![]() | |||
MIDI-технология. Урок шестой.
| ![]()
Роман Мухачев, экс-клавишник групп "Мираж", "Лицей", "Тайм-аут", "Треф".
|
|
![]() |
Цифровая запись звука, цифровая обработка сигналов ... Эти фразы у всех на устах. Все наперебой твердят о преимуществах цифровых способов записи перед аналоговыми. Так ли это на самом деле? Наверняка не так все просто. О подводных камнях цифровой записи звука мы сегодня поговорим.
| |
По доброй традиции, начнем с ответов на вопросы наших читателей. Читатель Сергей Рязянцев из Москвы рассказывает: "При работе с MIDI-системой, состоящей из компьютера IBM PC с MIDI-картой Voyetra V24S, оборудованного программой Cubase, и тон-генератора Roland JV-2080 у меня иногда происходят странные вещи. Опишу ситуацию подробнее. При проигрывании моих композиций, Roland JV-2080 всегда находится в режиме Performance (в JV-2080 так называется мультитембральный режим. - Р.М.). После окончания работы над каким-либо произведением, все текущие установки инструмента я сохраняю во внутренней User-памяти инструмента под каким-нибудь именем. Таким образом, у меня запоминаются все мульти-параметры JV-2080, в том числе расстановка звуков по каналам, их громкости, панорама и эффекты. И иногда, начав воспроизводить песню из Cubase, я с удивлением обнаруживал, что все громкости по всем MIDI-каналам равны 100 и установки местного хоруса и ревера также "сбиваются" на 0 и 40 соответственно. Происходит это не всегда, что очень настораживает. В чем же дело?" Ситуация до боли знакомая. Это мешает один из редакторов Cubase, который называется GS Editor. Некоторые начальные установки этого редактора: уровни громкости по всем каналам (ControlChange 007) - 100, уровень реверберации - 40, уровень хоруса (ControlChange 093) - 0, панорама - (ControlChange 010) - 64, то есть в центре. Эти параметры автоматически передаются на один из MIDI-выходов компьютера, указанный в GS Editor. В результате появляется моментальная перестройка всех вышеперечисленных параметров синтезатора. По трагическому совпадению вы, Сергей, подключили свой Roland JV-2080 именно к тому MIDI-выходу, к которому "подключен" и GS Editor. Почему эти неприятности происходили у вас не всегда? А потому, что вы выполняли два действия в разной последовательности: загрузку программы в компьютер и выставление текущей Performance-программы на JV-2080. Если вы сначала выставляли песню на Roland, а потом загружали программу в компьютере, то параметры "слетали". То есть, к моменту запуска Cubase, Roland был готов к игре и принимал к действию все поступающие MIDI-инструкции. А если вы сначала загружали песню в Cubase, а потом включали Roland или выставляли на нем необходимую Performance-программу, то все проходило нормально. То есть, загрузившись, Cubase GS Editor автоматически посылал на MIDI-выход портящие нашу жизнь MIDI-контроллеры, а Roland их не принимал, так как находился в другом режиме или игнорировал при переключении с одной Performance-программы на другую. Наилучшим решением данной проблемы будет выключение GS Editor. Cubase позволяет это сделать - есть специальный параметр GS Editor on\off. Для надежности можно направить виртуальный MIDI-выход GS Editor на какой-нибудь неиспользуемый или редко используемый физический MIDI-выход, например на MIDI-выход SB16 (если он есть, разумеется). После этого вам не придется больше страдать от маниакального желания программистов сделать работу пользователя быстрой и удобной. Читатель Андрей Мелехин из Екатеринбурга является, как он пишет, пользователем "...величайшего сэмплера всех времен и народов - AKAI S1000. Приобрел я его не так давно, и в большинстве функций уже разобрался, - сообщает нам Андрей, - но кое-что осталось непонятным. В связи с этим хочу задать несколько вопросов. Есть в этом инструменте одна функция, значение которой мне не совсем ясно. Эта функция называется MIDI-overflow. Перевести это можно как "MIDI-перегрузка", но о какой собственно перегрузке здесь идет речь? И второй вопрос. К сэмплеру AKAI S1000 существует огромная, постоянно пополняющаяся библиотека звуков на CD-ROM. Большинство из этих звуков существенно больше по объему установленных в моем инструменте двух мегабайт оперативной памяти. Единственный путь к решению - расширить память, но проблема осложняется тем, что AKAI S1000 расширяется специализированными модулями памяти, которых просто нигде нет. Не подскажете, как можно выйти из этой ситуации?" Сначала про MIDI-overflow. Эта простая функция была придумана на заре технологии синтезирования и сэмплирования. Тогдашние сэмплеры и синтезаторы имели не так много голосов полифонии, как хотелось бы. Для реализации поставленных задач использовали просто несколько инструментов. В каждый из них загружалось по одному-два звука. Представьте, например, что у вас есть четыре ваших любимых сэмплера AKAI S1000. У каждого из них полифония составляет 16 нот. А вам надо сыграть произведение крупной формы на фортепианном тембре. Совершенно ясно, что 16 нот полифонии не хватит уже для двух развернутых аккордов. И тут на помощь нам приходит функция MIDI-overflow. Для этого, нам надо подключить наши четыре сэмплера таким образом: как показано на рис. 1 - из MIDI-выхода первого на MIDI-вход второго, из MIDI-выхода второго на MIDI-вход третьего, из MIDI-выхода третьего на MIDI-вход последнего, четвертого инструмента. MIDI-клавиатура, на которой мы будем играть, включена на вход первого сэмплера. На всех сэмплерах параметр MIDI-overflow поставлен в значение On. (на четвертом, в принципе, не обязательно) Необходимое условие: аналоговые выходы всех инструментов включены в микшерный пульт с одинаковым уровнем. Теперь посмотрим, что у нас происходит. Начинаем играть. Пока число одновременно взятых нами нот не превышает максимально допустимое для первого инструмента - в данном случае - 16, мы слышим только его. Но тут мы берем 17-ю ноту. Обычно, первая взятая нами - тут же бы "заткнулась". Но начинает работать функция MIDI-overflow. Первый сэмплер "понимает", что больше не может проиграть ни одной ноты и сообщает об этом следующему, второму сэмплеру, который берет только одну эту избыточную ноту. При превышении полифонии в 32 голоса, в работу включается третий сэмплер. Таким вот образом, мы получаем общую полифонию в 64 голоса, складывая ее из возможностей 4-х одинаковых инструментов. Вот так приблизительно работает функция MIDI-overflow. Здесь для вас я привел упрощенный пример, на самом деле, алгоритм распределения голосов работает немного по другому, но смысл остается тот же самый. Что же касается расширения памяти "легендарного" сэмплера AKAI S1000, то до некоторых пор это было действительно проблематично. Стандартный 8-мегабайтный модуль памяти для AKAI S1000, которых сейчас днем с огнем не найдешь, стоит 600-700 долларов. К счастью, теперь сделаны платы расширения памяти AKAI S1000 с помощью обычных IBM-совместимых 30-pin SIMM. Именно таким образом я расширил свой AKAI до 32 мегабайт, чего и вам желаю. Наш постоянный читатель Евгений Сергеевич Калинин из подмосковного города Лобня сообщает о своем недавнем приобретении. "Третьего дня, в субботу, когда я не спеша прогуливался на Митинском радиорынке между лотков с CD-ROM дисками с программами для IBM PC, взгляд мой случайно упал на CD-ROM с загадочной надписью: "Dance Machine". На обложке красноречиво рассказывалось о прорыве в области написания танцевальной музыки. Купив и запустив эту программу дома на своем персональном компьютере, я понял, что не ошибся в своем выборе. Но к сожалению, в возможности программы не входит такая важная функция, как изменение темпа музыкального произведения. Расскажите, пожалуйста, как поступить в этом случае?" Чтобы ответить на этот вопрос, мне пришлось самому установить и "покрутить" программу "Dance Machine". Для тех наших читателей, кто не знаком с этой программой, вкратце расскажу о ней два слова. Главное и единственное рабочее окно "Dance Machine" по своему виду и функциональным особенностям очень напоминает Cubase с количеством каналов - восемь. Так называемая "библиотека звуков" представляет собой небольшую коллекцию музыкальных фрагментов - лупов* , - как барабанных и синтезаторных, так и гитарных и вокальных. Из этих лупов, являющимися файлами в формате Microsoft WAVE и представленных на экране компьютера в виде знакомых прямоугольничков-паттернов (как в Cubase), вы комбинируете свои гениальные произведения. Результат работы этой мультимедийной программы, как ни странно, оказался очень даже неплохим. От пользователя не требуется никаких специальных знаний в области звукорежиссуры или MIDI-технологии, так как все инструментальные фразы уже сбалансированы разработчиками. Что от вас нужно - это идеи и чувство фактуры. Сочиненное таким образом музыкальное произведение можно сохранить целиком на хард-диск компьютера в формате Microsoft WAVE. Имея в наличии пишущий CD-ROM, не вставая из-за компьютера можно сразу нарезать свой CD. Но проблема состоит в том, что для того, чтобы пользователь мог комбинировать между собой любые из библиотечных лупов, разработчики были вынуждены создавать их все в одном и том же темпе. Вывод: чтобы написать произведение с темпом, отличным от принятого за стандарт в "Dance Machine", необходимо создать свою библиотеку лупов с другим темпом и работать только с ней. К сожалению, во встроенных возможностях "Dance Machine" нет функций Pitch Change (изменение высоты тона) и Time Compression\Expantion (изменение темпа без изменения высоты основного тона). Поэтому необходимо использовать какую-нибудь другую программу для обработки звука и поддерживающую формат Microsoft WAVE, например SoundForge или WaveLab. Если вам нужно изменить темп уже написанного произведения, можно сразу пересчитать весь получившийся *.WAV-файл. Ну а если вы задались целью написать произведение с изменяющимся темпом и перещеголять всех диджеев, придется попотеть. Вы должны будете пересчитать каждый необходимый вам луп в отдельности. Это не столько сложно, сколько утомительно. Но полученный результат, бесспорно, оправдает все ожидания. Следует отметить только один побочный эффект: при всех подобных пересчетах имеет место незначительное ухудшение качества звучания файла. Чем больше пересчетов вы выполняете, тем ощутимей на слух искажения. Это происходит от накапливания погрешности вычислений. Вернемся к теме нашего сегодняшнего урока. Сегодня мы начинаем введение в технологию сэмплирования и цифровой записи звука. На протяжении этого и следующего уроков мы будем говорить о частоте дискретизации, о разрядности, о том, как это все влияет на качество звучания цифровой записи и самое главное - как лучше всего работать с приборами цифровой записи звука, какие здесь есть ключевые моменты и как, по возможности обезопасить себя от наступления нежелательных последствий. Для начала несколько общих моментов. С одной стороны, цифровая запись звука - это очень хорошо. Переведя аналоговый сигнал в цифровую форму, "оцифровав" его, мы получаем в свое распоряжение невиданные доселе возможности. Наш аналоговый сигнал в оцифрованном виде представляет собой огромное количество нолей и единиц, группирующихся в байты, килобайты и мегабайты. Следовательно, поскольку мы имеем дело с набором цифр, мы имеем возможность перегруппировывать эти цифры, то есть заниматься их математическим пересчетом, что на самом деле есть ни что иное как цифровая обработка нашего сигнала. Так как мы можем делать с этими цифрами все что угодно, то возможности цифровой обработки сигнала практически не знают границ. Все упирается в целесообразность того или иного эффекта, применяемого нами. Экспериментировать с цифровыми фильтрами и другими эффектами и алгоритмами можно бесконечно, с каждым разом получая все более интересный результат. Применение не очень дорогой цифровой техники позволило сильно сократить габаритные размеры музыкального оборудования, тем самым великое множество пользователей персональных компьютеров получило возможность создавать и записывать законченные музыкальные произведения что называется "не отходя от клавиатуры". Качество же записи при этом остается достаточно высоким, скажем так, ощутимо выше, чем при использовании аналоговой аппаратуры такого же класса. Словом, преимуществ у цифровой записи и обработки звука предостаточно. Одной из фундаментальных проблем цифровой записи и обработки звука, как и в случае работы с компьютерной графикой и видео, является большие объемы обрабатываемой информации. Для примера скажу, что одна минута цифрового стерео сигнала с параметрами разрядность - 16 бит, частота дискретизации - 44.1 кГц (достойное качество) занимает на носителе примерно десять мегабайт! А если мы имеем дело с одной минутой цифрового звука записанной на цифровом многоканальном магнитофоне, то объемы перекачиваемой туда-сюда информации растут пропорционально числу каналов. В связи с такими большими объемами рабочей информации большие требования предъявляются к производительности процессоров и носителей информации. Понятно почему - чем быстрее процессор, тем быстрее мы закончим обсчет и получим необходимый нам результат. Чем быстрее наши хард-диски, тем большее число одновременно звучащих каналов мы сможем организовать. В связи с высокими требованиями к аппаратной части в системах цифровой записи и обработки звука, очень часто находят применение специализированные процессоры и устройства, которые берут на себя большинство функций по оцифровке и обработке, разгружая тем самым в той или иной степени центральный процессор персонального компьютера. По подобному принципу организована, например система ProTools на платформе Macintosh. В настоящее время появилось множество различных систем цифровой записи и обработки звука, выполненных в виде отдельных устройств. Так спроектированы, например, многоканальники использующие принцип записи на ленту серии ADAT, хард-диск рекордеры AKAI, Fostex, и др. Подключение к персональному компьютеру здесь уже не обязательно. Положительной стороной таких систем является отсутствие необходимости загружать центральный процессор компьютера для решения локальных задач по перекачки больших объемов цифрового аудио на устройства ввода\вывода (собственно аудио входы и выходы). Цифровая запись звука начинается с аналого-цифрового преобразователя - АЦП. Высокое качество аналого-цифровых преобразователей является определяющим для качества всей системы. Театр, как говорят начинается с вешалки, а цифровая запись звука начинается с АЦП. Чем лучше спроектированы и собраны аналого-цифровые преобразователи, тем лучше, в конечном итоге, будет звучать наша цифровая система. Поэтому стоимость высококачественных блоков АЦП\ЦАП, например таких как Apogee или Prism составляет несколько тысяч долларов. А технология изготовления воспроизводящих устройств - цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) не так сложна, поэтому стоят они достаточно дешево, качество воспроизведения звука от них зависит не так сильно. Основными параметрами, характеризующими цифровой сигнал являются разрядность (число бит) и частота дискретизации (частота сэмплирования). На следующем занятии мы продолжим наш разговор о цифровой технике. Тридцать два бита вам под килем, до новой встречи! Продолжение курса лекций - Урок седьмой |