Окно Score Editor

Рисунок 1.21. Окно Score Editor

Партитура в целом или отдельные партии выводятся для печати на принтер.
Вся информация, записанная в форме нот, автоматически отображается: в редакторе отпечатков клавиш Key Editor, в списке сообщений редактора List Editor, в окне Cubase SX Project в виде частей на треках.
Подробности о работе с нотатором читайте в главе 8.

Окно Spectrum Analyzer для выбора параметров анализа спектра

Рисунок 1.27. Окно Spectrum Analyzer для выбора параметров анализа спектра

Когда вы нажмете кнопку Process, начнется спектральный анализ выборки сигнала, находящейся в выделенном фрагменте. Будет вычисляться спектр. Спустя некоторое время расчет спектра завершится и откроется окно с графиком спектра (Рисунок 1.28).
Обладая некоторым опытом общения с анализатором и профессиональным чутьем, по спектру сигнала вы сможете, например, разыскать на графике даже небольшой выброс, в котором сосредоточена основная энергия помехи. Затем с помощью фильтра можно удалить этот выброс из спектра сигнала, существенно улучшив при этом отношение полезного сигнала к шуму.
Если окно с графиком спектра покажется мелковатым, вы можете увеличить его традиционным способом с помощью мыши.

Окно Spectrum Analyzer с результатами анализа спектра

Рисунок 1.28. Окно Spectrum Analyzer с результатами анализа спектра

Основы без которых не обойтись

Основы, без которых не обойтись

В этой книге мы рассказываем о работе с программой Cubase SX, столь многофункциональной, что ее вряд ли уже можно назвать музыкальным и звуковым редактором. Cubase SX — это виртуальная звуковая студия. В ней есть все, что, в принципе, должно быть в настоящей студии.
Секвенсор для записи и редактирования MIDI-композиций.  Множество музыкальных инструментов как мелодических, так и ударных, объединенных в синтезаторы.  Многоканальный цифровой магнитофон для записи звука.   Приборы динамической обработки, частотные фильтры.  Приборы обработки эффектами отдельных MIDI- и аудиотреков или всей композиции в целом.  Микшер для сведения треков в стереофоническую фонограмму (а также многоканальную Surround-фонограмму).  Измерительные приборы и индикаторы.  Система коммутации студийного оборудования и управления им. Единственное, существенное отличие представленного в программе оборудования от того, которое вы можете увидеть в реальной студии, — его виртуальность. Однако с точки зрения пользователя нет большой разницы в том, с чем предстоит иметь дело: со студийным "железом" или с "софтовой" студией. В любом случае перечисленный набор аппаратуры в умелых руках позволяет решить любую задачу, возникающую в процессе создания музыкальной композиции. Вместе с тем, если этим богатством владеет безграмотный человек, то реальная студия превращается просто в сотни килограммов железа, а виртуальная — в сотни мегабайт цифрового кода, бессмысленно и бесполезно занимающего место на жестком диске.
Многофункциональность виртуальной студии, сложность и разнообразие явлений и алгоритмов, положенных в основу ее работы, приводят к тому, что пользователь такой программы должен быть специалистом широкого профиля.
Лучшие современные программы сопровождаются подробной и удобной справочной системой. Казалось бы, пользуясь ею, можно научиться применять программу по назначению. Однако как вы считаете, можно ли, например, доверить свое здоровье человеку только на том основании, что у него на книжной полке стоят несколько томов медицинских справочников? Думаем, ответ очевиден. Для того чтобы считаться и, тем более, на деле быть врачом, музыкантом, звукорежиссером, недостаточно иметь в своем распоряжении соответствующий справочник. Нужны специальные знания (хотя бы для того, чтобы суметь сформулировать вопрос для справочной системы и понять ответ на него). Как минимум, необходимо владеть терминологией и научными основами в той предметной области, в которой вы намерены себя проявить. Именно поэтому книгу, посвященную описанию конкретной программы, мы начинаем с главы, содержащей базовые сведения. Без них вряд ли удастся эффективно использовать возможности, заложенные в программе.
В этой главе мы договоримся о терминологии и познакомим вас с принципами построения и функционирования элементов виртуальной звуковой студии.

Сейчас мы поговорим только об

1.12.3. Особенности оборудования студии формата 5.1

Сейчас мы поговорим только об основных элементах звуковой студии, к которым в первую очередь следует отнести:
микшер;  устройство многоканальной записи;  приборы обработки и эффектов;  мониторы для прослушивания фонограмм. Основным инструментом сведения многоканального звука является микшер, снабженный средствами панорамирования.
В стереоформате для размещения кажущегося источника звука в определенном месте предназначен регулятор панорамы. Им вы устанавливаете относительные уровни звуковых сигналов, которые подаются в каждый из двух каналов, и тем самым определяете положение источника звука между двумя акустическими системами. При работе с многоканальным звуком вам надо управлять аналогичным процессом в 5 каналах, кроме того, конечно, требуется также регулировать и канал сабвуфера. Поэтому при использовании традиционного микшера для позиционирования одного источника звука необходимо манипулировать несколькими регуляторами. Заметим, что состояние фейдеров, управляющих уровнем сигнала, и регуляторов панорамы в каждом канале трудно сопоставить с положением кажущегося источника звука на круговой панораме. Еще сложнее заставить звук перемещаться по заданной траектории. Это возможно только в микшерах с автоматизацией. В качестве регулятора круговой панорамы в микшере, предназначенном для работы с многоканальным звуком, очень подошел бы джойстик.
Ко всему прочему, микшер, способный работать с объемным звуком, должен иметь не один, а несколько выходов (по числу каналов). Например, в системе 5.1 у микшера должно быть не менее 6 выходов. Оборудование стереофонической студии звукозаписи стоит недешево, а уж о цене студии формата 5.1 и подумать страшно!
Дороговаты также и устройства записи многоканального звука. Они должны иметь 6 и более каналов. Причем крайне желательно, чтобы звук в них представлялся не менее чем 24 разрядами.
Микшеры и цифровые магнитофоны — устройства, многоканальные по своей сути. Поэтому некоторые из моделей, предназначенных для работы со стереозвуком, можно с большим или меньшим удобством применять и в студии формата 5.1. А вот с эквалайзерами, приборами динамической обработки и особенно эффектами дело обстоит сложнее. Конечно, можно обеспечить 6 каналов, собрав "батарею" из 3-х двухканальных приборов. Однако об осмысленной регулировке параметров в этом случае говорить не приходится. Вообразите себе, например, трудности создания в многоканальной системе реалистичной реверберации.
Достойной заменой цифровым магнитофонам и аппаратным микшерам могут служить программные мультитрековые студии и имеющиеся в составе некоторых из них виртуальные микшеры, позволяющие управлять панорамированием с помощью обычной мыши. Удобный в работе и наглядно отображающий положение источника звука на круговой панораме surround-микшер имеется в программе Cubase SX (см. главу 5).
Не всякий владелец домашней студии стереофонического формата может позволить себе иметь мониторную акустическую стереосистему. Однако в случае сведения в стерео приемлемым выходом из положения являются относительно дешевые мониторные наушники. А в формате 5.1 стереонаушники вас не спасут. Без пяти широкополосных акустических систем (а также сабвуфера) не обойтись.
При работе со стереозвуком основными требованиями к мониторам являются: равномерность их частотной характеристики, низкий уровень искажений и полная идентичность двух акустических систем.
Аналогичные требования можно было бы предъявить и к пяти широкополосным мониторам формата 5.1. Они вроде бы тоже должны быть абсолютно одинаковыми. Но в таком случае сведение в круговую панораму вы будете осуществлять в условиях, отличающихся от тех, в которых будут находиться многие слушатели вашей композиции. Дело в том, что у большинства владельцев домашних театров тыловые акустические системы не только по мощности слабее фронтальных, но, кроме того, они могут иметь конструктивное исполнение другого типа. В свою очередь, центральная акустическая система зачастую отличается от крайних передних. Получается, что впечатление слушателя может не совпадать с тем, которое замышляли вы.
Заметим, что подобная проблема существует и при работе со стереозвуком: сведение осуществляется на студийных мониторах, а воспроизведение — на самой различной акустике, начиная от высококачественных колонок и кончая динамиками переносного кассетного магнитофона. Правда, в процессе мастеринга фонограммы должны проходить тест на совместимость с оборудованием низкого качества, да и одной из основных задач этого этапа является адаптация записи к конкретному типу носителя.
Что касается канала низкочастотных эффектов системы 5.1, то при сведении музыкальной композиции сабвуфер вообще не должен использоваться, если по художественному замыслу в музыкальной композиции не присутствует эффект типа взрыва, выстрела из пушки и т. п.
Но опыт прошлых лет, когда царствовал формат CD-audio, показывает, что всякие официальные рекомендации по использованию формата выполняются только на первых порах. Постепенно звукорежиссеры и продюсеры в своих творческих замыслах становятся смелее и пересекают ту черту, которая называется "официальными рекомендациями". Как нам подсказывает интуиция, в конечном итоге низкочастотный канал системы 5.1 будет использоваться "на полную катушку": там, где это нужно и где не нужно. Например, сама собою напрашивается идея задействовать низкочастотный канал для усиления ударов басового барабана в танцевальной музыке.
Как организовать мониторинг при сведении многоканального звука? Об этом идут споры. Однако большинство специалистов рекомендует использовать одинаковую акустику, не внося поправку на несовершенство домашних систем. Мониторы следует располагать на равном расстоянии от слушателя, в частности, три фронтальных монитора должны образовать дугу, а не прямую линию. Если это невозможно, то следует соответственно снизить громкость центрального монитора.
А как в идеале должны располагаться мониторы системы 5.1? Представьте себе, что вы находитесь в центре системы 5.1. Центральный монитор должен располагаться перед вами. Воображаемая линия между вами и центральным монитором является осью, относительно которой будет определяться расположение остальных мониторов. Левый и правый фронтальные каналы располагаются под углами -30° и 30° относительно этой оси. Таким образом, угол "левый монитор-вы-правый монитор" составляет 60°. В случае необходимости этот угол может быть уменьшен до 50° — 45°. Сабвуфер тоже должен располагаться где-нибудь перед вами. Тыловые мониторы должны располагаться под углами -110° (левый тыловой) и 110° (правый тыловой). В идеале все мониторы должны быть равноудалены от вас и откалиброваны таким образом, чтобы при подаче сигналов одинакового уровня на разные мониторы вы слышали их с одинаковой громкостью. Высота размещения мониторов — на уровне вашей головы или немного выше.

Особенности сведения в круговую панораму

1.12.4. Особенности сведения в круговую панораму

Серьезно занимаясь проблемой обработки звука, мы на протяжении многих лет внимательно следим за публикациями, имеющими отношение к этой теме. Поэтому можем уверенно констатировать, что работ, посвященных вопросам технологии сведения в стерео, не так уж и много. А вот статей, содержащих конкретные рекомендации по созданию многоканальных записей, практически нет совсем. Видимо, это можно объяснить тем, что проблема нова, отсутствует необходимый опыт, нет сложившихся традиций. Во всяком случае, самостоятельные музыкальные произведения, сведенные в круговую панораму, еще не стали массовым явлением. Многоканальный звук, в основном, существует как дополнение к видеоизображению. Ясно, что подходы к панорамированию звука для саундтрека кинофильма и звука музыкальной композиции должны отличаться. При сопровождении видео требуется размещать основной звук спереди, так как именно на экране перед зрителем происходит действие. Задние каналы используются для придания звуку объема и реализации специальных эффектов. Конечно, при работе с surround-музыкой можно ориентироваться на наработки, имеющиеся в области создания звука для современной кинопродукции. То есть можно поместить основной звук спереди, слегка окружая слушателя, а тыловые каналы использовать для воссоздания акустики окружающей среды и перемещения второстепенных источников звука. И все же, если речь идет о музыкальном произведении, которое создается без расчета на увязку с видеосюжетом, то автор может пользоваться полной свободой в применении новых выразительных средств, заложенных в собственно круговой панораме. Например, вы можете "посадить" слушателя среди исполнителей, передвигать вокруг него все звуковое поле или отдельные источники звука, перемещать их в "глубину" панорамы.
Правда, спецэффекты панорамирования лучше использовать в меру. Например, вряд ли есть смысл конструировать виртуальный рояль, клавиатура которого, судя по звучанию, выглядит окружностью, охватывающей слушателя. Звуки ударных, помещенных в тыловые каналы, и особенно внезапные громкие звуки, раздающиеся сзади, вполне1 могут стать причиной, по которой ваше песня не станет хитом. Мало кому может понравиться, если придется то и дело рефлекторно оборачиваться или подскакивать от испуга.
При подготовке стереофонических записей мы вынуждены сознательно ограничивать себя в использовании возможностей стереопанорамы применительно к некоторым музыкальным инструментам. Причем ограничения продиктованы не только художественными, но и техническими соображениями. Например, совершенно нет смысла смещать бас с центра стереопанорамы. Во-первых, потому, что все равно в области низких частот стереоэффект проявляется очень слабо. Во-вторых, если бас панорамировать влево или вправо, то мощность одной из акустических систем не будет использоваться в полной мере. А это уже серьезный недостаток, так как на низкочастотную область спектра всегда приходится заметная доля общей мощности звукового сигнала.
Аналогичные проблемы имеются и в системах 5.1, хотя задачу формирования низкочастотных звуков здесь решает сабвуфер. Одна из таких проблем — использование центрального канала. В кино он предназначен для привязки доминирующих звуков к изображению, чтобы зрители, сидящие не по центру, воспринимали эти звуки, исходящими с экрана. В музыке те звуки, которые в стерео обычно направляются в левый и правый каналы равномерно (основной вокал, бас, часть барабанов), лучше распределять между центральным и фронтальными каналами. Это позволит избежать перегрузки центрального канала. Кроме того, различимость звуков увеличивается, если одни из них больше направлять в центральный канал, а другие — одновременно в левый и правый передние каналы.
Формат 5.1 предоставляет массу новых возможностей в применении эффектов, подобных дилэю и реверберации. Реверберационный сигнал может располагаться в том же направлении, что и прямой сигнал. Вместе с тем, подобно тому, как в стереозаписях перекрестное направление реверберации приводит к кажущемуся расширению стереобазы, впечатление увеличения объема виртуального помещения можно получить, если реверберацию фронтальных звуков сделать чуть сзади, а тыловых — чуть спереди. Не только сами кажущиеся источники звука, но и эхо-сигналы, порожденные ими, можно динамически перемещать в пределах круговой панорамы.
При сведении в круговую панораму появляются дополнительные признаки, по которым слух может выделять отдельные партии: направление на источник звука в пределах 360° и, в какой-то мере, расстояние до него (глубина панорамы). Поэтому нет особой необходимости производить частотную фильтрацию с целью выделения одних звуков на фоне других, а также изменять громкость инструментов по ходу песни или компрессировать отдельные аудиосигналы.
Что касается дополнительной обработки компрессором уже сведенной композиции, то такая операция представляется недопустимой. Она может привести к возникновению смещения положений кажущихся источников звука, предварительно позиционированных в определенных точках. А те из источников, текущие значения уровня сигналов которых в какой-то момент превысят порог срабатывания компрессора, будут к тому же и хаотично "перемещаться" по случайным траекториям. Думается, что ситуация изменится лишь с появлением широкодоступных многоканальных виртуальных эффектов и обработок, реализующих алгоритмы обработки, в которых учитывается специфика панорамирования объемного звука и психоакустический фактор. В настоящее время зачатки подобных алгоритмов можно найти в программных кодеках, преобразующих, например, WAV-файлы, располагающиеся на 6 отдельных треках в единый цифровой поток АС-3. К сожалению, суть таких алгоритмов скрыта от пользователя, а число параметров, доступных для регулировки, чрезвычайно мало.
Представляется, что обеспечение моносовместимости записей, сведенных в формате 5.1, нереально. Обеспечение стереосовместимости готовой фонограммы тоже проблематично. Видимо, единственно правильным решением будет целенаправленное и раздельное сведение композиции в моно, стерео и в формат 5.1.
Сущность, задачи и этапы мастеринга применительно к стереофоническим фонограммам - прямо скажем, проблема эта весьма непроста. А с мастерингом в многоканальных форматах дело обстоит еще сложнее. Многое еще не ясно. Не фильтровать, не компрессировать, не контролировать моносовместимость, не осуществлять подготовку к выводу альбома на различные носители. А что же тогда следует делать с записями 5.1 на этапе мастеринга?
И еще об одной вещи хочется сказать. Вы можете слушать FM-радио или CD и заниматься при этом своими делами, например, читать эту книгу. При этом важно, чтобы звук был комфортным: не должно быть перепадов громкости и тембра, отвлекающих от основного занятия. А вот слушать композицию в формате 5.1 "краем уха" практически невозможно. Сам по себе формат 5.1 подразумевает погружение слушателя в музыку. Поэтому еще один подход может заключаться в том, чтобы на этапе мастеринга в формате 5.1 не делать ничего, кроме, возможно, нормализации. То есть вся ответственность за субъективное качество конечной фонограммы переносится на этап сведения, а мастеринг осуществляется по принципу "что есть, то есть". А если же все-таки слушателю потребуется более комфортное звучание без перепадов громкости, то он может включить на своей системе соответствующую опцию (типа Enable Dynamic Range Compression — компрессия динамического диапазона).
Вопросы, связанные с пространственным панорамированием средствами Cubase SX, рассмотрены в разд. 4.2.2 и 5.4.

Открытие и закрытие проекта

1.13.3. Открытие и закрытие проекта

Подготовку к записи своего первого MIDI-трека начните с того, что очистите память компьютера от предыдущего сонга, который вы прослушивали, выполняя рекомендации предыдущего раздела: в меню File выберите команду Close. Если в процессе работы с проектом вы внесли в него хоть одно изменение, то откроется окно, представленное на Рисунок 1.39.

появится общий список Bank and Programs, в котором скрыты все MIDI-инструменты, соответствующие стандарту General MIDI: . MIDI-инструмент можно выбрать двумя способами:
щелкая на стрелках раскрывающегося списка Bank and Programs каждого из треков, вы будете последовательно пролистывать список MIDI-инструментов;  двойным щелчком на поле этого раскрывающегося списка вы получите доступ к окну, в котором перечислены все банки и все MIDI-инструменты текущего банка (Рисунок 1.43).

или .

Открыты 2 подтрека на которых

Рисунок 1.18. Открыты 2 подтрека, на которых нарисованы огибающие громкости (Volume) и панорамы (Pan)

Подтреки называются так именно из-за того, что на них хранится часть информации, принадлежащей какому-то треку. У каждого подтрека имеется небольшой набор собственных атрибутов.
Детальное описание элементов окна Cubase SX Project читайте в главе 4.

Отпечатки клавиш

1.7.3. Отпечатки клавиш

Конечно, подготовленному музыканту привычнее работать с нотными записями. К сожалению, далеко не каждому талантливому человеку судьба дала возможность обучиться теории музыки. Видимо, разработчики программ тоже понимали, что не все пользователи смогут выразить музыкальную идею нотами. Однако каждая фирма заинтересована в расширении числа покупателей своей продукции. Найденное решение просто и на удивление удобно. Мы называем его образно: "Отпечатки клавиш". Для редактирования отпечатков клавиш предназначено окно Key Editor (Рисунок 1.20). Оно открывается командой главного меню MIDI > Open Key Editor.
Вместо пяти нотных линеек здесь их 128. По одной линейке для каждой ноты из числа тех, что способен воспроизводить MIDI-синтезатор. Такое количество нотных линеек позволяет обойтись без ключей и знаков альтерации. И это еще не все. Для того чтобы не нужно было постоянно пересчитывать нотные линейки, в окне редактора Key Editor отображается виртуальная клавиатура, подобная фортепианной. Каждая нотная линейка
начинается от определенной клавиши. Клавиши можно как бы нажимать, щелкая на них мышью. Вы немедленно услышите звучание соответствующей ноты. Это помогает ориентироваться в линейках на слух. Но, вообще-то, обозначение той клавиши, на которую указывает курсор мыши, отображается в поле подсказки.

(Draw), для удаления — инструмент (Object Selection).
В окне редактора отпечатков клавиш есть много полезных инструментов. Можно заранее настроить карандаш на запись звуков определенной длительности, можно прослушать, как звучат отпечатки клавиш, можно даже одновременно наблюдать и редактировать несколько партий.
Детальное описание работы с отпечатками фортепианных клавиш вы найдете в главе 6.

Первая попытка записи с MIDIклавиатуры

Первая попытка записи с MIDI-клавиатуры

Итак, MIDI-трек выбран, левый локатор установлен, метроном подготовлен, можно начинать запись.
Приступайте к записи, нажав на транспортной панели кнопку (Record). Наиграйте задуманную вами партию на МIDI-клавиатуре.Для завершения записи фрагмента нажмите на транспортной панели кнопку (Stop), либо на компьютерной клавиатуре нажмите <Spacebar>. Записанные MIDI-сообщения появятся на MIDI-треках в объектах, которые в терминологии Cubase SX называются частями. О частях мы будем говорить еще не один раз. Пока что для простоты можете считать, что в результате записи вы заполнили MIDI-сообщениями некоторые фрагменты MIDI-треков.
Если вам не понравилось то, что вы записали (а в самый первый раз так оно, вероятно, и будет), можно отменить результаты записи. Для этого в меню Edit выберите пункт Undo или нажмите комбинацию клавиш <Ctrl> + <z>. Сыграйте на MIDI-клавиатуре поочередно все партии. Помните, что вам не обязательно записывать музыкальное произведение целиком. Его можно "собрать по частям" из отдельно записанных и отредактированных фрагментов.
Записанные партии нужно отредактировать, устранив ошибки. Затем следует разнести виртуальные источники звука по стереопанораме и добиться необходимого баланса в совместном звучании партий композиции для каждого трека. Можно обработать некоторые MIDI-треки эффектами (например, реверберацией и хорусом), но особенно увлекаться этим не следует. В дальнейшем вам, скорее всего, захочется переписать партии с MIDI-треков на аудиотреки с тем, чтобы уже к ним применить гораздо более разнообразные и интересные аудиоэффекты. Поэтому предпочтительнее оставлять исходные MIDI-треки "сухими": без каких-либо обработок.

Pitch Shifter — изменение высоты тона

1.9.5. Pitch Shifter — изменение высоты тона

Большинство реальных и виртуальных устройств обработки звука имитируют эффекты, которые существуют в природе. Но устройства изменения высоты тона (Pitch Shifter) относятся к совершенно особому типу процессоров, так как тот сигнал, что получается в результате их работы, не.имеет аналога в окружающем мире.
Pitch Shifter делает интересное преобразование: он позволяет получить копию входного сигнала, но высота тона этой копии может быть изменена на величину от нескольких центов до октавы и более.
Принцип действия Pitch Shifter в общем заключается в том, что сигнал записывается в память с фиксированной скоростью, а считывание может производиться быстрее или медленнее — в зависимости от того, вверх или вниз относительного входного сигнала должен быть изменен тон.
Сигнал с измененной высотой тона может быть задержан по отношению к входному. Это используется для более натурального имитирования искусственного унисона: два инструмента играют одно и то же, но есть небольшая разница во времени и высоте.
На этом позвольте завершить рассказ о сущности основных эффектов, имеющихся в музыкальных и звуковых редакторах.

Pitchband — управление регулятором тона

1.2.5. Pitchband — управление регулятором тона

Pitchband — управление регулятором тона. Параметр сообщения — положение регулятора тона, задаваемое числом от -8192 до 8191. В спецификации General MIDI этому сообщению соответствует сообщение Pitch Bend Change формата Ek II mm, где k — номер MIDI-канала, 11 — младший байт, mm — старший байт значения контроллера. Контроллер задает смещение высоты тона для всех сообщений типа Note, передаваемых по данному MIDI-каналу. Значение контроллера изменяется от 0 до 16 383; среднее значение (8192) принимается за относительный ноль. Чувствительность контроллера Pitchband может изменяться при помощи регистрируемого параметра RPN 0. По умолчанию в качестве предельного значения смещения тона принимается интервал в два полутона (с любым знаком).

Подключение источников сигнала

Подключение источников сигнала

Для подключения источников сигнала предусмотрены гнезда разъемов различных типов. Как минимум, имеются трехконтактный разъем типа XLR (подключается микрофон) и гнездо для моноджека (подключаются линейные источники сигнала). Селектор входа (переключатель MIC/LINE) определяет, какое гнездо разъема и какие элементы усиления будут использованы данным каналом.
Кнопка ослабления сигнала (имеется не на всех микшерах) позволяет понижать уровень сигнала (на 20-30 дБ) до того, как он попадет на какой-либо усилительный элемент микшера. Это позволяет избежать перегрузок от сигналов повышенного уровня.
В некоторых микшерах имеется переключатель фазы (на схеме не показан), который используется для исправления последствий неверной коммутации проводов или для изменения фазы, когда размещение системы из нескольких микрофонов этого требует. Одному положению переключателя соответствует нулевой сдвиг фазы, второму — сдвиг фазы на 180° (иными словами, сигнал инвертируется). Этот переключатель, как правило, действует только на сбалансированный микрофонный вход и не влияет на вход линейный.

Подключение к звуковой карте MIDIклавиатуры

1.1.6. Подключение к звуковой карте MIDI-клавиатуры и MIDI-синтезатора

Вернемся к вопросу о подключении MIDI-клавиатуры к звуковой карте (Рисунок 1.6).
Действительно, сделать это очень просто: в гнездо MIDI Out клавиатуры вставьте вилку MIDI In адаптера, а 15-контактный разъем MIDI-адаптера соедините с разъемом игрового порта, расположенным на звуковой карте. MIDI-клавиатура здесь будет играть роль ведущего MIDI-устройства, а звуковая карта — ведомого.

Подключение MIDIклавиатуры к звуковой карте

Рисунок 1.6. Подключение MIDI-клавиатуры к звуковой карте

Если у вас уже имеется современная, с широкими функциональными возможностями звуковая карта и вы хотите исполнять музыку не с помощью мыши, а проверенным дедовским способом, перебирая белые и черные клавиши, то MIDI-клавиатура — это выход из положения. Заметим, что в продаже имеются музыкальные синтезаторы с клавиатурой и MIDI-интер-фейсом. Некоторые из них (относительно простые) немногим дороже MIDI-клавиатур. В режимах исполнения и записи композиции синтезатор можно использовать в качестве MIDI-клавиатуры. Для этого следует выполнить такое же соединение, как и в случае подключения MIDI-клавиатуры: MIDI Out синтезатора соединить с входом MIDI In адаптера.
При проигрывании композиции внешний синтезатор с клавиатурой можно использовать как дополнение к звуковой карте и извлекать из него звуки тех инструментов, которые отсутствуют в палитре звуковой карты. Для реализации этой возможности выход MIDI Out адаптера следует соединить со входом MIDI In синтезатора (Рисунок 1.7).

Подключение MIDIустройств к звуковой карте

Рисунок 1.4. Подключение MIDI-устройств к звуковой карте

Порты каналы MIDI и аудиотреки части Подтреки и огибающие

1.7.1. Порты, каналы, MIDI- и аудиотреки, части. Подтреки и огибающие

Взаимодействие любого музыкального редактора с музыкальным аппаратным или программным (виртуальным) MIDI-оборудованием осуществляется через программные же порты ввода и порты вывода MIDI- или звуковых данных. Если речь идет о портах для обмена данными с аппаратным устройством, то в терминологии музыкального редактора (Cubase SX, в частности) под портами можно понимать драйверы данного устройства. Однако у одного аппаратного устройства может быть несколько программных портов. Широко известен пример: существуют звуковые карты, синтезаторы которых поддерживают более чем 16 MIDI-каналов. Поскольку согласно спецификации GM может быть только 16 MIDI-каналов, то для взаимодействия с такими синтезаторами в операционной системе создается два (или более) программных MIDI-порта.
Роль входного MIDI-порта чаще всего исполняет порт MIDI In звуковой карты, к которому подключена MIDI-клавиатура. Наиболее типичный пример выходного MIDI-порта: MIDI-вход синтезатора, размещенного на звуковой карте, или порт MIDI Out звуковой карты, к которому подключен внешний синтезатор. Приведем еще примеры входных и выходных MIDI-портов:
MIDI-вход и выход виртуального синтезатора (VSTi);  порты виртуального MIDI-кабеля, посредством которого "соединяются" друг с другом программные MIDI-секвенсоры или синтезаторы;  порты виртуальных устройств программного MIDI-секвенсора или синтезатора, подключенного к Cubase SX посредством протокола обмена музыкальными данными ReWire. Каждый MIDI-порт, в свою очередь, содержит 16 MIDI-каналов, сообщения которым адресуются независимо друг от друга. Получается, что, имея в своем распоряжении MIDI-систему с единственным выходным MIDI-портом и не пользуясь MIDI-сообщениями о смене MIDI-инструментов, вы в состоянии создать композицию, в которой общее число партий не превышает 16. Для двух портов максимальное число партий составит 32, для трех — 48 и т. д. Конечно, если какие-то партии не перекрываются во времени, то они могут быть адресованы одному и тому же MIDI-каналу, просто нужно в начале каждой партии вставлять сообщение о смене MIDI-инструмента.
Кроме MIDI-информации, музыкальные редакторы должны обмениваться с внешним аппаратным и программным миром адиопотоками. Взаимодействие осуществляется через программные аудиопорты, которые в свою очередь связаны с драйверами оборудования. Обычно входному аудиопорту соответствует АЦП звуковой карты. От состояния элементов коммутации входов звуковой карты, в свою очередь, зависит то, какой источник звукового сигнала оказывается подключенным к АЦП. Выходной аудиопорт, как правило, — ЦАП звуковой карты. Профессиональные звуковые карты бывают многоканальными: имеют несколько портов ввода/вывода оцифрованного звука.
Разработчик Cubase SX, фирма Steinberg, продвигает свой собственный интерфейс прикладных программ, обеспечивающий обмен данными между звуковым оборудованием и программами. Называется он ASIO (Audio Stream In/Out). Использование ASIO в обход стандартных средств Windows позволяет сократить время реакции виртуальных инструментов и устройств обработки звука на поступающие команды до нескольких (1 —2) миллисекунд.
Спецификация ASIO является открытой. Это означает, что производитель оборудования, написавший ASIO-драйвер, ничего за это не должен платить фирме Steinberg. А из-за огромного авторитета Steinberg практически каждый производитель стремится снабдить свою, пусть даже мультимедийную, звуковую карту ASIO-драйвером и с гордостью разместить соответствующий логотип на упаковке и в рекламном проспекте.
Использование ASIO-драйверов, в свою очередь, позволяет в большей степени (по сравнению со стандартными драйверами Windows) задействовать возможности оборудования.
В качестве примера сравним возможности звуковой карты SB Audigy при использовании стандартных драйверов и ASIO-драйвера. Если используется стандартный драйвер, то доступен всего один входной порт (стереофонический), хотя к самой карте могут быть подключены несколько источников аудиосигнала. Сигналы каких источников и с каким уровнем следует направлять в этот единственный входной порт, определяется настройками микшера звуковой карты. Выходной порт тоже один и тоже стереофонический. Если задействовать ASIO-драйвер этой же карты, то картина изменится кардинальным образом: 6 входных стереофонических портов (включая порт интерфейса S/PDIF) и 7 пар выходных портов. Первые шесть пар портов соответствуют каналам системы объемного звука с обработкой аппаратным процессором эффектов звуковой карты и без обработки. Последняя пара портов фактически является посылом на этот аппаратный процессор.
В любом музыкальном редакторе присутствуют MIDI- и аудиотреки. Треки предназначены для хранения информации, адресованной определенному аппаратному или виртуальному устройству. Для каждого из треков независимо можно задать входной и выходной порты. В режиме записи на трек сохраняется та информация, которая поступает через входной порт. При воспроизведении информация, хранящаяся на треке, будет передаваться на его выходной порт. Если говорить о MIDI-треках, то для каждого трека в отдельности можно задать:
 входной MIDI-порт, к которому подключена, например, MIDI-клавиатура;  выходной MIDI-порт (к которому подключен внешний синтезатор, сэмплер или какое-либо другое аппаратное или виртуальное MIDI-устройство);  номер MIDI-канала, по которому будут передаваться MIDI-данные. Для аудиотреков можно задать входной и выходной аудиопорты. Если карта поддерживает систему объемного звучания, то выходные порты можно использовать по-разному. Например, можно задействовать каждый из этих портов по отдельности (звук с одного трека воспроизводить через один канал, а звук другого трека — через другой и т. д.). В Cubase SX реализована поддержка многоканальных систем вплоть до 5.1. Заключается она в том, что в качестве выходного порта аудиотрека можно выбрать выходной виртуальный аудиопорт SurroundPan. В Cubase SX предусмотрена возможность увязки данного виртуального порта с существующими реально выходными портами многоканальной системы. Ваша задача — размещать виртуальные источники звука вокруг себя (делается это с помощью виртуальных регуляторов, по своей сути напоминающих джойстик), а задача Cubase SX — распределять соответствующим образом сигналы по каналам системы объемного звучания.
В принципе, в музыкальном редакторе музыку можно создавать, не применяя режим записи. Соответственно входные MIDI- и аудиопорты могут вообще не использоваться. Как такое возможно? Вы можете создать музыку графическим способом (расставляя ноты или отпечатки MIDI-клавиш), импортировать уже готовые MIDI-файлы, содержащие некие "полуфабрикаты" для вашего будущего произведения (например, ритмические партии). Что касается аудиотреков, то вы можете импортировать аудиофайлы из библиотек сэмплов. Но вот без выходных портов MIDI- и аудиотреков не обойтись. Надо же как-то музыку воспроизводить.
Само собой разумеется, что треков в проекте песни или инструментальной композиции может быть несколько (а именно, столько, сколько вам нужно). Абсолютно независимо друг от друга треки могут находиться в режиме записи или режиме воспроизведения. Предположим, что над многотрековым проектом вы работаете в одиночку. Тогда процесс вашей работы выглядит примерно так. Вы поочередно записываете партии разных инструментов на разные треки. Сначала вы записываете партию одного инструмента. Потом вы записываете партию другого инструмента уже на другой трек. Во время записи второго трека вы слышите звучание партии, записанной на первый трек и свою собственную игру. При записи партии третьего инструмента на третий трек вы слышите звучание первых двух треков и свою собственную игру и т. д. В принципе, если возможности аппаратуры позволяют, вы можете производить одновременную запись нескольких источников MIDI-и/или аудиоданных на разные треки (выполнять многоканальную запись).
В Cubase SX MIDI- и аудиоданные хранятся в виде сообщений. Пример MIDI-сообщения: Note (нажатие MIDI-клавиши), параметры данного сообщения — номер клавиши, время удержания в нажатом состоянии и скорость, с которой клавиша была нажата. Что понимать под аудиосообщением? Аудиосообщение — объект, содержащий ссылку на звуковой файл и набор атрибутов, относящихся к тому, когда и как данный файл следует воспроизводить и как отображать в проекте соответствующий ему графический объект. В терминологии Cubase SX звуковой файл называется клипом.
В Cubase SX существует понятие часть — это объект, предназначенный для хранения сообщений. Часть располагается на одном треке и может не содержать ни одного сообщения или содержать сколько угодно сообщений. Производя операции редактирования с частью, вы тем самым производите эти операции с множеством сообщений как с единым целым.
MIDI-сообщения не могут храниться вне частей. В момент включения режима записи на соответствующих треках автоматически создаются части, и в них по мере поступления размещаются записываемые данные. Если за время работы программы в режиме записи никакая информация не поступила, то созданные пустые части будут автоматически уничтожены.
В отличие от MIDI-сообщений, аудиосообщения могут храниться вне частей непосредственно на аудиотреках.
Следует различать части, предназначенные для хранения MIDI-сообщений, и части, предназначенные для хранения аудиосообщений. В Cubase SX существует жесткое ограничение — MIDI-части могут располагаться только на MIDI-треках, а аудиочасти — только на аудиотреках. Проявляется это ограничение, например, в том, что вам не удастся перетащить MIDI-часть на аудиотрек.
На Рисунок 1.17 вы видите окно Cubase SX Project программы Cubase SX. Это окно проекта. По горизонтали оно поделено на три области. Левая и средняя области относятся к секции атрибутов треков. От правой области (секции треков) секция атрибутов треков отделена перемещаемым бордюром. Секция атрибутов треков подразделяется на список треков (средняя область) и поле инспектора (левая область). В списке треков один над другим располагаются поля, каждое из которых соответствует своему треку. В этих полях доступны лишь основные атрибуты треков: имя трека, его состояние (заглушен или звучит, солирует, подготовлен к записи), громкость, панорама и ряд других атрибутов. В главе 4 имеется исчерпывающее описание всех типов треков и соответствующих им атрибутов.
Область инспектора представляет собою панель, на которой сосредоточены опции выбора большого числа параметров одного из треков. Какого именно? Когда вы щелкаете левой кнопкой мыши на одном из полей в списке треков, трек оказывается выделенным более светлой окраской. На Рисунок 1.17 на выделенный трек указывает стрелка курсора мыши. Вы можете использовать клавиши <вверх> и <вниз> для выбора того трека, атрибуты которого будут отображаться в поле инспектора. В дальнейшем вы узнаете, что выделенной может оказаться группа треков. Однако даже в этом случае в поле инспектора будут доступны атрибуты только одного из них.
Прямоугольники, расположенные один под другим в правой части окна, — части, содержащие MIDI-сообщения.
До сих пор мы упоминали только MIDI- и аудиосообщения. Однако в Cubase SX существуют сообщения и других категорий. Например, существуют сообщения, содержащие текст. У них всего один параметр — текстовая строка. С их помощью можно набрать комментарии или текст песни.
А кроме MIDI- и аудиотреков в Cubase SX существуют еще несколько видов вспомогательных треков. В качестве примера можно привести треки-контейнеры, предназначенные для хранения внутри себя других треков.
С их помощью можно придать проекту некую структуру и сократить количество отображаемых в окне проекта треков. Однако на эти треки невозможно записать какую-либо информацию. Тем не менее, как графические объекты эти треки отображаются в окне проекта.

Представление музыкальной информации в Cubase SX

1.7. Представление музыкальной информации в Cubase SX

В музыкальном редакторе Cubase SX MIDI-данные отображаются и записываются в виде нот, клипов, отпечатков фортепианных клавиш, табулатур, списка сообщений, графиков изменения параметров синтеза, данных автоматизации.
Композиция состоит из отдельных треков, за каждым из которых может быть закреплен любой MIDI-инструмент из любого банка любого MIDI-устройства (синтезатора, сэмплера), в том числе виртуального. Допускается смена инструмента в любой момент. Отдельные ноты или любой фрагмент композиции с помощью стандартных приемов могут быть подвергнуты редактированию. Возможна запись и редактирование цифрового стереозвука. Есть встроенные MIDI- и аудиоэффекты. Программа совместима с VST-инструментами и VST-плагинами эффектов, которые можно применять в реальном времени (см. главы 10 и 13), а также с DirectX-плагинами и DirectX-инструментами. Имеется виртуальный аналог интеллектуального микшера.

Примеры использования технологий

Рисунок 1.14. Примеры использования технологий мультисэмплинга и многослойности

У реальных инструментов тембр зависит от высоты звука. Спектральная характеристика звука изменяет свою форму в зависимости от частоты. Например, у фортепиано тембр звука каждой из клавиш будет хоть немного, но все-таки отличаться даже от своих ближайших клавиш-соседей, не говоря уже о клавишах, расположенных предельно далеко друг от друга — в начале и в конце клавиатуры. Если бы не существовала проблема экономии памяти, то можно записать звучание музыкального инструмента для каждой ноты, а полученные сэмплы привязать к каждой из клавиш MIDI-клавиатуры. Но в этом случае для размещения звукового банка потребуется значительный объем памяти. В принципе, такой подход может быть реализован в программном сэмплере Gigastudio. Собственно, отсюда и происходит приставка Giga- в названии программы: банки сэмплов могут занимать гигабайты. Однако это не всегда оправданно, поэтому в памяти обычно хранятся сэмплы не для каждой ноты, а лишь для некоторых. В этом случае изменение высоты звучания достигается путем изменения скорости воспроизведения сэмпла. Группы клавиш, для которых записываются сэмплы, выбираются так, чтобы в пределах каждой из них вариации тембра звучания реального инструмента были бы не заметны на слух. Это позволяет существенно снизить затраты памяти и в то же время получить вполне качественный, близкий к живому звук.
Для получения разных нот сэмплы воспроизводятся с разной скоростью, при этом изменяется их длина (время звучания сэмпла или период его циклического воспроизведения). Нота, соответствующая воспроизведению сэмпла со штатной скоростью (когда частота дискретизации при его воспроизведении такая же, как была при записи), называется базовой нотой.
Если использовать малое количество сэмплов, распределенных по MIDI-клавиатуре, то эффект изменения длительности сэмплов будет слишком заметен. Кроме того, при воспроизведении сэмпла со скоростью, существенно ниже той, на которой он был записан, из него пропадают высокочастотные составляющие, присутствующие в тембре любого (даже басового) инструмента.
Приведем простой пример. Пусть изначально сэмпл был записан для ноты до пятой MIDI-октавы (при нумерации октав, начиная с нулевой) с частотой дискретизации 44,1 кГц. Это значит, что для этой ноты спектр звука потенциально может простираться до 44,1/2 = 22,05 кГц (по теореме Найкви-ста — Котельникова). Для того чтобы получить ноту до четвертой октавы, синтезатор должен воспроизводить этот сэмпл со скоростью в два раза ниже той, на которой он был записан, то есть с частотой дискретизации 22,05 кГц. По теореме Найквиста — Котельникова: 22,05/2 = 11,025 кГц — максимальная частота звукового сигнала. Это значит, что в спектре сигнала область частотного диапазона размером 11,025 кГц будет, отсутствовать, т. е. спектр звука будет ограничен в области высоких частот значением 11,025 кГц.
Чтобы свести эти неприятные эффекты к минимуму, достаточно распределения двух-трех сэмплов на октаву.
В домашних условиях попытка создать свой собственный качественный инструмент, например, записать звучание акустической гитары, вряд ли увенчается успехом. Для таких целей нужна лаборатория, оснащенная специальным оборудованием. Поэтому в качестве "стандартных" инструментов все-таки лучше использовать звуковые банки, созданные специалистами.
Существует еще одна важная особенность мультисэмплинга. Связав сэмплы различных инструментов с различными группами клавиш, можно получить одновременно несколько инструментов на одной MIDI-клавиатуре, например, для левой руки — контрабас, для правой — флейту. Это значит, что вы можете управлять по одному MIDI-каналу несколькими инструментами одновременно. Правда, при этом сузятся диапазоны звучания этих инструментов, ведь MIDI-клавиш всего 128. Но этого должно хватить. Тем более что для управления компьютерными аналогами "живых" инструментов, такими как, например, фортепиано, используется далеко не все 128 MIDI-клавиш.
Музыкальные инструменты (условные контрабас и флейту) можно заменить на спецэффекты, например на различные фразы, произнесенные человеком, звуки различных природных и технических объектов.
Еще одно понятие, связанное с сэмплерами, — многослойность (Multi-Layering) — технология, позволяющая воспроизводить одновременно несколько сэмплов для озвучивания одного инструмента. Как видно на Рисунок 1.14, б, в данном случае "слои" — это сэмплы, которые расположены как бы друг над другом.
Поговорим о том, как можно использовать данную технологию. Первое, что приходит на ум, — это возможность создания сложных, изменяющихся во времени тембров. Многослойность можно применять для создания стереофонических инструментов для тех сэмплеров, которые не поддерживают стереофонические сэмплы. С помощью многослойности обойти это ограничение просто. Если у вас имеется WAV-файл в формате 16 бит/стерео, то достаточно разделить каждый файл на два сэмпла 16 бит/моно и задействовать эти сэмплы в одном инструменте. Теперь остается только развести сэмплы в разные стороны панорамы: сэмпл, который раньше соответствовал левому каналу стереофонического WAV-файла, — в предельно левое положение, а сэмпл, соответствующий правому каналу, — в предельно правое. Кроме того, многослойность используется обычно для более точной передачи особенностей звучания живых инструментов в зависимости от силы нажатий на клавиши. Нажали клавишу с одной силой — звучит один сэмпл. Если нажать эту же клавишу с другой силой — зазвучит другой. Пример одновременного использования технологий мультисэмплинга и многослойности приведен на Рисунок 1.14, в.
Как уже говорилось, в сэмплерах для изменения высоты тона воспроизводимых сэмплов изменяется скорость их воспроизведения. Вроде бы все просто и понятно. Но на практике реализовать это очень сложно. Допустим, полифония сэмплера составляет 64 голоса — одновременно могут воспроизводиться 64 сэмпла. При этом каждый из них может воспроизводиться на своей скорости. Но на выходе сэмплера должен быть один поток звуковых данных, с одной фиксированной частотой дискретизации. Как объединить все сэмплы, которые должны воспроизводиться с разными скоростями, в один цифровой поток? Об этом вы можете прочитать в книге [12]. Как вы уже поняли, сэмплер — устройство достаточно сложное. Современные сэмплеры по своей сути являются неким гибридом синтезатора и многоканального цифрового магнитофона, который может воспроизводить сэмплы с разными скоростями. Сэмплы в этом синтезаторе используются в качестве осцилляторов — генераторов сигналов звуковой частоты. В своей практике вы обязательно столкнетесь с объектами, которые именуются лупами и грувами. Классический барабанный луп — это фрагмент барабанной партии, записанный в определенном темпе, длина которого кратна целому числу тактов. Если воспроизводить такой фрагмент в цикле (отсюда и название лупа — "Loop" — петля (существительное), двигаться по кругу (глагол)), то создастся ощущение непрерывной игры. Лупы могут быть и не барабанными. Это может быть любой фрагмент музыки, зацикливание которого приведет к ощущению непрерывной игры.
В настоящее время на дисках и в Internet можно найти множество коллекций лупов. Композиция будет звучать очень монотонно, если на всем ее протяжении будет звучать всего один луп. Поэтому лупы обычно поставляются наборами, в пределах которых все лупы записаны в одном темпе на одних инструментах, но соответствуют разным частям композиции. Например, вступлению, переходам и т. п. Однако несмотря на это, найти подходящий луп для вашей композиции не просто. Что значит "подходящий"? Это значит то, что он вам должен нравиться, быть уместным в композиции определенного стиля и подходить по темпу. Допустим, вам понравился какой-то луп, который был записан в темпе 126 долей в минуту. Да вот беда, темп вашей композиции равен 140. К тому же вы не уверены, что вам не придется изменить темп до какого-то третьего значения. Можно было бы изменить длительность лупа с помощью звукового редактора (например, Cool Edit Pro 12]) таким образом, чтобы подогнать луп под нужный вам темп. Однако при этом изменится тональность лупа. Алгоритмы изменения длительности сэмпла без изменения его тональности эффективно работают только с аудиосигналами, содержащими чистый тон. Звуки барабанов и перкуссии являются аудиосигналами шумоподобными, поэтому результаты работы подобных ачгоритмов будут неудовлетворительными. Многие разработчики музыкальных программ внедрили в своих продуктах такие алгоритмы работы с лупами, при которых в лупе выделяются отдельные звуки (Slices). После этого программа может автоматически изменять положения этих звуков в лупе, подстраиваясь под заданный темп.
Однако мало того, чтобы луп был согласован по темпу. Суть лупа в его циклическом звучании. Это означает, что начало и конец зацикленного фрагмента должны естественно сопрягаться друг с другом. В месте стыка недопустимы перепады амплитуды аудиосигнала. В противном случае будут слышны щелчки.
Совсем не обязательно лупы могут быть только барабанными. В своей практике вам обязательно придется работать и с грувами — мелодическими лупами. Если барабанный луп достаточно подогнать к сонгу по темпу, то грув нужно подгонять еще и по тону.
Изменение тональности грува достигается путем изменения скорости воспроизведения его отдельных частей.

Принцип соединения двух MIDIустройств

Рисунок 1.3. Принцип соединения двух MIDI-устройств

Аппаратная часть интерфейса MIDI замечательна тем, что разработчики предусмотрели в ней несколько мер, направленных на снижение уровня шума и помех. К простейшим, но достаточно эффективным мерам относится обязательное экранирование кабелей, соединяющих MIDI-устройства. Экран представляет собой проволочную оплетку, которая защищает проводники от проникновения в них электромагнитных волн, несущих помехи. И, что не менее важно, экран предотвращает излучение электромагнитных волн в окружающее пространство самим MIDI-кабелем. Посредством экрана помехи не проникают с одного инструмента на другой, так как в соответствии со стандартом MIDI исключено электрическое соединение экрана с корпусами одновременно двух MIDI-устройств. Самое главное, помехи не могут попасть с одного инструмента на другой еще и потому, что даже сигнальные провода не имеют непосредственной (говорят: гальванической) связи одновременно и с прибором-передатчиком, и с прибором-приемником MIDI-сообщений. Разумеется, здесь нет парадокса: если по проводам передается информация, значит, связь есть, но эта связь в действительности не гальваническая, а оптическая. Во входной цепи интерфейса MIDI включена пара оптоэлектронных приборов. Светодиод начинает светиться, когда по кабелю передается логический ноль, и гаснет, если передается логическая единица. Свет направлен на фотодиод, ток через который тем сильнее, чем сильнее этот прибор освещен. Цепочка преобразования сигналов такова: электрический ток — свет — электрический ток. Таким способом создается непреодолимое препятствие на пути протекания токов, несущих в себе помехи (величины этих токов недостаточно, чтобы светодиод стал излучать свет), в то же время цифровые сигналы проходят совершенно свободно.
Стандартом предусмотрено, что в сети MIDl-устройств в одно и то же время только одно из них может быть передатчиком MIDI-сообщений, а все остальные — только приемниками. Один MIDI-передатчик допускает подключение до четырех приемников.
На Рисунок 1.4 представлен вариант подключения MIDI-устройств к MIDI-интерфейсу звуковой карты, установленной в компьютер.

Принцип соединения MIDIустройств

1.1.4. Принцип соединения MIDI-устройств

Принцип соединения двух MIDI-устройств показан на Рисунок 1.3. Контакт передатчика, с которого во внешнюю цепь снимается сигнал, называется MIDI TXD (Transmitter Data). Контакт приемника, на который из внешней цепи должен поступать сигнал, — MIDI RXD (Receiver Data).

Program Change — сообщение о смене MIDIинструмента

1.2.3. Program Change — сообщение о смене MIDI-инструмента

Program Change — сообщение о смене MIDI-инструмента (тембра, патча, программы). Параметры сообщения — способ выбора банка, номер банка, номер инструмента в банке.
Поскольку MIDI-инструменты распределены по банкам, в спецификации MIDI сообщению Program Change соответствует совокупность сообщений: Program Change, Bank Select MSB и Bank Select LSB.
Для выбора MIDI-инструмента предназначено сообщение Program Change формата Ck pp, где k — номер MIDI-канала, pp — номер MIDI-инструмента.
Для переключения банков служат контроллеры:
№ 0 — Bank Select MSB — контроллер выбора банка (старший байт);  № 32 — Bank Select LSB — контроллер выбора банка (младший байт). Одним MIDI-устройствам для переключения банков требуется только один из этих контроллеров, другим — оба. Обработка MIDI-устройством команды смены банка и MIDI-инструмента может занять значительное время (десятки миллисекунд и более).
В спецификации General MIDI регистрируемые (Registered Parameter Number — RPN) и нерегистрируемые (Non-Registered Parameter Number — NRPN) параметры введены дополнительно для расширенного управления синтезом.
Номера RPN и NRPN передаются при помощи контроллеров: 
 № 98 — NRPN LSB — контроллер младшего байта параметра NRPN;   № 99 — NRPN MSB — контроллер старшего байта параметра NRPN;   № 100 — RPN LSB — контроллер младшего байта параметра RPN;   № 101 — RPN MSB — контроллер старшего байта параметра RPN.  MIDI-устройство запоминает однажды переданные ему сообщения RPN или NRPN, после которых передаются значения соответствующего параметра при помощи контроллеров:
 № 6 — Data Entry MSB — контроллер вводимых данных (старший байт);   № 38 — Data Entry LSB — контроллер вводимых данных (младший байт).  Такой механизм передачи сообщений можно охарактеризовать как "контроллер в контроллере". Стандартом определена интерпретация только трех RPN (их значения задаются старшими байтами параметров Data Entry):
 RPN 0 — Pitch Bend Sensitivity — контроллер для изменения чувствительности колеса сдвига тона (Pitch Bend);  RPN I — Fine Tuning — контроллер для точной подстройки строя синтезатора;  RPN 2 — Coarse Tuning — контроллер для грубой подстройки строя синтезатора. RPN 0 определяет количество полутонов, на которое смещается высота тона при получении сообщения Pitch Bend Change с максимально допустимым абсолютным значением параметра. По умолчанию принимается диапазон перестройки частоты на плюс-минус два полутона.
В сообщении RPN 0 содержится параметр X, определяющий ширину диапазона перестройки тона. Он рассчитывается по формуле X = 1284N+C, где N — ширина диапазона в полутонах, С — уточнение ширины диапазона в центах (сотых долях полутона). Некоторые синтезаторы (например, поддерживающие спецификации GS или XG) воспринимают только целое число полутонов (значение параметра С игнорируется). Чтобы, например, установить ширину диапазона перестройки частоты колеса сдвига тона равной плюс-минус одной октаве, нужно передать сообщение NRPN 0 1536. Число 1536 рассчитано следующим образом: 128412 = 1536 (12 — количество полутонов в октаве).
RPN 1 и RPN 2 позволяют сместить строй инструмента в MIDI-канале на заданное количество центов при точной или полутонов при грубой подстройке. За относительный ноль принимается значение 64.
Интерпретация остальных контроллеров RPN и NRPN стандартом не определена. Каждый производитель MIDI-аппаратуры может использовать их по своему усмотрению.
Спецификацией Roland GS (General Synth) определены дополнительные контроллеры:
 № 91 — Reverb Level — контроллер глубины реверберации;  № 93 — Chorus Level — контроллер глубины хоруса. Спецификацией Yamaha XG (extended General) определены контроллеры, которые не предусмотрены спецификацией Roland GS:
 № 71 — Harmonic Content — контроллер глубины резонанса фильтра;  № 72 — Release Time — контроллер времени затухания звука после выключения ноты;  № 73 — Attack Time — контроллер времени нарастания звука после включения ноты;  № 74 — Brightness — контроллер частоты среза фильтра;  № 84 — Portamento Control — контроллер номера ноты, начиная с которой будет выполнено плавное скольжение по частоте до очередной включенной ноты (портаменто);  № 94 — Variation Level — контроллер глубины эффекта Variation;  № 96 — RPN Increment — контроллер увеличения значения RPN на 1, значение контроллера RPN Increment игнорируется;  № 97 — RPN Decrement — контроллер уменьшения значения RPN на 1, значение контроллера RPN Decrement игнорируется. Таким образом, устройства, соответствующие спецификациям GM, GS и XG, обладают различными возможностями по управлению параметрами синтеза. Исчерпывающие сведения о контроллерах, регистрируемых и нерегистрируемых параметрах можно найти только в документации на конкретные модели звуковых карт, синтезаторов и модулей синтеза.

Распределение кажущихся источников звука на стереопанораме

Рисунок 1.33. Распределение кажущихся источников звука на стереопанораме

На начальном этапе разработчики решили ограничиться двумя каналами. Это, конечно, в первую очередь было обусловлено небогатыми возможностями аппаратуры тех времен: грампластинки реально позволяли разместить только два полноценных канала.
Стереозвук дает некоторую прозрачность звучания: партии отдельных инструментов становятся более различимыми на фоне оркестра. Кроме того, стереосистема способна воспроизвести подобие звуковой атмосферы помещения, в котором выполнялась запись. Началась эра 2-канальных стереофонических систем. Постепенно появились стереофонические грампластинки и стереопроигрыватели, стереомагнитофоны, стереофоническое радиовещание.
В свою очередь стереозвучание имеет существенный недостаток. Стереопанорама ограничена углом между направлениями на громкоговорители и получается плоской. Такое звучание лишено естественности реального звукового поля, когда человек способен воспринимать реальные источники практически со всех направлений и оценивать расстояние до источников звука. Создающееся у слушателя ощущение объемного звучания могло бы существенно обогатить тембры музыкальных инструментов и голосов певцов. При этом можно было бы имитировать реверберационный процесс, свойственный помещению, в котором произведена запись.
Одной из первых попыток преодоления недостатков, присущих стереофоническим системам, стала квадрофония. Для воспроизведения квадрофонических фонограмм используются 4 акустические системы (Рисунок 1.34).
Первые бытовые квадросистемы появились в начале 70-годов прошлого века. Казалось, что их ждет славное будущее. Однако этого не произошло. Причин тому есть несколько. Одна из них традиционна для многих новинок техники и заключается в том, что производители квадрофонической аппаратуры так и не смогли прийти к единому стандарту записи и воспроизведения 4-канального звука. Свою роль сыграли несовершенство и большая стоимость приборов четырехканальной записи-воспроизведения. Но главное заключается в другом: с переходом от "стерео" к "квадро" в те времена новое качество звука не возникло. Квадрофонические системы, так же как и стереофонические, не обеспечивали полной передачи свойств реального звукового поля. Недостатков было только два, но они существенны:
при квадрофонии 70-годов прошлого века не получалась круговая стереопанорама — слушатель ощущал обычную стереопанораму перед собой и еще одну стереопанораму сзади себя;  все мнимые источники звука располагались в одной плоскости на линиях между динамиками, поэтому объемного трехмерного звучания по-прежнему не было. Следует заметить, что эти недостатки обусловлены не столько ограниченными возможностями четырехканального воспроизведения звука, сколько трудностями реализации панорамирования кажущихся источников звука
при записи. При подготовке фонограмм для современных многоканальных систем этот фактор учитывается. Важную роль при этом играет именно компьютер, способный справиться с моделированием объемных реверберационных процессов и предоставляющий звукорежиссеру удобные регуляторы для перемещения источников звука по круговой панораме.

Рисунок 1.34. Распределение кажущихся источников звука на квадропанораме

Но в те далекие времена квадрофония отступила, а стереофония победила и стала развиваться по линии миниатюризации аппаратуры, улучшения ее технических и потребительских качеств, перехода к новым носителям — компакт-кассетам и компакт-дискам. Перед звукозаписывающими компаниями и производителями аудиоаппаратуры все еще существовал широчайший фронт работ и емкий рынок сбыта. В который раз они предлагали слушателям смену фонотек. Накопленный на грампластинках за предшествующие десятилетия музыкальный материал, обновленный и адаптированный сначала под монофонические катушечные магнитофоны, затем реализованный на компакт-кассетах в стереоформате, в очередной раз предлагался меломанам, но теперь уже на лазерных дисках.
Однако в самом конце XX века стереофония, кажется, все-таки начала сдавать свои позиции. Цифровые технологии записи звука, а также емкие,, удобные и дешевые носители сняли ранее существовавшую проблему хранения многоканальных фонограмм большой длительности. Кроме того, в звуке, передающем акустические свойства окружающего пространства, появилась острая потребность. Виртуальные графические миры компьютерных игр становятся все более сложными и похожими на реальность, а значит, требуют и адекватного звукового оформления. Кинематограф, переживший кризис в состязании с телевидением, возродился в виде домашних кинотеатров и кинозалов нового формата, основное отличие которых от предшественников кроется не в изображении, а в принципиально новом звуке (хотя и качество изображения тоже улучшилось, благодаря DVD и современным проекционным средствам).
Новая эра в звукозаписи началась в результате исследований, выполненных инженерами Dolby Laboratories (http://dolby.com). Это был принципиально новый подход к передаче многоканального звука. Отличие от традиционного способа заключалось, прежде всего, в том, что для хранения аудиосигналов двух дополнительных каналов использовалось матричное кодирование, т. е. их подмешивание к основным двум каналам. Изменился и способ размещения акустических систем — дополнительно к традиционному для квадрофонии расположению акустических систем по углам помещения добавлен центральный канал, размещенный между правым и левым фронтальными каналами, чтобы сохранить широкую стереобазу для зрителей, сидящих на боковых местах, а за спинами размещен канал эффектов (Surround). Так появилась система нового кинотеатрального звучания Dolby ® Stereo.
Как вы уже знаете, этот четырехканальный формат является матричным форматом, при котором звук, предназначенный для каждого из четырех каналов, кодируется и записывается на два канала, а при воспроизведении декодируется вновь в четыре канала: левый, центральный, правый и задний. Сигнал заднего канала, как правило, направляется на две тыловые акустические системы одновременно. Впервые формат Dolby ® Stereo был применен в фильме "Star Wars" в 1975 году.
Используемая технология кодирования не позволяла обеспечить разделение между каналами более 8 дБ. Позже она была изменена, и разделение между каналами достигло 15 дБ, но частотный диапазон заднего канала остался ограниченным в диапазоне 100 Гц — 7 кГц.

И хотя пока не принят

Рисунок 1.36. Размещение излучателей звука в системе 5.1


И хотя пока не принят единый стандарт и одновременно существует несколько систем кодирования для 5.1, однако фиаско "первобытной" квадрофонии вряд ли повторится, даже если "выживет" не одна, а несколько различных систем кодирования. Принципиальное отличие формата 5.1 от квадрофонии тридцатилетней давности заключается в том, что в данном случае аудиосигнал имеет цифровую форму, поэтому создание универсального декодера, способного работать со звуком, закодированным различными системами, не вызовет особых трудностей и не приведет к заметному удорожанию аппаратуры.
В успехе формата 5.1 заинтересованы производители аудио-, видеоаппаратуры, компьютеров, компьютерных комплектующих и программ. К нему с интересом относятся потребители: зрители, слушатели, геймеры. Звукорежиссеры и музыканты находят в этом формате новые выразительные средства для реализации творческих замыслов и усиления влияния на наши эмоции. Формат действительно придает воспроизводимому звуку новое качество: слушатель окружен им. Правда, виртуальный звуковой мир и в этом случае не дотягивает до реального. В синтезированном звуковом пространстве источник звука может находиться справа, слева, спереди, сзади, перемещаясь в этих "координатах". А у настоящего звукового пространства, кроме того, есть еще "верх" и "низ".

Размещение излучателей звука в системе Dolby ® Stereo

Рисунок 1.35. Размещение излучателей звука в системе Dolby ® Stereo

Системой воспроизведения совершенно нового качества, совместимой со старым стандартом звукозаписи, стала система Dolby ® Pro Logic ®. В ней был применен декодер, реализующий пространственную фокусировку звуковых образов — технологию, используемую для снижения взаимного проникновения сигналов одного канала в другой. В Dolby ® Pro Logic ® также появилась возможность создавать задержку звукового сигнала в тыловом канале. Тем самым было обеспечено согласование геометрических и акустических характеристик конкретного помещения с характеристиками "эталонного кинозала", под который при производстве сводился мультитрековый звук. Очень важно, что к настоящему времени накоплено огромное количество музыки, фильмов, телепрограмм, записанных на различных современных носителях со звуком в формате Dolby ® Pro Logic ®. А потом наступила эпоха цифрового кодирования и цифровой записи многоканального объемного звука, и появилась система Dolby ® Digital. Для кодирования цифрового звука в ней используется алгоритм, называемый АС-3 (Dolby's third generation audio coding algorithm — алгоритм кодирования звука Dolby третьего поколения). АС-3 представляет собой алгоритм компрессии многоканального звука (количество независимых каналов от 1 до 6) с потерями. Достижения в области психоакустики, учитывающие особенности человеческого слухового аппарата, используются в нем для принятия решения о том, какую часть информации в аудиосигнале можно отбросить, чтобы это было не очень заметно для человеческого уха. При кодировании алгоритмом АС-3 могут использоваться битрейты от 32 Кбит/с (для одного монофонического канала с минимальным качеством) до 640 Кбит/с (для каналов 5.1 с минимальными потерями качества). Типичный битрейт для 5.1 записей составляет 385 Кбит/с.
Кодер Dolby® Digital поддерживает частоты дискретизации цифровых данных 32 кГц, 44,1 кГц и 48 кГц при разрядности 16, 18 или 20 бит. Предусмотрена возможность увеличения разрядности до 24 бит. Используется сжатие данных с потерями, однако качество звука все равно получается выше, чем у предшествующих аналоговых систем. Dolby® Digital может обеспечить кодирование до 6 каналов в формате 5.1, где 5 — это каналы с полным частотным диапазоном (2020 000 Гц) и .1 — канал низкочастотных (менее 120 Гц) эффектов (LFE).
Объемность акустических сцен, более четкая детализация, естественность перемещений источников звука из фронтальной области в тыловую, стереофоническое звучание в тыловой области — все это обеспечило успех системы.
Следующий шаг эволюции систем объемного звучания — система Dolby ® Digital EX, которую можно считать надстройкой над Dolby ® Digital. В Dolby ® Digital EX, как и в Dolby ® Digital физически может кодироваться до 6 независимых каналов (5.1), однако, за счет использования матричного кодирования, в левый и в правый тыловые каналы подмешивается информация еще одного или двух surround-каналов. Благодаря такому решению сохранена совместимость с оборудованием Dolby ® Digital, и в то же время, за счет введения дополнительных surround-каналов (6.1, 7.1) на оборудовании Dolby ® Digital EX достигается еще более высокая точность локализации звуковых источников в пространстве.
Конечно, многоканальным звуком занимается не только Dolby Lab.
Например, фирма RSP Technologies создала матричную систему Circle Surround, которая имеет тыловой канал с полным диапазоном частот и тем самым оказывается наилучшим образом приспособленной для воспроизведения музыки. Новая версия Circle Surround может также работать в шести -канальном режиме с раздельными тыловыми каналами и каналом сабвуфера (сверхнизкочастотной акустической системы).
В настоящее время можно говорить о распространении нового потребительского формата: DVD-audio. Звуковые данные на этом носителе могут храниться с использованием различных алгоритмов кодирования, включая Dolby ® Digital. Однако в связи с большой емкостью носителя DVD (4,7 Гб на однослойном диске) необходимость сжатия звуковой информации с потерями отпадает. На DVD-audio можно хранить многоканальные записи в формате вплоть до 24 бит/96 кГц без какого либо сжатия и, соответственно, без каких-либо потерь.

Решение проблемы самовозбуждения MIDIсистемы

1.1.7. Решение проблемы самовозбуждения MIDI-системы

При некорректном выборе режима работы музыкального редактора соединение по схеме, приведенной на Рисунок 1.7, может вызвать неприятный эффект: поданное с клавиатуры сообщение, например нажатие клавиши, поступит на звуковую карту, а оттуда вновь в синтезатор, а с синтезатора вновь на звуковую карту... И так до бесконечности. Система зациклится, возбудится и перегрузится. Звуки будут слышны неинтересные. Что следует сделать, чтобы избежать этого?
Из Рисунок 1.7 следует, что оба устройства — и звуковая карта и синтезатор — одновременно оказываются и MIDI-приемниками и MIDI-передатчиками. Это недопустимо. Тривиальный выход — отключить второй кабель на время использования синтезатора в качестве MIDI-клавиатуры и подключить его при воспроизведении записанной ранее мелодии, — крайне неудобен. Все эти отключения, подключения, поверьте, кончатся плохо. Проще и безопасней для аппаратуры и вашего кошелька выполнить необходимую коммутацию на логическом уровне. Делается это или непосредственно в синтезаторе (выключателем Local Off), или в музыкальном редакторе.
Однако было бы правильнее решить проблему зацикливания, манипулируя опциями ретрансляции MIDI-сообщений. Суть дела состоит в том, что MIDI-информация, поступающая на вход устройства (или программы, в нашем случае Cubase SX), транслируется на его выход. Рассмотрим классический пример, когда синтезатор звуковой карты используется совместно с внешним синтезатором, который, в свою очередь, еще и выполняет функции MIDI-клавиатуры. Зацикливание неминуемо возникнет в том случае, если вы выберете трек, у которого в качестве портов ввода/вывода заданы порты, физически подключенные к внешнему синтезатору. Последовательность возникновения нежелательного эффекта зацикливания такова:
1. Вы нажимаете на синтезаторе клавишу, синтезатор воспроизводит соответствующую ноту.
2. MIDI-сообщение типа Note On (см. разд. 1.2.1) поступает в звуковой редактор.
3. В звуковом редакторе, благодаря ретрансляции MIDI-сообщений, это же сообщение передается на входной порт синтезатора.
4. Синтезатор, получив сообщение Note On, отрабатывает его, воспроизводя соответствующую ноту (заметьте, уже не в первый раз).
5. В синтезаторе тоже работает ретрансляция MIDI-сообщений (можно ли ее отключить и как это сделать — ищите в руководстве пользователя), поэтому дальше см. п. 2.
Чтобы разорвать эту цепочку, следует отключить ретрансляцию MIDI-сообщений или в синтезаторе, или в программе (как правило, в музыкальных редакторах эта опция по умолчанию включена). В Cubase SX следует поступить так: откройте меню File, выберите команду Preferences. Откроется диалоговое окно Preferences. В дереве, находящемся в левой части окна, выберите ветвь MIDI. На открывшейся вкладке MIDI сбросьте флажок MIDI Thru Active. Теперь зацикливания не будет. Убедиться в этом можно, нажав ОК, после чего диалоговое окно Preferences закроется. Можно также нажать кнопку Apply, окно Preferences останется открытым, а изменения, внесенные вами, будут применены.
При сброшенном флажке MIDI Thru Active теряется возможность использовать внешний синтезатор в качестве MIDI-клавиатуры для управления встроенным синтезатором звуковой карты.

Реверберация

Реверберация

Реверберация (reverb) относится к наиболее интересным и популярным звуковым эффектам. Сущность реверберации состоит в том, что исходный звуковой сигнал смешивается со своими копиями, задержанными относительно него на различные интервалы времени. Этим реверберация напоминает ди-лэй. Отличие заключается в том, что 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 между копиями 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 говорить не об эффекте реверберации, а об эффекте "эхо". Интервалы между соответствующими звуками при этом становятся различимыми. Звуки перестают сливаться, кажутся отражениями от удаленных преград.
Первым ушей слушателя достигает прямой звук. Этот сигнал приходит к слушателю по кратчайшему пути. Поэтому интенсивность его больше, чем интенсивности других сигналов. Прямой сигнал несет информацию только о расположении источника звука справа или слева от слушателя.
Несколько отстав от прямого сигнала, затем приходят ранние (первичные) отражения. Эта составляющая звукового поля претерпевает одно — два отражения от ограждающих поверхностей (стен, пола, потолка). Взаимодействуя с поверхностями, звуковая волна не только отражается от них, но и отдает им часть своей энергии. Энергия расходуется на нагрев поверхностей. Поэтому интенсивность ранних отражений меньше (но не намного) интенсивности прямого сигнала. Ранние отражения проявляются как ясно различимые эхо-сигналы. Временные промежутки между ними достаточно велики, т. к. велики разности длин путей, по которым сигналы доходят до слушателя. Например, волна может отразиться от боковой или от тыльной стены. Возможно, что часть волн, относящихся к ранним отражениям, испытают не одно, а несколько отражений. Ранние отражения несут в себе информацию не только о месте расположения исполнителя, но и о размерах помещения. Именно данные отражения вносят наибольший вклад в пространственное ощущение акустики зала. К ранним отражениям относят те копии первичного сигнала, которые отстают от прямого сигнала не более, чем на 60 мс.
Вторичные и последующие (поздние) отражения — это звуковые волны, многократно отраженные от каждой из поверхностей. По мере увеличения числа переотражений интенсивность аудиосигнала заметно уменьшается. Кроме того, изменяется спектральный состав звуковых колебаний. Дело в том, что из-за различий в конфигурации отражающих поверхностей л в свойствах материалов покрытий разные спектральные составляющие аудиосигнала отражаются не одинаково. Какие-то из них поглощаются сильнее, поэтому затухают быстрее.
По мере возрастания номеров вторичных отражений они рассеиваются, их число увеличивается. Постепенно они перестают восприниматься как отдельные звуки, сливаются в один сплошной постепенно затухающий отзвук. Это и есть собственно реверберация.
Теоретически затухание звука длится бесконечно. На практике, для того чтобы можно было сравнивать между собой различные реверберационные процессы (а главное реверберационные свойства помещений), введено понятие времени реверберации. Время реверберации — это такое время, за которое уровень реверберирующего сигнала уменьшается на 60 дБ.
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 представляет собой комнату с 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 создать необходимую акустическую атмосферу. В эхо-камере с трудом, но можно было в некоторых пределах управлять распределением интенсивностей и времен распространения переотраженных сигналов, устанавливая отражающие или поглощающие звук перегородки. Преимущество эхо-камеры состоит в том, что затухание звука происходит в ней естественным путем (что очень трудно обеспечить другими способами имитации эффекта реверберации). В то время как звук продолжает реверберировать в трех измерениях, волна разбивается на множество отражений, которые достигают микрофона во все более уменьшающиеся промежутки времени задолго до того, как звук полностью затихнет. Недостатки эхо-камер связаны с их относительно малыми размерами, при этом вследствие собственных резонансов помещения спектр сигнала 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, так как она слишком дорога и громоздка.
Наряду с эхо-камерами для имитации реверберации использовали стальные пластины, точнее довольно-таки большие листы. Колебания в них вводили и снимали с помощью устройств, по конструкции и принципу действия похожих на электромагнитные головные телефоны. Для получения удовлетворительной равномерности амплитудно-частотной характеристики толщина листа должна быть выдержана с точностью, которую не позволяют достичь обычные технологии проката стали. Реверберация здесь была не трехмерной, а плоской. Сигнал имел характерный металлический призвук.
В середине 60-х годов XX века для получения эффекта реверберации стали применять пружинные ревербераторы. С помощью электромагнитного преобразователя, соединенного с одним из концов пружины, в ней возбуждаются механические колебания, которые с задержкой достигают второго конца пружины, связанного с датчиком. Эффект повторения звука обусловлен многократным отражением волн механических колебаний от концов пружины.
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 данной точки ленты к воспроизводящей головке, считывается ею. Через цепь обратной связи уменьшенный по амплитуде задержанный сигнал вновь подается на запись, что и создает эффект многократного повторения звука с постепенным затуханием. Качество звука определяется параметрами магнитофона. Недостаток магнитофонного ревербератора заключается в том, что при приемлемых скоростях 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 протяжки ленты.
С развитием цифровой техники и появлением интегральных микросхем, содержащих в одном корпусе сотни и тысячи цифровых элементов задержки, появилась возможность создавать высококачественные цифровые ревербераторы. В таких устройствах сигнал может быть задержан на любое время, необходимое как для получения реверберации, так и для получения эха. Ревербератор отличается от цифрового устройства, реализующего дилэй, только тем, что содержит обратную связь (feedback), необходимую для формирования затухающих повторений сигнала.
Цепь обратной связи отсылает часть сигнала с выхода обратно в линию задержки, тем самым получается повторяющееся эхо. Коэффициент обратной связи должен быть меньше единицы, иначе каждое новое эхо будет возрастать по уровню, а не затухать. Может получиться эффект, подобный самовозбуждению акустической системы.
В некоторых виртуальных ревербераторах предусмотрен модулятор фазы. Его действие проявляется в том, что при коротком времени затухания возникает едва заметное изменение тона.
В звуковых картах реверберация, в конечном счете, основана именно на цифровой задержке сигналов. Поэтому может показаться лишним рассказ об остальных способах создания этого эффекта. Но в наши дни не счесть звуковых редакторов, в которые встроена та самая эхо-камера. Конечно, не само гулкое помещение втиснуто в компьютер, а его математическая модель. Для чего это понадобилось делать? Эхо-камера принципиально отличается от всех остальных устройств тем, что реверберация в ней настоящая: трехмерная, объемная. Во всех же остальных устройствах это и не реверберация даже, а ее плоское, двумерное (а то и одномерное) подобие. Модель эхо-камеры позволяет воссоздавать акустику любого помещения. Она даже лучше, чем настоящая эхо-камера, потому что допускает оперативное изменение размеров моделируемого помещения и отражающих свойств стен, пола, потолка. Более того, это не одна, а целых две эхо-камеры, с отдельно устанавливаемыми координатами источников и приемников звука. И это еще не все. Во многих программах, предназначенных для синтеза голосов новых музыкальных инструментов, смоделирован и эффект реверберации, как бы реализуемый с помощью того самого стального листа. Наблюдая такое развитие средств реверберации, можно предположить, что когда-нибудь появятся и математические модели пружинных и магнитофонных ревербераторов. Ведь совсем не исключено, что есть люди, испытывающие ностальгические чувства по отношению к звукам музыки, окрашенным дребезгом пружин или шипением магнитной ленты.
Варианты виртуальных ревербераторов, реализованных в программе Cubase SX, рассмотрены в главе 13.

Схема подключения внешнего синтезатора к звуковой карте

Рисунок 1.7. Схема подключения внешнего синтезатора к звуковой карте

Схема распайки разъемов MIDIкабеля

Рисунок 1.2. Схема распайки разъемов MIDI-кабеля

Для соединения используется двужильный экранированный кабель. Соединение разъемов на двух концах кабеля — прямое (2-2, 4-4, 5-5). Схема распайки разъёмов MIDI-кабеля представлена на Рисунок 1.2.

Шесть фаз огибающей сигнала

Рисунок 1.12. Шесть фаз огибающей сигнала

Метод частотно-модуляционного синтеза развивается и широко используется. Накоплено большое количество алгоритмов синтеза оригинальных звучаний. В принципе, как мы уже и говорили, для этого метода нет невозможного.
Вопрос заключается только в том, ценой каких аппаратурных затрат достигается желаемый результат. Но, в соответствии с законами развития, сильная сторона метода со временем превратилась в свою противоположность. Сила метода состоит в том, что любой звук может быть получен модуляцией частоты генератора. Слабость метода заключается в том, что для синтеза любого звучания используется только генератор и только его частотная модуляция, причем процесс синтеза во времени совмещен с процессом исполнения музыки. Почти одно и то же заключено в этих двух фразах — да не совсем. Выходит, что возможности синтеза ограничиваются не только сложностью аппаратурной реализации, но и сложностью алгоритма управления синтезатором в реальном времени. Поясним эту мысль. Для точного воспроизведения звучания какого-то традиционного музыкального инструмента, во-первых, требуется значительное число модулируемых генераторов. Во-вторых, управлять их частотой следует по очень сложному алгоритму, ибо только таковой в состоянии учесть малейшие оттенки звучания, присущие именно данному инструменту. Например, концертный рояль воспроизводит около 4,5 тысяч различимых на слух тембров. Алгоритм должен успевать считываться, вычисляться и передаваться, словом, выполняться компьютером. А генераторы должны успевать его отрабатывать. Поэтому качество синтеза ограничивается также и быстродействием компьютера.
Технические возможности микропроцессорной системы управления не в такой степени сказывались бы на качестве звука, если бы его синтез производился не в реальном времени, а заранее, если бы результаты синтеза сохранялись и использовались при исполнении музыки. Правда, тогда пришлось бы отказаться и от привычного FM-синтезатора. Так оно, в общем, и произошло.

Шины Подключение эффектов параллельного действия

1.6.2. Шины. Подключение эффектов параллельного действия

В ряде моделей имеются коммутаторы, которые определяют маршрут дальнейшего прохождения сигнала и направляют его на различные выходные шины.
Кроме основных шин, в микшере есть и дополнительные шины Aux, позволяющие организовать мониторинг (озвучивание всей сцены или подачу миксов на индивидуальные мониторные системы, например, наушники исполнителей) и подключать дополнительные приборы обработки. Любая шины Aux является общей для всех каналов, и сигналы направляются на один и тот же прибор, где они и обрабатываются.
Для последовательного подключения эффекта, действующего только на один канал, служит разрыв (Insert).
Последовательные эффекты или обработки заменяют исходный сигнал собственным. Такими эффектами могут быть, например, хорус, флэнжер (см. разд. 1.6), а обработками — эквалайзер, гейт, компрессор. Последовательные эффекты включаются в разрыв в тех случаях, когда нужно обработать ими сигнал только одного канала. Для одновременной обработки эффектом нескольких источников можно подключать их через шины Aux. Необработанный звук при этом можно получить путем регулировки баланса или глубины эффекта на самом приборе обработки.
Параллельные эффекты не заменяют исходный сигнал собственным, а лишь добавляют к исходному сигналу его обработанный вариант. Параллельные эффекты подключают через шины Aux, причем эффект оказывается доступным для всех каналов и для каждого из них можно установить свою глубину эффекта. После обработки эффектом параллельного действия сигнал возвращается на основную шину микшера, где смешивается с остальными сигналами. В результате в общем миксе присутствует и исходный сигнал, и обработанный.
Степень обработки эффектом сигнала того или иного канала устанавливают регулятором уровня посыла.
Обычно у эффектов имеется регулятор Dry/Wet. Он может называться и по-другому, но его суть от этого не меняется — это отношение исходного и обработанного сигналов на выходе эффекта. Желательно, чтобы на выходе эффекта, подключенного к шине Aux, был только обработанный сигнал. В противном случае исходный сигнал вернется в общий микс, где смешается с таким же сигналом с выхода аудиотрека. Понятно, что за счет сложения двух одинаковых сигналов увеличится их общая громкость. Это в лучшем случае. А в худшем случае вы получите совершенно непрогнозируемый результат за счет того, что фаза необработанного сигнала на выходе эффекта в принципе может отличаться от фазы этого же сигнала на выходе аудиотрека.
Если же эффектом требуется обработать только один канал, то эффект можно включить в разрыв (Insert) и добиться требуемых соотношений между обработанным и необработанным сигналами регулировкой Dry/Wet.
Рассмотрим элементы коммутации и регулировки, имеющиеся в каждом канальном модуле.

Синтезаторы

1.5.1. Синтезаторы

В процессе бурного развития электроники совершенствовались методы и устройства генерации и обработки звуковых колебаний в электронных органах и в подобных им электронных музыкальных инструментах. Все больше внимания уделялось вопросам темброобразования как для более точной имитации звучания традиционных инструментов, так и в целях получения новых, необычных тембров. Основным методом темброобразования оставался аддитивный (от английского "additive") метод, применявшийся еще в органе Хаммонда. Этот метод заключается в том, что результирующий тембр формируется путем сложения нескольких исходных колебаний.
При использовании в качестве исходных колебаний синусоидальных сигналов с кратными (отличающимися в целое число раз) частотами и регулируемыми амплитудами отдельных составляющих можно получить большое количество самых разнообразных тембров. Такая разновидность аддитивного метода называется гармоническим синтезом тембра.
Другой разновидностью аддитивного метода является регистровый синтез. В этом случае в качестве исходных используют колебания более сложной формы, например, пилообразные или прямоугольные.
И в том, и в другом случаях для точного воспроизведения звучания заданного музыкального инструмента требуется очень большое (теоретически бесконечно большое) число исходных колебаний. Чем меньше исходных колебаний, тем сильнее отличается синтезированный звук от звучания имитируемого инструмента. На практике оказывается, что даже при полутора-двух десятках исходных колебаний звучание синтезатора лишь в основном напоминает то, что хотелось получить. И здесь, как это часто случается, на помощь технике приходит сам человек. Наша психика устроена так, что если нами будут опознаны хоть какие-нибудь характерные признаки знакомого музыкального инструмента, то в сознании произойдет подмена фактического звучания на воображаемое и на проявляющиеся в дальнейшем огрехи имитации реагировать мы будем значительно слабее, чем они того заслуживают.
Но (даже с учетом этого нашего замечательного свойства) проблема формирования большого числа исходных сигналов остается актуальной. Ее решение значительно упростилось с появлением и развитием цифровых устройств, работающих с сигналами, имеющими прямоугольную форму. Реализация этих устройств в виде интегральных микросхем практически сняла ограничение на количество исходных сигналов. А потом наступило время, когда гармонический синтез, реализуемый довольно громоздкими и дорогостоящими устройствами, не выдержал конкуренции со стороны регистрового синтеза и был вытеснен последним.
Наряду с рассмотренным аддитивным методом, в синтезаторах широко применяется и субтрактивный метод (от английского "subtractive" — вычитание). Сущность этого метода заключается в том, что новый тембр создается путем изменения соотношений между отдельными составляющими в спектре первоначального колебания. Реализуется этот метод как бы в два этапа. Сначала формируются колебания, основные частоты которых соответствуют частотам нот. Главное требование к первоначальному колебанию сводится к тому, что оно должно иметь как можно более богато развитый тембр (иметь большое количество спектральных составляющих). На втором этапе с помощью частотных фильтров из первоначального колебания выделяют частотные составляющие, характерные для имитируемого музыкального инструмента. Этот метод также удобно реализовать на базе быстродействующих цифровых интегральных микросхем. В теории сигналов давно доказано (и экспериментально подтверждено), что спектр импульсной последовательности тем шире, чем короче каждый импульс. Поэтому первоначальными сигналами могут служить последовательности коротких прямоугольных импульсов.
Таким образом, при синтезе звуков в электронных музыкальных инструментах аддитивный и субтрактивный методы мирно уживаются и дополняют друг друга.
Развитие электронных музыкальных инструментов стимулировало создание электронных музыкальных синтезаторов. В синтезаторах, с одной стороны, нашли свое дальнейшее развитие ранее применявшиеся методы синтеза звука, с другой стороны, были внедрены и принципиально новые методы. Однако не это составляет основное отличие синтезаторов. Главное заключается в том, что за счет использования микропроцессоров для управления синтезом звуков в них имеется возможность быстрого и очень просто выполняемого перехода от одного имитируемого (или синтезируемого) инструмента к другому. И еще одно отличие: за счет применения запоминающих устройств большого объема имеется возможность хранения и постоянного дополнения гигантского количества алгоритмов синтеза звуков. Переход от одного синтезируемого инструмента к другому происходит за время, значительно меньшее, чем длительность самой короткой ноты. На практике это означает, что, в принципе, каждую очередную ноту синтезатор может сыграть другим тембром (инструментом). Кроме того, в состав синтезатора входят несколько идентичных блоков синтеза, поэтому и одновременно взятые ноты могут быть исполнены как бы различными музыкальными инструментами.
Не сразу синтезаторы стали такими совершенными. Первые электронные синтезаторы звуков скорее представляли собой специализированные, причем аналоговые, а не цифровые, вычислительные машины. Из-за сложности и недостаточной оперативности управления они были предназначены, в основном, не для исполнительских целей, а для экспериментов, проводимых в интересах совершенствования электронных музыкальных инструментов, создания звуковых эффектов для озвучивания кинофильмов и исследований в области электроакустики.
Развитие технологии аналоговых интегральных микросхем позволило со временем реализовать отработанные методы синтеза в сравнительно доступных как в отношении управляемости, так и в отношении стоимости исполнительских инструментах. Приоритет в этой области принадлежит Р. Мугу, выпустившему в 1964 году первый такой синтезатор. Его основой стал генератор, управляемый напряжением, который способен формировать сигналы прямоугольной, пилообразной и синусоидальной формы. Различные варианты соединения таких генераторов и сложения их выходных сигналов позволили получить обширную палитру новых "электронных" звуков. Такой метод синтеза получил название: "FM-аддитивный метод". Метод основан на частотной модуляции: изменении частоты сигнала в соответствии с законом изменения некоторого управляющего напряжения. Со временем было накоплено большое количество таких алгоритмов управления частотами генераторов Муга, которые представляли ценность в музыкальном отношении, и поэтому закладывались в блоки управления новых синтезаторов.
В результате развития цифровой техники произошел естественный переход от аналоговых к цифровым формирователям колебаний, способным генерировать сигналы произвольной формы. Сами формирователи могут быть реализованы как аппаратно, так и программно, а форма генерируемого сигнала в виде цифрового алгоритма управления формирователями хранится в запоминающем устройстве. Возможность использования большого числа формирователей (порядка нескольких десятков), которые имеют независимое управление частотой колебаний и огибающей амплитуды (размаха колебаний) сигналов, для синтеза каждого голоса музыкального инструмента позволила говорить о переходе на качественно новый по сравнению с аналоговыми синтезаторами уровень. Описанный принцип синтеза звуков с некоторыми модернизациями применяется и в синтезаторах звуковых карт. Кроме того, синтезаторы большей части звуковых карт устроены проще и, в связи с этим, обладают меньшими возможностями по сравнению с "начинкой" электронных музыкальных синтезаторов.
Итак, при FM-методе синтез звука с необходимым тембром производится на основе использования нескольких генераторов звуковых частот при их взаимной модуляции. Совокупность генератора и схемы, управляющей этим генератором, принято называть оператором. Схема соединения операторов и параметры каждого оператора (частота, амплитуда и закон их изменения во времени) определяют тембр звучания. Количество операторов определяет максимальное число синтезируемых тембров. В звуковых картах используется как двухоператорный, так и четырехоператорный синтез. Виртуальные синтезаторы позволяют реализовать значительно более сложные алгоритмы синтеза.
В операторе следует выделять два структурных элемента: частотный модулятор и генератор огибающей. Частотный модулятор определяет высоту тона, а генератор огибающей определяет относительно медленное изменение амплитуды колебания во времени и, тем самым, тембр звука. Звуковые колебания, формируемые различными музыкальными инструментами, имеют различные огибающие. Однако любую огибающую можно условно расчленить на несколько характерных фаз, которые принято называть: attack (атака), decay (спад), sustain (поддержка), release (освобождение). Пояснением сказанного служит Рисунок 1.11.
Например, при нажатии на клавишу фортепиано, действительно, сначала амплитуда колебаний быстро возрастает до максимального значения, затем несколько спадает, потом в течение некоторого времени остается практически постоянной и, наконец, колебания медленно затухают.
В более совершенных синтезаторах элементарный процесс извлечения звука состоит не из четырех, а из шести фаз (Рисунок 1.12). Это позволяет получить большее сходство синтезируемого звучания и его естественного образца.
Неоспоримое достоинство FM-синтеза состоит в том, что на его основе можно получить несчетное количество "электронных" тембров. Немаловажно также то обстоятельство, что не требуется заранее записывать и хранить в памяти синтезируемые звуки. Достаточно хранить алгоритм их синтеза.

Сэмплеры

1.5.2. Сэмплеры

В конце семидесятых годов прошлого века был создан цифровой музыкальный инструмент, в котором реализован принципиально иной подход к синтезу музыки, получивший название "sampling". Буквально это слово означает отбор образцов. Суть этого способа состоит в том, что для синтеза звука используются сгенерированные не в реальном времени, а заранее фрагменты, хранящиеся в памяти инструмента. В частности (и чаще всего), эти фрагменты могут быть получены путем записи в цифровой форме натуральных звуков. Синтезаторы, в которых воплощен такой принцип, называются сэмплерами, а образцы звучания — сэмплами. Процесс записи сэмплов принято называть оцифровкой или сэмплированием. В целях экономии необходимой памяти сэмплы могут храниться в виде нескольких фрагментов: фрагмента начала звука, фрагмента стационарной фазы и фрагмента завершения звука. Фазы начала и завершения звука (вспомним Рисунок 1.11) при исполнении воспроизводятся без изменений, а стационарная фаза "зацикливается" на время нажатия клавиши.
Конечно же, сэмплы, записанные с помощью микрофонов, расположенных, например, вблизи рояля, до того, как оказаться в памяти синтезатора, подвергаются нескольким процедурам обработки. Запись очищают от посторонних звуков, подчеркивают стереоэффект и производят частотную коррекцию. В принципе существуют и аппаратура, и программное обеспечение, позволяющие отредактировать заготовку сэмпла, а то и вовсе сконструировать звучание по своему усмотрению.
Для одного и того же инструмента могут быть записаны сэмплы, относящиеся к различным приемам игры и соответствующие различной динамике звукоизвлечения, например: игра на рояле с использованием педали — и без нее, сильный удар по клавише — и мягкое касание. При воспроизведении различные динамические оттенки исполнения получают комбинированием этих сэмплов в различной пропорции.
У рассматриваемого метода есть еще и другое название — волновой синтез. Закодированные наборы образцов хранимых звуков называют волновыми таблицами (Wave Table). О звуковых картах, реализующих рассматриваемый метод синтеза, говорят, что они поддерживают режим Wave Table (WT).
Одна из основных проблем волнового синтеза состоит в том, что для хранения голосов инструментов требуется запоминающее устройство очень большого объема. Если бы задача решалась "в лоб", т. е. запоминалось бы звучание каждой ноты инструмента, то проблема, скорее всего, и по сей день оставалась бы неразрешимой. Значительного сокращения необходимой памяти достигают за счет того, что запоминается звучание немногих нот (в пределе — одной). Формирование звучания остальных нот происходит путем изменения скорости воспроизведения сэмпла в той степени, каково отношение частоты извлекаемой ноты к частоте ноты, хранящейся в памяти.
Как с помощью одного музыкального тона синтезатор получает другой? Допустим, исходный сэмпл оцифрован на частоте 44,1 кГц. Теперь, если мы будем воспроизводить его на удвоенной частоте дискретизации 88,2 кГц, т. е. вдвое быстрее, высота звука возрастет на октаву. Если же воспроизводить сигнал на пониженной частоте дискретизации, то высота звука соответственно уменьшится. Таким образом, если воспроизводить сэмпл на измененной соответствующим образом частоте дискретизации, в принципе можно получить звук любой высоты.
Однако такой подход содержит неприятный момент. Одновременно со смещением величины тактовой частоты и высоты звука будет изменяться длительность атаки и скорость затухания сигнала. Так, если мы удвоим тактовую частоту, то наряду с удвоением высоты звука в два раза уменьшится общее время звучания сигнала (так как он будет проигрываться в два раза быстрее). Отсюда вдвое сократится длительность атаки, и вдвое возрастет скорость затухания звука. Это вызовет искажение общего впечатления о звуке. Тембр воспроизводимого сигнала заденут и более серьезные изменения.
В реальном музыкальном инструменте при изменении высоты звука форма амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) излучающих звук поверхностей, местоположение на оси частот, величина ее максимумов и провалов механических и акустических резонансов обычно не изменяются. А вот при изменении скорости воспроизведения оцифрованного сигнала вместе с частотой основного тона изменится и форма АЧХ (растянется или сожмется, максимумы и минимумы сместятся по оси частот). Конечно, это сильно исказит звук. Кроме того, в некоторых музыкальных инструментах (пианино, гитара и т. д.) звуки разной частоты формируются с помощью различающихся механически элементов конструкции (струны с оплеткой и без нее; несколько струн, настроенных в унисон). В этом случае звук, полученный с помощью удвоения скорости воспроизведения оцифрованного сигнала, может изначально не соответствовать реальному на октаву более высокому звуку.
Поэтому в WT-синтезаторах применяется несколько другой способ изменения высоты звука. Оцифровывается несколько разных по высоте сигналов (сэмплов) реального музыкального инструмента, перекрывающих весь его частотный диапазон. Шаг по частоте должен быть достаточно мал, чтобы изменения тембра, связанные с конструктивными особенностями инструмента, при смещении частоты основного тона с помощью варьирования частоты дискретизации не были заметны на слух.
В недорогих устройствах считается достаточной оцифровка через половину октавы. При генерации звука определенной высоты WT-синтезатор определяет, в каком частотном диапазоне находится звук, и использует соответствующие сэмплы из своей таблицы, корректируя их частоту основного тона точно до требуемой высоты, виртуально подстраивая частоту дискретизации. Под виртуальностью подразумевается следующее. Частота дискретизации выходного сигнала жестко стабилизирована кварцевым генератором (например, 44,1 кГц). Звук музыкального инструмента также дискредитирован на частоте 44,1 кГц. Для изменения высоты тона надо выбирать отсчеты сигнала из таблицы с частотой, немного отличной от 44,1 кГц, а подавать на ЦАП с частотой, точно равной 44,1 кГц. Это полностью аналогично изменению частоты дискретизации данных и, естественно, будет восприниматься слухом как изменение высоты основного тона сигнала.
Кроме того, синтез звучания некоторых музыкальных инструментов становится более реалистичным и выразительным при одновременном воспроизведении нескольких сэмплов. То есть звук инструмента может генерироваться WT-синтезатором путем наложения звучания нескольких сэмплов.
С помощью специальных программ-редакторов можно изменить (подкор-ректировать) содержание любого произвольного слоя, изменяя форму волны, высоту тона сэмпла, включить использование обычных или управляемых генераторами фильтров и т. д. Таким образом можно добиться самого необычного звучания.
Поскольку качество звучания звуковой карты с WT-синтезатором напрямую зависит от качества звучания образцов инструментов, хранящихся в памяти карты, желательно иметь сэмплы высокого качества (с высоким разрешением записи), что в свою очередь приводит к росту объема банка инструментов.
Для гипотетического устройства, имеющего диапазон частот генерируемого звука в пять октав, при оцифровке через интервал в один тон по высоте с частотой дискретизации 48 кГц и разрядностью данных 24 бита понадобится около 7 Мбайт 1-секундных отрезков сигнала реального музыкального инструмента. Однако WT-синтезаторы некоторых звуковых карт имеют меньший объем памяти, хотя могут имитировать более ста инструментов. Достигается это несколькими методами. Звук оцифровывается с большим шагом по частоте основного тона и подвергается различным видам компрессии. В таблице хранятся отрезки сигнала значительно меньшей по времени длины, чем одна секунда. При этом для синтеза длительных нот применяется зацикливание (многократное повторное воспроизведение отрезка сигнала). Отрезок как бы превращается в кольцо. Естественно, для гладкого, без щелчков на стыке кольца требуется специальная обработка отрезка сигнала. Он должен содержать целое число периодов основного тона, а отсчеты около стыка должны быть обработаны специальной сглаживающей программой.
Патчи для инструментов с малой длительностью звучания (ударных) обычно записываются полностью, а для остальных может записываться лишь начало, конец звука и небольшая "средняя" часть, которая затем проигрывается в цикле в течение нужного времени.
В процессе воспроизведения звука специальный процессор выполняет операции над патчами, изменяя их амплитуду, частоту и таким образом формируя звук требуемой громкости, полностью соответствующий необходимому тембру.
Безусловным достоинством синтеза на основе таблицы волн является предельная реалистичность звучания классических инструментов и простота получения звука.
Основой "голоса" WT-синтезатора является цифровой звук. В этом и заключается самое главное отличие WT- от FM-синтезаторов, у которых "голосовыми связками" являются генераторы аналоговых колебаний строго определенных форм. В принципе, используя FM-синтез, можно получить очень большое количество тембров. Однако на основе одной и той же волновой формы при использовании WT-синтезатора можно получить еще большее количество тембров (а ведь количество сэмплов ограничивается только объемом памяти). Все дело в том, что WT-синтезатор — это не просто "маленький цифровой магнитофончик", который может в цикле и с разной скоростью (а значит и в различной тональности) воспроизводить свою фонограмму — сэмпл. Кроме этого он может проделывать самые разные операции над генерируемым звуком: пропускать его через резонансный фильтр,
модулировать его как по амплитуде, так и по частоте, накладывать различные эффекты...
Для того чтобы в дальнейшем понимать смысл действий по редактированию музыки, необходимо познакомиться с архитектурой звукового элемента типичного синтезатора. Звуковой элемент — это некоторый аппаратным путем реализованный блок полифонического синтезатора, который воспроизводит звучание только одного голоса. Слово "полифонический" означает, что у синтезатора таких блоков много и каждый из них в определенный момент времени занимается генерацией только одного звука. Когда вы берете аккорд на MIDI-клавиатуре, не подозревая того, вы запускаете в работу столько звуковых элементов, сколько нот в аккорде, а в некоторых случаях и больше. Вариант структурной схемы типичного звукового элемента показан на Рисунок 1.13.

Соединительные MIDIразъемы и MIDIкабель

1.1.3. Соединительные MIDI-разъемы и MIDI-кабель

Полноценное MIDI-устройство имеет три соединительных разъема: MIDI In (вход), MIDI Out (выход) и MIDI Thru (на разъем MIDI Thru через буфер ретранслируется копия сигнала, поступающего с внешнего MIDI-устройства на вход MIDI In). Все разъемы — пятиконтактные. Контакты 4 и 5 — сигнальные, контакт 2 — экран. Полярность сигналов определяется относительно источника тока: контакт 4 — плюс (ток вытекает из вывода), контакт 5 — минус (ток втекает в вывод). Таким образом, для разъемов MIDI Out и MIDI Thru назначение контактов одно и то же, для разъема MIDI In — обратное.

Сохранение проекта Форматы файлов

1.13.4. Сохранение проекта. Форматы файлов

Запись еще не началась, но мы бы советовали уже сохранить ваш проект. Под проектом понимается файл, в котором кроме звуковых и МIDI-данных содержатся также всевозможные установки (созданные треки, подключенные эффекты, данные автоматизации управления виртуальным микшером, выбранные параметры, открытые окна, установленные режимы, текущая позиция, с которой начнется запись или воспроизведение, и многое другое).
Для первого сохранения файла с текущим проектом служит команда Save As меню File. По этой команде откроется диалоговое окно Save As, изображенное на Рисунок 1.45.

Создание аудиотрека

Создание аудиотрека

Вам нужно создать аудиотрек для записи пения. Для этого в меню Project выберите команду Add Track > Audio. К существовавшим ранее MIDI-трекам добавится аудиотрек (Рисунок 1.48). Он пока чист.
Чтобы работать было удобно, можно увеличить масштаб отображения треков по вертикали кнопкой Zoom In Vertical, расположенной в нижней области вертикальной линейки прокрутки.
Для созданного трека нужно задать ряд его параметров — выбрать атрибуты. Доступ к атрибутам осуществляется с помощью элементов интерфейса, расположенных на поле инспектора. Не все из представленных там возможностей понадобятся вам при записи звука с микрофона. Например, не будем использовать пока аудиоэффекты. Кстати говоря, исходную запись целесообразно выполнить без какой-либо обработки эффектами и в таком виде хранить, а экспериментировать с ее копией. Не станем также изменять предусмотренные по умолчанию начальные значения уровня громкости (Vol = 0.0) и панорамы (Pan = С, будет ощущение, что источник звука расположен в ее центре). Вот без чего нельзя обойтись, так это без портов ввода и вывода.

Спектр сигнала, измеренный средствами Cool

Рисунок 1.32. Спектр сигнала, измеренный средствами Cool Edit Pro 2


А теперь возвратимся к Рисунок 1.30 и рассмотрим его сверху вниз.
На треке № 3 записана партия баса, на треке № 2 — аккомпанирующего инструмента, на треке № 1 — солирующего инструмента. Результаты спектрального анализа соответствуют такому распределению инструментов. Спектр сигнала на треке № 3 сосредоточен в основном в области частот 20 Гц - 400 Гц, на треке № 2 - 60 Гц - 2 кГц, на треке № 1 - 60 Гц - 8 кГц.
Напрашивается такая последовательность обработки сигналов частотными фильтрами:
 к треку № 3 можно применить фильтр нижних частот с частотой среза 400 Гц для того, чтобы полностью подавить высокочастотные составляющие. Уровень передачи сигнала в полосе подавления фильтра можно установить порядка -30 дБ — -40 дБ (или минимально возможный для эквалайзера, имеющегося в вашем распоряжении);  на треке № 2 можно без потери качества подавить спектральные составляющие, лежащие ниже 60 Гц. Для этого сигнал следует обработать фильтром верхних частот с частотой среза 60 Гц. Кроме того, фильтром нижних частот можно подавить спектральные составляющие, расположенные выше 2 кГц — 3 кГц;  на треке № 1 полосно-подавляющим фильтром можно ослабить на 10 дБ — 15 дБ спектр в полосе частот 500 Гц — 1,5 кГц (приблизительно). Это позволит устранить маскировку звука аккомпанирующего инструмента, записанного на треке № 2. В целом после такой обработки фильтрами уменьшится уровень нелинейных искажений в области нижних частот, а в звучании композиции появится прозрачность.
Заметим, что рассмотренный вариант фильтрации — не единственный. В зависимости от поставленной цели можно попытаться реализовать несколько различных стратегий обработки фильтрами сигналов, имеющих такие спектры. Анализатор спектра лишь помогает сориентироваться, а контролировать качество звука, полученного в результате фильтрации, следует только на слух.

Спектр сигнала измеренный средствами Cubase SX

Рисунок 1.31. Спектр сигнала, измеренный средствами Cubase SX

Спектр сигнала при логарифмическом

Рисунок 1.29. Спектр сигнала при логарифмическом масштабировании оси частот

А теперь рассмотрим график внимательнее. По горизонтальной оси откладывается частота в герцах, по вертикальной — уровень компонентов сигнала на этой частоте.
Если флажок dB установлен, то значения спектральной функции откладываются в логарифмической шкале, оцифрованной в децибелах, если сброшен — в линейной шкале (либо ненормированной, либо нормированной к единице).
При сброшенном флажке Freq. log горизонтальная ось размечается в линейном масштабе, в котором удобнее рассматривать весь спектр в целом, включая и его высокочастотную область. Если этот флажок установлен, то по горизонтали назначается логарифмический масштаб. Логарифмический масштаб позволяет в деталях наблюдать низкочастотную часть спектра. Для сравнения на Рисунок 1.29 при логарифмической шкале по оси частот показан спектр того же самого сигнала, для которого на Рисунок 1.28 выбран линейный масштаб.
Справа вверху располагается поле, в котором отображаются данные о'значениях спектральной функции сигналов правого и левого канала для той частоты, на которую в данный момент указывает курсор мыши. Сама частота также отображается в поле. Сказанное справедливо при условии, что курсор находится в пределах координатного поля. При перемещении курсора значения параметров изменяются. Если курсор находится вне пределов координатного поля, то значения отображаемых параметров не меняются, причем они соответствуют той частоте, при которой курсор, покидая координатное поле, пересек его границу.
Обратите внимание на то, что числа, отображаемые в поле, не являются координатами курсора мыши. В этом поле вы видите координату курсора мыши на оси частот и соответствующее ей значение спектра. Это упрощает процесс численного измерения значений спектральной функции. Вам не нужно прицеливаться в конкретную точку на координатной плоскости. Достаточно добиться, чтобы в поле появилось искомое значение частоты, а значение спектра для нее программа предъявит вам автоматически. Точка на графике, которой соответствуют числа, отображаемые в поле, выделяется зеленой окружностью, а проекции этой точки на координатные оси отмечаются зелеными черточками.
Возможно, вам понадобится рассмотреть в подробностях поведение спектральной функции на каком-либо ее конкретном участке. В полях Min. и Мах. вы можете задать нижнюю и верхнюю границы частотного диапазона, отображаемого в окне.
В поле Precision: программа отображает значение разрешающей способности измерения спектра, которая зависит от объема выборки (см. поле ввода Size in Samples на Рисунок 1.27).
В единственном раскрывающемся списке выбирают один из двух вариантов оцифровки горизонтальной оси координат:
Frequency (Hz) — в традиционных единицах измерения частоты (герцах).  Note (С) — "в нотах". Вместо значений соответствующих частот шкала будет размечена символами С0, C1, C2, ..., С10, которые означают ноты до различных октав (например, до пятой октавы соответствует частоте 523,251 Гц). При установленном флажке Active всякий раз, когда вы станете выбирать команду Audio > Spectrum Analyzer, очередной график с результатами анализа будет отображаться в том же самом окне (заменяя собой предшествующий график). Если флажок сброшен, новые результаты спектрального анализа появятся в отдельных окнах. Последний режим очень удобен, так как позволяет сравнивать спектры сигналов, записанных на различных треках, что чрезвычайно важно при обработке отдельных музыкальных партий фильтрами в процессе сведения композиции.

Список сообщений

1.7.2. Список сообщений

Для редактирования сообщений предназначен специальный редактор List Editor (Рисунок 1.19).

(Draw) редактируются существующие и записываются новые сообщения, а нежелательные сообщения удаляются с помощью инструмента (Erase). Подробнее о работе с редактором List Editor читайте в главе 6.

Структура элементарного MIDIсигнала

1.1.2. Структура элементарного MIDI-сигнала

Активный передатчик формирует токовую посылку с силой тока 5 мА. Токовая посылка соответствует логическому нулю, бестоковая — логической единице. Структура элементарного MIDI-сигнала (Рисунок 1.1) характеризуется следующими признаками: 7 битов данных, один бит (старший) статусный, один бит старта, один бит стопа. Проверка на четность отсутствует.
Вы видите, что столовый бит — единичный, а не нулевой. То есть в состоянии "Стоп" ток в цепи не течет. Это очень разумно. Экономится энергия и ресурсы элементов интерфейса. Ведь основную часть времени в M1DI-системе никаких событий не происходит: в среднем протяженность пауз значительно больше, чем протяженность тех интервалов времени, когда вы
играете на MIDI-клавиатуре. Правда, ток может отсутствовать в цепи не только потому, что нет сообщений, но и из-за ее обрыва. Для своевременного выявления неисправного состояния MIDI-сети предусмотрена периодическая передача специального тестового сигнала. Если по прошествии определенного времени приемник его не обнаружит, то это будет считаться аварией, после чего MIDI-система отработает заранее обусловленную последовательность действий.

Рисунок 1.1.Структура элементарного MIDI-сигнала

Пропускная способность MIDI-канала 3,125 кбайт/с. Команды могут быть одно-, двух- и трехбайтными. Первый байт — статусный. Он определяет действие команды. За ним могут следовать 1 — 2 байта данных. Старший бит статусного байта 1, а байта данных — 0.

Структура микшера

1.6. Структура микшера

В тех случаях, когда необходимо проводить запись или сведение сигналов, поступающих от нескольких различных источников, без микшера (микшерного пульта) обойтись очень трудно. На страницах книги вы не раз встретитесь с виртуальным микшером Cubase SX и его элементами, реализованными программным способом. Вообще, микшеры, используемые в современных виртуальных студиях, по своим возможностям, да и по дизайну, очень напоминают настоящие аппаратные микшеры. Поэтому есть смысл познакомиться со структурой типичного микшера, а также с назначением его основных элементов.
Микшер позволяет решать несколько задач. Некоторые из них перечислены ниже.
Микширование (смешивание) в заданных пропорциях сигналов, поступающих от различных источников.  Согласование уровня сигнала источника с чувствительностью и динамическим диапазоном устройства записи, обработки, усиления.  Измерение уровня выходного микса (а в ряде ситуаций и канальных) сигналов.  Оперативное регулирование уровня сигналов.  Эквализация (корректирование частотных характеристик сигналов).  Направление сигналов на внешние устройства динамической обработки и эффект-процессоры, регулирование уровней сигналов, посылаемых на эти устройства и возвращаемых с них.   Коммутация сигналов.   Переключение фазы канального сигнала.  Формирование микса, направляемого на контрольные мониторы или на наушники исполнителей.  Заглушение (мьютирование) отдельных каналов и переключение их в режим solo. Внешний вид типичного микшера представлен на Рисунок 1.15.

Структурная схема типичного звукового элемента

Рисунок 1.13. Структурная схема типичного звукового элемента

Сразу отметим, что все преобразования над сэмплом происходят в цифровом виде. Какие же именно преобразования претерпевает сэмпл, прежде чем попасть на выход синтезатора?
Сердце звукового элемента — осциллятор (oscillator) — тот самый воображаемый цифровой магнитофончик, о котором мы говорили совсем недавно.
Это устройство воспроизводит сэмпл с заданной скоростью. Скорость воспроизведения зависит от номера нажатой MIDI-клавиши. Кроме того, этот "магнитофончик" может воспроизводить звук в цикле: "докрутил" звук до отметки конца цикла и быстро перескочил к метке начала цикла (и так — по кругу). А можно сделать так, чтобы, как только вы отпускаете MIDI-клавишу, "магнитофончик" выходил из цикла и начинал воспроизводить все фазы сэмпла подряд, пока сэмпл не закончится.
С осциллятора цифровая информация о звуке попадает на резонансный НЧ-фильтр (Resonant Low Pass Filter), с помощью которого можно изменять спектр сэмпла, получая при этом очень интересные эффекты, например, эффект, называемый "Wah-wah" ("Вау-вау"). Частотная характеристика фильтра определяется двумя параметрами: частотой среза (Filter Cutoff) и коэффициентом усиления фильтра на частоте среза (Resonance). Последний из параметров часто обозначается как Filter Q.
После фильтра звук попадает на усилитель (Amplifier), где ему придается заданная в пространстве "громкость-время" форма — амплитудная огибающая.
Теперь звук почти готов к употреблению. Остается пропустить его некоторую часть через эффект-процессор (Effects Engine), чтобы реализовать эффекты реверберации и хоруса (Reverb, Chorus). Наверное, требуется пояснить, что значит "некоторая часть звука". Звуковой сигнал следует двумя путями: первый путь ведет сразу в обход эффект-процессора, а второй — через эффект-процессор. На первом пути звук не претерпевает никаких изменений. Проходя же по второму пути, звук, например, полностью превращается в свое эхо. Затем эти пути вновь сходятся: исходный звук смешивается со своим эхом. Очевидно, что регулировать глубину эффектов можно, изменяя уровень сигнала, следующего вторым путем.
Теперь звук полностью готов к употреблению и поступает на ЦАП синтезатора, а затем или на микшер звуковой карты, или непосредственно на цифровой выход в стандарте S/PDIF, если таковой имеется у данной звуковой карты.
Кроме рассмотренных блоков, в которых происходит генерация и преобразование звукового сигнала, обычно существуют еще вспомогательные генераторы, создающие низкочастотные колебания (Low Frequency Oscillator). На схеме в качестве примера показаны два таких генератора: LFO1 и LFO2. Низкочастотные колебания требуются для реализации эффектов частотной (частотное вибрато) и амплитудной (амплитудное вибрато, тремоло) модуляции, а также тембрового вибрато (эффекта "Вау-вау"). Для каждого из генераторов регулируется два параметра: Delay — задержка начала низкочастотной генерации от момента начала звучания сэмпла, Freq — частота колебаний.
Генераторы огибающих Pitch/Filter и Volume Envelope Modulation предназначены для управления высотой тона (Pitch), параметрами фильтра (Filter) и громкостью (Volume) непосредственно в процессе воспроизведения сэмпла.
В отличие от традиционного четырехфазного представления звуков ADSR (аббревиатура от Attack, Decay, Sustain, Release) в рассматриваемом гипотетическом синтезаторе звук делится на шесть фаз (DAHDSR): Delay (задержка), Attack (атака), Hold (удержание), Decay (спад), Sustain (поддержка) и Release (освобождение). Именно по этой причине на блоке Envelope Parameters (параметры огибающей) изображено шесть регуляторов, каждый из которых символизирует возможность управления определенной фазой звука. Перечисленные фазы показаны на Рисунок 1.12.
Кроме основных блоков, на структурной схеме символически показаны манипуляторы (ручки, при помощи которых можно регулировать тот или иной параметр звукового элемента). Конечно же, никаких ручек физически не существует, все настройки — это числа, которые хранятся в памяти драйвера, обслуживающего синтезатор.
Треугольниками обозначены модуляторы. Для того чтобы вы лучше поняли их назначение, приведем пример из повседневной жизни. Все пользуются водопроводным краном. В кране течет вода. Интенсивность ее протекания (если можно так выразится) характеризуется положением ручки крана. А теперь проведем аналогию между водопроводным краном и модулятором в схеме синтезатора: кран — модулятор, вода — исходный сигнал (например, низкочастотные колебания от LFO1), ручка — модулирующий сигнал (например, LFO1 to Pitch), положение ручки — параметр регулировки, т. е. просто число, характеризующее глубину модуляции (в нашем примере речь идет о частотной модуляции — частотном вибрато).
Сэмплирование — это запись образцов звучания (сэмплов) того или иного реального музыкального инструмента. Сэмплирование является основой волнового синтеза музыкальных звуков. Вы уже знаете, что аппаратные или программные устройства, использующие этот метод синтеза, называются сэмплерами.
Если при частотно-модуляционном синтезе (FM-синтезе) новые звучания получают за счет разнообразной обработки простейших стандартных колебаний, то основой волнового 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 сэмплер 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 не что иное, как сохраненная в памяти синтезатора последовательность цифровых отсчетов, получившихся в результате ана-лого-цифрового преобразования звука музыкального инструмента.
Технология, которая позволяет "привязывать" сэмплы к отдельным клавишам или к группам клавиш MIDI-клавиатуры, называется мультисэмплингом (Multi-Sampling). Суть данной технологии можно пояснить графически так, как это сделано на Рисунок 1.14, а.

Surround — объемный звук

1.12. Surround — объемный звук

С тех пор, как существует звукозапись, и слушатели, и конструкторы аппаратуры испытывают неистребимое желание сделать звук, записанный и затем воспроизведенный, в максимальной степени похожим на оригинал. Чего только не делают разработчики аудиотехники для того, чтобы приблизиться к идеалу: сражаются с шумом, минимизируют искажения, расширяют частотный и динамический диапазоны элементов тракта записи-передачи-воспроизведения звукового сигнала. А кроме всего прочего они стремятся заставить звуковое поле, создаваемое акустическими системами, передавать слушателю информацию о направлении на источники звуков и об акустических свойствах того помещения, в котором производилась запись.
На первом этапе своего развития звукозапись и радиовещание были монофоническими. Звук, раздающийся из динамика, до неузнаваемости отличался от живого звука концертного зала: искаженный баланс между различными музыкальными инструментами, искаженный тембр и, главное, полностью утраченная пространственность. Это очень серьезный недостаток. Ведь слуховой анализатор человека обладает способностью к пеленгации источников звука, что помогает нам ориентироваться в пространстве. Если же все звуки исходят из одной точки — это кажется противоестественным.

Сущность наиболее важных обработок

1.10. Сущность наиболее важных обработок

Из числа различных обработок, реализованных в звуковых редакторах, чаще всего применяются на практике две их разновидности: частотная фильтрация и преобразование динамического диапазона. Сейчас мы ограничимся лишь самыми необходимыми сведениями.

Сущность наиболее важных звуковых эффектов

1.9. Сущность наиболее важных звуковых эффектов

Звуковые эффекты могут быть созданы аппаратным путем, и тогда их можно использовать в реальном времени, как, например, это сделано в высококачественных звуковых картах. Для этого 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 цифровой задержки. Правда, полноценный DSP чрезвычайно дорого стоит, поэтому применяется только в специализированных устройствах профессионального назначения. Сигнальные процессоры мультимедийных звуковых карт представляют собой устройства, значительно упрощенные по сравнению со своими старшими братьями. Обычно они ориентированы на создание эффектов в играх и обладают ограниченными возможностями с точки зрения применения эффектов в домашней музыкальной студии.
Выбор эффектов и управление их параметрами производится по MIDI с помощью контроллеров. В составе большинства музыкальных редакторов имеется соответствующий интерфейс, позволяющий управлять контроллерами эффектов различными способами. Чаще всего это делается путем "рисования" графика изменения параметра эффекта. Контроллер эффекта может быть также ассоциирован с одним из регуляторов виртуального микшера, входящего в состав музыкального или звукового редактора.
В компьютерных студиях звуковые эффекты часто создаются программным способом. И реализация эффектов, и управление ими осуществляется с помощью звуковых редакторов. Обработке подвергается заранее записанный в цифровой форме звуковой сигнал. Недостатком программной реализации некоторых звуковых эффектов является невозможность их использования в реальном времени, в процессе записи. Достоинство заключается в том, что отказ от обработки в реальном времени позволяет применять самые сложные алгоритмы, требующие больших временных затрат, поэтому число различных звуковых эффектов и число вариантов 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. Основной способ применения эффектов в Cubase SX — их применение в реальном времени. О том, как воспользоваться ими, мы расскажем на страницах книги. Сначала нужно получить хотя бы исходные представления о сущности основных звуковых эффектов: вибрато, тремоло, дилэй (delay), флэнжер (flanger), фэйзер (phaser), xopyc (chorus), реверберация (reverb).

SysEx (System Exclusive) — привилегированные

1.2.6. SysEx (System Exclusive) — привилегированные системные сообщения

SysEx (System Exclusive) — сообщения, предназначенные для обмена специфической информацией, которая по усмотрению производителя MIDI-устройства может иметь различное назначение. С помощью сообщений этих типов синтезатору подаются такие команды, как, например, сброс (Reset), смена типа эффекта и т. п. В спецификации MIDI эти сообщения относятся к привилегированным системным сообщениям (System Exclusive). Параметром таких сообщений является блок данных — последовательность шестнадцатеричных чисел. В начале блока данных обязательно передается число FO, а завершает его число F7. Привилегированные системные сообщения чем-то похожи на машинные коды и предназначены для интерпретатора MIDI-команд синтезатора.

Текущий спектр

Текущий спектр

Классическое определение спектра основывается на преобразовании Фурье, причем интегрирование по времени выполняется в бесконечных пределах и спектр зависит только от частоты. Однако бесконечная длительность какого-либо процесса — это абстракция, не имеющая ничего общего с реальностью.
Если анализируемая функция есть отображение некоторого реального физического процесса, то сведения о функции С(w) мы получаем лишь в результате наших наблюдений. Следовательно, при вычислении спектра мы можем выполнить интегрирование лишь от момента начала анализа до текущего момента времени t, а не до момента, устремленного в бесконечное будущее.
Текущий спектр определяется как результат преобразования Фурье, но с переменным верхним пределом интегрирования, в качестве которого фигурирует текущее время. Поэтому текущий спектр является функцией не только частоты, но и времени.
В начале раздела мы воспользовались понятием периодической функции. На самом деле периодическая функция — лишь весьма полезная математическая абстракция. Ведь всякий природный процесс имеет начало и конец.
Принято называть реальный циклический процесс периодическим, если он длится достаточно долго. Мерилом длительности служит число "периодов", которое должно быть намного больше единицы. Периодичность процесса проявляется лишь с течением времени, когда прорисовываются его характерные черты. Текущий спектр и отражает это развитие процесса.
Спектр процесса (за короткий отрезок времени) однороден, так как короткий отрезок процесса — это просто короткий одиночный импульс. Если в дальнейшем происходит периодическое повторение некоторого цикла явления, то в текущем спектре начинают формироваться максимумы на основной частоте и ее гармониках. Эти пики становятся все более острыми и высокими, а значение спектральной плотности в интервалах между максимумами убывает, и при t ->

сплошной текущий спектр вырождается в линейчатый спектр периодического процесса.
Конечно, и при достаточно большой (не обязательно бесконечной) длительности процесса пики делаются настолько узкими, что их можно трактовать как линии.
Таким образом, периодический процесс — это предел, к которому может стремиться с течением времени реальный повторяющийся процесс. Аналогично и спектр (в его классическом определении) такого процесса есть предел, к которому стремится текущий спектр при увеличении времени интегрирования до бесконечности.
Например, при интегрировании в бесконечных пределах спектр синусоиды представляет собой единственную линию на частоте, равной частоте этой синусоиды.
Но как на практике измеряется текущий спектр, например, той же синусоиды? Мы включаем анализатор спектра, а спустя какое-то время выключаем его. Получается, что измеряется не спектр бесконечного синусоидального колебания, а спектр его более или менее протяженного отрезка. Это значит, что фактически исследуется спектр прямоугольного импульса с синусоидальным заполнением. Сказанное объясняет причину того, что даже для синусоидального колебания при уменьшении времени интегрирования спектральная линия расширяется, появляются боковые лепестки спектральной функции, ее нули все более удаляются друг от друга. Ведь именно так и должен вести себя спектр прямоугольного импульса при уменьшении его длительности.
Таким образом, текущий спектр в большей степени отражает свойства сигналов, проявляющиеся в реальных условиях их генерирования и обработки, нежели спектр, полученный на бесконечном временном интервале.

Тембровое вибрато

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 колебания те частотные составляющие, которые попадают в "мгновенную" полосу его пропускания. Так как полоса пропускания "дышит" по ширине и "гуляет" по частоте, то тембр сигнала периодически изменяется.
Кроме автоматического тембрового вибрато используют еще и ручное (чаще даже "ножное" — с управлением от педали). Такой вариант эффекта известен под названиями "вау-вау".
Необыкновенно красиво звучит электрогитара, сигнал которой пропущен через блок тембрового вибрато, если цикл перестройки фильтра синхронизирован с моментом возникновения колебания струны. Звук каждого очередного взятого аккорда перетекает от одного края своей тембральной области до другого.
Если звуковая карта содержит перестраиваемые резонансные фильтры или хотя бы фильтры нижних частот с перестраиваемой частотой среза, то этот эффект может быть создан и аппаратным способом в реальном времени.

Вибрато

1.9.1. Вибрато

В самом общем смысле суть эффекта вибрато заключается в периодическом изменении одного из параметров звукового колебания: амплитуды, частоты или фазы. Изменение параметра происходит с очень малой частотой — единицы герц. Различают амплитудное, частотное и фазовое вибрато. В любом случае результатом является обогащение спектра исходного звукового колебания. 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 очень хорошего певца от просто хорошего. Скрипка в руках талантливого музыканта потому и звучит так божественно, что, совершая едва заметные перемещения вдоль грифа пальцев, прижимающих струны, он осуществляет частотное вибрато. Тремоло (частный случай амплитудного вибрато) является основным приемом игры на мандолине.
Первоначально словом "вибрато" именовалась модуляция любого параметра звукового 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 различать амплитудное вибрато, частотное вибрато и тембровое вибрато. У фазового вибрато имеется специальное название — фэйзер (phaser).

Внешний вид типичного микшера

Рисунок 1.15. Внешний вид типичного микшера

Условно в микшере можно выделить элементы, перечисленные ниже.
 Секция канальных модулей (иногда канальный модуль называют входным каналом микшера). Каждый из канальных модулей содержит элементы коммутации и регулировки, с помощью которых ведется раздельная обработка канальных сигналов.  Шины параллельного подключения эффектов (шины Aux). С их помощью один или несколько каналов подключаются к внешним устройствам обработки сигналов с последующим возвратом обработанного сигнала в общий микс.  Мастер-модуль. В нем канальные сигналы и сигналы, возвращенные с внешних устройств обработки, объединяются в одну или несколько пар стереосигналов, производится измерение и регулировка уровня смикши-рованного сигнала.  Модуль формирования контрольного сигнала. В нем формируется микс, поступающий на вход усилителя, подключенного к контрольным мониторам или наушникам.

Вокодер

1.9.4. Вокодер

Вокодер (voice coder) — устройство синтеза речи на основе произвольного входного сигнала с богатым спектром. Речевой синтез реализуется обычно при помощи формантных преобразований: выделение из сигнала с достаточным спектром нужного набора формант с нужными соотношениями придает сигналу свойства соответствующего гласного звука. Изначально вокодеры использовались для передачи кодированной речи. Путем анализа исходного речевого сигнала из него выделяется информация об изменении положений формант при переходе от звука к звуку. Эта информация кодируется и передается по линии связи, а на приемном конце блок управляемых фильтров и усилителей синтезирует речь заново.
Подавая на блок речевого синтеза сигнал, например электрогитары, и произнося слова в микрофон блока анализа, можно получить эффект "разговаривающей гитары". При подаче сигнала с синтезатора получается "голос робота". А если подать сигнал, близкий по спектру к колебаниям голосовых связок, но отличающийся по частоте, то изменится регистр голоса — мужской на женский или детский, и наоборот.
Виртуальный вокодер, входящий в состав Cubase SX, рассмотрен в главе 13.

Воспроизведение сонга

1.13.2. Воспроизведение сонга

Для воспроизведения сонга, загруженного в Cubase SX, воспользуйтесь кнопкой расположенной на Transport Panel (Рисунок 1.38).

, к концу — кнопка . Медленное перемещение указателя текущей позиции назад или вперед осуществляется нажатием кнопок или . Для остановки воспроизведения нажмите кнопку . Пуск и остановку воспроизведения можно также осуществлять нажатием клавиши <Spacebar> на компьютерной клавиатуре.
В главе 3 мы детально познакомим вас с Transport Panel. На этой панели кроме названных расположены и другие элементы, предназначенные для управления записью и воспроизведением сонга.

Выбор портов ввода и вывода

Выбор портов ввода и вывода

Для выбора порта ввода звуковых данных служит раскрывающийся список (Input Routing), расположенный на панели инспектора.
В зависимости от формата аудиотрека (моно или стерео) стереофонические порты могут быть логически разбиты на два монофонических:
1. Источник звука левого канала.
2. Источник звука правого канала.
Стереофоническому источнику звука должен соответствовать стереофонический аудиотрек. А если вы ведете запись с помощью единственного монофонического микрофона, то не обязательно выбирать стереофонический формат трека. Звук все равно будет монофоническим, а такой трек займет
файл удвоенного объема по сравнению с монофоническим вариантом. Для переключения формата трека с монофонического на стереофонический и наоборот следует воспользоваться кнопкой Stereo Switch, расположенной на панели инспектора. Вид кнопки изменяется: означает, что включен монофонический формат, - стереофонический.
Но не спешите расстраиваться по поводу монофоничности фонограммы записанного голоса. Даже в профессиональных студиях вокал, как правило, записывается в монофоническом формате. Чтобы выполнить стереозапись голоса, нужны особые условия и либо пара определенным образом расположенных идентичных микрофонов, либо специальный стереомикрофон. Монофонический формат трека никогда не Поздно преобразовать в стереофонический, но делать этого вам, скорее всего, не придется, так как придать записи объемное псевдостереофоническое звучание можно с помощью обработки эффектами, основанными на задержке сигнала. Об этом написано в главе 13.
Для того чтобы звуковые данные с трека поступали на определенное устройство воспроизведения, необходимо выбрать соответствующий порт вывода. На данном этапе обучения работе с Cubase SX просто убедитесь, что в списке (Output Routing) выбрана основная шина виртуальный порт вывода, обозначаемый буквами BUS 1.
Значения некоторых параметров, отвечающих за качество записи и воспроизведения звука, выбираются в окне Project Setup, которое открывается командой Project > Project Setup. Выбор устройств воспроизведения звука осуществляется в окне Device Setup (команда Devices > Device Setup). Формат звуковых данных (от стерео до 5.1) выбирают в окне VST Master Setup (команда Devices > VST Master Setup). С помощью опций этих окон производится утонченное конфигурирование канала цифрового звука. Но это уже высший пилотаж. Для первоначального же освоения технологии записи звука вполне достаточно будет значений параметров, которые предусмотрены по умолчанию.

Выполнение основных операций в Cubase SX

1.13. Выполнение основных операций в Cubase SX

В этом разделе мы познакомим начинающих пользователей программы Cubase SX с методиками выполнения самых необходимых операций. В первую очередь вам необходимо научиться загружать существующие файлы с проектами, воспроизводить сонг, создавать новый проект, записывать MIDI- и аудиотреки. Перечисленные элементарные операции лежат в основе работы над любой композицией. Освоив их, вы сможете затем двигаться дальше в изучении более сложных функций программы.

Взвешенный спектр

Взвешенный спектр

Вы познакомились с тремя подходами к вычислению спектра и даже вынуждены были вникать в непростые математические соотношения. Но это еще не финал. Продолжим погружение в суть спектральных преобразований. И вновь речь пойдет о влиянии времени на результаты спектрального анализа.
Как вычисляется одна-единственная точка графика спектра? Исчерпывающий ответ на этот вопрос дают формулы. Хочется, однако, чтобы их вид не приводил вас в состояние трепета. Главное, чтобы вы понимали их смысл, поэтому попытаемся разъяснить обычными словами то, что записано математическими символами.
Итак, сначала выбирается частота f0. Реальный или виртуальный генератор формирует синусоиду этой частоты и условно единичной амплитуды. Исследуемый сигнал нормируется по амплитуде. Начиная с какого-то определенного момента f0, с шагом

t (чем меньше t, тем лучше) в моменты времени t0, t1, t2, t3,...ti,...,tN-1 c этой синусоидой и исследуемым сигналом проделываются следующие операции:
берется отсчет синусоиды;  берется отсчет исследуемого сигнала;  эти отсчеты перемножаются;  результаты перемножения суммируются с накоплением. В некоторый момент процесс измерения спектра на частоте f0 завершается. Накопленная сумма делится на общее число отсчетов. Вычисленное значение G(f0) запоминается и, возможно, отображается как одна точка графика. Затем накопленная сумма обнуляется, значение частоты изменяется на величину f (выбирается новое значение частоты f1). И вся последовательность операций повторяется до тех пор, пока "пробежкой" по ряду частот f0,f1,f2,...,fN-1 не будет перекрыт весь заданный диапазон.
Описанная процедура вычисления спектрального коэффициента одновременно есть не что иное, как вычисление взаимокорреляционной функции исследуемого сигнала и синусоиды заданной частоты. Иными словами, в процессе вычисления спектральной составляющей выясняется степень сходства исследуемого сигнала со стандартным (базисным) сигналом, в данном случае с синусоидой. Или можно сказать еще и так: выясняется, в какой пропорции синусоида "содержится" в исследуемом сигнале.
Если исследуемый сигнал уже записан и в нашем распоряжении есть цифровой анализатор спектра, способный сколь угодно долго хранить результаты промежуточных вычислений, то измерение текущего спектра и мгновенного спектра вполне осуществимо по описанной выше процедуре.
Все значительно сложнее, когда анализ ведется в реальном времени. В самом деле, допустим, что одна спектральная составляющая вычислена. Изменяем частоту синусоиды и хотим приступить к вычислению следующей спектральной составляющей. Но анализируемый фрагмент сигнала остался в прошлом. Его не повторить. Поэтому вторая спектральная составляющая будет вычислена для второго фрагмента сигнала, третья — для третьего и т. д. Это уже не текущий спектр, а просто разрозненный набор отдельных спектральных коэффициентов, каждый из которых в ничтожно малой степени характеризует совершенно разные и, возможно, не связанные между собой фрагменты сигнала.
Конечно, спектральный анализ можно проводить по параллельной схеме, одновременно вычисляя множество значений спектральной функции для различных частот. Однако это в значительной степени усложнит аппаратуру.
Уместен и такой вопрос: насколько адекватен описанный математический алгоритм тому спектральному анализу, который проводится реальными анализаторами спектра, и тому, который выполняется органами слуха и мозгом человека? Ответ: не вполне.
Основная проблема состоит в том, что прибор, анализирующий спектр, и человек обладают конечной памятью. Былые события, подробности хода любого процесса постепенно стираются из нее. Это означает, что чем более удалены в прошлое отсчеты анализируемого сигнала, тем меньший вклад они вносят в накопление той самой суммы произведений отсчетов, которая, в конце концов, определяет значение спектрального коэффициента.
Учет реальных свойств памяти анализаторов спектра осуществляется с помощью весовых функций. Весовая функция описывает зависимость вклада предшествующих отсчетов исследуемого сигнала в вычисляемый спектр. Наглядное представление о весовой функции дает форма так называемого спектрального окна.
Тот спектральный анализ, о котором мы вели речь до сих пор, соответствует спектральному окну прямоугольной формы: весовая функция равна единице в пределах спектрального окна и равна нулю вне его. При анализе текущего спектра начало спектрального окна совпадает с началом отсчета времени, а конец приходится на текущий момент. Текущее время идет вперед, правая граница спектрального окна смещается, поэтому каждому конкретному моменту завершения анализа соответствует своя ширина спектрального окна. Если вычисляется мгновенный спектр, то спектральное окно скользит вдоль оси времени, не изменяя своей ширины.
Однако в большей степени суть реального спектрального анализа отражает экспоненциальная весовая функция. Кстати говоря, экспонента и синусоида — прямо-таки магические функции. Многие существующие в природе колебательные процессы описываются экспонентой при их возникновении и затухании, а синусоидой — на этапе продолжительного существования. В частности, по экспоненциальному закону затухают колебания в колебательном контуре, который служит основой реальных анализаторов спектра, т. е. как раз по экспоненте колебательный контур "забывает" величину спектральной составляющей, некогда возбудившей его. И именно по экспоненциальному закону стирается в памяти человека информация о прошедших событиях. Прямоугольное и экспоненциальное спектральные окна используется при вычислении спектра наиболее часто. Первое соответствует идеальному анализатору с бесконечно большой памятью, второе удачно отражает свойства человеческого мозга и реальных анализаторов спектра на основе резонансных фильтров. Вместе с тем, хотя не столь широко, применяются и другие весовые функции. Трудно дать конкретные рекомендации по поводу предпочтительности использования той или иной весовой функции для спектрального анализа звуковых сигналов (за исключением экспоненциальной функции, о пользе которой сказано уже достаточно). Пожалуй, единственный совет может состоять в том, что следует остановиться на какой-то одной весовой функции. Только тогда у вас будет уверенность в том, что различия результатов анализа обусловлены различием свойств сигналов, а не методов расчета. Целесообразно также выбирать одну и ту же весовую функцию, когда при работе с одним и тем же сигналом вы решаете несколько задач, в которых применяются спектральные преобразования.

Загрузка файла с проектом

1.13.1. Загрузка файла с проектом

В меню File выберите команду Open. Откроется диалоговое окно Open Project (Рисунок 1.37), предназначенное для загрузки файла проекта.

Запись MIDIтрека

1.13.5. Запись MIDI-трека

Запись MIDI-композиции можно осуществлять различными способами, но удобнее всего делать это с помощью MIDI-клавиатуры. Это и быстрее и позволяет сохранить стиль исполнителя. Без MIDI-клавиатуры вам вряд ли удастся придать звучанию произведения "драйв", характерный для мастерской игры "в живую".
Запись можно начинать с любого трека, выбранного вами. Для этого следует в поле необходимого трека нажать маленькую кнопку (Record Enable). Кнопка окрасится в красный цвет.
Наигрывать партии композиции на MIDI-клавиатуре удобно под метроном (см. разд. 2.8).

Запись звуковых данных с внешнего источника

1.13.6. Запись звуковых данных с внешнего источника

Надеемся, что первый опыт записи MIDI-аккомпанемента у вас удался, да и файл с проектом вы сохранить не забыли. В таком случае можно начинать подготовку к дополнению полученной записи вокальной партией или партией в исполнении реального акустического музыкального инструмента. Но сначала нужно подключить микрофон к звуковой карте.
Предположим, у вас уже есть микрофон. Он подключен к микрофонному входу звуковой карты либо непосредственно, либо через согласующий усилитель, либо через микшер. При записи вокала также понадобятся наушники. С их помощью исполнитель будет слушать аккомпанемент.
Вообще-то для записи и редактирования звука предназначены специальные программы — звуковые редакторы, например, Cool Edit Pro.
Возможностей такого редактора было бы достаточно, если бы вы решили записывать речь. Им можно было бы обойтись также и при записи вокала, если бы в вашем распоряжении уже была "минусовая" фонограмма будущей песни, сохраненная в WAV-файле. И он, конечно, пригодится вам, когда дело дойдет до "чистки" вокальной партии. Но многие музыканты приступают к записи вокала сразу же после того, как в MIDI-редакторе (секвенсоре) создадут MIDI-треки с аккомпанементом (MIDI-трек — это трек, ассоциированный с MIDI-портами ввода и вывода, предназначенный для хранения MIDI-данных). И это довольно разумно. Ведь воспроизведение MIDI-треков, сколько бы их ни было, занимает меньшую часть ресурсов компьютера по сравнению с воспроизведением оцифрованного звука. В принципе, MIDI-инструменты никогда не поздно переписать на аудио-треки (аудиотрек — трек, ассоциированный с аудиопортами ввода и вывода, предназначенный для хранения аудиосообщений — сообщений о начале воспроизведения звуковых файлов). И даже желательно, в конце концов, сделать это для того, чтобы появилась возможность обработать каждый инструмент различными звуковыми эффектами. И все же получается, что неизбежен этап одновременной работы с аудио- и MIDI-треками, поэтому без универсального музыкального редактора не обойтись. Разумеется, в качестве такого редактора в данной книге мы будем рассматривать Cubase SX.
Загрузите в программу файл с той MIDI-композицией, к которой собираетесь дописывать вокальную партию. Откроется окно проекта программы Cubase SX.

---

---