Управление звуковой картой компьютера

Наличие "слушающего" голоса позволяет организовать на базе Koan систему аккомпанемента реального времени, настроив эти голоса на MIDI-порт.

Голоса исполняются инструментами. Инструмент может быть инструментом MIDI - GM/GUS/AWE SoundFont/XG либо файлом WAV/MP3. Для MIDI-инструментов поддерживаются все необходимые параметры GM, AWE и XG.

Голоса и инструменты имеют наборы параметров - тип, громкость, панорама, специфические параметры синтезатора, динамика голоса, зависимость от других голосов и т.п. Начальные значения параметров устанавливаются в основной панели, текущие значения могут изменяться на протяжении голоса. Основные параметры - громкость, модуляция, панорама и т.п. - могут иметь рисованные графики изменения (envelopes).

Группа параметров Voice Rules (голосовые правила) задает правила поведения и движения голосов; с помощью этих параметров управляется "автоматический композитор" Koan.

Имеются так называемые микропараметры - небольшие изменения громкости, высоты, модуляции, отклонения нот от ритмической сетки, предназначенные для оживления композиции.

Для каждого параметра поддерживается список значений, из которого при каждом проигрывании композиции случайным образом выбирается значение. Если параметр не имеет списка, каждый раз используется значение, заданное в панели.

Функция Add Random добавляет в партитуру голос случайного типа и тембра. Функции Randomize - Parameter, Column, Group/Row устанавливают случайные значения единичного параметра голоса, колонки однотипных параметров всех голосов или всех параметров одного голоса. Такие же функции Mutate изменяют значения параметров на случайные величины.

9. Автоаккомпаниаторы

Служат для автоматической выдачи готового музыкального аккомпанемента - в реальном времени либо в добавление к заданным сольным партиям подобно популярным музыкальным клавишным инструментам Yamaha PSR/PSS, Casio и др. В отличие от этих инструментов они редко способны динамически изменять тональность и структуру аккомпанемента в зависимости от движения солирующего голоса.

Аккомпаниаторы, как правило, ориентированы на технологию MIDI, позволяя использовать внешние синтезаторы и назначить конкретные MIDI-инструменты для различных партий аккомпанемента.

Работа аккомпаниатора основана на стиле. Стиль представляет собой заготовку из нескольких инструментальных партий - ритмических, басовых, аккордовых, вспомогательных. Как правило, партии записываются в стиль не непосредственно, а в параметрическом виде, который описывает лишь схему мелодического, гармонического или ритмического рисунка.

В процессе исполнения простой аккомпаниатор лишь постоянно повторяет стилевой рисунок. Более сложный варьирует структуру аккомпанемента в зависимости от предыстории или по случайному закону. Наиболее сложные следят за солирующей партией и на ходу выполняют гармонизацию - подбор подходящих аккордовых и басовых ходов - именно так организованы "самоиграйки" типа Yamaha и Casio.

Подробнее с работой автоаккомпаниаторов ознакомимся на примере нескольких программ:

1. Band-In-A-Box

(Разработчик - PG Music. Последняя выпущенная версия - 8.0).

Название переводится, как "ансамбль в одном ящике".

В комплекте имеется ряд стандартных стилей. Новые стили могут создаваться как на основе существующих, так и полностью с нуля. Поддерживаются наборы инструментов и параметры Roland VSC-88 и Sound Blaster AWE32.

Для создания композиции требуется ввести аккордовую последовательность, на основе которой аккомпаниатор создает партии пяти сопровождающих инструментов - ударных, баса, струнных, пианино и гитары. Для редактирования введенных последовательностей имеется нотный редактор.

Нажатием специальных кнопок может быть запущено исполнение стандартного проигрыша, как на "самоиграйках". Возможна также смена стиля без остановки исполнения.

При помощи блока Melodist возможно создавать композиции полностью с нуля, указав лишь стиль, тональность и темп. Процесс композиции можно контролировать путем задания различных параметров поведения автокомпозитора.

Блок Soloist генерирует сольные партии в соответствии с выбранным стилем.

Посредством блока StyleMaker могут создаваться стили из данных готового MIDI-файла.

2. Jammer Professional

(Разработчик - SoundTrek. Последняя выпущенная версия - 4.0).

Генератор аккомпанемента, выполненный в стиле MIDI-секвенсора. Поддерживает дорожки трех типов: MIDI - мелодическая, Drum Piece - ритмическая, и Style - стилевая. На мелодических и ритмических дорожках записываются исходные партии, стилевые служат для создания аккомпанемента.

Различаются стили отдельных инструментов - ударных, гитары, пианино, саксофона и т.п. - и ансамблевые (band). В ансамблевый стиль может входить один или несколько инструментальных.

Процесс создания аккомпанемента состоит в создании стилевых дорожек, назначении стилей мелодическим и ритмическим дорожкам и выполнении команды "Compose", по которой Jammer генерирует партии аккомпанемента и записывает их на стилевых дорожках. Каждая команда Compose генерирует в общем случае разный рисунок аккомпанемента.

10. Распознаватели нот

Достаточно узкий класс программ, пытающихся путем анализа звукового сигнала или изображения выделить в нем отдельные музыкальные ноты (звучащие, нарисованные или напечатанные) и выдать результат в формате MIDI-партитуры. В связи с исключительной сложностью задача для звукового сигнала пока имеет только частные решения - выделение нот из одноголосого произведения, распознавание аккордов и ритмических долей. С распознаванием изображения дело обстоит гораздо лучше - качественно напечатанная партитура распознается в общем случае без ошибок.

Подробнее с работой распознавателей нот ознакомимся на примере следующей программы:

SmartScore

(Разработчик - Musitek. Последняя выпущенная версия - 1.2.2)

Профессиональная система распознавания отсканированных нотных партитур, редактирования, преобразования в MIDI-формат и печати. Разработана "по следам" известной программы MIDIScan.

Исходное изображение может быть загружено из файла или введено со сканера. Для доводки и подчистки изображения имеется несложный графический редактор с набором основных функций - монтажа, поворота, рисования линий, стирания участков. Есть эффективная функция устранения перекоса (deskew): при помощи мыши изображается линия, параллельная горизонтали на изображении, после чего нужный поворот выполняется автоматически.

Функция Recognition запускает распознавание нотного текста. После ее завершения исходное изображение и распознанные ноты отображаются в смежных окнах с синхронной прокруткой, что облегчает внесение исправлений.

Программа имеет достаточно богатый набор средств для расстановки музыкальных обозначений в нотном тексте, а также для редактирования MIDI-данных - Piano Roll и Event List. Поддерживаются наборы инструментов GM, GS, MT-32 и XG.

MIDI-сообщения также могут быть записаны в реальном времени с MIDI-порта.

11. Преобразователи форматов

Выполняют преобразование одного вида звуковой информации в другой без изменения принципа представления данных. Служат для переноса данных между системами, в которых приняты разные форматы и методы кодирования.

Преобразование формата может быть искажающим и неискажающим. При неискажающем преобразовании никакая информация, содержащаяся в исходных данных, не теряется, хотя в процессе может быть добавлена дополнительная информация. При искажающем преобразовании происходит необратимая потеря какой-либо части исходной информации, что нередко влечет за собой ухудшение конечных параметров звука.

Для преобразований справедливо правило: если преобразование формата A в формат B является неискажающим, то обязательно существует обратное преобразование B в A, полностью восстанавливающее всю исходную информацию формата A. Другими словами, преобразование набора данных из A в B и сразу затем обратно в A дает в результате исходный набор данных, если все операции выполнены корректно. Обратное преобразование из B в A в общем случае может быть и искажающим.

Подробнее с работой преобразователей форматов ознакомимся на примере следующей программы:

AWave

(Разработчик - FMJ-Software. Последняя выпущенная версия - 5.3).

Мощный конвертор с оконным интерфейсом под Win32. Поддерживается более 330 различных форматов звуковых файлов, инструментов и банков синтезаторов и трекеров.

Содержит встроенный редактор инструментов: раскладка по клавиатуре, режимы звукоизвлечения, точки зацикливания семпла (loops), параметры генераторов огибающих, LFO, фильтров и эффект-процессора, а также простой встроенный редактор оцифровок с функциями монтажа и настройки циклов. Звучание семплов может быть прослушано на выбранном аудиоустройстве (поддерживается DirectSound).

Описания инструмента и оцифровки могут быть из синтезатора получены по MIDI посредством SDS (Sample Dump Standard), а также переданы обратно в синтезатор.

Предоставляется функция пакетной обработки (Batch Conversion) для множественной обработки файлов без вмешательства пользователя.

12. Считыватели звуковых дорожек с компакт-дисков

Служат для прямого считывания звуковой информации с компакт-диска в цифровом формате посредством привода CD-ROM. В отличие от записи посредством звукового адаптера, при котором происходит двойное промежуточное преобразование - в ЦАП проигрывателя и в АЦП адаптера, переносят цифровое представление звука с дорожки на жесткий диск точно и без потерь.

Для точного (без потери качества) чтения звуковых дорожек вся компьютерная система должна удовлетворять ряду условий:

Привод CD-ROM должен поддерживать функцию прямого чтения звуковых дорожек (команды Read Long, Read Raw Sectors)

Функция прямого чтения в приводе должна быть реализована корректно - то есть без изменений передавать считанную с дорожки звуковую информацию драйверу привода, а также обеспечивать точное позиционирование на нужный звуковой кадр (сектор). Большинство приводов при чтении "промахивается" мимо нужного кадра, что требует специальных программных мер восстановления данных

Драйвер привода и служба управления CD-ROM в операционной системе должны поддерживать операции прямого чтения и буферизацию данных

Программа считывания должна корректно выполнять все необходимые для работы функции

Основной элемент правильной системы, пригодной для считывания звуковых дорожек, - сам привод CD-ROM. При условии выбора подходящего привода (Panasonic CR-584 и выше; Pioneer DR-511, 502S; Sony CDU-711, 811; Samsung 2030, 2430, 3230; Teac 532) остальное обычно не представляет особых проблем.

Программный метод корректной стыковки прочитанных участков с чьей-то легкой руки получил название Jitter Correction, в то время как Jitter - совершенно посторонний термин из области фазовых характеристик сигнала. Более правильно было бы называть этот метод коррекцией ошибок позиционирования.

Прямое чтение дорожек получило устоявшееся жаргонное название Grab (grabbing).

Подробнее с работой считывателей звуковых дорожек с компакт-дисков ознакомимся на примере следующей программы:

WinDAC

(Разработчик - Christoph Schmelnik. Последняя выпущенная версия - 1.49).

Удобная и надежная программа. Поддерживает несколько приводов CD-ROM, для каждого из которых можно задать режимы работы.

Копирование может выполняться в трех режимах:

Normal - чередующиеся чтение с CD и запись на HDD

Burst - перекрывающиеся чтение и запись, приводит к ошибкам на некорректных приводах и драйверах

Sector Synchronisation - чтение с CD "внахлест", когда очередная операция читает несколько секторов, уже прочитанных предыдущей. Такой режим позволяет правильно состыковать прочитанные порции секторов в том случае, когда привод не может точно позиционироваться на заданный сектор

Поддерживается два вида операций копирования: Track - одна или несколько дорожек целиком, и Range - заданный диапазон звуковых кадров в пределах всего диска. Во втором случае предлагается удобная возможность прослушивания фрагмента с коррекцией его начального и конечного участков.

Программа умеет работать с файлом CDPLAYER. INI, в котором стандартный Windows CD Player хранит названия и содержание дисков. При копировании WinDAC может присваивать файлам названия дорожек диска, а также помещать их в каталоги, соответствующие названиям дисков.

При создании файла может использоваться любой системный ACM Codec, так что при использовании хорошего привода, не сбивающегося при прерывистом чтении, возможно прямое преобразование в нужный формат - MP3, ADPCM и др. Поддерживаются также подключаемые модули (plugins) для преобразования выходных форматов и пакеты внешних команд (scripts) для дополнительной обработки полученных файлов.

Дополнительно предоставляются функции простого CD-проигрывателя.

13. Психоакустические компрессоры

Сжимают цифровое представление звуковой фонограммы примерно на порядок посредством так называемого кодирования воспринимаемого, или распознаваемого (perceptual coding). Из психоакустических исследований известно, что отчетливо слухом воспринимаются лишь достаточно яркие и обособленные частотные компоненты, если же из нескольких тонов близкой высоты один имеет значительно большую интенсивность, то он маскирует для слуха менее интенсивные, находящиеся рядом с ним. При удалении маскируемых компонентов подавляющее большинство слушателей, особенно при воспроизведении на аппаратуре среднего класса, не замечает различий с исходным сигналом. Объем маскируемых компонентов весьма значителен, вдобавок при сжатии применяется адаптивное экономичное кодирование. Благодаря всему этому современные компрессоры уменьшают объем звуковых данных примерно на порядок без явно ощутимой потери качества звучания.

В отношении сжатых этими методами фонограмм применяется понятие скорости битового потока (bitrate), достаточной для воспроизведения сжатой фонограммы. Скорость потока является относительным показателем степени сохранения качества звучания при сжатии - на высоких скоростях оно обычно выше, чем на низких, однако во многом это зависит от глубины и точности анализа исходной фонограммы.

Наибольшее распространение получил метод Audio MPEG-1 Layer 3, именуемый чаще всего MPEG-3 или MP3. Менее популярны форматы MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding), VQF (Vector Quantization Format) и MPEG-4.

Надо заметить, что при оценке качества сжатых фонограмм допустимо исключительно тестовое прослушивание. Поскольку эти методы сжатия ориентированы только на человеческое восприятие, никакие объективные показатели - полоса частот, амплитудные, частотные, фазовые и иные характеристики не могут служить критериями качества преобразования.

Подробнее с работой псиакустических компрессоров ознакомимся на примере следующих программ:

1. BladeEnc

(Разработчик - Tord Jansson Последняя выпущенная версия - 0.82).

Небольшой и достаточно качественный компрессор с запуском из командной строки, один из самых скоростных. Существует под множество платформ и ОС: x86, Alpha, M68k, Windows 95/98/NT, Linux, Solaris, SCO и др.

Поддерживает скорости от 32 до 320 Кбит/с и частоты дискретизации 32, 44,1 и 48 кГц. Входной и выходной файлы могут быть стандартными потоками StdIn и StdOut.

Для удобства использования BladeEnc создано несколько оконных графических интерфейсов под Windows 95/NT - AutoBlade, BEShell, BFree, BladeBatch и т.п. Процессор BladeEnc выпускается также в виде независимого DLL-модуля (plugin), который может подключаться к другим программам обработки звука.

Автор рекомендует применять BladeEnc при скоростях потока 160 Кбит/с и выше, признавая, что при низких скоростях более высокое качество обеспечивают продукты Fraunhofer IIS.

2. SoundVQ Encoder

(Разработчик - Yamaha. Последняя выпущенная версия - 2.54 b4).

Компрессор в формат VQF. При скорости потока 96 Кбит/с обеспечивает качество звучания, примерно равное хорошему компрессору MP3 при скорости потока 128 Кбит/с (степень сжатия около 1: 14). При меньших скоростях обеспечивается сжатие до 20 раз.

Поддерживаются входные форматы от 8 кГц/8 разрядов/моно до 44,1 кГц/16 разрядов/стерео.

В состав входит пакетный процессор SoundVQ Batch Encoder для групповой обработки файлов.

14. Проигрыватели

Задачей проигрывателя является простое воспроизведение звукового или музыкального потока. Можно выделить четыре основных класса проигрывателей:

Auduo - для воспроизведения аудиофайлов. Сюда относятся простые проигрыватели форматов WAV, VOC, AU, а также сжатых потоковых форматов - MP3/VQF/AAC, ADPCM, GSM и т.п.

MIDI - для воспроизведения MIDI-файлов. В функцию проигрывателя входит только объединение виртуальных "дорожек" файла и отправка MIDI-событий на заданный MIDI-порт. Собственно интерпретацией данных занимается MIDI-устройство - аппаратный или программный синтезатор.

Трекерные - для воспроизведения трекерных модулей. Такой проигрыватель фактически содержит в себе всю звуковую систему трекера для интерпретации нот и команд модуля.

Сетевые - для воспроизведения широковещательных сетевых потоков в реальном времени. При помощи специальных протоколов (RealAudio, AudioActive, StreamWorks, NetShow) организуются вещательные серверы, которые в реальном времени передают звуковую и видеоинформацию всем подключившимся к серверу клиентам. В задачу сетевого проигрывателя входит расшифровка сжатого формата звука и его воспроизведение через аудиопорт.

Существуют универсальные проигрыватели, сочетающие в себе свойства нескольких классов.

Расшифровка и интерпретация проигрываемого файла может выполняться как самим проигрывателем, так и системными службами или подключаемыми модулями (plugins). Если результирующий звук создается и выводится самим проигрывателем, возможна его обработка (акцентировка басов, расширение стереоэффекта, эквалайзер) и индикация (осциллограмма, спектрограмма).

Многие проигрыватели поддерживают список проигрываемых файлов (playlist).

Полезной функцией ряда MIDI-проигрывателей является посылка команды инициализации синтезатора в режимах GM, GS или XG перед проигрыванием файла, так как многие MIDI-файлы не содержат таких команд ни в начале, ни в конце, из-за чего состояние синтезатора может стать неопределенным.

Подробнее с работой проигрывателей ознакомимся на примере следующих программ:

1. WinAMP

(Разработчик - NullSoft Последняя выпущенная версия - 2.61c).

Очевидно, это самый популярный проигрыватель звуковых модулей. Поддерживает форматы WAV, VOC, MP1, MP2, MP3, STM, S3M, XM, IT, DSM, MED, FAR, ULT, MTM, а также звуковые компакт-диски (CD-DA). Поддерживаются списки форматов M3U, PLS, случайное и циклическое проигрывание.

Распространяется в двух вариантах: базовый - с поддержкой вышеперечисленных форматов, и полный - с дополнительной поддержкой форматов WMA и Mjuice.

Имеет открытую архитектуру, основанную на подключаемых и заменяемых модулях (plugins). За расшифровку входных форматов отвечают модули-декодеры, за вывод на конкретные устройства (Wave Out, DirectSound) - модули вывода. Имеется модуль записи выходного сигнала на диск в WAV-файл (Disk Writer). Большая коллекция модулей находится на сайте WinAMP.

Для внутренней обработки сигнала (DSP/Effects), отображения динамики воспроизведения (Visualization), а также изображения внешнего вида окна проигрывателя (Skin) тоже используются подключаемые модули. В состав входят два стандартных режима отображения динамики - осциллограмма и спектрограмма.

Содержит встроенный 10-полосный эквалайзер с набором пресетов и мини-браузер, через который могут автоматически формироваться запросы на обновление проигрывателя с авторского сайта. Имеет возможность проигрывать файл с удаленного сайта параллельно с его перекачкой.

2. RealPlayer G2

(Разработчик - Progressive Networks Последняя выпущенная версия - 6.06.99).

Сетевой проигрыватель в стандарте RealAudio. Воспроизводит звуковой поток, получаемый с сервера, вместе с серией периодически сменяющихся видеокадров (скорость передачи видео не позволяет передать непрерывный поток по обычному модемному каналу). Позволяет также проигрывать звуковые файлы форматов RealAudio, Audio MPEG, ShockWave и т.п., а также просматривать изображения в форматах GIF и JPEG.

Расшифровка входных форматов выполняется подключаемыми модулями (plugins), большинство которых устанавливается при установке проигрывателя. Поддерживает работу через Proxy-серверы, автоматический выбор наиболее эффективного протокола передачи данных.

Имеет большой список работающих RealAudio-каналов, может динамически отображать новые зарегистрированные каналы. Ведет и отображает статистику передачи, по которой можно судить о параметрах канала связи и эффективности работы протоколов.

15. Системы для радиовещания и дискотек

Предназначены для ведения звуковых программ в реальном времени. Предоставляют возможности оперативного выбора источников звука, заранее заготовленных роликов, динамического управления их воспроизведением.

Подробнее на примере следующей программы:

Virtual Turntables

(Разработчик - Jeff Lee. Последняя выпущенная версия - 1.8).

Программа для диджеев, имитирующая специфический рабочий пульт с двумя проигрывателями винилитовых или компакт-дисков. Позволяет в реальном времени переключать, смешивать и плавно переводить один в другой несколько источников сигнала, одновременно подготавливая следующий номер.

Для прослушивания следующего по очереди звукового номера (обычно через наушники - headphones) одновременно со звучанием основного сигнала через громкоговорители (speaker) может быть использован дополнительный звуковой адаптер. При наличии только одного адаптера стереоканалы смешиваются, основной звук подается в один канал адаптера, а звук для наушников - в другой. При помощи разветвителя эти сигналы разделяются на два звуковых разъема.

Источниками сигнала служат аудиофайлы форматов WAV и MP3, вывод возможен только через DirectSound-порты.

Имеются функции автоматической подстройки скорости воспроизведения одной композиции к другой и их синхронизации, пометки определенных точек внутри композиции и прямого доступа к ним, зацикливание участка звучания, вставка заранее подготовленных звуковых эффектов по нажатию назначенных им клавиш.

Для обработки звука применяется встроенный 10-полосный эквалайзер с поддержкой пресетов и DSP-модули от проигрывателя WinAMP. Могут также применяться модули декодирования от WinAMP, что дает возможность проигрывать через VTT трекерные и другие модули. Поддерживаются модули описания интерфейса (skins), позволяющие менять внешний вид панелей и органов управления.

Поддерживается ведение списков проигрываемых файлов. Возможна прямая запись результата в WAV - или MP3-файл.

16. Утилиты и управляющие программы

Примерами являются:

1. MIDI-Ox

(Разработчик - Jamie O'Connell, Jerry Jorgenrud. Последняя выпущенная версия - 5.5.1).

Полезная программа для диагностики и отладки MIDI-оборудования, портов и драйверов. Обеспечивает трассировку, фильтрование и формирование MIDI-сообщений, а также ведение несложной библиотеки SysEx-банков.

Основные функции: выдача в окно MIDI-сообщений, приходящих с выбранных портов; передача этих сообщений в выбранные выходные порты; запрет приема определенных классов сообщений (фильтрация); замена заданных приходящих событий на другие при отправке в выходной порт (отображение); посылка сформированных программой сообщений Control/Bank/Patch Change и SysEx; имитация MIDI-клавиатуры на алфавитно-цифровой клавиатуре компьютера; посылка команд сброса MIDI-устройства и включения режимов GM/GS/XG. Есть простой MIDI-проигрыватель.

2. Hubi's Loopback

(Разработчик - Hubert Winkler. Последняя выпущенная версия - 2.51).

Драйвер, создающий в системе несколько виртуальных MIDI-кабелей с портами In и Out на каждом конце. К каждому порту может быть одновременно подключено несколько программ (мультиклиентная технология). Сообщения, посылаемые программами в Out-порт кабеля, смешиваются и передаются в In-порт, откуда их могут извлекать другие программы. Таким образом, результат работы одной программы может быть подан непосредственно на вход другой, минуя какие-либо аппаратные MIDI-средства.

Кроме этого, драйвер создает для каждого существующего MIDI-устройства дополнительные мультиклиентные порты, позволяя использовать и эти устройства нескольким программам сразу.

3. MIDI Keyboard Monitor

(Разработчик - Eugene Muzychenko. Последняя выпущенная версия - 1.0)

Простейший монитор MIDI-клавиатуры с разделением ее на два мануала.

Для каждого мануала задается диапазон клавиш (зона) мануала, входные и выходные MIDI-устройства и каналы, номера банка и инструмента. Ноты, принятые из приемного канала соответствующей зоны, переправляются в выводной канал с заданным смещением по высоте. Таким образом, реализуется одновременная игра двумя руками и различными инструментами. При задании перекрывающихся зон нажатие клавиш вызывает одновременное звучание обоих инструментов.

4. XG Edit

(Разработчик - Gary Gregson. Последняя выпущенная версия - 2.645).

Первый широко известный редактор параметров для синтезаторов стандарта XG. Поддерживает популярные звуковые платы DB50, SW60, модули SW1000, MU10, MU50, MU80, MU90, MU100 и сменные модули расширения (plugins) к SW1000 и MU100. Поддерживается также управление дополнительным АЦП для внешнего аналогового сигнала в SW60/1000 и MU10/80/100.

Предоставляет удобную панель управления всеми режимами синтезатора, кроме TG300B. Трехуровневая группировка в окне выбора тембра: класс (мелодические, ударные, эффекты), группа (фортепиано, органы, струнные, духовые, народные) и название конкретного инструмента. По сравнению с группировкой по номерам банков, как это было в ранних версиях, такая структура гораздо более удобна.

Для карты SW60 имеется специальная панель микшера, схематично отражающая функциональную структуру карты, где можно определить пути распространения сигнала и установить его уровни.

Функция Merge MIDI загружает внешний MIDI-файл, объединяя его содержимое с текущими параметрами синтезатора. Если файл содержит собственные команды настройки синтезатора, они отображаются на панели управления. Получившаяся "настроенная" партитура может быть прослушана собственными средствами редактора, после чего сохранена обратно в файл с новыми параметрами.

Музыкант и компьютер. Создание музыки на РС.

Несомненно, компьютер является весьма удобным и мощным "инструментом" в творческой жизни музыканта, или любого другого человека, занимающегося созданием музыки. И однозначного ответа на вопрос, какой компьютер нужен и для каких целей - не возможно. Ибо прежде всего он зависит от того, о каком именно музыканте идет речь - композиторе, дирижере, музыковеде, контрабасисте и т.д. Каждый из них решает свои задачи - а ведь именно они определяют предназначение компьютера, одновременно расширяя круг возможностей музыканта. Однако, попытаемся обобщить некоторые основные направления деятельности музыкантов, в которых компьютер в последние годы играет все большую и большую роль. Вначале, просто перечислим это:

нотно-издательская деятельность;

подготовка цифровых фонограмм (и видеоклипов);

реставрация старых записей;

звукорежиссерская работа;

создание аранжировок и оригинальных композиций с использованием программ-секвенцеров;

синтез звука и электронная музыка;

интерактивные исполнительские системы;

системы алгоритмической музыки;

системы управления партитурой в реальном времени;

создание и использование музыковедческих баз данных;

обучение в музыкальных школах и училищах и т.д.

Конечно, отдельно взятый музыкант никогда не использует все вышеперечисленное, ограничиваясь тем, что близко его специализации. Кроме того, возможности музыкального софта сейчас стремительно расширяются, так что приходится следить за новостями на этом фронте, чтоб не пропустить появления того, чего не хватает именно сейчас.

1. Какой компьютер нужен музыканту?

Это больной вопрос для многих компьютеризующихся музыкантов, вызывающий яростные споры и дискуссии. Еще лет пять тому назад считалось (да, в общем, так оно и было), что PC - машина, для музыкальных задач абсолютно неприспособленная. В некоторых странах до сих пор таково общее мнение. Во Франции, например, до сих пор считают, что для создания музыки на компьютере пригоден только Macintosh. Но в действительности, дело обстоит далеко не так. Появилось много нового музыкального софта для PC, и на нем музыканту вполне можно работать. Итак, какой же компьютер (в среднем) нужен музыканту?

Это должен быть PC с процессором не ниже Pentium 90 и 24 Мбайт оперативной памяти. Видеоадаптер и монитор здесь - вопрос вкуса, но если речь идет об издании нот - то желательно иметь разрешение не менее 800х600 (а лучше - "двухстраничный" монитор) при 16 - или 24-битной цветовой палитре. Если предполагается работа со звуковыми файлами, то объем винчестера должен быть не меньше 4 Гбайт. Важнейшую роль здесь играет звуковая карта, ибо она в данном случае не просто средство "для украшения", а инструмент для профессиональной работы, объединяет в себе средства для аудиозаписи и воспроизведения (в том числе ЦАП/АЦП), сэмплер или синтезатор (иногда и то, и другое), MIDI-интерфейс, эффект-процессор и некоторые другие устройства. Все это располагается на плате, которая вставляется в слот ISA. Среди музыкантов заслуженным успехом пользуются звуковые карты от компании Turtle Beach.

Кроме звуковой карты часто бывает необходима цифровая карта - то есть интерфейс для ввода/вывода цифровых сигналов (например, для записи на цифровые носители - DAT, MiniDisk). Но эти устройства достаточно дороги и, кроме того, капризны в использовании прерываний и каналов прямого доступа к памяти. Немаловажно также значение устройства, через которое музыкант вводит и выводит свой рабочий материал. Здесь, разумеется, не подойдут всякие "мультимедийные" микрофоны и активные колонки; нужно воспользоваться хорошей аудиосистемой и/или качественными наушниками (неплохие экземпляры выпускают Sony и Koss). Если предполагается работа с MIDI, желательна MIDI-клавиатура фортепианного типа, оснащенная педалью, колесом высоты (pitch wheel) и модуляции (вибрато), а также устройством ввода другой MIDI-информации.

Все перечисленное, составляет базовый набор, и обычно количество устройств, а также их качество возрастает по мере необходимости.

2. О нотном наборе

Как известно, написание любой музыкальной композиции начинается с запечатления ее в нотном виде (для тех, кто знает ноты). А дело это весьма кропотливое и трепетное. Благо, у нас есть компьютер и программ для нотного набора сейчас существует великое множество. Некоторые из них совсем простые и свободно представлены в Интернете на условиях shareware (пример - MusicEase). Чем "проще" такая программа, тем менее удобно в ней вводить нотный текст и тем меньше возможностей она предоставляет. В упоминавшемся уже MusicEase лиги, например, получаются не в форме дуг, а состоящими из трех прямых линий; а пока пытаешься стереть один из неверно введенных символов, проходит около минуты. Профессиональные же программы нотного набора, как правило, очень удобны, но при этом сложные, разветвленные, с широким набором возможностей. И далеко не простые в освоении.

Сейчас я для нотного набора, в основном пользуются программой Final (последняя версия имеет номер 3.7.2). Она предоставляет необозримые возможности и имеет удобный и дружелюбный интерфейс. Здесь предусмотрено шесть способов ввода нотного текста в компьютер. Во-первых, обычный ввод щелчком мыши в нужное место экрана (как в более простых программах типа Encore). Во-вторых, "скоростной" ввод с помощью клавиатуры компьютера, когда клавиши цифровой клавиатуры означают различные длительности нот. В-третьих, пошаговый ввод с MIDI-клавиатуры. В-четвертых - транскрипция, то есть запись сыгранной музыки в собственный мини-секвенцер и последующее преобразование ее в нотный текст. В-пятых - так называемый HyperScribe, то есть транскрипция в реальном времени, прямо в процессе исполнения. И, наконец, в-шестых, возможна загрузка стандартного MIDI-файла и его транскрипция. К каждой ноте можно "привязать" артикуляционное обозначение (точка стаккато, акцент и т.п.), или же какую-нибудь надпись, или рисунок; причем в Finale 3.7 появилась возможность импорта (и экспорта) графики в форматах TIFF, WMF и EPS. Надпись или рисунок могут быть также привязаны и ко всей партитуре. Существуют удобные утилиты для группировки нотоносцев, смены размера и тональности, создания подстрочного текста и независимых текстовых блоков, а также независимой графики и "плавающих" тактов, для знаков повторов и окончания, копирования отдельных элементов, поиска и замены нот, транспозиции, редактирования "исполнительских" штрихов для воспроизведения с помощью MIDI, и т.д. и т.п. - все перечислять очень долго, да и нет особого смысла. Во многих американских издательствах формат Finale стал уже стандартом de facto. Здесь важное значение имеет также присутствующая в этой программе поддержка PostScript-формата.

Из других программ нотного набора следует отметить Encore (для Windows или Macintosh), Mosaic и Nightingale (только для Macintosh), а также Score Perfect Pro (не путать со Score для DOS) - очень милая и быстрая программа, первоначально написанная для Atari, но сейчас представленная также в версии для Windows.

3. Расширение композиторских возможностей

С появлением компьютерных технологий композитор получил возможность создавать и использовать при желании (а также наличии необходимого программного обеспечения) звук любого тембра. Современные технологии снимают все принципиальные тембровые ограничения; ограничивающими факторами теперь могут являться только возможности имеющихся в наличии программ, умение композитора ими пользоваться, ну и, конечно, фантазия композитора.

При создании музыкальных композиций с помощью компьютера композитор в простейшем случае имеет в своем распоряжении набор тембров, предоставляемый звуковой картой и/или внешним синтезатором (сэмплером). Как правило, звуковая карта содержит не менее одного "банка" из 128 тембров, а довольно часто количество таких банков возрастает до 5-7 или даже более10. Если композитору не хватает этих тембров, он может выбрать "экстенсивный метод развития": увеличивать число инструментов и звуковых карт, загружать в существующие инструменты новые звуки и банки звуков, и т.д. По сути, в этом еще нет ничего принципиально нового. Гораздо интереснее тот факт, что композитор может редактировать имеющиеся у него тембры, изменяя их спектральный состав по своему усмотрению, а также синтезировать "с нуля" совершенно новые. Таким образом, сейчас можно сочинить тембр, и показательно, что тембр в наше время начинает играть все большую роль в качестве выразительного средства. Очевидно, что чем сложнее тембр отдельно взятого звука, тем менее существенна роль высотной и ритмической компоновки самих звуков. Звук отделяется от понятия "ноты" как таковой и начинает жить собственной жизнью. Причем изменяющийся во времени звуковой спектр может стать настолько сложным, что для целой музыкальной композиции будет вполне достаточно взятия одной "ноты" - звука с таким спектром.

Справедливости ради нужно отметить, что попытки редактирования и создания тембров и целых "тембровых" композиций не раз предпринимались еще до широкого развития компьютерных технологий. Создавались аналоговые синтезаторы, использовались различные "трюки" с магнитофонной лентой и т.п. Однако все это было довольно громоздко и неудобно в обращении, зачастую композиции создавались исключительно ради того или иного технологического фокуса, не оставляя места собственно творчеству. Так, по признанию одного из "отцов" немецкой электронной музыки Карлхайнца Штокхаузена (Karlheinz Stockhausen), во время создания "Электронного Этюда #1" он часами резал и склеивал частички магнитофонной ленты, совершенно при этом не представляя себе заранее звуковой результат. Весьма показателен также тот факт, что авторами такой музыки нередко становились инженеры, а не профессиональные музыканты. Для каждой музыкальной задачи в процессе создания тембра сплошь и рядом могло потребоваться разное оборудование, и это ограничивало творческий процесс, пожалуй, даже в большей степени, чем необходимость пользоваться заранее заданным набором тембров, что и отталкивало профессиональных музыкантов.

В случае же работы с компьютером композитор может иметь под рукой все необходимые средства для сочинения композиции, быстро переключаясь между ними в случае надобности. А удобный пользовательский интерфейс позволяет сосредоточиться на творчестве, не слишком отвлекаясь на чисто технологические вопросы.

Даже если композитор не использует в своем творчестве возможность сочинения тембров, все равно он имеет под рукой мультитембральный инструмент, гибкий и удобный в управлении (в отличие от, например, того же симфонического оркестра), способный справиться с любым, даже и традиционно "неисполнимым" материалом.

Разумеется, для различных музыкальных задач необходимо специальное программное обеспечение. Его можно разделить на:

секвенцерные программы;

системы многоканального сведения;

системы обработки звука;

системы синтеза звука;

системы интерактивной композиции;

программы алгоритмической композиции;

а также универсальные системы.

Рассмотрим их более подробно.

4. О программах-секвенцерах

О программах-секвенцерах (секвенсорах) и их работе мы уже достаточно подробно поговорили в главе "Основные программых для работы со звуком и музыкой". Здесь следует всего лишь напомнить, что эти программы самый популярный и распространенный тип музыкального программного обеспечения среди профессионалов и любителей. Они, в сущности, выполняют всего три задачи: запись MIDI-последовательности, ее редактирование и ее воспроизведение. Причем с первой и третьей они все, как правило, справляются одинаково хорошо (с поправкой на некоторые дополнительные возможности). А вот возможности редактирования MIDI-партитуры могут существенно отличаться, и именно они определяют класс той или иной программы-секвенцера. В простейших программах они могут быть сведены к назначению тембров на каждую дорожку и определению их относительной громкости, а также пространственной локализации.

5. Компьютерная звуковая студия Pro Tools

Еще совсем недавно звуковая студия ассоциировалась у большинства музыкантов прежде всего с многоканальным магнитофоном. Он был центром, "сердцем" практически любой студии, и вокруг него группировались все другие студийные устройства. С появлением компьютерных технологий почетное место многоканального магнитофона все чаще занимает Pro Tools.

Pro Tools - это система многоканальной записи/воспроизведения/редакции звука. То есть здесь прослеживается явная аналогия с секвенцерами, но вместо MIDI-информации мы теперь записываем, редактируем и воспроизводим одновременно с нескольких дорожек аудиоинформацию, то есть собственно оцифрованный звук.

В действительности в лице Pro Tools мы имеем не только многоканальный магнитофон, а полную звукорежиссерскую систему, включающую микшерский пульт и устройства обработки, причем с функцией запоминания времени изменения любых звуковых параметров. Представьте себе звукорежиссера с двумя-тремя десятками рук, которыми он во время сведения одновременно регулирует множество звуковых параметров, запоминая и повторяя все найденные моменты их изменения с точностью до долей миллисекунды!

Работать в системе Pro Tools очень удобно. На экране мы одновременно видим волновую форму всех звуковых отрезков, записанных в систему. С помощью мыши можно графически изменять огибающие громкости и пространственной локализации отдельно на каждой дорожке. Имеется множество дополнительных функций, таких как эхо или реверберация. Ну и, конечно, возможно простым "перетаскиванием" (drag-n-drop) скопировать или же переместить звуковой фрагмент на другое место.

Однако не все так просто с Pro Tools. Это не только программа, для ее работы необходимо соответствующее аппаратное обеспечение. Причем железо для Pro Tools существует в нескольких модификациях, и от него зависит, сколько же звуковых дорожек мы услышим на выходе.

Можно, конечно, работать с моделью Pro Tools, позволяющей прослушивать одновременно 8 или 16 дорожек. Но: дорого. Цена такой модели выше 10 тыс. долларов. Кроме того, программное обеспечение написано только для Macintosh. И для хорошей стабильной работы я бы рекомендовал Macintosh не ниже, чем Quadra. Правда, кто-то мне говорил, что уже существует - или разрабатывается? - система Pro Tools для Windows 95. Однако никакой конкретной информации по этому вопросу я пока не нашел.

Но разве Pro Tools - это единственное решение? Многие музыканты считают, что альтернативы нет, но это не так - альтернативные системы существуют и успешно работают. Например, московский композитор Анатолий Киселев пользуется системой Session 8 и SAW Plus 32 (на базе PC). Недавно появилась информация о выпуске звуковой платы V5 для многоканальных систем. Наконец, возможны и более дешевые решения, зачастую почти не уступающие Pro Tools по своим возможностям.

6. Как обрабатывают звук

Допустим, с помощью секвенсора или нотного редактора мы воплотили нашу музыкальную задумку. Теперь требуется обработать звучание по собственному желанию. Программы для этой цели, называются звуковыми редакторами (о них мы уже знаем из предыдущей главы): на экране мы видим волновую форму сигнала в графическом представлении: по вертикали - амплитуда, по горизонтали - время.

Из важнейших операций для данных програм, как мы помним, можно условно выделить четыре группы:

простейшее редактирование (simple editing);

звуковые процессы (sound processing);

звуковые эффекты (sound effects);

дополнительные инструменты (arbitrary tools).

К группе простейшего редактирования относятся операции, которые не затрагивают внутренней структуры звука - копирование, перемещение, удаление звуковых фрагментов, реверс и т.д. Собственно говоря, такие операции можно осуществить и с обычной магнитофонной записью, но с потерей качества и гораздо меньшим удобством в работе.

К звуковым процессам относятся микширование или перекрестное слияние (crossfade) двух волновых форм, инверсия, изменение амплитуды, добавление (или вычитание, что одно и то же) постоянного смещения (DC offset), нормализация (оптимизация), постепенное нарастание/затухание, расширение панорамы и т.п.

Что касается звуковых эффектов, они добавляют звучанию особый колорит и иногда могут изменить звук очень сильно. К ним относятся задержка, реверберация, амплитудная модуляция (вибрато), эффект флэнджера, фазовые сдвиги, изменение высоты и/или времени звучания, построение амплитудных и/или высотных огибающих, особые эффекты (например, вставка в волновую форму звука кратких зон молчания - gapper, или искажение, имитирующее аналоговые перегрузки - distortion) и т.п. Дополнительные возможности включают использование фильтров, спектральный анализ, систему обмена данными с сэмплером, а также систему шумопонижения.

7. Формирование нового звучания

Итак, программы обработки звука предоставляют музыканту целый мир новых возможностей. Однако все они предполагают, что имеется некий звук-источник, который можно подвергать дальнейшей обработке. Откуда же он берется?

Есть 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 получить на MIDI-инструменте звучание реальных инструментов. Другой способ заключается в "рисовании" волновой формы - программы обработки часто позволяют это делать, переключившись в "карандашный" режим (который так зовется потому, что курсор мыши принимает вид карандаша). Этот способ иногда бывает хорош при создании звуков ударного характера, в то время как периодический сигнал создать таким способом практически невозможно. Но наиболее эффективным методом создания звука "с нуля" является его синтез.

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

При аддитивном синтезе используются синусоидальные сигналы с различной частотой и амплитудой, из которых складывается сложный спектр. Количество его составляющих будет в точности равно количеству исходных чистых тонов.

При субтрактивном синтезе, напротив, используется шумовой сигнал, из которого при помощи фильтров вычитаются ненужные частотные составляющие. Как правило, звук, полученный в результате субтрактивного синтеза, имеет ярко выраженный "шумовой" колорит.

FM cинтез звука, о котором мы говорили в первой главе, был разработан Дж. Чоунингом в своей дипломной работе так же с успехом применялся и применяется в синтезаторах.

При синтезе методом модуляции используется, как правило, небольшое количество простейших сигналов, обычно синусоидальных, которые, влияя друг на друга, могут дать в результате спектр с большим количеством составляющих. Метод частотной модуляции (FM, то есть Frequency Modulation) интересен тем, что с его помощью можно даже из двух синусоидальных сигналов получить спектр с каким угодно количеством составляющих. Амплитудная и кольцевая модуляция, а также нелинейное изменение волновой формы хотя и не дают таких "сногсшибательных" результатов, как FM, но тоже по-своему интересны. Существуют и другие методы синтеза, на которых мы здесь, я думаю, останавливаться не будем.

В профессиональных программах обработки звука, таких, как Sound Forge или Cool Edit, обычно имеются модули и для синтеза звука. В Sound Forge, например, предусмотрена возможность "простого синтеза" основных периодических сигналов, а также четырехоператорного FM-синтеза.

Но следует помнить, что синтез звука - мощное средство для создания, "сочинения" собственных тембров. И для того чтобы быстро и эффективно добиться реального воплощения тембрального замысла, нужно иметь, помимо некоторого навыка работы с программами синтеза, четкое представление о том, какие изменения в спектре звука вызовет изменение того или иного параметра. Подробное теоретическое изложение различных методов синтеза звука четко описано в книге Ч. Доджа и Т. Д.жерса "Компьютерная музыка: синтез, композиция и исполнение".

8. Об интерактивных исполнительских системах

Хотя, в электронной музыке нет разделения между функциями композитора и исполнителя. Все таки, отсутствие необходимости в исполнителях, является большим преимуществом, которое освобождает композиторов от многих проблем. Например, нет необходимости искать и/или подбирать исполнителей, платить им деньги (что бывает не всегда, но часто), организовывать репетиции и т.п. Но, пожалуй, самое главное, что композитор не имеет более нужды передать исполнителю авторский замысел, собственную интерпретацию, - короче говоря, то, что не опишешь словами и не обозначишь нотами.

Как следует из названия, интерактивная музыка предполагает взаимодействие исполнителя и его "электронного партнера" в процессе исполнения. Например, существует и широко используется такая схема: исполнитель начинает играть на каком-либо инструменте; компьютер "реагирует" на его исполнение, исполняя соответствующие звуки; исполнитель, в свою очередь, отвечает на сыгранное компьютером и т.д. Таким образом, имея возможность выбора первоначальных звуков пьесы (которые могут быть, разумеется, до некоторой степени регламентированы композитором), исполнитель фактически строит композицию в соответствии со своим творческим видением. Каждый вариант исполнения такой пьесы может сильно отличаться от остальных, причем не только традиционными параметрами темпа, громкости отдельных звуков и т.п., но также и расположением и количеством звуков. В этом случае "твердую основу" композиции составляет не зафиксированный нотный текст, а алгоритм взаимодействия компьютера и исполнителя. Точнее, это обычно даже совокупность двух алгоритмов: одного для компьютера и одного для исполнителя.

Алгоритм взаимодействия для исполнителя может быть написан обычным "человеческим" языком, пояснен нотными фрагментами и т.д. А алгоритм для компьютера составляется различными способами. Например, может быть использована последовательность условных операций типа "если прозвучал звук в диапазоне от 300 до 367 Гц с амплитудой от 7000 до 9500 условных единиц20 во временном промежутке от 7 до 9 секунд от начала пьесы, то исполнять звуки случайной частоты в диапазоне от 150 до 170 Гц длиной 0,02 секунды с частотой появления, линейно уменьшающейся от 47 до 6 Гц с постоянным затуханием в течение 11,4 секунды".

Для облегчения процесса создания таких интерактивных композиций были разработаны различные программные средства. Например, в парижском центре электронной музыки IRCAM была разработана программа MAX, коммерческую версию которой (для Macintosh) выпускает американская компания Opcode.

Программа MAX - это, по сути, целый язык программирования, предназначенный для создания алгоритмов интерактивного исполнения и реализованный в виде программного приложения с объектно-ориентированным интерфейсом пользователя. MAX работает на уровне MIDI-событий, так что если композитор желает работать с акустическим инструментом, ему необходимо использовать какие-либо конверторы (Pitch-to-MIDI21 и т.п.).

В MAX имеются объекты (операторы), обеспечивающие ввод/вывод MIDI-информации. Между входными и выходными параметрами помещаются модули преобразования. Возможно использовать арифметические и логические операции, ветвления, различные специальные возможности и т.п. Всего в программе более ста типов объектов. Имеется даже небольшой встроенный секвенцер.

Программу MAX использовали многие крупные композиторы, такие, как Ричард Буланже (Richard Boulanger) и Дрор Файлер (Dror Feiler).

Описанная концепция интерактивной исполнительской системы не является единственно возможной. Существуют и другие концепции, и среди них необходимо выделить концепцию системы управления партитурой.

Вначале американский инженер, программист и музыкант Макс Мэтьюз (Max Matthews) заметил противоречие между "музыкантством" и "музыкальностью". Оно выражается в том, что зачастую музыкант-профессионал, вложивший уйму времени и сил в овладение техникой исполнения на каком-либо инструменте и действительно овладевший этой техникой в совершенстве, испытывает затруднения в вопросе художественной интерпретации музыкального произведения. И наоборот, человек, не владеющий тем или иным инструментом в достаточной степени или вовсе не умеющий на нем играть, иной раз способен на собственную интересную интерпретационную концепцию, свое неординарное видение музыки. Только вот беда: донести свою исполнительскую концепцию до слушателей он никак не может из-за технических трудностей исполнения.