигнала станет равным верхнему уровню младшего кванта , а наибольшее — нижнему уровню старшего кванта (на рис . 1.12 — это числа 6 и 1). Таким образом , от ограничения сиг н ал сверху и снизу будет защищен промежутками , шириной в один квант . Разумеется , если при записи уже имело место ограничение амплитуды , то нормализация не избавит сигнал от искажения . Для нормированного сигнала относительная величина максимальной погрешнос ти квантования равна 1/N, где N — число уровней квантования . Этой же величиной , представленной в логарифмических единицах (децибелах ), оценивается уровень шумов квантования АЦП звуковой карты . Уровень шумов квантования определяется по формуле : Д = 201д (1/ 1\ 1).ДлятрехразрядногоАЦП (см . рис . 1.12) N=8, иД = — 18 дБ ; для восьмиразрядного— М ==256,Д = — 48дБ ; для шестнадцатиразрядного — N=65 536, Д = — 96 дБ ; для восемнадцатиразрядного АЦП N=262 144, Д = — 108 дБ ; и для двадцатиразрядного АЦП N= 1 648 576, Д = — 120дБ. Эти цифры наглядно демонстрируют , что с ростом разрядности АЦП шум квантования уменьшается . Приемлемым считается 16-разрядное представление сигнала , являющееся в настоящее время стандартным для воспроизведения звука , записанного в цифровой форме . С точки зрения снижения уровня шумов квантования дальнейшее увеличение разрядности АЦП нецелесообразно , т . к . уровень шумов , возникших по другим причинам (тепловые шумы , а также импульсные помехи , генерируемые элементами схем компьютера и распространяющиеся либо п о цепям питания , либо в виде электромагнитных волн ), все равно оказывается значительно выше , чем — 96дБ . Однако увеличение разрядности АЦП обусловлено еще одним фактором — стремлением расширить его динамический диапазон . Мы уже говорили о динамическом диап азоне звука . Динамический диапазон некоторого устройства обработки может быть определен выражением D=201g(Smax/S,nin), где S^ax и Smin — максимальное и минимальное значения сигнала , который может быть преобразован в цифровую форму без искажения и потери и н формации . Вы уже , наверное , догадались , что минимальный сигнал не может быть меньше , чем напряжение , соответствующее одному кванту , а максимальный — не должен превышать величины напряжения , соответствующего N квантам . Поэтому выражение для динамического д и апазона АЦП звуковой карты примет вид : D=201g(N). Ведь можно считать , что Smax=kN, aS,nm=kl, ^ek — некоторый постоянный коэффициент пропорциональности , учитывающий соответствие электрических величин (тока или напряжения ) номерам уровней квантования . Сравн ивая выражения для Д и D, становится ясно , что при одинаковой разрядности АЦП эти величины будут отличаться лишь знаками . Поэтому динамический диапазон для 16-разрядного АЦ П составляет 96 дБ , для 18-разрядного— 108 дБ , для 20-разрядного— 120 дБ . Иными словами , для записи звучания некоторого источника звука , динамический диапазон которого составляет 120 дБ , требуется двадцатиразрядный АЦП . Если такого нет , а имеется только ш е стнадцатиразрядный , то динамический диапазон звука должен быть сжат на 24 дБ : со 120 дБ до 96 дБ . В принципе , существуют методы и устройства сжатия (компрессии ) динамического диапазона звука , и мы еще будем говорить о них . Но то , что они проделывают со зв уком , как ни смягчай формулировки , все равно искажает его . Именно поэтому так важно для оцифровки звука использовать АЦП , имеющий максимальное количество разрядов . Владелец 16-битной звуковой карты может еще раз взглянуть на табл . 1.1. с тем , чтобы убедит ь ся в отсутствии особых причин для расстройства : динамические диапазоны большинства источников звука вполне соответствуют динамическому диапазону такой звуковой карты . Кроме того , 18-битное или 20-битное представление сигнала применяется только на этапе об р аботки звука . Конечная аудиопродукция (CD и DAT) реализуется в 16-битном формате . После того как мы немного разобрались с разрядностью звуковой карты , пришло время поговорить о частоте дискретизации . В процессе работы АЦП происходит не только квантование сигнала по уровню , но и его дискретизация во времени . Сигнал , непрерывно изменяющийся во времени , заменяют рядом отсчетов этого сигнала . Обычно отсчеты сигнала берутся через одинаковые промежутки времени . Интуитивно ясно , что если отсчеты отстоят друг от друга на слишком большие интервалы , то при дискретизации может произойти потеря информации : если важные изменения сигнала произойдут не в те моменты , когда были взяты отсчеты , они могут быть «пропущены» преобразователем . Получается , что отсчеты следует бр а ть с максимальной частотой . Естественным пределом служит быстродействие преобразователя . Кроме того , чем больше отсчетов приходится на единицу времени , тем больший размер памяти необходим для хранения информации . Проблема отыскания разумного компромисса м ежду частотой взятия отсчетов сигнала и расходованием ресурсов трактов преобразования и передачи информации возникла задолго до того , как на свет появились первые звуковые карты . В результате исследований было сформулировано правило , которое в отечественн о й научно-технической литературе принято называть теоремой Котельникова [Котельников В.А . Теория потенциальной помехоустойчивости.— М ., Госэнергоиздат , 1956]. Если поставить перед собой задачу обойтись без формул и использования серьезных научных терминов типа «система ортогональных функций» , то суть теоремы Котельникова можно объяснить следующим образом . Сигнал , представленный последовательностью дискретных отсчетов , можно вновь преобразовать в исходный (непрерывный ) вид без потери информации только в том случае , если интервал между соседними отсчетами не превышает половины периода самого высокочастотного колебания , содержащегося в спектре сигнала . Из сказанного следует , чт о восстановить без искажений можно только сигнал , спектр которого ограничен некоторой частотой F^ax- Теоретически все реальные сигналы имеют бесконечные спектры . Для того чтобы при дискретизации избежать искажений , вызванных этим обстоятельством , сигнал вн ачале пропускают через фильтр , подавляющий в нем все частоты , которые превышают заданное значение Fmaxi и лишь затем производят дискретизацию . Согласно теореме Котел-ьникова частота , с которой следует брать отсчеты , составляет Рд = 2Fmax- Теорема получена для идеализированных условий . Если учесть некоторые реальные свойства сигналов и устройств преобразования , то частоту дискретизации следует выбирать с некоторым запасом по сравнению со значением , полученным из предыдущего выражения . В стандарте CD частота дискретизации равна 44,1 кГц . Для цифровых звуковых магнитофонов [25] стандартная частота дискретизации составляет 48 кГц . Звуковые карты , как правило , способны работать в широком диапазоне частот дискретизации . Важно , чтобы максимальное значение частоты дискретизации было не менее 44,1 кГц , в противном случае качества звучания CD достичь не удастся . Следует различать частоту дискретизации в АЦП /ЦАП , предназначенных для оцифровки внешних сигналов , и частоту дискретизации в ЦАП WT-синтезатора звуковой карт ы . Значение последней может не совпадать с указанными стандартными значениями . Довольно часто изготовители , доказывая преимущество своих звуковых карт , подчеркивают еще два обстоятельства : > наличие у звуковой карты выхода , на котором информация представл ена в цифровой форме ; > наличие дуплексного режима прямого доступа к памяти . Действительно , если звуковая карта имеет выход , на который сигналы поступают не в аналоговой (после ЦАП ), а в цифровой форме , то это позволяет уменьшить искажения , связанные с д ополнительными преобразованиями при дальнейшей цифровой обработке сигнала вне звуковой карты . Это становится актуальным при записи композиции на CD или DAT. Так , например , в звуковых картах SB AWE32, AWE64 имеется разъем интерфейса S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format - формат цифрового интерфейса фирм Sony и Philips), который предназначен для передачи звуковых сигналов от WT-синтезатора в цифровой форме , Но не следует забывать , что S/PDIF представляет собой лишь упрощенный вариант профессионального студийного интерфейса AES/EBU (Audio Engineers Society/European Broadcast Union) , разработанного Европейским радиовещательным союзом . Для разгрузки процес сора работа АЦП /ЦАП звуковых карт организуется в режиме прямого доступа к памяти [Direct Memory Access — DMA). Полный дуплекс [Full-Duplex) означает способность звуковой карты одновременно воспроизводить и записывать звук . Для этого требуется поддержка зву ковой картой одновременно двух каналов DMA. Для звуковых карт семейства AWE возможна организация одного 16-разрядного и одного 8-разрядного каналов . По одному из них возможна запись , а по другому воспроизведение . Это ограничение затрудняет работу с програ м мами многоканального монтажа и сведения , а также подготовку материала для записи CD на том же компьютере , на котором установлена звуковая карта . 1.2.2. Подключение микрофона к звуковой карте Начнем с критики микрофона , который прилагается к современным м оделям Sound Blaster. Микрофон так и называется : Creative Microphone. И хотя он имеет неплохие частотные характеристики — диапазон частот от 100 до 16 000 Гц , при неравномерности частотной характеристики ± 4дБ — использовать его для записи музыки не следуе т . Он может служить средством общения при голосовой модемной связи или источником сигналов для подачи команд компьютеру , но для звукозаписи он имеет слишком много недостатков : легкая подставка без амортизаторов , жесткое крепление к ней микрофона , отсутстви е на микрофоне ветрозащиты , короткий кабель . Поэтому приобретите микрофон посолиднее . Но при этом учтите ряд обстоятельств . Имейте в виду , что микрофонный вход большинства звуковых карт (в частности , семейства Sound Blaster AWE) рассчитан на подключение к онденсаторного электретного микрофона . Это означает , что , во-первых , входное сопротивление звуковой карты соответствует выходному сопротивлению электретного микрофона , во-вторых , чувствительность входного усилителя соответствует уровню напряжения на выход е электретного микрофона . Кроме того , в целях создания удобства пользования электретным микрофоном , требующим для своей работы внешнего питания , для подключения единственного монофонического микрофона используется трехконтактный разъем , который в стандартн о м варианте применения служит для подключения источника стереосигналов . В данном случае его контакты выполняют следующие функции : через концевой контакт к звуковой карте подключается сигнальный провод микрофонного кабеля , на средний контакт подается питающ е е микрофон напряжение +5 В , оставшийся третий контакт соединяет экран кабеля с общим проводом звуковой карты . Из сказанного следует , что при подключении «неродного» микрофона необходимо разобраться в схеме распайки проводников микрофонного кабеля на конта к тах его разъема . Если вы имеете дело с электретным микрофоном , который не содержит внутреннего источника питания и требует подачи внешнего напряжения , то распайка разъема должно быть такой , как и для Creative Microphone. Если электретный микрофон имеет внутренний источник питания (например , при эксплуатации МКЭ -2 необходимо поместить внутрь развинчивающегося корпуса элемент питания , заключенный в специальный футляр ), то сле дует задействовать только земляной и сигнальный контакты разъема . По возможности избегайте замыкания концевого и среднего контактов . Вряд ли что-нибудь перегорит , но при этом микрофонный вход звуковой карты оказывается соединенным с источником питания + 5 В компьютера . А это может привести , во-первых , к проникновению в тракт усиления /преобразования лишних помех (не полностью отфильтрованных пульсации с частотой 50 Гц и с частотой преобразователя импульсного блока питания ) и , во-вторых , к снижению чувствите л ьности и изменению частотной характеристики микрофонного входа из-за его шунтирования внутренним сопротивлением источника питания . Итак , лучше всего разобраться с фактической распайкой разъема микрофона . В крайнем случае , сгодится рекомендация , высказанна я по этому поводу на конференции FIDO: избежать замыкания можно , обернув средний контакт штекера микрофона узкой полоской тонкой липкой ленты . Использовать микрофоны других типов со звуковыми картами , рассчитанными на электретные микрофоны , не рекомендуетс я , т . к . из-за несоответствия входного и выходного сопротивлений , чувствительности микрофонного входа карты и уровня выходного сигнала микрофона могут возникнуть значительные частотные и нелинейные искажения . Некоторые звуковые карты имеют переключатели D ynamic/Condenser для выбора типа микрофона . Перейдем к вопросу о количестве микрофонов , которые можно подключить к звуковой карте . После внимательного изучения технической документации на звуковую карту вы можете разочароваться : на карте удалось найти то лько один разъем для подключения микрофона , да и тот , как только что мы выяснили , имеет лишь один сигнальный контакт . Значит , к звуковой карте можно подключить только один микрофон . Самое интересное , что подавляющее большинство звуковых карт других типов ( за исключением нескольких самых дорогих , специально предназначенных для многоканальной записи ) имеют по одному микрофонному входу . Выходит , что с мечтой о сте-реозаписи голоса певца или акустических музыкальных инструментов нужно расстаться ? И да,и нет . Д а , действительно , если бы вы поставили перед собой цель , используя микрофонный вход звуковой карты , сохранить в стереофонической записи реальную акустическую обстановку концертного зала , то этого сделать бы не удалось . Для такой записи обязательно нужна с т ерео пара микрофонов . А еще , как сказано в работе [38], нужен ненаправленный микрофон для передачи общего акустического фона и микрофоны для индивидуальной записи отдельных инструментов или нескольких групп инструментов . Но многомикрофон - Компьютерному музыканту о звуке ______________________________ 41 ная технология в наши дни применяется не так часто , как раньше : пожалуй , лишь при записи оркестров , театральных постановок , т . е . в тех случаях , когда необходимо обеспечить высокую верность воспроизведения имеющегося звукового материала с сохранением естественной акустики помещения . Основу современной технологии записи голосов певцов и акустических музыкальных инструментов сост авляет монофоническая запись с последующим расщеплением моносигнала на два канала и применением различных эффектов : задержки сигнала , реверберации и т . д . — в целях получения эффекта распределения источников звука по стереопанораме . Эти и им подобные опер а ции выполняются с помощью специального дорогостоящего студийного оборудования , но их может проделать и компьютер , оснащенный звуковой картой и звуковым редактором . Если вы сомневаетесь в реальности получения стереозаписей такого рода с помощью единственно г о микрофона , обратите внимание на многочисленные музыкальные видеоклипы . Аппаратура студии звукозаписи имеет столь привлекательный вид , что приобрела не только техническую но и эстетическую ценность . Редкий певец или композитор откажет себе в удовольствии поместить в клип кадры , снятые непосредственно в студии . Вот и припомните , сколько микрофонов размещено , например , перед поющими в студии (разумеется , не одновременно ) И . Аллегровой или А . Апиной ? Большой , красивый , с защитой от любых вибраций , дорогой , н о ... один . В наши дни несколько трансформировались художественные цели , которые ставят перед собой творцы музыкальных произведений , записанных и тиражированных на современных носителях . На второй план ушло стремление к точности передачи звуковой атмосферы зала и голоса певца . Появились технические возможности для того , чтобы получить из исходного аудиоматери-ала звук , обладающий почти любыми заранее заданными свойствами . Таким образом , наличие только одного микрофонного входа у звуковой карты не препятству ет дополнению композиций , исполненных MIDI-инструмен-тами , стереофоническими записями вокала и акустических инструментов . Правда , иногда для качественной записи требуется не менее двух монофонических микрофонов . Примерами тому могут служить запись певца , аккомпанирующего себе на гитаре , и запись партии акустической ударной установки . Положение не такое уж и безвыходное , как может показаться . У всех звуковых карт , кроме монофонического микрофонного входа , имеется стереофоническая пара линейных входов . В ти п овом варианте они служат для подачи на звуковую карту стереосигнала от таких внешних источников , как магнитофон или CD-плейер . Непосредственно подключить микрофоны к ним нельзя , так как чувствительность этих входов недостаточна для восприятия относительно слабых электрических сигналов с выхода микрофона . Но к каждому из этих входов может быть подключен или микрофонный усилитель , или внешний микшер , содержащий микрофонные усилители . В этом случае число микрофонов ограничено лишь числом каналов микшера , что позволит вам осуществить настоящую стереозапись с помощью пары микрофонов . Работа звукооператора — это настоящее творчество и даже искусство . Не все здесь можно объяснить с позиции физики . На результат влияют слишком уж много факторов , учесть которые очень трудно . Поэтому расценивайте материал , посвященный микрофонам , как средство предотвращения грубых ошибок , основу для размышлений и приобретения личного опыта . 1.2.3. Подк лючение электрогитары к звуковой карте Мысль написать этот маленький параграф возникла у нас после общения с несколькими самодеятельными музыкантами , выступающими в составе рок-группы . Как оказалось , эти ребята хотели бы использовать в своем творчестве ко мпьютер , но , непременно , сочетая MIDI-КОМПОЗИЦИИ с записью партий в исполнении электрогитар . Они задали нам довольно много вопросов , ответы на которые содержатся на страницах этой книги . А самый первый и самый несложный вопрос касался того , каким образом п одключить электрогитару к звуковой карте . Частично ответом на этот вопрос можно считать материал о подключении микрофона к звуковой карте . Выходное напряжение некоторых электрогитар сравнимо с выходным напряжением микрофона , поэтому они могут быть подключ ены у. микрофонному входу звуковой карты . Если при этом не слышны искажения , вызванные ограничением амплитуды из-за перегрузки микрофонного входа , то все в порядке . Если нелинейные искажения заметны , подключать такую гитару к микрофонному входу нельзя . Для гитар с большим уровнем сигнала на выходе (содержащих встроенные предварительные усилители ), так же как и для гитар , к которым подключены педали , управляющие различными эффектами , существуют другие способы подключения к звуковой карте . Мы уже говорили , ч то у рассматриваемых в качестве примера звуковых карт семейства AWE имеется линейный стереовход . Это еще одна возможность подключения одной гитары со стереофоническим выходом или двух монофонических гитар . Разъем линейного входа [Jack) размещен на задней п ланке звуковой карты . Для подключения электрогитары к линейному входу карты ее сигнальный шнур должен оканчиваться штекером , идентичным штекеру головных телефонов , подключаемых к обычному плейеру . Существует дополнительная (правда , не очень удобная ) возмо жность подключения еще двух электрогитар к звуковой карте . Речь идет об аудиовходах для подключения CD-ROM. Неудобство заключается в том , что этот разъем размещен на плате звуковой карты и находится внутри корпуса компьютера . Чувствительность этого входа т ого же порядка , что и чувствительность линейного . По каждому из перечисленных четырех входов в микшере звуковой карты имеется отдельная регулировка уровня входного сигнала . Если гитара подключена к звуковой карте , нет особого смысла использовать различные приставки к гитаре (педали , гитарные процессоры ), вносящие дополнительные помехи . Все эффекты , которые можно создать с помощью них , и еще огромное количество других можно п о лучить , обрабатывая не искаженный ничем серебряный звон гитарных струн средствами звукового редактора . В частности , рассматриваемый в гл . 2 музыкальный редактор Cool Edit, наряду с сотнями разновидностей других эффектов , реализует и чисто гитарный эффект Distortion. Гитаристы знают , что сущность этого эффекта заключается в ограничении амплитуды сигнала . Колебания принимают почти прямоугольную форму , звучание становится длительным , амплитуда практически не изменяется на всем протяжении единожды извлеченног о звука . В приставках к гитарам при реализации этого эффекта идут на различные схемотехнические ухищрения , чтобы сгладить неустранимый недостаток — сильные искажения , «скрежет» в последней фазе звучания струны , когда амплитуда сигнала становится сравнимой с шумами и фоном . Эффект Distortion, реализованный в звуковом редакторе , полностью свободен от этого недостатка . 1.2.4. Микшер звуковой карты Возможно , до подключения внешнего микшера с целью увеличения числа сигнальных входов звуковой карты дело у вас до йдет не очень скоро . А вот микшером , встроенным в звуковую карту , придется пользоваться частенько . О нем сейчас и пойдет речь , но не сразу , а после того , как мы уясним , что в процессе работы с компьютерной музыкой приходится использовать микшеры двух разн о видностей : виртуальные и аппаратные . Виртуальные микшеры существуют в виде составных частей музыкальных редакторов . Суть работы этих микшеров сводится к преобразованию ваших манипуляций мышью в соответствующие MIDI-сообщения или команды , запускающие подпр ограммы математической обработки записанных аудиодан-ных . Число каналов в таких микшерах практически не ограничено . Особенности работы с виртуальным микшером одного из музыкальных редакторов мы рассмотрим ниже . Сейчас же речь пойдет о микшере , реализованн ом аппаратным путем . Подобные узлы , незначительно отличающиеся друг от друга , имеются в каждой звуковой карте . Как мы и предупреждали , в качестве основы для анализа взята звуковая карта семейства Sound Blaster AWE. Возможности аппаратного микшера звуковой карты следующие : )• • раздельная регулировка уровней сигналов , поступающих на монофонический микрофонный и стереофонический линейный входы , а также вход для подключения CD-плейера ; > раздельная регулировка уровней стереосигналов с выходов устройств проигрывания MIDI- и WAVE-файлов , а также с программно реализованного в SB AWE64 дополнительного WT-синтезатора ; ^ раздельная регулировка тембра по низким и высоким частотам (мног ие считают наличие этих регулировок недостатком SB AWE, так как велика вероятность того , что вы можете забыть вернуть регуляторы тембра в нейтральное положение , и запись будет выполнена с частотными искажениями ); > общая регулировка уровня суммарного звук ового сигнала , поступающего на линейный выход звуковой карты (Master); > общая регулировка уровня звукового сигнала , поступающего к динамику PC (весьма бесполезная возможность , которая годится лишь для управления громкостью звука метронома музыкального ре дактора , если вы направили его в динамик PC); > раздельные регулировки стереобаланса для всех звуковых источников и выходов за исключением микрофона и спикера . Следует сразу же оговориться , что использовать аппаратный микшер можно только для предваритель ной установки тех или иных параметров . Его применению в процессе собственно записи препятствует недостаточное количество уровней квантования регулируемых с его помощью величин . Поэтому регулировка громкости в процессе воспроизведения , например , компакт-ди с ка будет осуществляться скачками . Заметим , что ничего подобного при работе с виртуальными микшерами звуковых редакторов (на той же самой звуковой карте ) не происходит . Однако без аппаратного микшера все равно не обойтись . Для управления микшером служат сп ециальные программы . Они могут немного отличаться друг от друга по внешнему виду панели управления , но суть у всех одна и та же . Поэтому рассмотрим одну из наиболее популярных подобных программ — Creative Mixer. Программа поставляется вместе со звуковыми к артами фирмы Creative Labs. Запустив программу , вы увидите изображение панели микшера , показанное на рис . 1.13. Слева направо расположены : кнопки управления режимом отображения элементов микшера ; регулятор уровня суммарного сигнала на выходе звуковой карт ы ; регулятор тембра высоких частот ; регулятор тембра низких частот ; Рис . 1.13. Вид панели управления аппаратного микшера регулятор уровня громкости сигнала с выхода ЦАП ; регулятор уровня громкости сигнал а с выхода синтезатора ; регуляторы уровней громкости и реверберации при генерации звука программно реализованным синтезатором , имеющимся только в SB AWE64 и SB AWE64 Gold (дополнительные 32 голоса ); регулятор уровня воспроизведения сигнала с CD-плейера ; р егулятор уровня сигнала , поступающего с линейного стереовхода ; регулятор уровня сигнала , поступающего с микрофонного входа ; регулятор громкости громкоговорителя PC. Под всеми регуляторами уровней (кроме трех ) находятся горизонтально перемещающиеся движки р егуляторов стереобаланса . Над каждым из регуляторов уровня расположены кнопки , с помощью которых можно подключить или отключить соответствующий сигнал (довольно часто случайное нажатие этих кнопок служит основанием для паники и подозрений на неработоспосо б ность звуковой карты ). Правую часть микшера занимает окно , имитирующее многофункциональный жидкокристаллический индикатор . Для того чтобы он «ожил» , следует нажать на расположенную под ним правую кнопку . Рис . 1.14. Отображение уровней сигналов При этом возможны три основных режима отображения информации : отображение уровней суммарных сигналов в правом и левом каналах (рис . 1.14); отображение осциллограммы суммарного сигнала (рис . 1.15) ; отображение спектра мощности (рис . 1.16). Рис . 7.75. Отображение осциллограммы сигнала Режимы переключаются щелчком левой кнопкой мыши по полю индикатора . В последнем режиме существу ет три варианта отображения информации : распределение по частотам мгновенных , пиковых и комбинации мгновенных и пиковых значений мощности . Переключение производится щелчком мыши по кнопкам с цифрами 1, 2, 3. Рис . 1.16. Отображение спектра мощности Заметим , что использовать индикаторную панель в процессе записи в звуковых редакторах не следует . С помощью к нопок , находящихся в левой части панели , можно оптимизировать площадь , занимаемую микшером на экране . Верхняя кнопка сворачивает панель . Следующая за ней — минимизирует , превращая его в иконку . Третья кнопка оставляет на экране только регуляторы , необход имые при записи (рис . 1.17). Рис . 1.17. Микшер с регуляторами уровней записываемых сигналов При нажатии кнопки , помеченной символом «волна» , можно убрать окно индикатора . На рис . 1.18 показан вид микшера без индикатора . Рис . 1.18. Микшер без окна индикатора Третья снизу кнопка позволяет оставить изображение только одного регулятора , как это показано на рис . 1.19. Рис . 1.19. Микшер с единственным регулятором Щелчком по правой верхней кнопке панели управления микшера , изображенной на рис . 1.19, можно вызвать дополнительную панель (рис . 1.20), с помощью которой выбрать отображаемый регулятор . Рис . 1.20. Панель выбора отображаемого регулятора При наж атии нижней кнопки микшера (рис . 1.13) в панели будет отображаться максимальное число элементов . Вторая снизу кнопка позволяет отображать только те элементы микшера , которые определены пользователем . Для выбора пользовательского варианта отображения служи т всплывающее меню (рис . 1.21), вызываемое правой кнопкой мыши . Рис . 1.21. Всплывающее меню установок пользователя В подменю View (рис . 1.22) можно выбрать один из вариантов отображе ния панели управления микшера . Рис . 1.22. Подменю View При выборе команды Preferences (предустановки ) в меню на рис . 1.21 открывается одноименное окно диалога (рис . 1.23), в котором можно опр еделить набор отображаемых элементов микшера . Рис . 1.23. Окно диалога Preferences для выбора отображаемых элементов микшера Если в меню (см . рис . 1.21), выбрать команду Input/Output S ettings, откроется окно диалога (рис . 1,24), с помощью которого можно изменить уровень максимального усиления по входу и выходу для левого и правого каналов . Делается это путем выбора коэффициентов умножения в пределах от 1 до 4. Для сбалансированных по ур овню громкости источников звуковых сигналов коэффициенты для левого и правого каналов должны быть одинаковыми . Различными их можно сделать только в том случае , когда уровень сигнала в одном из каналов оказывается значительно меньше , чем в другом . Эта ситу а ция может встретиться , например , при реставрации записи , выполненной на магнитофоне , в котором лента неравномерно прилегала к магнитной головке . Рис . 1.24. Окно диалога для выбора коэффициентов усиления Включение опции Microphone Gain Control приводит к увеличению коэффициента усиления по микрофонному входу . Мы рассмотрели практически все возможности по трансформации отображения элементов микшера . Осталось лишь сказать , что при включ ении опции Always on Top меню на рис . 1.21 панель Creative Mixer всегда будет расположена поверх окон других приложений . Последние две команды этого меню позволяют вызвать интерактивную подсказку Help и получить сведения о версии программы . Детальное знак омство с микшером звуковой карты позволяет сделать вывод о том , что его использование возможно только на первом этапе записи для ориентировочной установки уровней сигналов . Для тонкой регулировки гром - кости и панорамы следует использовать возможности ЦАП , АЦП и синтезаторов звуковой карты , воздействуя на эти устройства средствами , имеющимися в составе музыкальных и звуковых редакторов . 1.2.5. Сэмплирование Детальному анал изу способов сэмплирования посвящена гл . 3. Сейчас же наша задача состоит лишь в том , чтобы уяснить смысл этого слова . Сэмплирование — это запись образцов звучания (сэмплов ) того или иного реального музыкального инструмента . Сэмплирование является основой волнового синтеза (WT-синтеза ) музыкальных звуков . Если при частотном синтезе (FM-синтезе ) новые звучания получают за счет разнообразной обработки простейших стандартных колебаний , то основой WT-синтеза являются заранее записанные звуки традиционных музык альных инструментов или звуки , сопровождающие различные процессы в природе и технике . С сэмплами можно делать все , что угодно . Можно оставить их такими , как есть , и WT-синтезатор будет звучать голосами , почти неотличимыми от голосов инструментов-первоисто ч ников . Можно подвергнуть сэмплы модуляции , фильтрации , воздействию эффектов и получить самые фантастические , неземные звуки . В принципе , сэмпл — это ни что иное , как сохраненная в памяти синтезатора последовательность цифровых отсчетов , получившихся в рез ультате анало-го-цифрового преобразования звука музыкального инструмента . Если бы не существовала проблема экономии памяти , то звучание каждой ноты можно было бы записать в исполнении каждого музыкального инструмента . А игра на таком синтезаторе представл я ла бы собой воспроизведение этих записей в необходимые моменты времени . Но если идти по такому пути , то пришлось бы хранить в памяти множество вариантов звучания каждой ноты , причем все они должны отличаться протяженностью звучания , динамикой звукоизв-леч е ния и т . д . На это не хватит никакого объема памяти . Поэтому сэмплы хранятся в памяти не в том виде , в каком они получаются сразу же после прохождения АЦП . Запись подвергается хирургическому воздействию , делится на характерные части [фазы ): начало , протяже нный участок , завершение звука . В зависимости от применяемой фирменной технологии эти части могут делиться на еще более мелкие фрагменты . В памяти хранится не вся запись , а лишь минимально необходимая для ее восстановления информация о каждом из фрагменто в . Изменение протяженности звучания производится за счет управления числом повторений отдельных фрагментов . В целях еще большей экономии памяти был разработан способ синтеза , позволяющий хранить сэмплы не для каждой ноты , а лишь для некоторых . В этом случа е изменения высоты звучания достигается путем изменения скорости воспроизведения сэмпла . Для создания и воспроизведения сэмплов служит синтезатор . В наши дни синтезатор конструктивно реализован в одном-двух корпусах микросхем , которые представляет собой специализированный процессор для осуществления всех необходимых преобразовании . Из закодированных и сжатых с помощью специальных алгоритмов фрагментов он собирает сэмпл , зад ает высоту его звучания , изменяет в соответствии с замыслом музыканта форму огибающей колебания , имитируя либо почти неощутимое касание , либо удар по клавише или струне . Кроме того , процессор добавляет различные эффекты , изменяет тембр с помощью фильтров и модуляторов . В звуковых картах находят применение несколько синтезаторов различных фирм . В гл . 3 мы подробно рассмотрим наиболее распространенный в наши дни синтезатор EMU8000. Популярность этого устройства не случайна . Достаточно высокое качество работы сочетается в нем с относительно небольшой ценой . О перспективности EMU8000 свидетельствует тот факт , что для него разработано программное обеспечение , позволяющее не только эксплуатировать готовые сэмплы , но и создавать свои собственные . Отметим , что нар яду с сэмплами , записанными в ПЗУ звуковой карты , в настоящее время стали доступными наборы сэмплов (банки ), созданные как в лабораториях фирм , специализирующихся на синтезаторах , так и любителями компьютерной музыки . Эти банки можно найти на многочисленн ы х лазерных дисках и в Internet. 1.2.6. Компрессия и шумоподавление Рассматривая требования к АЦП и ЦАП звуковой карты , мы уже коснулись двух проблем : борьбы с искажениями и борьбы с шумами . Эти проблемы тесно связаны друг с другом . Конечно , природа иска жений многообразна . В тракте запись-передача-воспроизведение звук подвергается амплитудным , частотным , фазовым и нелинейным искажениям . Сейчас речь пойдет о компрессии динамического диапазона сигнала , как о способе борьбы с нелинейными искажениями , вызван н ыми ограничением амплитуды звуковых колебаний из-за перегрузки элементов звукового тракта . Причина возникновения таких искажений заключается в несоответствии динамических диапазонов звукового сигнала и аппаратуры , по которой этот сигнал проходит . Если бы з вуковой сигнал можно было заранее проанализировать , выявить те фрагменты , где он достигает максимумов , то , в принципе , перегрузку тракта можно было бы исключить . Для этого достаточно было бы так отрегулировать уровень сигнала , поступающего , например , от м и крофона , чтобы даже пиковые его уровни находились в пределах динамического диапазона . Правда , здесь имеется сразу два «но» . Во-первых , нужно заранее знать закон изменения уровня громкости сигнала , что возможно только после предварительной его записи . Но з аписанный сигнал уже будет с одержать искажения , вызванные той самой перегрузкой , с которой мы хотим бороться ... Хорошо , тогда можно уменьшить уровень записи так , чтобы даже при самых сильных «всплесках» громкости не происходило бы перегрузки . Вот здесь-то и появляется второе «но» . Но тогда большая часть записи будет слишком тихой , настолько тихой , что самые слабые звуки просто не будут слышны , они сольются с шумами электрон н ых приборов и носителя записи сигнала . Именно здесь и пересекаются проблемы борьбы с шумами и перегрузками . За много лет до того , как впервые прозвучало словосочетание «звуковая карта» , аналогичные проблемы были вынуждены решать разработчики магнитофонов, аппаратуры озвучивания кинофильмов , а затем и вообще звуко-усилительных устройств студий и концертных залов . В результате настойчивых изысканий было предложено несколько способов решения проблемы , которые отличаются деталями , но имеют общую сущность . Иде я очень проста , и может быть выражена буквально одной фразой : для того чтобы не происходило ни перегрузки тракта сильными сигналами , ни маскирования слабых сигналов шумами , следует слабые сигналы усиливать , а сильные ослаблять , т . е . сужать динамический ди а пазон . Сужение динамического диапазона перед записью сигнала обеспечивает прибор , называемый компандером. При воспроизведении записи для восстановления прежнего динамического диапазона используют прибор , носящий название экспандер. В рамках общей идеи шу моподавления придумано много конкретных методов и устройств , отличающихся друг от друга деталями . Некоторые методы предполагают деление всего спектра сигнала на несколько диапазонов и раздельную регулировку уровня различных спектральных составляющих . Мето д ы отличаются и алгоритмами вычисления пороговых уровней , после сравнения с которыми вырабатывается решение о том или ином преобразовании сигнала . Так , например , наиболее распространенная система шумопонижения типа Dolby А позволяет существенно улучшить эф фективность магнитных и оптических носителей аналоговых записей и систем связи , служащих для передачи звуковых программ [78]. Система Dolby А основана на принципе компан-дирования , но только для сигналов низкого уровня и раздельно в четырех частотных подд и апазонах . В каждом из поддиапазонов определяется общий уровень частотных составляющих сигнала . Если он оказывается ниже порогового значения , то в процессе записи сигнал усиливается , а при воспроизведении , наоборот,ослабляется . Система Dolby А базируется н а полученном экспериментально так называемом спектральном окне аналоговой ленты . Вид спектрального окна представлен на рис . 1.25. По сути , на рисунке наглядно представлена область допустимых значений уровней спектральных составляющих звукового сигнала в з ависимости от их частот . Закрашенная область в нижней части рисунка соответствует собственным Рис . 1.25. Спектральное окно аналоговой магнитной ленты шумам ленты . Закрашенная область в верхней части рисунка — область значительных нелинейных искажений . При записи сигнала , используя систему шумоподавления , следует стремиться к тому , чтобы значения спектральн ых составляющих находились в незакрашенной области рисунка . Поскольку ныне применяются цифровые носители записи , практически свободные от того , что принято называть собственными шумами , изменяются и подходы к шумоподавлению . На первый план теперь выдвигаю тся ограничения , обусловленные не свойствами материала носителя записи , а особенностями слухового аппарата человека . Новая система шумопонижения Dolby SR, основанная на так называемом принципе наименьшего воздействия , учитывает не только спектральное окно носителя , но и окно слышимости человека , представленное на рис . 1.26. Верхняя граница окна соответствует оглушительному звуку , соседствующему с болевым ощущением . Нижняя граница определяется порогом слышимости . Алгоритмы обработки звука строятся с таким расчетом , чтобы максимально ослабить те шумы , которые попадают в окно слышимости , и игнорировать шумы , которые не слышны человеку . В условиях студийной звукозаписи непосредственно с микрофона сигнал попадает в устройства обработки , ограничивающие его динамический диапазон . Поэтому перегрузка элементов звукового тракта практически исключена . Если микрофон п одключен ко входу звуковой.карты , то она оказывается совершенно незащищенной от опасности перегрузки . Делать нечего . Остается только воспитывать исполнителей , не устанавливать микрофон слишком близко к источнику звука и занижать уровень входного сигнала р е гулятором микшера . Утешает только то , что звуковой редактор Cool Edit, который будет рассмотрен в гл . 2, в определенной степени позволит снизить зафиксированные в записи искажения . Дело в том , что в нем программно реализованы такие совершенные методы обра ботки сигнала (в частности сжатия динамического диапазона и шумоподавления ), какими располагают далеко не все специализированные электронные устройства . Например , при наличии резких выбросов сигнала , вызванных импульсными помехами или случайными перегрузк а ми микрофона , программа поможет вам заранее обнаружить эти аномалии и либо удалить их , либо плавно изменить уровень сигнала в районе выброса . Вы будете иметь возможность произвольно измененять мышью амплитудную характеристику компрессора динамического диа п азона . Участки фонограммы , свободные от записи полезного сигнала , можно будет заменить «абсолютной тишиной» . Кроме того , используя алгоритмы спектральных преобразований с целью снижения заметности шумов , вы сможете на практике использовать информацию о сп е ктральных окнах , приведенных на рис . 1.25 и 1.26. 1.2.7. Фильтрация Если в двух словах попытаться дать определение слову «фильтрация» , то оно будет выглядеть примерно так : фильтрация — это процесс обработки электрического звукового сигнала частотно-избир ательными устройствами с целью изменения спектрального состава (тембра ) сигнала . Задачами такой обработки могут быть : > амплитудно-частотная коррекция сигнала (усиление или ослабление отдельных частотных составляющих ); ^ полное подавление спектра сигнала или шумов в определенной полосе частот . Например , если микрофон , акустическая система или еще какой-либо элемент звукового тракта имеют неравномерную амплитудно-частотную характеристику , то с помощью фильтров эти неравномерности могут быть сглажены . Если в результате анализа спектра выяснилось , что в некоторой области частот энергия помехи значительно превышает энергию сигнала , то посредством фильтрации все колебания в этом диапазоне частот можно подавить . Для осуществления фильтрации созданы самые различные устройства : отдельные корректирующие и формантные фильтры , устройства для разделения звука на несколько , каналов по частотному признаку (кроссоверы ), двухполосные и мног ополосные регуляторы тембра (эквалайзеры ). При аппаратной реализации фильтров их создают либо на основе колебательных звеньев , состоящих из катушек индуктивности и конденсаторов , либо на основе их аналогов , так называемых гираторов. представляющих собой оп ерационные усилители , охваченные особого типа обратными связями . Основой фильтров , реализованных программным путем в составе звуковых редакторов , служит спектральный анализ . Как известно , любой реальный сигнал может быть представлен в виде набора коэффици ентов разложения в ряд по гармоническим (синусоидальным и косинусоидальным ) функциям . Фильтрация сводится к умножению спектральных коэффициентов на соответствующие значения передаточной функции фильтра . Если спектр представлен в комплексной форме , то сигн а л описывается совокупностью амплитудного и фазового спектров (АС и ФС ), а фильтры — амплитудно-частотными и фазочастотными характеристиками (АЧХ и ФЧХ ). АЧХ представляет собой зависимость коэффициента передачи фильтра от частоты . ФЧХ отражает сдвиг фазы в ы ходного сигнала по отношению к входному в зависимости от частоты . В этом случае фильтрация эквивалентна умножению АС на АЧХ и алгебраическому сложению ФС с ФЧХ . Классический спектральный анализ из-за наличия большого количества операций умножения требует огромных затрат процессорного времени и при значительном числе отсчетов сигнала неосуществим в реальном масштабе времени . Для сокращения времени спектрального анализа дискретных сигналов разработаны специальные алгоритмы , учитывающие наличие связей между р азличными отсчетами сигнала и устраняющие повторяющиеся операции . Одним из таких алгоритмов является быстрое преобразование Фурье (БПФ ). С применением БПФ вы познакомитесь в гл . 2. Особенность этого алгоритма состоит в том , что он допускает не любое , а ли ш ь строго определенное количество отсчетов сигнала . Составной частью синтезатора звуковой карты является сигнал-процессор , который , в свою очередь , содержит цифровой фильтр . Работа этого фильтра основана на алгоритмах , подобных быстрому преобразованию Фурь е . Однако за счет того , что часть операций в нем реализована аппаратным путем , фильтр может работать в реальном времени , успевая обрабатывать синтезируемый сигнал в темпе его генерации . Форма АЧХ фильтра изменяется программным путем , управление ею произво д ится с помощью драйверов , поставляемых со звуковой картой , или средствами редактирования сэмп-лов . В следующих главах книги этот процесс будет подробно рассмотрен . Фильтры , о которых идет речь являются универсальными , способными изменять свои свойства так и м образом , что могут быть эквивалентны любому из основных типов фильтров . Рис . 1.27. АЧХ и ФЧХ фильтра нижних частот В зависимости от расположения полосы пропускания на оси частот фильтры подразделяются на : > фильтры нижних частот (ФНЧ ), типичные АЧХ и ФЧХ которых показаны на рис . 1.27; > фильтры верхних частот (ФВЧ ), их АЧХ и ФЧХ показаны на рис . 1.28; > полоснопропускающие (полосовые ) фильтры (рис . 1.29); > полоснозадерживающие (режекторные ) фильтры (рис . 1.30). Информация о характеристиках фильтров понадобится при прочтении гл . 3. На рис . 1.27 — 1.30 по горизонтали отложено значение частоты , а по верт икали — значения передаточных функций K(f) или фазовых сдвигов (p(f) в зависимости от частоты . Рис . 1.28. АЧХ и ФЧХ фильтра верхних частот Рис . 1.29. АЧХ и ФЧХ полосового фильтра Приведенные выше характеристики являются идеализированными ; реальные фильтры , строго говоря , не позволяют обеспечить равенство передаточной функции нулю . Колебания в полосе подав ления , пусть и значительно ослабленные , все равно проникают через фильтр . Весьма распространенной ошибкой при использовании фильтров для обработки сигналов является пренебрежение учетом влияния на форму сигнала фазо-частотной характеристики фильтра . Фаза важна потому , что сигнал , прошедший через фильтр без изменения амплитуды в полосе пропускания , может быть искажен по форме , если временное запаздывание при прохождении через фильтр не будет постоянным для разных частот . Одинаковое время задержки соответст в ует линейной зависимости фазы от частоты . Из рис . 1.27 — 1.30 видно , что для ФНЧ и ФВЧ зависимость фазы от частоты можно считать линейной лишь в окрестностях частот среза , а для полосового фильтра — в окрестностях резонансной (центральной ) частоты . Рис . 1.30. АЧХ и ФЧХ режекторного фильтра Таким образом , фильтрация широкополосных звуковых колебании сопровожда ется фазовыми искажениями , приводящими к изменению формы фильтруемого сигнала . 1.3. Звуковые эффекты Использование звуковых карт , плат оцифровки звука и звуковых редакторов предоставляет компьютерному музыканту довольно широкие возможности по применению в музыкальных композициях различных звуковых эффектов и приемов обработки . Звуковые эффекты могут быть реализованы аппаратным путем , и тогда их можно использовать в реальном времени , как , например , это сделано в высококачественных звуковых картах . Для это го в их состав включены цифровые сигнальные процессоры . Цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor — DSP) позволяет обрабатывать звуковые сигналы в реальном времени . В основе его принципа действия лежит аналого-цифровое преобразование сигнала с последующей обработкой , основанной на нескольких алгоритмах цифровой фильтрации и задержки [12, 13]. Правда , полноценный DSP чрезвычайно дорог , поэтому применяется только в специализированных устройствах профессионального назначения . Звуковые процессоры з вуковых карт представляют собой значительно упрощенные аналоги полноценных DSP. Обычно они не позволяют использовать одновременно большое число эффектов . Кроме того , почти все эффекты реализуются , к сожалению , одновременно для всех каналов . Выбор эффектов и управление их параметрами производится по интерфейсу MIDI с помощью MIDI-манипуляторов . В составе большинства музыкальных редакторов имеется соответствующий интерфейс , позволяющий управлять манипуляторами эффектов различными способами . Чаще всего это де л ается путем построения графика изменения параметра эффекта . Манипулятор эффекта может быть также связан с одним из регуляторов виртуального микшера , входящего в состав музыкального редактора . В компьютерных студиях звуковые эффекты часто создаются програм мным способом . Реализация эффектов и управление ими осуществляется с помощью звуковых редакторов . Обработке подвергается заранее записанный в цифровой форме звуковой сигнал . Недостатком программной реализации звуковых эффектов является невозможность их ис п ользования в реальном времени , в процессе записи . Достоинство заключается в том , что отказ от обработки в реальном времени позволяет применять самые сложные и требующие больших временных затрат алгоритмы , поэтому число различных звуковых эффектов и число в ариаций каждого эффекта в этом случае значительно превышает то , что достижимо при аппаратной реализации . Кроме того , имеется возможность практически неограниченного вложения эффектов один в другой . Предел устанавливается не техническими (точнее , не математическими ) возможностями , а здравым смыслом и эстетическими критериями . О том , как воспользоваться звуковыми эффектами , имеющимися в распоряжении одного из самых популярных звуковых редакторов , мы расскажем в гл . 2. Сначала нужно получить хотя бы начальные представления о сущности основных звуковых эффектов . 1.3.1. Вибрато В самом общем смысле суть эффекта вибрато заключается в периодическом изменении одного из параметров з вукового колебания : амплитуды , частоты или фазы . Изменение (колебание ) параметра происходит с очень малой частотой — единицы герц . Различают амплитудное , частотное и фазовое вибрато . В любом случае результатом является обогащение спектра исходного колебан и я . Читатели , знакомые с основами радиотехники , понимают , что , по сути дела , происходит модуляция звукового колебания низкочастотным сигналом . Законы физики неумолимы — спектр сигнала при этом действительно расширяется . Кроме того , имеется еще и тембровое вибрато , о котором мы поговорим чуть позже . Как и многие другие электронные звуковые эффекты , вибрато имеет свои естественные прототипы , уходящие корнями в народную и классическую инструментальную и вокальную музыку . Владение приемом вибрато отличает оче нь хорошего певца от просто хорошего . Скрипка в руках талантливого музыканта потому и звучит так божественно , что , совершая едва заметные перемещения прижимающими струны пальцами вдоль грифа , он осуществляет частотное вибрато . Частотное вибрато — причина н еобычайно задушевного голоса балалайки при исполнении лирических мелодий . Тремоло (частный случай амплитудного вибрато ) является основным приемом игры на мандолине , домре и балалайке . Первоначально словом «вибрато» именовалась модуляция любого параметра з вукового колебания . Но со временем некоторые из разновидностей этого эффекта получили свое название . Во многих публикациях по электронной музыке теперь под вибрато подразумевают только вибрато частотное . На наш взгляд это не совсем верно , следует различат ь амплитудное вибрато , частотное вибрато и тембровое вибрато . У фазового вибрато имеется специальное название — фейзер (от англ . Phaser — фазовариатор ). Амплитудное вибрато и тремоло Амплитудное вибрато включает в себя собственно амплитудное вибрато и тре моло . Сущность амплитудного вибрато состоит в периодическом изменении амплитуды звукового сигнала . Частота , с которой это происходит , должна быть очень небольшой (от долей герц до 10 — 12 Гц ). Если частота вибра - то находится вне этих пределов , то необходимый эстетический эффект не достигается . Тембр сигнала с амплитудным вибрато богаче по сравнению с тембром исходного сигнала . С таким спектром можно проделывать различные мани пуляции , например , изменять уровни спектральных составляющих с помощью фильтров . Степень проявления эффекта характеризуется глубиной вибрато : m = ДЗ /S, где Д 5 — максимальное изменение амплитуды сигнала с вибрато , S — амплитуда исходного сигнала . Диапазон допустимых значений глубины вибрато составляет от 0 до 1, а оптимальная с точки зрения художественного результата частота амплитудного вибрато — б— 8 Гц . Особой разновидностью амплитудного вибрато является тремоло . Отличительными признаками тремоло являютс я относительно высокая частота вибрации (10 — 12 Гц ), максимальная глубина эффекта (m = 1) и импульсная форма результирующего сигнала . В аналоговых устройствах амплитудное вибрато реализуется с помощью перемножителей сигналов . Существует множество различных принципиальных схем устройств вибрато [15, 16, 48, 100]. Основная проблема аналоговых устройств — неполное подавление управляющего сигнала . При большой глубине вибрато это проявляется в виде ясно прослушивающегося стука с частотой модуляции . Компьютерные музыканты встретятся с двумя вариантами реализации амплитудного вибрато : аппаратным и программным . Аппаратный способ предполагает наличие в структуре звуковой карты усилителей с управляемым коэффициентом усиления . Программный способ заключается в перемно ж ении значений цифровых отсчетов звуковых колебаний со значениями отсчетов функции (обычно синусоидальной ), описывающей управляющий сигнал . При обработке вокальных партий амплитудным вибрато нужно пользоваться очень осторожно , глубина его не должна быть бо льшой , а применение тремоло совсем недопустимо . Частотное вибрато Суть частотного вибрато заключается в периодическом изменении частоты звукового колебания . В электронной музыке частотное вибрато получило широкое распространение лишь после создания элек тронных музыкальных инструментов . Реализовать этот эффект на адаптеризированных акустических инструментах довольно сложно . Правда , в период расцвета вокально-инструментальных ансамблей (ВИА ) появились соло-гитары , конструкции которых предоставили такую во з можность . Натяжение всех струн можно одновременно изменять с помощью специального механизма — подвижной подставки для крепления струн и рычага . Частотное вибрато здесь исполняется вручную . Реализация частотного вибрато в электромузыкальных инструментах и синтезаторах проста и естественна . Работу всех узлов электронных музыкальных синтезаторов как аппаратных , так и реализованных программным путем , синхронизирует опорный генера тор . Если изменять его частоту , то будут изменяться частоты и всех синтезируемых колебаний . В радиотехнике этот процесс называется частотной модуляцией . Если изменение частоты производится по периодическому закону , то в результате получается частотное виб р ато . По существу , при частотном вибрато также расширяется спектр исходного сигнала , причем тембр периодически изменяется во времени . Красивое звучание получается только в том случае , когда глубина частотного вибрато (относительное изменение частоты звука ) невелика . Как известно , в соответствии с хроматической гаммой введена единица музыкальных интервалов , в 1200 раз меньшая , чем октава — цент [II]. Интервал между соседними полутонами в темперированной гамме равен в точности 100 центам . Колебание высоты то н а при частотном вибрато не должно превышать нескольких десятков центов . В противном случае , создается впечатление нарушения строя инструмента . Частотное вибрато используется и само по себе , и входит в качестве составной части в более сложные звуковые эффе кты . С точки зрения технической реализации очень близким к частотному вибрато является эффект (точнее говоря , исполнительский прием ) глиссандо . При игре , например , на фортепиано этот прием означает скольжение одного или нескольких пальцев по клавишам . В э лектронной музыке под глиссандо понимают перестройку высоты взятых нот . Диапазон перестройки может достигать интервала , превышающего октаву . Ручным регулятором изменяют или напряжение , или цифровой код , которые , в свою очередь , управляют частотой опорного генератора . В электронных музыкальных синтезаторах и MIDI-клавиатурах для исполнения глиссандо имеется специальный орган управления — колесо или рукоятка , а стандартом MIDI предусмотрено специальное сообщение — Pitch Bend Change, передаваемое при изменении состояния манипуляторов высоты тональной перестройки . Эти средства позволяют , в отличие от первых ЭМИ , выполнять не только глиссандо , но и ручное (иногда говорят — пальцевое ) частотное вибрато . Закон колебания высоты звука подчиняется воле исполнителя , и эффект перестает быть механическим и монотонным . Раз уж мы затронули вопрос перестройки высоты тона , то уместно будет упомянуть , что музыкальные редакторы позволяют производить точное изменение строя синтезируемых инструментов и транспонирование на любой интервал как голосов инструментов , записанных на отдельных треках , так и всей музыкальной композиции . Звуковые редакторы способны проделывать аналогичные операции в отношении не только музь 1кальных 'инструментов , но и записанных голосов вокалистов . Тембровое вибрато Эффект тембрового вибрато также предназначен для изменения спектра звуковых колебаний . Физическая сущность этого эффекта состоит в том , что исходное колебание с богатым тембром пропускается через полосовой частотный фильтр , у которого периодически изменяется либо частота настройки , либо полоса пропускания , либо по различным законам изменяются оба параметра . При этом фильтр выделяет из всего спектра исходного коле б ания те частотные составляющие , которые попадают в «мгновенную» полосу его пропускания . Так как полоса пропускания изменяется по ширине и перемещается по частоте , то тембр сигала периодически изменяется . Кроме автоматического тембрового вибрато , использую т еще и ручное (чаще даже «ножное» — с управлением от педали ). Такой вариант эффекта известен под названиями «Вау-вау» или «квакушка» . Необыкновенно красиво звучит электрогитара , сигнал которой пропущен через блок тембрового вибрато , если цикл перестройки фильтра синхронизирован с моментом возникновения колебания струны . Звук каждого очередного аккорда перетекает от одного края своей спектральной области до другого . Тембровое вибрато имеется в арсенале средств звуковых редакторов . Если звуковая карта сод ержит перестраиваемые резонансные фильтры или хотя бы фильтры нижних частот с перестраиваемой частотой среза , то этот эффект может быть реализован и аппаратным способом в реальном времени . 1.3.2. Эффекты , основанные на задержке сигналов Дилэй Дилэй (Delay) в переводе означает «задержка» . Необходимость в этом эффекте возникла с появлением стереофонии . Сама природа слухового аппарата человека предполагает в большинстве ситуаций поступление в мозг двух звуковых сигналов , отличающихся временем прихода . Е сли источник звука находится «перед глазами» , на перпендикуляре , проведенном к линии , проходящей через уши , то прямой звук от источника достигает обоих ушей в одно и то же время . Во всех остальных случаях расстояния от источника до ушей различны , поэтому л ибо одно , либо другое ухо воспринимает звук первым . Проведем несложные расчеты . Время задержки (разницы во времени приема сигналов ушами ) будет максимальным в том случае , когда источник расположен напротив одного из ушей . Так как расстояние между ушами ок оло 20 см , то максимальная задержка может составлять около 8 мс . Этим величинам соответствует волна звукового колебания с частотой около 1,1 кГц . Для более высокочастотных звуковых колебаний длина волны становится меньше , чем расстояние между ушами , и раз н ица во времени приема сигналов ушами становится неощутимой . Предельная частота колебаний , задержка которых воспринимается человеком , зависит от направления на источник . Она растет по мере того , как источник смещается от точки , расположенной напротив одного из ушей , к точке , расположенной перед человеком . Дилэй применяется , прежде всего , в том случае , когда запись голоса или акустического музыкального инструмента , выполненную с помощью единственного микрофона , встраивают в стереофоническую композицию . Этот эффект служит основой технологии создания стереозаписей . Подробные рекомендации по применению задержки в этих целях приведены в очень интересной серии статей [82]. Но дилэй может применяться и для получения эффекта однократного повторения каких-либо звуков . Величина задержки между прямым сигналом и его задержанной копией в этом случае выбирается большей , чем естественная задержка в 8 мс . Какая именно задержка должна быть выб р ана ? Ответ на этот вопрос определяется несколькими факторами . Прежде всего , следует руководствоваться эстетическими критериями , художественной целью и здравым смыслом . Для коротких и резких звуков время задержки , при котором основной сигнал и его копия ра з личимы меньше , чем для протяженных звуков . Для произведений , исполняемых в медленном темпе , задержка может быть больше , чем для быстрых композиций , В работе [54] представлены данные исследований , из которых следует , что при определенных соотношениях громк остей прямого и задержанного сигнала может иметь место психоакустический эффект изменения кажущегося расположения источника звука на стереопанораме . Согласитесь , что , например , скачки рояля с места на место по ходу прослушивания произведения очень трудно о босновать как с эстетических позиций , так и с точки зрения верности воспроизведения реального звучания . Как и любой эффект , дилэй нужно применять в разумных пределах и не обязательно на протяжении всей композиции . Этот эффект реализуется с помощью устройс тв , способных осуществлять задержку акустического или электрического сигналов . Таким устройством сейчас чаще всего служит цифровая линия задержки , представляющая собой цепочку из элементарных ячеек— триггеров задержки . Для наших целей достаточно знать , что принцип действия триггера задержки сводится к следующему : двоичный сигнал , поступивший в некоторый тактовый момент времени на его вход , появится на его выходе не мгновенно , а только в очередной тактовый момент . Общее время задержки в линии тем больше , чем больше триггеров задержки включено в цепочку , и тем меньше , чем меньше тактовый интервал (чем больше тактовая частота ). В качестве цифровых линий задержки можно использовать запоминающие устройства . Известны специальные алгоритмы адресации ячеек запоминаю щ их устройств , обеспечивающие «скольжение» информации «вдоль» адресного пространства . Разумеется , для применения цифровой линии задержки сигнал должен быть сначала преобразован в цифровую форму . А после прохождения его копии через линию задержки происходит обратное , цифро-аналоговое преобразо - вание . Исходный сигнал и его задержанная копия могут быть раздельно направлены в различные стереоканалы , но могу быть и смешаны в разл ичных пропорциях . Суммарный сигнал может быть направлен либо в один из сте-реоканалов,либо в оба . В звуковых редакторах дилэй реализуется программным (математическим ) путем за счет изменения относительной нумерации отсчетов исходного сигнала и его копии . Возможны такие , например , разновидности задержки , при которых формируются несколько копий сигнала , задержанных на различное время . Флэнжер и фэйзер В основу звуковых эффектов флэнжер (Flanger) и фэйзер (Phaser) также положена задержка сигнала . В чем зак лючается отличие этих эффектов от дилэя ? Как мы уже сказали , дилэй имитирует эффект неодновременного восприятия мозгом человека звуковых сигналов , поступающих в уши . Эффект повторного звучания может быть вызван и распространением звука от источника к прие мнику различными путями (например , звук может приходить , во-первых , напрямую и , во-вторых , отразившись от препятствия , находящегося чуть в стороне от прямого пути ). И в том , и в другом случаях время задержки остается постоянным . В реальной жизни этому соо т ветствует маловероятная ситуация , когда источник звука , приемник звука и отражающие предметы неподвижны относительно друг друга . При этом частота звука не изменяется , каким бы путем и в какое бы ухо он не приходил . Если же какой-либо из трех элементов под вижен , то частота принимаемого звука не может оставаться той же , что и частота звука переданного . Это есть ни что иное , как проявление того самого эффекта Доплера , который в школьных учебниках традиционно поясняется на примере изменения высоты звучания гу д ка движущегося паровоза . Итак , реальные музыкальные звуки при распространении претерпевают не только расщепление на несколько волн и различную (для каждой из них ) задержку , но и неодинаковое для различных спектральных составляющих изменение частот . И флэ нжер , и фэйзер имитируют (каждый по-своему ) проявления взаимного перемещения упомянутых трех элементов : источника , приемника и отражателя звука . По сути дела , и тот , и другой эффекты представляют собой сочетание задержки звукового сигнала с частотной или ф азовой модуляцией . Разница между ними чисто количественная , флэнжер отличается от фейзера тем , что для первого эффекта время задержки копии (или времена задержек копий ) и изменение частот , сигнала значительно большее , чем для второго . Образно говоря , флэн ж ер наблюдался бы в том случае , когда певец мчался бы к зрителю , сидящему в зале , со скоростью автомобиля . А вот для того , чтобы ощутить фэйзер в его , так сказать , первозданном виде , движущегося источника звука не требуется , зрителю достаточно часто-часто вертеть головой из стороны в сторону . Читателям , страдающим головокружением или склонным к морской болезни , проводить на себе последний эксперимент не советуем . Если же гово рить серьезно , то упомянутые количественные отличия эффектов приводят и к отличиям качественным : во-первых , звуки , обработанные ими , приобретают различные акустические и музыкальные свойства , во-вторых , эффекты реализуются различными техническими средства м и . Значения времени задержек , характерных для флэнжера , существенно превышают период звукового колебания , поэтому для реализации эффекта используют многоразрядные и многоотводные цифровые линии задержки . С каждого из отводов снимается свой сигнал , который в свою очередь подвергается частотной модуляции . Для фэйзера , наоборот , характерно очень маленькое время задержки . Оно столь мало , что оказывается сравнимо с периодом звукового колебания . При столь малых относительных сдвигах принято говорить уже не о за держке копий сигнала во времени , а о разности их фаз . Если эта разность фаз не остается постоянной , а изменяется по периодическому закону , то мы имеем дело с эффектом фейзера . Так что можно считать фейзер предельным случаем флэнжера . Но если внимательно п р очитать еще раз этот абзац , то можно увидеть , что фейзер — это ни что иное , как фазовое вибрато . Чего только не придумывали в относительно старые времена , чтобы реализовать эти эффекты [16, 22]! Например , чтобы получить флэнжер , вместо одной акустической системы использовали несколько систем , размещенных на различных расстояниях от слушателей . В необходимые моменты производили поочередное подключение источника сигнала к акустическим системам таким образом , что создавалось впечатление приближения или удал е ния источника звука . Задержку звука выполняли и с помощью магнитофонов со сквозным трактом запись / воспроизведение . Одна головка записывает , другая — воспроизводит звук с задержкой на время , необходимое для перемещения ленты от головки к головке . Для част о тной модуляции особых мер можно было и не придумывать . Каждому аналоговому магнитофону присущ естественный недостаток , называемый детонацией , которая проявляется в виде «плавания» звука . Стоило чуть-чуть специально усилить этот эффект , изменяя напряжение, питающее двигатель , и получалась частотная модуляция . Для реализации фэйзера методами аналоговой техники использовали цепочки фазовращателей , управляемых электрическим путем . А иногда можно было наблюдать и такую картину : в акустической системе , подключен ной к ЭМИ или электрогитаре , вдруг начинало вращаться что-то вроде вентилятора . Звук пересекался с подвижными лопастями и отражался от них , получалась фазовая модуляция . Представляете , сколько усилий предпринималось только ради того , чтобы оживить тембр з в учания инструментов ! Сколько это все стоило ! Современные звуковые редакторы позволяют реализовать такое большое количество различных звуковых эффектов , что если на их число разделить сумму стоимостей компьютера , звуковой карты , программы и даже этой книги , то себестоимость одного эффекта окажется просто смешной . Хорус Хорус (Chorus) проявляется как эффект исполнения одного и того же звука или всей партии не одним-единственн ым инструментом или певцом , а несколькими . Искусственно выполненный эффект является моделью звучания настоящего хора . В том , что хоровое пение или одновременное звучание нескольких музыкальных инструментов украшает и оживляет музыкальное произведение , сом нений , вероятно , нет ни у кого . С одной стороны , голоса певцов и звуки инструментов при исполнении одинаковой ноты должны звучать одинаково , и к этому стремятся и музыканты , и дирижер . Но из-за индивидуальных различий источников звук все равно получается разным . В пространстве , тракте звукоусиления и в слуховом аппарате человека эти слегка неодинаковые колебания взаимодействуют , образуются так называемые биения . Спектр звука обогащается и , самое главное , течет , переливается . Можно считать , что предельным случаем хоруса является одновременное звучание слегка отличающихся по частоте двух источников — унисон . Унисон был известен задолго до появления синтезаторов . В основе сочного и живого звучания двенадцатиструнной гитары , аккордеона , баяна , гармони лежит у нисон . В аккордеоне , например , звук каждой ноты генерируется узлом , содержащим два источника колебаний (язычка ), специально настроенных в разлив — с небольшой (в единицы герц ) разницей в частотах . В двенадцатиструнной гитаре звук извлекается одновременно и з пары струн . Разница в частотах образуется естественным путем из-за невозможности идеально одинаково настроить струны инструмента . Вот именно наличие этой ничтожной разницы в частотах голосов певцов или инструментов и служит причиной красивого звучания у нисона (для двух голосов ) или хоруса (для двух и более голосов ). В цифровых электромузыкальных инструментах , напротив , частоты пары вторичных генераторов могут быть сформированы абсолютно равными друг другу , В таком звучании отсутствует жизнь , потому что оно слишком правильное . Для оживления электронного звучания и для создания впечатления игры нескольких инструментов и используют хорус . Существует множество разновидностей алгоритмов хоруса . Но все они имеют общие элементы : > исходный сигнал разделяется на два или несколько каналов ; > в каждом из каналов спектр сигнала сдвигают по частоте на определенную для каждого канала величину . Частотные сдвиги очень малы , они составля ют доли герца ; ^- сигналы , полученные таким способом , складывают . В итоге получается сигнал , в котором звуковые волны как бы «плывут» с разными скоростями . Один раз за время , пропорциональное произведению периодов колебаний разностных частот , сигналы скл адываются в фазе , и образуется «девятый вал» — максимум огибающей звуковых колебаний ; один раз за это же время канальные сигналы складываются в противофазе , и получается «впадина между волнами» — минимум огибающей . В итоге образуется сигнал , спектр которо г о непрерывно изменяется , причем период полного цикла этого изменения столь велик , что повторяемость спектральных свойств сигнала не ощущается . Хорус настолько украшает звучание инструментов , что ныне стал одним из эффектов , имеющихся практически в каждом синтезаторе и многих звуковых картах . Так , например , цифровой сигнальный процессор одной из лучших звуковых карт-синтезаторов Yamaha SW60XG обеспечивает более десятка вариантов хоруса . Обработка аудиосигнала звуковыми редакторами позволяет получить еще бо л ьше разновидностей этого эффекта . Вместе с тем , не следует чрезмерно увлекаться им , так как это может привести к ухудшению разборчивости звучания голоса , к «засорению» акустической атмосферы композиции . Реверберация Реверберация [Reverb] относится к наиб олее интересным и популярным звуковым эффектам . Сущность реверберации заключается в том , что исходный звуковой сигнал смешивается со своими копиями , задержанными относительно него на различные временные интервалы . Этим реверберация напоминает дилэй . Однак о при реверберации число задержанных копий сигнала может быть значительно больше , чем для дилэя . Теоретически число копий может быть бесконечным . Кроме того , при реверберации , чем больше время запаздывания копии сигнала , тем меньше ее амплитуда (громкость ). Эффект зависит от того , каковы временные промежутки между копиями сигналов и какова скорость уменьшения уровней их громкости . Если промежутки междукопиями малы , то получается собственно эффект реверберации . Возникает ощущение объемного гулкого помещения. Звуки музыкальных инструментов становятся сочными , объемными , с богатым тембровым составом . Голоса певцов приобретают напевность , недостатки , присущие им , становятся малозаметными . Если промежутки между копиями велики (более 100 мс ), то правильнее говорит ь не об эффекте реверберации , а об эффекте «эхо» . Интервалы между соответствующими звуками при этом становятся различимыми . Звуки перестают сливаться , кажутся отражениями о т удаленных преград . Основным элементом , реализующим эффект реверберации , является устройство , создающее эхо-сигнал . Интересна история развития таких устройств . Первоначально радиостудии и солидные концертные залы содержали эхо-камеры . Эхо-камера предста вляет собой комнату с сильно отражающими стенами , в которую помещен источник звукового сигнала (громкоговоритель ) и приемник (микрофон ). По сути дела , такая эхо-камера является уменьшенной моделью реального зрительного зала , в котором не всегда удается со з дать необходимую акустическую атмосферу . В эхо-камере с трудом , но можно было в некоторых пределах управлять распределением интенсивностей и времени распространения переотраженных сигналов , устанавливая отражающие или поглощающие звук перегородки . Преимущ е ство эхо-камеры состоит в том , что затухание звука происходит в ней естественным путем (что очень трудно обеспечить другими способами ). В то время как звук продолжает реверберировать в трех измерениях , исходная волна разбивается на множество отраженных , к о торые достигают микрофона за уменьшающиеся промежутки времени . Недостатки эхо-камер связаны с их относительно малыми размерами , при этом вследствие собственных резонансов , о которых мы уже говорили , рассматривая вопросы применения микрофонов , спектр сигна л а искажается в области средних частот . Определенную проблему представляет надежная звукоизоляция помещения эхо-камеры . Но самое главное заключается в том , что эхо-камера не может служить распространенным инструментом получения искусственной реверберации , т . к . она слишком дорога . Наряду с эхо-камерами для имитации реверберации использовали стальные пластины , точнее , довольно большие по размеру листы . Колебания в них вводили и снимали с помощью устройств , по конструкции и принципу действия похожих на электр омагнитные головные телефоны . Для получения удовлетворительной равномерности амплитудно-частотной характеристики толщина листа должна быть выдержана с точностью , которую не обеспечивают обычные технологии проката стали . Реверберация здесь была не трехмерн о й , а плоской . Сигнал имел характерный металлический оттенок . В середине 60-х годов для получения эффекта реверберации стали применять пружинные ревербераторы . С помощью электромагнитного преобразователя , соединенного с одним из концов пружины , в ней возбу ждались механические колебания , которые с задержкой достигали второго конца пружины , связанного с датчиком . Эффект повторения звука обусловлен многократным отражением волн механических колебаний от концов пружины . Подобные устройства устанавливали даже в н екоторые бытовые сте-реорадиолы [48]. Качество звука в пружинном ревербераторе чрезвычайно низкое . Пружина воспринимает любые колебания воздуха и пола , между акустической системой и пружиной существует практически неустранимая обратная связь , звук имеет ярко выраженную «металлическую» окраску . Время реверберации не регулируется . На смену этим несовершенным устройствам пришли ревербераторы магнитофонные . Принцип формирования в них эхо-сигнала состоит в том , что исходный сигнал записывается на ленту записывающей магнитной головкой , а через время , необходимое для перемещения ленты к воспроизводящей головке , считывается ею . Через цепь обратной связи уменьшенный по амплитуде заде р жанный сигнал вновь подается на запись , что и создает эффект многократного отражения звука с постепенным затуханием . Качество звука определяется параметрами магнитофона . Недостаток магнитофонного ревербератора заключается в том , что при приемлемых скорост я х протяжки ленты удается получить только эффект эха . Для получения собственно реверберации требуется либо еще сильнее сблизить магнитные головки (чего не позволяет сделать их конструкция ), либо значительно увеличить скорость движения ленты . С развитием ци фровой техники и появлением интегральных микросхем , содержащих в одном корпусе сотни и тысячи цифровых триггеров (о которых мы уже говорили ) появилась возможность создавать высококачественные цифровые ревербераторы . В таких устройствах сигнал может быть з а держан на любое время , необходимое как для получения реверберации , так и для получения эха . Ревербератор отличается от рассмотренного выше цифрового устройства , реализующего дилэй , только тем , что содержит обратную связь , необходимую для формирования зату х ающих повторений сигнала . Такие ревербераторы широко используются сейчас не только музыкантами и звукорежиссерами [12, 45, 48, 69], но и любителями радиосвязи [2], установившими , что умеренная реверберация способствует повышению разборчивости речи . В звук овых картах реверберация , в конечном счете , основана именно на цифровой задержке сигналов . Поэтому может показаться лишним описание остальных способов создания этого эффекта . Но это не так . В звуковом редакторе , о котором речь пойдет в следующей главе , вс т роена именно та эхо-камера , с которой мы начали рассказывать о реверберации . Конечно , не само гулкое помещение втиснуто в компьютер , а его математическая модель . Для чего это понадобилось делать ? Эхо-камера принципиально отличается от всех остальных устро й ств тем , что реверберация в ней настоящая : трехмерная , объемная . Во всех же остальных устройствах это и не реверберация даже , а ее жалкое , плоское , двумерное (а то и одномерное ) подобие . Модель эхо-камеры позволяет воссоздать акустику любого помещения . Он а даже лучше , чем настоящая эхо-камера , потому что допускает оперативное изменение размеров моделируемого помещения и отражающих свойств стен , пола и потолка . Более того , это не одна , а как бы две эхо-камеры , с отдельно устанавливаемыми координатами источн и ков и приемников звука . И это еще не все . В другой программе , предназначенной для синтеза голосов новых музыкальных инструментов , смоделирован эффект реверберации , реализуе мый с помощью уже знакомого вам стального листа . Речь об этой программе пойдет в гл . 3. Наблюдая этапы развития средств реверберации , можно предположить , что когда-нибудь появятся и математические модели пружинных и магнитофонных ревербераторов . Ведь не и сключено , что есть люди , испытывающие ностальгические чувства по отношению к звукам музыки , окрашенным дребезгом пружин или шипением магнитной ленты . В этом нет ничего удивительного , ведь , скажем , предусмотрен для чего-то среди эффектов стандарта GM звук, сопровождающий перемещение пальцев по грифу гитары при переходе от одного аккорда к другому . Выходит , что это и не посторонняя помеха вовсе , а неотъемлемый элемент голоса гитары . На этом мы завершаем рассказ о сущности основных эффектов , реализованных как в звуковых картах , так и в программах-редакторах звука . 1.4. Сведение стереозаписи Конечной целью сведения стереозаписи является придание ей той формы , которая пригодна для тиражирования на стандартных носителях , таких , например , как магнитная лента ком пакт-кассет или компакт-диски . Тиражирование производится с образцовой фонограммы . Она является как бы эталоном , записью максимально высокого качества . В остальном эта фонограмма полностью совпадает со своими копиями , поступающими в продажу . Для записи , н а пример , на магнитную ленту эталонная фонограмма должна содержать две дорожки с сигналами левого и правого каналов . А исходный материал , накапливающийся в процессе работы над композицией , может быть рассосредоточен по самым различным носителям и средствам з аписи и обработки звука : аналоговым и цифровым магнитофонам , секвенсорам , реализованным «в железе» , MIDI-и WAVE-трекам музыкальных и звуковых редакторов . Число треков , хранящих фрагменты фонограмм или отдельные партии , может доходить до нескольких десятко в , и для их воспроизведения необходимо иметь большой набор различной аппаратуры . Суть сведения стереозаписи и состоит в преобразовании исходного материала в единую образцовую фонограмму . Учебников на эту тему не найти . Большинство книг по данной тематике о казались уж слишком теоретизированы . Например , книга [74], на которую мы из-за ее названия («Теория и практика звукорежиссуры» ) возлагали особенно много надежд , оказалась посвященной разработке математической модели микрофона в виде эквивалентной приемной антенны и просто переполненной «трехэтажными» формулами . В других многочисленных источниках [17, 18,20, 25,34, 38, 41, 45, 49, 67,69,76, 100, 101] рассматривается очень мно го не менее интересных вопросов , но они непосредственно не относятся к теме данного раздела . Одним словом , ни в одной книге каких-либо теоретических основ для выдачи рекомендаций типа : «Чтобы создать хит сезона , крутите регулятор панорамы на N градусов и п ередвигайте движок регулятора уровня громкости на К делений» , — обнаружить не удалось , что лишний раз подтверждает : звукорежиссура — это в большей степени искусство , чем наука . А разве хоть в какой-нибудь сфере искусства можно написать книгу с алгоритмом с оздания шедевра , например : «Пишем оперу по методу П . И.Чайковского» , или «Сделай сам памятник Петру Первому» ? Правда , продолжая отвлекаться от темы , заметим , что исключением является поэзия , где подобные методические рекомендации имеются , например , «Как д е лать стихи» В . Маяковского и «Студия стиха» И . Сельвинского . Возвратимся к сведению стереозаписи . Основных проблем здесь три : мшши-рование.панорамирование , синхронизация. Первые две проблемы на практике почти нельзя разделить . Поэтому и рассматривать мы и х будем совместно . 1.4.1. Микширование и панорамирование Под микшированием понимают процесс смешивания в определенных пропорциях звуковых сигналов , записанных на различных треках или поступающих от различных источников . Исходные сигналы могут быть записа ны с разными уровнями громкости . В результате микширования должен быть установлен оптимальный баланс уровней громкости инструментов , голосов , эффектов . Оптимальность заключается в том , что : > одни источники звука не должны заглушаться другими ; > солисты не должны заглушаться аккомпанементом ; > в фонограмме должны сохраняться все характерные и ценные в художественном отношении особенности звучания отдельных голосов ; > запись должна сопровождаться минимальными амплитудно-частотны-ми и нелинейными искажени ями . Панорамирование — регулировка кажущихся положений источников звука на стереопанораме . Источники звука могут быть как монофоническими , так и стереофоническими . В конечном счете , сигналы всех источников должны быть записаны на двух дорожках , соответст вующих левому и правому каналам . Панорамирование служит цели создания эффекта размещения источников звука в различных точках пространства . Кроме достижения чисто художественных результатов , это способствует улучшению различимости звуков вообще и разборчив о сти речи и пения в частности . И микширование , и панорамирование — операции динамические . В целях улучшения общего качества записи возникает необходимость менять по ходу ко мпозиции относительные уровни громкости отдельных источников звука . Для создания эффекта перемещения источников звука можно изменять положения регуляторов панорамы . Регулятор уровня громкости в микшере устроен так же , как и подобный регулятор в любом ваше м бытовом радиоприборе . С точки зрения схемотехни-ки — это делитель напряжения с переменным коэффициентом деления , который способен изменять амплитуду сигнала , поступающего от источника в микшер . Чем больше амплитуда сигнала , тем громче звук и наоборот . Р егулятор панорамы — это , по сути дела , пара регуляторов уровня сигнала . Но вот между собой они связаны своеобразно : когда в результате изменения положения регулятора панорамы уровень сигнала в одном из стереоканалов возрастает , то в другом он уменьшается. Громкость звука , скажем , правой акустической системы становится больше , чем громкость звука левой . Кажущееся положение источника смещается от центра стереобазы в правую сторону . Заметим , что стереоэффект наблюдается лишь в том случае , когда уровни сигнало в в стереоканалах близки друг к другу . Поэтому регулировка панорамы — дело довольно тонкое . Аппаратно реализованные микшеры , кроме регулировки уровней сигналов и панорамы каждого источника звука , позволяют выполнять еще ряд операций : > согласование чувств ительности входа канала микшера с уровнем напряжения , развиваемого на выходе источника сигнала (существует несколько значений стандартных уровней ); > коммутацию источников звуковых сигналов с выходами микшера ; ^" отключение любого из каналов ; > частотну ю коррекцию сигналов в каждом канале ; > наложение на канальные сигналы эффектов (например , реверберации ) и регулировку их уровней . Лучшие образцы современных микшеров допускают программное управление положениями регуляторов с использованием MIDI-интерфей са . При работе с виртуальными микшерами музыкальных и звуковых редакторов доступны все перечисленные функции и еще очень много других возможностей . Только что мы обратили ваше внимание на отдельные , на наш взгляд , недостатки книги [74], а сейчас отметим, что именно в ней мы обнаружили мысль , которую вполне можно считать теоретической основой микширования и панорамирования . Звуковые планы Эта мысль сжато сформулирована в заглавии одного из разделов книги : «Формирование звуковых планов — основа творчества звукорежиссера» . Продолжим цитирование [74]: «Подобно художнику , формирующему зрительные образы , звукорежиссер создает звуковые планы и в ряде случаев согласует их со зрит ельными . С помощью звуковых планов имеется возможность сделать акцент на том или ином звуковом объекте и тем самым сформировать соответствующее эмоциональное состояние у слушателей , физической основой звуковой плановости является отношение энергии отражен н ых звуковых сигналов к энергии прямых . Это отношение зависит от расстояния между источником и приемником звука . Отсюда следует , что оперативное управление расстоянием между микрофоном и источником звука равносильно оперативному управлению плановостью» . Ит ак , что же это такое — звуковой план ? На слушателя (или микрофон ), расположенного (ный ) в некоторой точке помещения одновременно воздействует энергия Едр прямого звука источника и энергия Едтр звука , рассеянного в результате многочисленных отражений . Энер г ия прямого звука с увеличением расстояния до источника очень быстро уменьшается (обратно пропорционально квадрату расстояния ). Поэтому можно считать , что если вблизи от источника на микрофон действует прямой звук , а отраженным можно пренебречь , то на знач и тельных расстояниях преобладает отраженный звук . Соотношение между отраженным и прямым звуками называется акустическим отношением и выражается формулой А =Ео ^р /Е„р . Значение А зависит от расстояния от микрофона до источника звука . Для каждого помещения ха рактерен свой уровень реверберации . В одном помещении эхо от резкого звука (хлопка в ладоши , выстрела ) затухает быстро , это помещение с малым уровнем или временем реверберации . С точки зрения физики это означает , что энергия звуковых колебаний в значитель н ой мере поглощается материалом стен или предметами . Если звукопоглощающие свойства помещения невелики , то колебания будут переотражаться длительное время , и для такого помещения будет характерен высокий уровень реверберации , Реверберация зала , заполненног о зрителями , всегда меньше , чем пустого . От расстояния между источником и приемником звука зависит субъективное ощущение уровня реверберации помещения . С точки зрения соотношения между прямым и отраженным звуками различают три звуковых плана : крупный , сре дний и удаленный. Крупный план имеет место тогда , когда А « 1. В этом случае преобладает прямой звук , а действие отраженных волн чрезвычайно мало . Крупному звуковому плану соответствует четкое , сухое звучание . При прослушивании создается впечатление , что источник звука имеет большие размеры и находится перед акустической системой . Звуковое пространство кажется очень маленьким , как будто сжато в точку . В звучании голоса человека слышны малейшие оттенки (и недостатки тоже ). Голос близок и интимен . Средний п лан характеризуется акустическим отношением А " 1. Энергии прямого и рассеянных сигналов близки друг к другу . Звучание становится более гулким и несколько размытым . Субъектив ное ощущение реверберации усиливается . Средний план лучше всего соответствует естественным условиям прослушивания музыки . Для него при исполнении музыки ансамблем характерна хорошая различимость звучания отдельных инструментов и направлений на них . При да льнейшем увеличении акустического отношения (А » 1) степень относительного влияния отраженных звуков растет . Средний план трансформируется в удаленный . Кажущиеся размеры источников звука уменьшаются , а пространства достигают максимальных величин . Группа и н струментов воспринимается как единое целое . Для фиксированного объема и акустических свойств помещения каждый музыкальный инструмент можно охарактеризовать индивидуальными значениями расстояний , при которых для него происходит смена звуковых планов . Поэто му (особенно до появления компьютерных методов обработки звука ) запись оркестров представляла собой очень нелегкую задачу . Управление звуковым планом однозначно связывалось только с изменением расстояния между инструментом (или певцом ) и микрофоном . Вопро сы , которые мы сейчас рассматриваем , в большей степени относятся к таким композициям , при создании которых в качестве основной цели выдвигается достижение высокой степени приближения к естественному звучанию . Разумеется , такая задача решается непросто . Но традиционная (докомпьютерная ) звукорежиссура других задач перед собой и не могла ставить , ибо была ограничена возможностями техники . Почитайте книги и статьи 70-х и 80-х годов , например , [Нисбет А . Звуковая студия . Техника и методы использования . — М .: Св я зь , 1979. — 464 с .]. Что ни попытка получить необычный эффект — то настоящий подвиг инженеров и операторов . Ныне все в корне изменилось . Та техника и те программы , на которых базируется наша книга , предоставляют звукорежиссеру практически неограниченные в о зможности . Чтобы успеть перебрать в своих композициях все доступные варианты обработки звука , вам нужно прожить несколько жизней . Имея в своем распоряжении арсенал средств звуковых редакторов , можно управлять звуковыми планами без изменения фактического р асположения микрофонов . Разумеется , целесообразно первичную запись осуществлять в крупном звуковом плане . Микрофон должен быть расположен на минимальном расстоянии , лишь бы не было искажений , связанных с его перегрузкой в моменты достижения звуком наиболь ш ей громкости . Ощущение различных звуковых планов для каждого из источников может быть создано в процессе микширования , панорамирования и регулирования уровней дилэя и реверберации . В работе [73], посвященной технологии расположения мнимых источников звука в стереопанораме , приводится ряд советов . > Инструменты , обладающие мощным низким звуком , и барабаны лучше панорамировать в центр , малые барабаны также звучат лучше , когда их располагают поближе к середине , томы и тарелки можно расставить по панораме , но не слишком широко . ^ Лидер-вокал лучше выставить поближе к центру , так как именно на нем концентрируется основное внимание слушателей . Для него целесообразно выбрать крупны й звуковой план . С панорамированием аккомпанирующего вокала можно поэкспериментировать . Для него естественными будут средний или удаленный звуковые планы . > Если нужно переместить инструмент с середины стереобазы , то не обязательно помещать его в одно из крайних положений . Можно попытаться раскрасить картину звуками , которые размыты в пространстве различными способами , но при этом основные источники должны размещаться поближе к середине . > Не следует панорамировать инструмент настолько широко , что впослед ствии у слушателей создастся впечатление , будто инструмент занимает всю сцену . > Сигналы , обработанные стереоэффектами (такими как хорус или ди-лэй ), лучше панорамировать не по всей стереобазе , а хотя бы от одного крайнего положения до середины . > При па норамировании MIDI-инструментов звуковых карт следует учитывать наличие определенного панорамирования некоторых из них , проведенного на этапе создания сэмплов . Достоинством звуковых редакторов , кроме всего прочего , является возможность очень точного управ ления звуковым планом каждого реального или электронного источника звука . Для компьютерных методов обработки деление пространства на три звуковых плана слишком грубо . В интервью , опубликованном в журнале «Компьютерра» , композитор Эдуард Артемьев сказал та к : «Звук — генератор пространства . Пространство начинает работать как отдельная категория , и мы уже следим не за звуком , а за пространством» [б ]. Этой цитатой мы и завершим раздел , посвященный звуковым планам . Микширование MIDI-треков в Cakewalk Pro Audio 6.0 Конечно же , для того чтобы организовать настоящую студию звукозаписи , неплохо бы иметь реализованный аппаратно микшер , подключенный ко входам высококачественной платы оцифровки звука . Сейчас предложение продавцов звукотехнической аппаратуры существенн о превышает спрос . Чего только нет ! Но все очень дорого . Поэтому в домашних условиях , до тех пор , пока звукозапись не станет окупающим себя источником ваших доходов , можно обойтись и минимумом средств , реализованных в звуковой карте . Функции и возможности микшера звуковых карт семейства AWE мы рассмотрели в разд . 1.2.4. Там же мы отметили слабые стороны этих устройств , ос - новной из которых является недостаточное число уровн ей квантования значений коэффициентов передачи регуляторов уровней . Проблема микширования при создании композиций (сонгов ), включающих в себя MIDI- и WAVE-файлы , может быть разделена на три составляющие части : > микширование в процессе записи и редактиро вания MIDI-файлов ; > микширование в процессе записи и обработки WAVE-файлов ; > сведение MIDI-КОМПОЗИЦИЙ и WAVE-дорожек в единый сонг . Перед тем , как перейти к рассмотрению перечисленных проблем , напомним , что мы понимаем под словом «сонг» . Сонг— это сово купность оцифрованного звука , последовательности MIDI-сообщений и дополнительной информации , формируемой музыкальным редактором [63]. Первая задача относительно несложная , и мы ее рассмотрим сейчас . Вторую — также можно было бы решать без особых мук при наличии устройств , способных производить одновременную многоканальную оцифровку звуковых сигналов . Звуковые карты семейства AWE годятся только для одноканальной записи звука . Разумеется , последовательная запись звуковых сигналов нескольких источников с их помощью возможна . Дальнейшая обработка звуковых дорожек производится не в реальном времени , а средствами звуковых и музыкальных редакторов . Об этом пойдет речь в гл . 2 и частично в гл . 4. Третья задача : объединение MIDI- и WAVE-файлов решается с помощью с овременных музыкальных редакторов , содержащих , как правило , в своем названии слово « audio» . Одним из наиболее совершенных и удобных музыкальных редакторов , на наш взгляд , является Cakewalk Pro Audio. Поэтому в гл . 4 решение этой задачи рассматривается при м енительно к последней (шестой ) версии этой программы . Но для того чтобы вы были готовы к решению таких сложных задач , как сведение сонга , для начала мы должны научить вас элементарному : микширо-ванию MIDI-дорожек с помощью виртуальных микшеров музыкальных редакторов . Вероятно , вы согласитесь с тем , что , поскольку спустя некоторое время вам все равно придется работать с Cakewalk Pro Audio 6.0, было бы неразумно сейчас знакомиться с микшером какого-нибудь другого музыкального редактора . В нашей предыдущей к ниге [63] вы имели возможность познакомиться с версией 5,0 этого редактора . Версия 6.0 отличается от нее немногим , но часть этого «немногого» сосредоточена как раз в тех элементах , которые понадобятся именно сейчас . Загрузив Cakewalk Pro Audio 6.0, вы уви дите , что изменения частично коснулись окна микшера и способа отображения процесса управления манипуляторами имеющихся эффектов . В предыдущей версии для вызова окна микшера нужно было выбрать в главном меню команду View > Faders. При этом появлялось изображение микшера , содержащего несчетное число каналов . В версии 6.0 вызвать окно виртуального микшера можно путем выполнения последовательности действий , о которых мы сейчас р асскажем . Напомним , что главное окно включает в себя секцию треков (левая часть окна ) и секцию клипов (правая часть окна ). В главном окне программы — менеджере треков (Track) — следует пометить номера тех треков , линейки регуляторов которых должны появить с я в окне микшера . На рис . 1.31 помечены девять первых треков . Рис . 1.31. Главное окно с помеченными треками Далее необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши по полю секции треков . Это выз овет появление всплывающего меню (рис . 1.32). В нем нужно выбрать команду Panel. При этом откроется окно диалога виртуального микшера (рис . 1.33), в котором будут видны линейки регуляторов , относящиеся только к выбранным каналам . Следует предупредить , что если вы работаете с разрешением 800х 600, изображение всего окна микшера не уместится по вертикали на экране монитора . Состав регуляторов и вид каждой из линеек можно изменить , воспользовавшись кнопкой Design. После нажатия ее появится набор инструментов, с по - Рис . 7.32. Всплывающее меню секции треков мощью которого можно не только изменить вид и состав у же существующих модулей микшера , но и сконструировать новые модули , объединяющие в произвольном сочетании органы регулировки параметров любых каналов . Поэкспе-риментировав с предустановками , вы обнаружите образы панелей микшеров самых известных фирм . По у молчанию каждая линейка содержит ползунковый регулятор громкости , рукоятки регулировки панорамы , реверберации и хоруса . Кнопка Mute служит для отключения звучания канала . Кнопки , расположенные в верхней части окна П ример окна диалога микшера 78 Глава 1 Panel, позволяют выбирать способы запоминания положений регуляторов и варианты отображени я их перемещении . При нажатии кнопки с изображением фотоаппарата положения регуляторов зафиксируются . Реально при этом в список MIDI-событий будут записаны сообщения , содержащие параметры этих манипуляторов эффектов . Кнопка , помеченная красной точкой , поз в оляет записывать все изменения положений регуляторов , которыми вы управляете по ходу записи или в процессе редактирования композиции . С помощью кнопки с изображением стрелки и ползунка можно включить режим , при котором в процессе воспроизведения будут ото б ражаться изменения настройки органов регулировки . При нажатии кнопки с изображением дискеты можно сохранить установки микшера в файле . Второй способ управления не только громкостью , хорусом , реверберацией , панорамой , но и параметрами других эффектов , подд ерживаемых звуковой картой , — графический . Для его реализации необходимо открыть окно отпечатков клавиш фортепиано Piano Roll. Для этого в секции треков окна Track (рис . 1.31) следует щелкнуть правой кнопкой мыши по тому треку , параметры которого необходим о отредактировать . В появившемся всплывающем меню (рис . 1.32) следует выбрать команду Piano Roll, в результате чего откроется одноименное окно , изображенное на рис . 1.34. Ок но Piano Roll no вертикали разделено на два поля . В верхнем поле действительно можно видеть отпечатки нажатых клавиш . Ныне это один из общепринятых способов отображения музыки , записанной с помощью музыкальных редакторов . Нижнее поле предназначено для граф ического управления параметрами манипуляторов . Уровень параметра соответствует высоте вертикальных столбиков , совпадающих во времени с началами нот . Перечень редактируемых параметров содержится в списке , расположенном в левом нижнем углу окна , и открывает с я щелчком мыши . На рис . 1.34 показано , что выбран и отображается параметр Velocity, определяющий уровень громкости звучания музыкального инструмента , закрепленного за данным треком . Используя инструменты (карандаш и ластик ), приводимые в действие нажатием соответствующих кнопок , расположенных над изображением клавиатуры , можно рисовать столбики любой высоты , задавая тем самым любой закон изменения отображаемого параметра . Существует еще один способ управления параметрами любых эффектов . Правда , он не столь нагляден , как предыдущий , но именно он и является основным . Микшер и графики — это всего лишь программные надстройки над ним . Речь идет об управлении параметрами с помощью MIDI-сообщений . Удобным инструментом для редактирования списка MIDI-сообщений и за п иси новых является окно диалога Event List. Можно открыть окно , в котором будут в хронологическом порядке размещены абсолютно все сообщения . Но это же можно сделать и для каждого из треков . Для того чтобы открыть список сообщений для отдельного трека , необ ходимо в секции треков окна Track (рис . 1.31) щелкнуть правой кнопкой мыши по желаемому треку . В появившемся всплывающем меню (рис . 1.32) выберите команду Event List. После этого откроется одноименное окно , изображенное на Каждая строка таблицы окна Event List содержит одно сообщение . В приведенном примере почти все сообщения относятся к типу Note и означают , что в такой-то момент следует включить такую-то ноту инструмента , закрепленного за первым MIDI-каналом . Лишь верхняя строка содержит сообщение управл ения манипулятором (контроллером ). Громкостью звучания нот можно управлять , изменяя числа , записанные во втором столбце справа . Значением остальных параметров следует управлять , посылая соответствующие сообщения . Для этого нужно щелкнуть левой кнопкой мыши по т ой строке , куда вы намерены вставить сообщение . При этом откроется окно диалога Kind of Event (рис . 1.36), предназначенное для выбора типа сообщения . Из рис , 1.36 видно , что , кроме MIDI-сообщений , можно выбирать специальные сообщения и сообщения , относящие ся к нотации . Опции окон Event List и Kind of Event такие же , как у аналогичных окон программы Cakewalk Pro Audio версии 5.0, работа с которыми достаточно подробно рассмотрена в работе [63]. Поэтому , если вы не сможете самостоятельно разобраться с ними, загляните в эту книгу . 1.4.2. Синхронизация Проблема обеспечения привязки каких-либо событий к единой временной шкале — одна из наиболее сложных в ряду актуальных проблем современной науки и техники . Чего только ни придумало человечество для ее решения : от наручных часов до атомных эталонов частоты , от «шести точек» , передаваемых радиовещательными станциями , до кодированных псевдослучайных сигналов навигационных космических аппаратов ! Не обошла стороной проблема синхронизации и музыку , создаваемую в ком пьютерных студиях . Выделим три основных ее аспекта : > синхронизация , звуковых и MIDI-сообщений , записанных на треках музыкальных редакторов ; > синхронизация MIDI-инструментов , подключенных к звуковой карте ; > синхронизация композиции , созданной средства ми музыкального редактора , с аудио - и видеосредствами студии . Первый из перечисленных аспектов мы вынуждены будем рассмотреть лишь в последней главе книги , после того как познакомим вас со способами создания звуковых сообщений . Поэтому начнем сразу со второго аспекта , который к тому же представляется нам наиболее простым . Инструменты , снабженные MIDI-интерфейсом , объединяются в сеть . В соответствии со стандартом MIDI, ведущ им может быть только один источник MIDI-сообщений . Когда в сеть включены только два инструмента , выход MIDI OUT ведущего инструмента соединяется со входом MIDI IN инструмента ведомого . Если инструментов много , то для образования сети используются либо доп о лнительные ретрансляционные выходы MIDI THRU, либо специальные размножители выходных сигналов . Варианты соединения MIDI-устройств в сеть приведены в работе [63]. Аппаратные или программные секвенсоры ведомых MIDI-устройств должны работать в режиме внешней MIDI-синхронизации . Целям синхронизации MIDI-сети могут служить следующие системные сигналы и сообщения реального времени (System Real Time Message), передаваемые по MIDI-каналу : > Timing Clock (синхронизация ) — посылается со скоростью 24 импульса на чет вертную ноту , служит для задания единого темпа исполнения композиции всеми секвенсорами сети ; > Start (старт ) — инициирует начало записи или воспроизведения сонга всеми устройствами реального времени , подключенными к сети , ^" Stop (стоп ) — сообщает о пре кращении записи или воспроизведения ; > System Reset (сброс системы ) — устанавливает все программные и аппаратные средства в исходное состояние , загруженные файлы из оперативной памяти удаляются , органы управления устанавливаются в положения по умолчанию . Отметим , что большинство других MIDI-сообщений несут в себе информацию о времени . В этом можно убедиться , возвратившись к рис . 1.35. Целых три столбца таблицы содержат временные параметры . Третий слева столбец информирует о времени наступления события в формате Hr:Mn:Sc:Fr (часы :минуты :секундь 1:кадры ). Четвертый слева столбец содержит ту же самую информацию , но в формате Meas:Beat:Tick (такт-.до-ля :тик ). Правый столбец определяет продолжительность MIDI-события , Для обеспечения возможности использования о дних и тех же MIDI-устройств как в качестве ведущих , так и в качестве ведомых предусмотрены аппаратные или программные переключатели режимов синхронизации «Внешняя / внутренняя» . Если устройство используется автономно , то следует устанавливать режим внутре н ней синхронизации . При работе устройств в сети ведущее устройство должно функционировать в режиме внутренней синхронизации , а ведомые — внешней . Применительно к звуковым картам следует сказать , что переключение режимов синхронизации удобно выполнять , испо л ьзуя органы управления , имеющиеся в музыкальном редакторе . Например , в Cakewalk такой переключатель имеется среди элементов главного окна . Вы можете найти его в верхней част и главного окна (рис . 1.31), где он показан в состоянии « Int» (внутренняя синхронизация ). Кроме проблемы синхронизации MIDI-устройств , существует и более сложная проблема , связанная с интегрированием различных элементов оборудования студий звуко - и видеоз аписи . При создании различной аудио - и видеопродукции возникает необходимость сведения в единое целое информации , поступающей от различных источников . Процессы , протекающие в этих источниках , могут иметь различную периодичность и оцениваться различными ед и ницами измерения времени . Например , изображение на кинопленке записывается со скоростью 24 кадра в секунду , а единицей измерения времени звучания музыки в MIDI-секвен-соре служит тик . Если звуковое сопровождение записано на том же носителе , что и изображе ние , то проблем с синхронизацией не будет . Но ведь на этапе создания кинофильма съемка и звукозапись ведутся разными устройствами — кинокамерой и магнитофоном . После проявления пленки изображение воспроизводится уже не на том аппарате , на котором оно запи с ывалось . То же самое , скорее всего , относится и к воспроизведению звука . Как ни стремится промышленность соблюдать стандарты , но двух абсолютно идентичных по скорости записи /воспроизведения приборов все равно не найти . Для нашего примера эти различия выль ю тся в расхождение скоростей воспроизведения изображения и звука . Сначала они будут проявляться незначительно , но со временем может накопиться такое рассогласование , что сначала мы услышим : «Чмок» — и лишь спустя несколько секунд герой наконец-то поцелует г ероиню . При сведении в единую фонограмму записей отдельных партий , выполненных различными магнитофонами , или при наложении голоса певца , записанного на магнитофоне , на фонограмму оркестра , воспроизводимую MIDI-сек-венсором , проблема синхронизации стоит ещ е острее , т . к . в этих случаях расхождение , составляющее доли такта и даже такты , может накопиться гораздо быстрее . А это уже явный брак . Наиболее распространенное средство синхронизации аналоговых видео - и аудиомагнитофонов между собой и с цифровой аппар а турой — SMPTE Time Code. В начале 70-х годов был принят стандарт , названный SMPTE. Название стандарта произошло от названия Международного общества инженеров кино и телевидения (Society of Motion Picture and Television Engineers). Основным преимуществом тайм-кода SMPTE является то , что в цифровой информации , записываемой на отдельную дорожку аналогового магнитофона , содержится время в абсолютной величине , что позволяет проигрывать произведение с любого места . Поскольку в качестве размерности по оси време н и выбрана единица , не относящаяся к музыке , а представляющая собой реальное время записи кода , появляется возможность изменения темпа музыки . Так как стандарт SMPTE первоначально предназначался для видеозаписи , в нем определен блок данных , соответствующих одному кадру видеоизображения . Такая кодовая группа состоит из 80 бит и содержит системную информацию , информацию пользователя и информацию о времени . Временная информация закодирована в двоично-десятичной системе . Вместе с системной информацией пользователь может записать свои собственные данные (примечания , небольшие тексты ). Если информация не помещается в одну кодовую группу , она должна быть разделена на несколько част е й . SMPTE-сигнал должен записываться при выключенном подавлении шумов . Соседние дорожки должны быть либо свободными , либо не должны содержать записей сигналов с большим уровнем высокочастотных составляющих . В противном случае из-за перекрестного влияния до рожек возможно искажение информации . В музыкальной системе , синхронизируемой SMPTE-кодом , должен быть лишь один прибор , генерирующий этот код (SMPTE-Masterj. Он является опорным , а ведомые устройства должны , исходя из этого , генерировать музыкальный такт. Так как деление времени на кадры в секунду (24 в кино , 25 (PAL) или 30 (NTSC) в телевидении ) для музыкальных применений слишком грубо , устройство SMPTE-синхронизации должно интерполировать временную шкалу между кадрами с помощью системы фазовой автоподст р ойки частоты . Вы уже знаете , что наиболее совершенные музыкальные редакторы способны привязывать MIDI-события ко времени в различных форматах и стандартах . Cakewalk, например , тоже может работать с SMPTE-кодом . Однако подавляющее большинство звуковых карт не оборудовано соответствующим аппаратным интерфейсом , посредством которого их можно было бы подключать к SMPTE-аппаратуре студии . 1.5. Виртуальные WT-синтезаторы Одна из глав этой книги посвящена проблеме синтеза оригинальных голосов музыкальных инстру ментов . Мы убеждены , что заниматься творчеством такого рода просто необходимо . Альтернативным подходом к решению проблемы увеличения числа доступных тембров может быть только приобретение новых звуковых карт или синтезаторов . Этот подход можно назвать экс т енсивным и неэкономичным . Но однажды в процессе общения с фанатами компьютерной музыки нам довелось услышать мнение , смысл которого сводится к тому , что нечего заниматься созданием сэмплов собственных музыкальных инструментов , т . к . существуют дешевые вир т уальные аналоги профессиональных синтезаторов . Впечатление об их безграничных возможностях может возникнуть и у людей , прочитавших серию работ [8, 9, 10], где виртуальные синтезаторы соседствовали с очень недешевым аппаратным синтезатором Korg X5D. Действительно ли настолько безграничны их возможности ? Прочитайте этот материал и оцените сами . Появлению виртуальных , или программных (soft) WT-синтезаторов способствовал целый р яд объективных предпосылок , Возможно , многие читатели знакомы с одним , а может быть и с целым рядом когда-то достаточно популярных музыкальных редакторов , родоначальником которых считается программа ScreamTraker. Перечислим особенности этих редакторов : > Их нельзя называть секвенсорами , т . к . большинство из них не может работать с интерфейсом MIDI и , следовательно , управлять внешними MIDI-инструментами они тоже не в состоянии . > Большинство из них работают под управлением DOS. При этом они задействуют пра ктически все вычислительные ресурсы компьютера . Это обусловлено тем , что синтезатор , генерирующий звуки , выполнен в программном виде , а синтезировать звук , как известно , дело нелегкое . > Каждый из этих редакторов и по сей день обладает своим уникальным ин терфейсом , работающим , как правило , в текстовом режиме . Отсутствует нотный интерпретатор . >' Сонги хранятся в специфическом уникальном формате (а таких форматов на сегодняшний день существует уже с десяток ). Наверное , вам попадались файлы с расширениями ' .MOD, ".STM, '.S3M, ".ХМ , ".IT и т . д .? > Даже современные и наиболее совершенные из этих редакторов только начали «обучаться» использованию возможностей WT-синтезаторов (вернее , только части этих возможностей ). Как может показаться на первый взгляд , спи сок особенностей содержит одни лишь недостатки . Но на самом деле это не так . Музыкальные редакторы типа ScreamTraker сыграли свою историческую роль . В то время , когда звуковых карт с WT-синтезаторами для PC не было и в помине , а великим достижением считал о сь наличие FM-синтезатора OPL-3, такие программы все же позволяли прикоснуться к возможностям сэмплера . С тех пор прошло очень много времени (по меркам истории компьютерной музыки ), звуковые карты с шестнадцатибитными АЦП /ЦАП стали такими же привычными , к ак и динамик в корпусе PC. В несколько раз выросла производительность процессоров , появился и стал доступным процессор Pentium. Последнее и сыграло роль детонатора бомбы , взрыв которой выплеснул множество виртуальных синтезаторов . Что же такое виртуальный WT-синтезатор ? Это , образно говоря , тот же ScreamTraker, но только содержащий набор сэмплов , соответствующих определенному стандарту , и умеющий работать с MIDI-интерфейсом . А если говорить совсем точно , то виртуальный WT-синтезатор — это выполненная в ви д е драйвера для Windows программа , которую система воспринимает как полноценное MIDI-устройство . Для вывода звука виртуальные синтезаторы используют ЦАП звуковой карты . Но в едь просто проигрывать MIDI-файлы недостаточно , должна существовать возможность воспроизведения при этом и цифрового звука . А как же быть с тем , что виртуальные синтезаторы полностью захватывают ЦАП звуковой карты ? Некоторые из них решают эту проблему «по л юбовно» . Они предоставляют вместо привычного драйвера ЦАП свой собственный , полностью совместимый с виртуальным синтезатором . Этот драйвер «подмешивает» звуковые данные из WAVE-файла к цифровому потоку на выходе виртуального WT-синтезатора . В результате в ы можете прослушивать одновременно и MIDI-файлы , и цифровой звук . Самое главное достоинство виртуальных синтезаторов — они не нуждаются в дорогостоящих звуковых картах . Подойдет любая шестнадцатибитная . Самый главный недостаток — потребность в мощном проц ессоре . Приемлемое качество звука достигается только на процессорах Intel Pentium-200 и выше . В настоящее время некоторые современные виртуальные синтезаторы обращаются к возможностям технологии ММХ , что позволяет существенно расширить возможности синтеза даже на процессорах с более низкой частотой (например , Intel Pentium MMX-166). Но и сейчас виртуальные синтезаторы не создают серьезной конкуренции синтезаторам аппаратным . Тот же EMU8000 (с этим синтезатором вам еще предстоит познакомиться поближе ) синте з ирует звук с качеством , превосходящим качество синтеза любого виртуального синтезатора , существующего на момент написания этой книги . При этом процессор остается совершенно свободным от каких-либо расчетов и может использоваться для других целей , в том чи с ле и музыкальных , например , для мик-ширования звуковых дорожек в музыкальном редакторе . Но виртуальные синтезаторы просто не появились бы на свет , если бы в них не было потребности . Кто же основной потребитель таких программ ? Скорее всего , это человек , ис пользующий мощный PC в основном только для деловых целей . По этой причине его PC не содержит таких серьезных устройств , как звуковые карты с WT-синтезаторами . В его распоряжении имеется только заурядная шестнадцатибитная звуковая карта с FM-синтезатором . Л учшей звуковой карты ему просто не нужно . «Все эти дорогие AWE для тех , кто сидит часами с MIDI-клавиатурой и сочиняет музыку» , — думает он . Мысли этого воображаемого человека не являются нашей фантазией , нам не раз приходилось слышать такое мнение , выска з анное вслух . И не нужно обижаться на таких людей , скорее их стоит пожалеть . Чего-то они все-таки недопонимают . Но хорошую музыку хочется слушать всем . Поэтому наш воображаемый человек при случае обязательно установит на свой «деловой» PC виртуальный синте затор . Это позволит ему хотя бы узнавать звучание знакомых инструментов в MIDI-файле (ведь в веселом «поквакивании» OPL-3 трудно расслышать фортепиано или скрипичный оркестр ). В среде музыкантов потребителей таких программ , как правило , не бывает . Это объ ясняется одним существенным недостатком , присущим большинству виртуальных синтезаторов . Речь идет о задержке , возникающей после нажатия MIDI-клавиши (настоящей или тоже вир туальной ) перед началом генерации звука . Величина задержки может изменяться для разных процессоров и разных настроек виртуальных синтезаторов . Но , как правило , эта задержка не менее 0,5 с . Это небольшое на первый взгляд неудобство на практике приводит к н евозможности игры на MIDI-клавиатуре в реальном времени . Неужели программистам трудно переделать виртуальный синтезатор так , чтобы не было этой задержки ? Да , действительно трудно , хотя бы по той причине , что архитектура PC не рассчитана на синтез звука с п омощью центрального процессора . Для любознательных читателей поделимся нашими мыслями по поводу того , откуда возникает эта злополучная задержка . Если вам неинтересно — переходите к следующему абзацу . Как известно , звуковая картадля формирования звука с п омощью ЦАП использует DMA (канал прямого доступа к памяти ). Вывод звука осуществляется по следующей схеме . Процессор копирует блок звуковых данных (отсчетов ) в определенное пространство памяти и сообщает контроллеру DMA и звуковой карте о том , что блок да н ных хранится по такому-то адресу и его нужно вывести через ЦАП с такой-то скоростью . После этого звуковая карта некоторое время (долю секунды ) воспроизводит звук без участия процессора . В это время она напоминает магнитофон , в который вставили кассету и н а жали кнопку Play. Когда «лента заканчивается» , звуковая карта сообщает процессору о том , что пора вставлять новую . За то время , которое процессор был свободен от выполнения операций , связанных со звуком , он успевает выполнить массу других операций . А запо л нить буфер памяти звуковыми данными и включить звуковую карту в режим воспроизведения — это для него сущий пустяк . Таким способом экономится 99 % процессорного времени (а значит и производительно сти компьютера ). Но просто воспроизводить WAVE-файл посредс т вом DMA — это одно , а еще и генерировать при этом звуковые отсчеты — это совсем другое . Процессор не может мгновенно заполнить буфер DMA по той простой причине , что сначала надо рассчитать данные , которыми этот буфер будет заполняться . Вычисления , необход и мые для синтеза звука , — дело непростое . Быстро рассчитать 64 Кбайт (а именно таков максимально допустимый размер буфера DMA) звуковых данных невозможно . Поэтому и возникает задержка на время , необходимое процессору для расчета первой порции звуковых данн ы х . При воспроизведении всего MIDI-файла эта задержка имеет место сразу после нажатия кнопки Play и потому остается незамеченной (все последующие звуки следуют без задержек , или , вернее сказать , одинаково смещены во времени относительно момента нажатия кно п ки Play). А вот при игре на MIDI-клавиатуре задержка будет ощущаться при каждом нажатии клавиши . Вторая сторона того же недостатка , присущая виртуальным синтезаторам , — боль шая загруженность процессора расчетами звуковых данных . В результате этого выполнение других программ в среде MS Windows резко замедляется , а некоторые действия (например , перемещение окон , запуск программ и т . п .) приводят к сбоям в воспроизведении MIDI- ф айлов . Еще один недостаток — незначительное повышение качества звука требует значительного повышения быстродействия процессора . Поясним это на примере . Предположим , какой-либо из виртуальных синтезаторов нормально (с допустимой загрузкой процессора ) работ ает на Intel Pentium-100, но частота дискретизации воспроизводимого звука составляет всего 22,05 кГц . Допустим , вы захотели поднять частоту дискретизации до 44,1 кГц . Чтобы загруженность процессора оставалась прежней (примерно 80 %) вам может потребоватьс я Intel Pentium-200. Частота дискретизации выросла в два раза , частота процессора — тоже в два раза , а его цена ? На момент написания этой книги процессор Intel Pentium-200 стоил не в два , а в несколько раз дороже своего предшественника , работающего на част о те 100МГц . Последний из существенных недостатков — невозможность загрузки пользовательских сэмплов . Причиной этого служит целый ряд факторов , перечислять которые нет смысла . Но все трудности в мире компьютеров рано или поздно преодолеваются , и мы верим в то , что ветвь виртуальных синтезаторов в дереве эволюции компьютерной музыки не оборвется и будет продолжать самостоятельное существование . Для этого предположения уже сейчас имеются некоторые основания : WT-синтезаторы и их виртуальные аналоги могут вмес т е «жить» на одном компьютере и даже не просто «жить» , но и взаимодополнять друг друга . Яркий тому пример — Sound Blaster AWE64. Эта звуковая карта по своим музыкальным возможностям и архитектуре ничем не отличается от своих предшественниц SB AWE32 и SB 32. А дополнительные 32 голоса обеспечиваются не аппаратно , а программно , с помощью виртуального синтезатора . Этот виртуальный синтезатор может , в принципе , работать с любой шестнадцатибитной картой . Но его создатели сделали так , чтобы он при запуске детекти р овал звуковую карту . Если она окажется не SB AWE64, то виртуальный синтезатор откажется работать . Однако существует и другое исполнение этого программного синтезатора , которое обеспечивает работу со звуковыми картами , отличными от SB AWE64. Благодаря этой программе , например , можно превратить SB AWE32 в SB AWE64. Возможно у некоторых наших читателей , использующих виртуальные синтезаторы , может возникнуть вопрос : а для чего же таким фирмам как , например , Yamaha и Roland потребовалось создавать программные а налоги своих реально существующих инструментов (например , Roland VSC-88 и Yamaha S-YXG50)? Возможно , это просто рекламный ход : «Попробуйте программные аналоги наших инструментов ! Понравилось ? А ведь настоящие синтезаторы звучат гораздо лучше ! Что бы вы сказали , послушав звучание настоящего инструмента ?» Возможно , мы не угадали ... В качестве примера рассмотрим виртуальный синтезатор Yamaha S-YXG50. Не станем скрывать причины выбора именно этой программы . Во-первых , она просто нам симпатична . Кроме того , S-YXG50 использует технологии ММХ и Direct Sound, поддерживает стандарт GX. Приведем характеристики этой программы : > WT-синтезатор с банком инструментов объемом 2 Мбайт ; > м аксимальная полифония 128 нот ; )• * набор инструментов : 676 мелодических , 21 набор ударных инструментов и спецэффектов ; > максимальная частота сэмплирования 44/22/11 кГц ; ^ фильтр с динамически изменяемыми параметрами для каждой звучащей ноты ; ')- эффек ты : 8 типов реверберации , 8 типов хоруса , 36 типов вариаций . Технические требования , предъявляемые к PC: > процессор Pentium-166 или лучше (настойчиво рекомендуется процессор с технологией ММХ ); > операционная система Windows 95; > ОЗУ объемом не менее 16 Мбайт ; > 16-битная звуковая карта . Приведенные требования являются минимальными . Это означает , что на таком PC программа будет работать , но не обязательно на полную мощность , заявленную в ее характеристиках . Пользователю предоставляется возможность на стройки виртуального синтезатора в соответствии с производительностью своего компьютера . После установки на PC программа идентифицируется системой как MIDI-yc-тройство . Вы можете использовать это виртуальное устройство в музыкальном редакторе точно так же , как использовали бы настоящий синтезатор . О присутствии программного синтезатора в системе свидетельствует появление в Панели управления Windows новой иконки . Щелчком по этой иконке вызывается окно настроек драйвера виртуального синтезатора , изображенн ое на рис . 1.37. Рассмотрим опции этого окна . В группе Effect можно включать или выключать типы эффектов , которые поддерживаются синтезатором . Конечно , хорошо , когда включены все эффекты , но для этого требуется мощный процессор . Отключив один или два (или все три ) типа эффектов , можно существенно снизить требования программы к вычислительным ресурсам процессора . Sample Rate — частота сэмплирования . Здесь комментарии излиш ни : чем больше , тем лучше (лишь бы процессор смог справиться с этой задачей ). CPU Load — допустимая загрузка (занятость ) процессора . Наилучшая допустимая загрузка с точки зрения качества синтезируемого звука — 90 %. Но процессорного времени для других прог рамм при воспроизведении музыки останется очень мало . При такой загрузке маломощного процессора выполнение параллельно запущенных программ может попросту остановиться. Polyphony — максимальная полифония . Группа Direct Sound содержит всего два переключателя , позволяющих подключать или отключать звуковые драйверы Microsoft DirectX, благодаря которым можно более эффективно использовать аппаратное обеспечение и меньше загружать процессор . Нельзя не упомянуть о симпатичном проигрывателе MIDI-файлов , поставляемо м вместе с виртуальным синтезатором , а также о самих демонстрационных MIDI-файлах , использующих возможности стандарта XG. Вид проигрывателя показан на рис . 1.38. Кнопка Power эквивалентна кнопке , закрывающей окно . Кнопка с горизонтальной чертой минимизи рует окно программы . Нажав кнопку SONG, можно создать список файлов , которые будут - воспроизводиться в заданном вами порядке . Окно диалога редактора списка показано на рис . Здесь-то мы и столкнулись с первым (и последним ) недостатком , обнаруженным нами у данной программы — она не поддерживает длинных имен файлов (вместо каталога Program Files мы видим progra-). Может быть , в версии этого проигрывателя , имеющейся у вас , этот недостаток будет уже устранен . Вернемся в главное окно проигрывателя Кроме станда ртных кнопок управления и поля в стиле ЖК-индикатора с названием текущей музыкальной композиции , здесь имеются кнопки настройки проигрывателя (SET) и помощи (?), Нажав кнопку SET, вы вызовете окно диалога , возможный вид которого показан на рис . 1.40. В эт о м окне содержится список доступных MIDI-устройств . Выбрать можно только одно устройство . Оно и будет воспроизводить MIDI-файлы . рывателя Снова вернемся в главное окно MIDI-проигрывателя . С помощью кнопок со стрелками можно сменить темп воспроизведения (т екущий темп отображается на «ЖК-индикаторе» ). В правой части окна расположен движок регулятора громкости . Он управляет программной громкостью генерируемого звука . Громкость нужно установить так , чтобы не переполнялась разрядная сетка ЦАП звуковой карты . В заключение отметим : возможно вам покажется , что виртуальный синтезатор — вещь капризная и требует особой заботы со стороны пользователя . И в этом вы будете совершенно правы . С аппаратным синтезатором и проблем меньше , и звучит он несравнимо лучше .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Скажите, а фильм "Омерзительная восьмерка" это про "Жигули" или про "Балтику"?
- Про Windows!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru