Программа обработки звука Audacity

Сэмплирование

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 музыкальных 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-первоисточников. 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 результате аналого-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 представляла бы собой воспроизведение этих записей в необходимые моменты времени. 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, протяженный 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 фрагментов. 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 случае 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, задает 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. Наряду 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 многочисленных лазерных дисках и в Internet.

Аппаратура

Немаловажная часть разговора о звуке связана с аппаратурой. Существует много различных устройств для обработки и ввода/вывода звука. Касательно обычного персонального компьютера следует подробнее остановиться на звуковых картах. Звуковые карты принято делить на звуковые, музыкальные и звукомузыкальные. По конструкции же все звуковые платы можно разделить на две группы: основные (устанавливаемые на материнской плате компьютера и обеспечивающие ввод и вывод аудио данных) и дочерние (имеют принципиальное конструктивное отличие от основных плат - они чаще всего подключаются к специальному разъему, расположенному на основной плате). Дочерние платы служат чаще всего для обеспечения или расширения возможностей MIDI-синтезатора.

Звукомузыкальные и звуковые платы выполняются в виде устройств, вставляемых в слот материнской платы (либо уже встроены в нее изначально). Визуально они имеют обычно два аналоговых входа - линейный и микрофонный, и несколько аналоговых выходов: линейные выходы и выход для наушников. В последнее время карты стали оснащаться также и цифровым входом и выходом, обеспечивающим передачу аудио между цифровыми устройствами. Аналоговые входы и выходы обычно имеют разъемы, аналогичные разъемам головных наушников (1/8”). Вообще, входов у звуковой платы немного больше, чем два: аналоговые CD, MIDI и другие входы. Они, в отличие от микрофонного и линейного входов, расположены не на задней панели звуковой платы, а на самой плате; могут иметься и другие входы, например, для подключения голосового модема. Цифровые входы и выходы обычно выполнены в виде интерфейса S/PDIF (интерфейс цифровой передачи сигналов) с соответствующим разъемом (S/PDIF - сокращение от Sony/Panasonic Digital Interface - цифровой интерфейс Sony/Panasonic). S/PDIF - это "бытовой" вариант более сложного профессионального стандарта AES/EBU (Audio Engineering Society / European Broadcast Union). Сигнал S/PDIF используется для цифровой передачи (кодирования) 16-разрядных стерео данных с любой частотой дискретизации. Помимо перечисленного, на звукомузыкальных платах имеется MIDI-интерфейс с разъемами для подключения MIDI-устройств и джойстиков, а также для подсоединения дочерней музыкальной карты (хотя в последнее время возможность подключения последней становится редкостью). Некоторые модели звуковых карт для удобства пользователя оснащаются фронтальной панелью, устанавливаемой на лицевой стороне системного блока компьютера, на которой размещаются разъемы, соединенные с различными входами и выходами звуковой карты.

Определим несколько основных блоков, из которых состоят звуковые и звукомузыкальные платы.

1. Блок цифровой обработки сигналов (кодек). В этом блоке осуществляются аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразования (АЦП и ЦАП). От этого блока зависят такие характеристики карты, как максимальная частота дискретизации при записи и воспроизведении сигнала, максимальный уровень квантования и максимальное количество обрабатываемых каналов (моно или стерео). В немалой степени от качества и сложности составляющих этого блока зависят и шумовые характеристики.

2. Блок синтезатора. Присутствует в музыкальных картах. Выполняется на основе либо FM-, либо WT-синтеза, либо на обоих сразу. Может работать как под управлением собственного процессора, так и под управлением специального драйвера.

3. Интерфейсный блок. Обеспечивает передачу данных по различным интерфейсам (например, S/PDIF). У чисто звуковой карты этот блок чаще отсутствует.

4. Микшерный блок. В звуковых платах микшерный блок обеспечивает регулировку:

уровней сигналов с линейных входов;

уровней с MIDI входа и входа цифрового звука;

уровня общего сигнала;

панорамирования;

тембра.

Что такое MIDI-синтезатор? Название этого устройства пошло от его основного предназначения - синтеза звука. Основных методов синтеза звука существует всего два: FM (Frequency modulation - частотная модуляция) и WT (Wave Table - таблично-волновой). В основе FM-синтеза лежит идея, что любое даже самое сложное колебание является по сути суммой простейших синусоидальных. Таким образом, можно наложить друг на друга сигналы от конечного числа генераторов синусоид и путем изменения частот синусоид получать звуки, похожие на настоящие. Таблично-волновой синтез основывается на другом принципе. Синтез звука при использовании такого метода достигается за счет манипуляций над заранее записанными (оцифрованными) звуками реальных музыкальных инструментов. Эти звуки (они называются сэмплами) хранятся в постоянной памяти синтезатора.

Надо отметить, что поскольку MIDI-данные - это набор команд, то музыка, которая написана с помощью MIDI, также записывается с помощью команд синтезатора. Иными словами, MIDI-партитура - это последовательность команд: какую ноту играть, какой инструмент использовать, какова продолжительность и тональность ее звучания и так далее. Знакомые многим MIDI-файлы (. MID) есть нечто иное, как набор таких команд. Естественно, что поскольку имеется великое множество производителей MIDI-синтезаторов, то и звучать один и тот же файл может на разных синтезаторах по-разному (потому что в файле сами инструменты не хранятся, а есть лишь только указания синтезатору какими инструментами играть, в то время как разные синтезаторы могут звучать по-разному).

Программное обеспечение

Наиболее важный класс программ - редакторы цифрового аудио. Основные возможности таких программ это, как минимум, обеспечение возможности записи (оцифровки) аудио и сохранение на диск. Развитые представители такого рода программ позволяют намного больше: запись, многоканальное сведение аудио на нескольких виртуальных дорожках, обработка специальными эффектами (как встроенными, так и подключаемыми извне - об этом позже), очистка от шумов, имеют развитую навигацию и инструментарий в виде спектроскопа и прочих виртуальных приборов, управление/управляемость внешними устройствами, преобразование аудио из формата в формат, генерация сигналов, запись на компакт диски и многое другое. Некоторые из таких программ: Cool Edit Pro (Syntrillium), Sound Forge (Sonic Foundry), Nuendo (Steinberg), Samplitude Producer (Magix), Wavelab (Steinberg), Dart.

Специализированные реставраторы аудио позволяют восстановить утерянное качество звучания аудио материала, удалить нежелательные щелчки, шумы, треск, специфические помехи записей с аудио-кассет, и провести другую корректировку аудио. Программы подобного рода: Dart, Clean (от Steinberg Inc), Audio Cleaning Lab. (от Magix Ent), Wave Corrector.

Саундтреки

Саундтреки - это музыка к фильмам. Этот жанр считается очень выгодным: для оркестрантов (сыграл один раз, а получил как за целую гастрольную поездку), для дирижера (для солидных фильмов обычно и оркестры приглашаются хорошие, а руководить такими - одно удовольствие), для композитора (услышать свою партитуру в великолепном исполнении - такое сейчас мало кому удается).

Самые яркие саундтреки становятся символом фильма, оркестровые темы путешествуют из серии в серию (тот же марш из "Звездных войн" открывает все "эпизоды"), Джеймс Хорнер стал настолько известным именно из-за своей музыки к Титанику, кстати, он сам и дирижировал оркестром. В корпорации Sony есть отдел, который занимается исключительно продажей музыки к фильмам. Он так и называется: Sony music soundtrax.

Обычно саундтреки исполняются только один раз - при записи в студии. Но для хитов делаются исключения. Например, весной этого года в московской консерватории исполнялась музыка к фильму "Пианино". Был аншлаг.

Слово саундтрэк так прочно вошло в повседневный язык, что часто слышишь что-то вроде: "Шостакович. Романс из саундтрэка к кинофильму "Овод".

Sony Cinescore - программа для создания профессиональных саундтреков и озвучивания видеоматериалов. Cinescore автоматически генерирует неограниченное число музыкальных композиций, используя легальные темы, охватывающие практически все музыкальные жанры и направления. Можно создавать аудиодорожку определенной длины, увеличивать или уменьшать темп, чтобы музыка соответствовала происходящему на экране. В базе программы множество свободно распространяемых музыкальных тем.

Cinescore устанавливает новые уровни индивидуального приспособления к требованиям пользователя, качества и точности в мире профессионального создания саундтреков. Обеспечивается возможность автоматического создания неограниченного числа музыкальных композиций с использованием наборов бесплатных тем в широком разнообразии популярных стилей.

Cinescore генерирует неограниченное число полностью оркестрованных композиций, индивидуально подобранных для видеосюжета в точном соответствии с заданной длительностью. Можно отрегулировать параметры, такие как настроение, темп и интенсивность для создания из сложных песен любых коротких и приятных аранжировок саундтреков. ПО Cinescore предоставляет необходимые инструментальные средства и гибкость для создания индивидуального звучания песен с полным управлением звуковым сопровождением.

С помощью программы можно получить полный контроль над медиасредствами и создать свой индивидуальный саундтрек с возможностью точной подстройки уровня, панорамирования, высоты тона и темпа.

Программа Cinescore импортирует разнообразные файловые форматы для простого создания проектов, включая AVI, AIF, BMP, JPG, MP3, видео MPEG 1 и MPEG 2, PCA, PSD, QT, SWF, WAV и WMV. Можно создавать динамичные и эффектные музыкальные треки для фильмов, слайд-шоу, рекламные ролики и радиопрограммы одним щелчком мыши, осуществлять экспорт в популярных форматах, таких как MPEG-2 для DVD и MPEG-4 для портативных медиа-плееров.

Заключение
Обработка звука бывает разноплановой и зависит от целей, которые вы преследуете. Это может быть подавление шумов, наложение звуковых фильтров, добавление реверберации или дилея, выведение на передний план определённых частот и т.п.

Обработка звука в реальном времени с помощью модулей DirectX оказалась настолько привлекательной для многих музыкантов, что они начали активно использовать именно их, почти «забыв» о существовании основных функций программ обработки. Разумеется, семейство программ звуковой обработки не исчерпывается программами Sound Forge и Cool Edit Pro. Существуют и другие профессиональные программы, служащие тем же целям. Среди них можно особенно отметить WaveLab от компании Steinberg — программу, известную быстротой выполнения алгоритмов звукового преобразования. Она предоставляет также большие возможности по работе с записью Audio CD (звуковых компакт-дисков) и, кроме того, способна работать с подключаемыми модулями VST.

Довольно широко известна также программа Wave SE, входящая в стандартную поставку некоторых звуковых карт от компании Turtle Beach. Она предназначена в основном для работы с сэмплами, хотя имеет и традиционные возможности звуковой обработки. Однако алгоритмы обработки этой программы весьма далеки от совершенства.

Выбор программы звуковой обработки во многом зависит от вкусов пользователя. Однако все эти программы в последнее время имеют весьма похожий пользовательский интерфейс, так что если вы освоили работу с описанными здесь программами Sound Forge и Cool Edit Pro, легко сможете освоить и другие звуковые программы.

Иными словами, цифровая обработка - это одна из перспективных областей высоких наукоемких технологий - high tech - привлекательная для приложения сил.

Список литературы

Рахимов, Компьютерные технологии в музыке/Р.Г. Рахимов. - Уфа: ООО «Вагант», 2007. – 39 c.
https://www.centrmag.ru/book2202642.html
https://www.mirhifi.ru/
https://vooch.narod.ru/read/obrabotka_zvuka.htm
https://cjcity.ru/news/all/edit-soft.php
https://www.geocities.com/SiliconValley/Pines/7899/studio/studio.htm
https://websound.ru/articles/theory/soundfaq.htm
https://www.vstpro.ru/category_3.html
https://www.interestprograms.ru/books_sound3.php
https://soundmake.narod.ru/teoriy/obr/3/3.html
https://tmn.fio.ru/works/44x/306/s041.htm

12. https://gitaman.narod.ru/info/comp.myz/gl8/gl8.html

13. Специализированный процессор для выполнения быстрого преобразования Фурье и обработки сигналов СПФ СМ. Рекламные материалы. М.: ИНЭУМ, 1984.

14. Корнеев В. В., Киселев А. В. Современные микропроцессоры. М.: НОЛИДЖ, 1998. 240 с.

15. Цифровые процессоры обработки сигналов. Справочник. Остапенко А. Г., Лавлинский С. И., Сушков А. В. и др. Под ред. А. Г. Остапенко. М.: Радио и связь, 1994. 264 с.

16. Клингман Э. Проектирование специализированных микропроцессорных систем. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 363 с.

17. Белоус А. И. и др. Микропроцессорный комплект БИС серии К1815 для цифровой обработки сигналов. Справочник. Белоус А. И., Поддубный О. Б., Журба В. М. Под ред. А. И. Сузопарова. М.: Радио и связь, 1992. 256 с.

18. Лапа В. Г. Математические основы кибернетики. Киев, Высшая школа, 1974. 452 с.

<предыдущая страница