Компьютерная обработка звука

Синтез звука и создание семплов

Все программы обработки звука предполагают, что имеется некий звуковой источник, который можно подвергнуть дальнейшей обработке.

Существует три различных способа получения такого источника. Во-первых, можно записать с микрофона живое звучание какого-либо инструмента, голоса или любой другой звук. Этот способ часто используется, если нужно воспроизвести на MIDI-инструменте звучание реальных инструментов. Другой способ заключается в рисовании волновой формы – программы обработки часто позволяют это делать после переключения в соответствующий режим. Этот способ подходит для звуков ударного характера, в то время как периодический сигнал, соответствующий мелодическому звучанию музыкальных инструментов, создать таким способом практически невозможно. Но наиболее эффективным методом создания звука является его синтез.

При синтезе звука программа использует математические функции, генерирующие простейшие периодические сигналы, а также шумы. Эти простейшие сигналы могут тем или иным образом трансформироваться в процессе синтеза. Синусоидальные сигналы (чистые тоны) имеют особое значение, поскольку спектр такого сигнала содержит только одну частоту.

В профессиональных программах обработки звука обычно имеются модули для синтеза звука. В Sound Forge, например, предусмотрена возможность синтеза основных периодических сигналов, а также FM-синтеза. Но существуют и программы, специально созданные для синтеза звука.

Звук, преобразованный в программах обработки, может представлять собой как самостоятельное явление (например, электронная композиция или «очищенная» фонограмма музыкальной пьесы), так и материал для дальнейшего использования (например, набор семплов для исполнения той или иной партии в партитуре). В последнем случае готовые звуки могут быть переданы в цифровом виде во внешний или внутренний семплер, который будет использоваться как одно из MIDI-устройств, управляемых секвенсором.

Внешний семплер – это устройство, которое может воспроизводить семплы, изменяя их высоту. Большинство внешних семплеров позволяют записывать или загружать в память семплы, записанные заранее и сгруппированные в библиотеки. Имеются два метода пересылки семплов внешним семплерам: MIDI Sample Dump Standard (SDS – типовой стандарт передачи семпла) и SCSI MIDI Device Interface (SMDI – интерфейс SCSI MIDI-устройства).

Протокол MIDI Sample Dump Standard (SDS)

MIDI SDS используется для передачи и получения цифровых семплов при помощи обычной MIDI-аппаратуры и ее кабельных подключений. Из-за ограниченной ширины полосы частот MIDI-протокола и большого объема данных, необходимых для цифровых семплов, передача данных с использованием обычного протокола MIDI SDS может быть медленной (несколько минут для коротких семплов). SDS также ограничен возможностью пересылки только моносемплов, хотя некоторые семплеры позволяют объединять два моносемпла, чтобы создать стереосемпл.

Протокол SCSI MIDI Device Interface (SMDI)

SCSI MIDI Device Interface (SMDI) – относительно новый стандарт для музыкальной аппаратуры и программ, который использует соединение по шине SCSI. Поскольку аппаратные средства SCSI обладают намного большей шириной полосы частот по сравнению с MIDI, передача семплов с помощью SMDI во много раз быстрее передачи по протоколу SDS. Кроме того, SMDI поддерживает пересылку как моно-, так и стереосемплов.

Внутренний семплер

Внутренний семплер – это плата, которая устанавливается внутри компьютера. В отличие от большинства звуковых плат внутренние семплеры позволяют загружать звуки в память платы. Эти звуки могут быть воспроизведены с различной высотой. Таким образом моделируется звучание музыкальных инструментов, точно так же, как и во внешнем семплере.

Программные семплеры

Последняя версия программы GigaSampler 1.5 фирмы NemeSys Music Technology, Inc. совмещает в себе высокое качество звука внешнего семплера и удобство работы с внутренним семплером, позволяя загружать семплы наиболее распространенных форматов.

Кнопки панели управления воспроизведением в Sound Forge

Три кнопки справа из шести на панели управления воспроизведением в окне данных, показанные на рис. 1.92, воспроизводят звук тремя различными способами и вместе с тем устанавливают режим воспроизведения.

Рис. 1.92 Часто используемые кнопки при создании семплов

Первая кнопка – Play Normal (Нормальный режим воспроизведения) – включает воспроизведение текущего выделенного фрагмента данных. Если фрагмент не выделен, файл воспроизводится от текущей позиции курсора до конца.

Следующая кнопка – Play Looped (Воспроизвести в цикле). При ее нажатии выделенный фрагмент воспроизводится циклически, а если выделения не было, в цикле воспроизводится весь файл. В этом режиме при изменении позиции курсора проигрывание начинается с новой позиции курсора (или воспроизводится новый выделенный фрагмент).

Кнопка Play as Sample (Воспроизвести как семпл) используется, чтобы воспроизвести звуковой файл так, словно он загружен в семплер. Это значит, что файл будет исполняться от начала до тех пор, пока не достигнет устойчивого цикла, определенного для файла, и затем будет повторяться в течение определенного числа циклов. Если циклы не определены, файл будет воспроизведен полностью как один однотактный семпл.

Чтобы изменить текущий режим воспроизведения, нажмите соответствующую кнопку или воспользуйтесь сочетанием клавиш Ctrl + Spacebar (пробел).Инструментальные средства создания цикла для программы ACID в Sound Forge

Sound Forge обладает особыми инструментальными средствами, разработанными специально для создания бесшовных циклов, которые могут использоваться в программе ACID (производитель тот же – Sonic Foundry) или любом другом приложении, требующем завершенных циклов. Эти средства могут быть найдены на панели ACID Loop Creation Tools (Инструментальные средства создания цикла для ACID) или в меню Special → ACID Loop Creation.

Во-первых, это Double Selection (Удвоение выделения) и Halve Selection (Половина выделения). Данные функции удваивают или делят пополам текущее выделение. При создании циклов очень удобно, выделив один такт, использовать затем инструмент Double Selection, чтобы автоматически увеличить выделение до двух или четырех тактов, и наоборот.

Следующие инструменты – Shift Selection Left (Сдвиг выделения влево) и Shift Selection Right (Сдвиг выделения вправо). С их помощью выделение перемещают влево или вправо на всю длину. Так как поддерживается точная длина выделения, инструменты удобны для перемещения выделенного такта или ноты полностью.

Rotate Audio (Чередование звука) – средство, которое лучше всего использовать, чтобы изменить характер звучания данного цикла. При этом берется выделенный звук в начале или конце файла и перемещается в другую сторону файла. Например, если у вас была партия ударных, которая выглядела как «бум, бум, бам, бум», а вы выбрали первый «бум» и выполнили функцию Rotate Audio, в результате получится партия ударных «бум, бам, бум, бум». Если нет выделения, файл будет обращаться фрагментами, продолжительность которых соответствует 1/16 части его длины.

Последний инструмент – Selection Grid Lines (Строки сетки выделения). Эти строки добавляются к любому выделенному фрагменту и делят его на четыре равные части. При создании циклов из сырого материала может быть весьма полезно выстраивание в линию строк на видимых нерезидентных пиках волны.

После того как вы сделали выделение, нажмите клавишу Z на клавиатуре, чтобы привязать границы выделения к самому близкому пересечению с осью нулевого уровня. Это устранит любые щелчки в точках соединения цикла.Работа с семплами в Sound Forge

Sampler Tool (Инструмент работы с семплами) позволяет создавать и редактировать семплы, а затем загружать их во внешние и внутренние семплеры. С помощью данного инструмента поддерживаются оба метода пересылки семплов внешним семплерам – MIDI Sample Dump Standard (SDS) и SCSI MIDI Device Interface (SMDI).

Шумопонижение

В тихих местах и паузах звуковых записей обычно слышен шум. Источники шумов могут быть самыми разнообразными, включая электрическое оборудование и задувание ветра в микрофон.

Для шумопонижения в записях используются описанные выше компрессоры и лимитеры, а также специально для этого предназначенные шумоподавители.

При достаточно большой громкости сигнала фоновые шумы, если их уровень не слишком высок, маскируются полезным сигналом. В паузах, где шум наиболее ощутим, можно удалить его с помощью так называемого порогового шумоподавителя. Принцип действия этого устройства заключается в следующем. При отсутствии сигнала и при его уровне ниже некоторого порогового значения шумоподавитель закрыт и полностью подавляет этот сигнал. Когда уровень сигнала превышает пороговое значение, шумоподавитель открывается и полностью пропускает звуковой сигнал, не уменьшая его громкости. Когда уровень сигнала падает ниже порогового значения, шумоподавитель снова закрывается, и на его выходе сигнал отсутствует. Этот принцип включения-выключения отражен и в названии таких устройств, а также программ (от англ. gate – вентиль).

Шумоподавитель в Sound Forge

Для удаления шумов в паузах сначала надо проанализировать амплитуду шума. С этой целью выберите участок звукового файла, не содержащий полезного сигнала, и найдите функцию Statistics (Статистика) в меню Tools (Инструментальные средства). За уровень шума примите максимальное значение, занесенное в поле Maximum sample value окна Statistics.

Теперь в меню Effects отметьте пункт Noise Gate (Шумоподавитель), после чего откроется соответствующее окно, показанное на рис. 1.93.

Рис. 1.93. Окно Noise Gate в программе Sound Forge

В поле Name выберите необходимую предустановку, например Noise gate 1. Установите регулятор Threshold level (Пороговый уровень) немного выше того значения, которое вы нашли в окне Statistics. В результате шум в паузах должен исчезнуть. Если этого не произошло, попробуйте увеличить значение регулятора.

Шумоподавитель удаляет весь звук, уровень которого находится ниже порогового. Обычно шумы имеют уровни ниже -20 дБ.

Другими двумя параметрами в окне шумоподавителя – Attack time (Время срабатывания) и Release time (Время отпускания) – задаются соответствующие динамические характеристики устройства. Первым определяется время, в течение которого появляется после паузы звук, имеющий амплитуду выше порогового уровня; вторым – время затухания громкого звука. Если значение Attack time слишком мало, начало речевой или музыкальной фразы, вероятно, будет срезано. Соответственно, если мало значение Release time, может быть обрезан конец тихой фразы. Требуется поэкспериментировать с этими параметрами, чтобы удалить как можно больше шумов и в то же время не исказить полезный звуковой сигнал.

Для звуков ударного характера значение Attack time разрешается значительно уменьшить. Значение Release time обычно слегка увеличивают, чтобы избежать слышимого эффекта срезания эха и реверберации.Шумоподавление в WaveLab

В WaveLab для вызова шумоподавителя в меню Options должна быть помечена опция Use Master Section (Использовать секцию мастеринга). При этом открывается окно Master Section.

В одной из ячеек, расположенных в левой части окна, из раскрывающегося списка выберите функцию Noise Gate (Шумоподавитель). Откроется соответствующее окно, вид которого показан на рис. 1.94.

Рис. 1.94. Окно Noise Gate в программе WaveLab

Шумоподавитель заглушает любой сигнал, уровень которого падает ниже определенного порога.

Рассмотрим изменяемые параметры настройки эффекта.

Threshold (Порог). Эта опция устанавливает уровень сигнала (от -144 до -12 дБ), с которого включается шумоподавление.

Rel. Time (Время отпускания). При помощи данного параметра определяется, как долго шумоподавитель остается открытым после падения уровня сигнала ниже порогового значения. Принимаемые значения: от 1 до 500 мс.

Rel. Sens (Чувствительность отпускания) позволяет предотвратить срабатывание шумоподавителя при уровнях сигнала, близких к пороговому. Принимаемые значения: от 1 до 100.

Attack Sens (Чувствительность срабатывания) задает время, которое требуется шумоподавителю для открытия. При низких значениях обеспечивается быстрая переходная характеристика устройства, а при высоких будет смягчена или срезана ранняя часть звука. Принимаемые значения: от 1 до 100.

Синхронизация с видеорядомВстроенная поддержка AVI-файлов в Sound Forge

Sound Forge позволяет открывать и сохранять файлы Microsoft Audio and Video Interleave (AVI), а значит, редактировать звуковые дорожки в видеопотоке с точностью до кадра, синхронизируя звук с изображением. Для удобства синхронизации отдельные кадры видеоролика располагаются прямо над картиной используемой звуковой волны. Благодаря этому Sound Forge можно использовать для производства разнообразной мультимедиа-продукции.

Для открытия AVI-файла выберите команду Open из меню File, а из раскрывающегося списка типов файлов – Video for Windows (*.avi). Затем дважды щелкните по названию файла, который хотите открыть. Если AVI-файл содержит один видеопоток и один аудиопоток, Sound Forge откроет эти потоки автоматически, как показано на рис. 1.95. Однако, если в файле нет звука, будет создана аудиодорожка во всю длину видео, содержащая только тишину.

Рис. 1.95. Файл формата AVI, открытый в программе Sound Forge

AVI-файлы могут содержать более одного видео– или звукового потоков. Поток – это не то же самое, что дорожка в многодорожечном видео– или аудиоредакторе. Множественные потоки обычно используются для поддержки различных версий видео– или аудиодорожек. Скажем, у вас может быть AVI-файл с одним видеопотоком и несколькими звуковыми потоками на различных языках. AVI-проигрыватель, например Media Player фирмы Microsoft, может распознать, какую языковую версию Windows использует ваш компьютер, и автоматически воспроизводить правильный звуковой поток для нужного языка.

Если существует несколько потоков, можно по выбору открыть нужный. Это делается в диалоговом окне Video Stream. Здесь вы должны выбрать видео– и звуковой поток для открытия, используя функцию Stream Selectors (Селекторы потока) – черные ромбы слева от каждого потока. Отметив потоки, нажмите кнопку OK.

При открытии AVI-файла верхняя часть окна отводится под видеополосу. Видеополоса представляет собой последовательность кадров (как на киноленте). Число видимых кадров зависит от ширины полосы и масштаба. Чем шире полоса и больше масштаб, тем крупнее изображение и тем меньше кадров отображается на экране. Левый край отображаемых кадров синхронизирован со звуковой волной. Кадры на экране могут быть пронумерованы: для этого щелкните правой кнопкой мыши по видеополосе и выберите из контекстного меню опцию Number Frames (Номера кадров). Чтобы изменить размеры видеополосы, перемещайте ее нижний край вверх или вниз.

При воспроизведении звука можно оставлять кадры неподвижными, а можно разрешить анимацию (движение изображения в кадрах). Для этого служит команда Animate из контекстного меню видеополосы.

Чтобы присоединить видео к уже открытому звуковому файлу, выберите пункт Properties из меню File и перейдите на вкладку Video. Нажмите кнопку Attach. В открывшемся диалоговом окне Attach Video вы можете отметить AVI-файл, который нужно присоединить к звуку. После выбора AVI-файла с видеопотоком нажмите кнопку OK. На вкладке Video окна Properties теперь отображены аудио– и видеопотоки, как показано на рис. 1.96. AVI-файл может содержать множественные потоки, но в большинстве случаев вам нужен один аудиопоток и один видеопоток.

Рис. 1.96. Вкладка Video окна Properties