Применение графического эквалайзера
В современных программах звуковой обработки одиночные фильтры не встреча-
ются. Для фильтрации звуковых сигналов применяется система, включающая набор
полосовых и режекторных фильтров и называемая эквалайзером (EQ).
40
Эквалайзеры применяются для того, чтобы скорректировать звучание (ампли-
тудно-частотную характеристику) выходного сигнала. Для тех же целей они широко
используются в процессе звуковой обработки или синтеза.
Для создания простого графического эквалайзера один и тот же звуковой сигнал па-
раллельно подается на несколько полосовых фильтров, количество и ширина полос
которых подобраны так, чтобы перекрыть весь слышимый частотный диапазон. В
дальнейшем регулируется выходной уровень каждого из сигналов, после чего они
суммируются.
На обычном графическом эквалайзере выходной уровень сигнала каждого фильтра
регулируется ползунковым регулятором, и общий вид расположения этих регулято-
ров дает графическое представление о выполняемом преобразовании сигнала.
Чем шире полоса каждого фильтра, тем меньше фильтров требуется для пере-
крытия всего частотного диапазона и тем грубее звуковое преобразование.
Технологии синтеза звука
Для получения звука в звуковых модулях используются технологии синтеза и
сэмплирования.
Синтез звука состоит в том, что звук генерируется несколькими генераторами про-
стых волновых форм — синусоидальной, прямоугольной, треугольной, случайной
(белый шум) и т.д. Синтез звука позволяет генерировать самые различные тембры
звучания.
Для реализации синтеза звука применяются перечисленные ниже методы .
Аддитивный (Additive)
Базируется на математической модели Фурье, в которой любое периодическое ко-
лебание можно представить в виде суммы чистых тонов (синусоидальных колебаний с
различными частотами и амплитудами). По этому принципу, например, создается звук
в духовом органе.
Этот метод позволяет получить любой периодический звук, и процесс синтеза хо-
рошо предсказуем. Основной недостаток — для звуков сложной структуры могут по-
требоваться сотни генераторов, что достаточно сложно и дорого реализовать.
Разностный (Subtractive)
В основу этого метода положена генерация звукового сигнала с богатым спектром
(множеством частотных составляющих) с последующей фильтрацией (выделением од-
них составляющих и ослаблением других). Речевой аппарат человека построен на
этом принципе.
Достоинства метода — относительно простая реализация и довольно широкий
диапазон синтезируемых звуков. Недостаток— для синтеза звуков со сложным спек-
тром требуется большое количество управляемых фильтров, которые достаточно
сложны и дороги.
Частотно-модуляционный (Frequency Modulation)
Автор этой технологии, иначе часто называемой FM-синтезом, — американец
Джон Чоунинг (John Chawning). Этот метод позволяет из минимального числа си-
41
  нусоидальных генераторов (в FM-синтезе их принято называть операторами) полу-
чить сколь угодно сложные спектры, состоящие практически из любого количества
компонентов. Еще одно достоинство метода состоит в том, что параметрами опера-
торов очень легко управлять.
Таким образом, этот метод синтеза позволяет с помощью небольшого количества
генераторов добиться большого количества спектральных составляющих на выходе.
Сэмплерный (Sample)
В данном методе в цифровом виде записывается реальное звучание сэмпла, которое
затем в нужный момент воспроизводится. Для получения звуков различной высоты
воспроизведение соответствующим образом ускоряется или замедляется. Чтобы тембр
звука не изменялся слишком сильно, используется несколько записей звучания через
определенные интервалы (обычно через одну-две октавы).
В музыкальном звуковом ряду интервал октава соответствует восьми ступеням.
Частота звуков, расположенных через октаву, относится как 2:1. В тех-
нике увеличение мощности сигнала в два раза (на октаву) соответствует 3 дБ, а
увеличение амплитуды на октаву — 6 дБ.
Сэмплерный метод позволяет получить сколь угодно точное подобие звучания ре-
ального инструмента, однако для этого нужны достаточно большие объемы памяти.
Для уменьшения требуемого объема памяти применяется зацикливание сэмпла
(Looping). В этом случае записывается только короткое время звучания инструмента,
затем в нем выделяется средняя фаза с установившимся звуком (Sustained), которая
при воспроизведении повторяется до тех пор, пока включена нота (нажата клавиша), а
после отпускания воспроизводится концевая фаза.
Термин петля (Loop) позволяет обозначить циклически проигрываемые
сэмплы. В Adobe Audition 3.0 такая функция присутствует.
Этим термином называют также сэмпл, предназначенный для циклического
проигрывания, т.е. такой, у которого переход из конца в начало сделан неза-
метным. Обычно это сэмплы из нескольких звуков.
Составная петля, сложенная из отдельных сэмплов, называется грувом (Groove). Анало-
гичным термином обозначается оригинальное ритмическое решение.
Таблично-волновой (Wave Table)
Этот метод синтеза— разновидность сэмплерной технологии. Его особенность
заключается в том, что записывается не все звучание фрагмента целиком, а его от-
дельные фазы — атака, начальное затухание, средняя фаза и концевое затухание.
Такой подход позволяет резко снизить объем памяти, требуемый для хранения сэм-
плов. Эти фазы записываются на различных частотах и при различных условиях
(мягкий или резкий удар по клавише рояля, различное положение губ и языка при
игре на саксофоне и т.п.), в результате чего получается семейство звучаний одного
инструмента. При воспроизведении эти фазы нужным образом составляются, что по-
зволяет при относительно небольшом объеме сэмплов получить достаточно широкий
42
спектр различных звучаний инструмента и заметно усилить выразительность звуча-
ния.
Основная проблема этого метода — в сложности сопряжения различных фаз друг с
другом, чтобы переходы не воспринимались на слух и звучание было цельным и не-
прерывным.
Метод физического моделирования (Physical Modeling)
Этот метод синтеза состоит в моделировании физических процессов, опреде-
ляющих звучание реального инструмента на основе его заданных параметров. На-
пример, для скрипки моделируются порода дерева, состав лака, геометрические раз-
меры, материал струн и волос смычка и т.п.). В связи с крайней сложностью точного
моделирования даже простых инструментов и огромным объемом вычислений данный
метод имеет ограниченное применение.
Процесс сэмплирования
При сэмплировании для получения хорошей имитации акустического инстру-
мента записывается один из звуков этого инструмента, а затем запись проигрывается с
различной скоростью, что позволяет сформировать звуковые сигналы различной вы-
соты.
Поскольку акустические инструменты при громком и тихом исполнении произ-
водят разные по спектральному составу звуки, для решения этой проблемы либо за-
писывается несколько звуков различной громкости, либо встраивается система спе-
циальных корректирующих фильтров.
При транспонировании записанного звука на другую высоту происходит искажение
тембра за счет смещения формант.
Транспонирование (Transpose) — это изменение высоты тона звукового
сигнала.
При простом транспонировании записанного звука вместе с основными состав-
ляющими транспонируются и формантные области, в результате чего тембр звука
изменяется практически до неузнаваемости.
Чтобы искажения были минимальными, в этом случае записывается не единст-
венный звук акустического инструмента, а множество звуков, начиная с самого низ-
кого и заканчивая самым высоким. Для получения хорошей имитации инструмента с
помощью сэмплирования необходимо записать по 4-6 звуков на каждую октаву, а за-
тем с помощью фильтров и других специальных средств сгладить переходы между
ними.
Длительность звучания изменяется методом звуковой петли. Для этой цели сэм-
плированный звук проигрывается от начала до конца не один раз, а множество, причем
сразу по его окончании воспроизведение начинается заново.
Следует отметить, что звуковой сигнал имеет следующие фазы развития:
■ Атака (Attack). Характеризует само начало звука.
43
■ Стабильный участок сигнала (Sustain). Зависит от атаки и существенно отли-
чается от этой фазы параметрами. На стабильном участке громкость и
тембр остаются более или менее постоянными.
■ Постепенное затухание сигнала (Fade out).
Таким образом, каждый раз при возвращении к началу сэмпла слышится резкий пе-
репад уровня амплитуды. Тембр звука также постепенно изменяется — при зату-
хании звука исчезают верхние спектральные составляющие. Все это делает приме-
нение звуковой петли без изменения параметров от начала до конца сэмпла непри-
емлемым.
В связи с наличием этих проблем в большинстве сэмплеров (звуковых карт) ис-
пользуется неполная петля и звук воспроизводится фрагментами.
Для получения хорошей ровной петли некоторые сэмплеры позволяют подкор-
ректировать волновую форму засэмплированного звука в соответствии с параметрами
петли. Эта технология называется перекрестным слиянием (Crossfade).
Технология звуковой петли предоставляет возможность использовать не очень
длинные засэмплированные звуки для получения более продолжительных звуков на
выходе, что позволяет сэкономить место в оперативной памяти звуковой карты, а
также использовать системные ресурсы в менее напряженном режиме.
Краткий обзор программ работы со звуком
Назначение конвертеров
Для работы с звуковыми файлами используются программы нескольких типов:
конвертеры, секвенсоры, музыкальные редакторы, плагины и т.д.
Для преобразования файлов из одного формата в другой используются программы-
конвертеры. Несмотря на то что почти все звуковые редакторы поддерживают функ-
ции конвертирования, существует много специальных программ этого типа.
Относительно новым типом программ-конвертеров являются различные коди-
ровщики, применяющие технологию MPEG.
Рассмотрим некоторые из них:
Convert преобразует файлы нескольких десятков различных форматов — файлы
цифрового звука (.raw, .wav, .voc), инструментов акустических и синтезаторов (.pat,
.sbk, .krz, .syw), партитур и инструментов трекеров (.mod, .s3m, .xm). Любые хотя бы
частично совместимые форматы могут быть преобразованы один в другой в пределах
общей совместимости.
Amove Audio предназначена для простого и надежного конвертирования звуковых
файлов. При автоматической обработке программа поддерживает подключаемые мо-
дули формата DirectX, а также относительно простой набор инструментов. Она спо-
собна обрабатывать 64-разрядные аудиоданные с более чем двумя каналами и кон-
вертировать и обрабатывать файлы огромного объема.
44
GermaniX Transcoder поддерживает все самые популярные музыкальные форматы
(.mp2, .mp3, .тр4, .ogg, .wma, .aac, .т4а, .flac, .lpac и т.д.). Программа работает очень
просто — достаточно добавить в нее необходимые файлы, выбрать желаемый формат и
запустить процесс кодирования. Возможность настройки параметров кодирования для
всех аудиоформатов и встроенный редактор метаданных обеспечивают высокую эф-
фективность работы этого конвертера. Программа GermaniX Transcoder может рабо-
тать в пакетном режиме и обладает возможностью легко создавать и использовать
собственные языковые файлы.
Soft Encode Dolby Digital позволяет с помощью ПК получить объемный звук в
формате Dolby Digital. Она чрезвычайно проста в использовании и намного более
гибкая в работе по сравнению с аппаратными кодировщиками. Все, что вам нужно
сделать, — открыть шесть звуковых файлов, заранее приготовленных в каком-нибудь ау-
диоредакторе, определить для каждого из них свой канал звучания, сбалансировать
относительную громкость каналов и щелкнуть на кнопке, запускающей процесс коди-
рования. Кодировщик Soft Encode не имеет возможностей, позволяющих редак-
тировать аудиофрагменты. Можно только регулировать уровень громкости и сдвиг
по времени.
Компьютерные программы обработки и
реставрации звука
Программы музыкального редактирования этого класса предназначены для счи-
тывания, монтажа, обработки, преобразования и сохранения аудиоданных в файлах
различных форматов. При этом звуковая информация, представленная в аналоговой
форме, преобразуется в цифровую форму, пригодную для хранения на компьютере.
Программы обработки звука обеспечивают редактирование звуковых файлов му-
зыкальных произведений любых стилей и любой степени сложности. Музыкальный
редактор способен изменять параметры звука, вырезать или вставлять фрагменты,
очищать звук, усиливать или ослаблять его интенсивность, а также вносить или, на-
оборот, удалять искажения звука.
Программы музыкального редактирования позволяют обрабатывать информацию
в обычном и MIDI-формате. В качестве основного стандарта для хранения звуковых
файлов используются wave-файлы с расширением .wav, .mрЗ или .snd.
Цифровой интерфейс музыкальных инструментов MIDI (Musical Instrument Digi-
tal Interface) обеспечивает связь между ПК и музыкальными синтезатора-
ми и предназначен для профессиональных исполнителей.
Ниже рассмотрены наиболее популярные редакторы обработки и реставрации
звука:
Adobe Audition – это тот пакет является более современным вариантом програм-
мы Cool Edit Pro от фирмы Syntrillium Software Corporation и представляет собой
45
профессиональный инструмент для работы с аудиофайлами, ориентированный на спе-
циалистов в области обработки аудио- и видеопродукции. Программа предлагает
широкие возможности микширования, редактирования, создания мастер-копий и на-
ложения звуковых эффектов. Благодаря простому интерфейсу и интуитивно по-
нятным инструментальным средствам редактора она может использоваться для ра-
боты с аудио- и видеоматериалом даже начинающими пользователями.
Cubase SX 3- принадлежит к числу наиболее мощных универсальных музыкальных
редакторов профессионального уровня, который предоставляет широкие возможности
для работы с музыкой и звуком на всех этапах создания композиций.
Программа может использоваться в качестве профессиональной виртуальной сту-
дии звукозаписи. Для этой цели она располагает виртуальными синтезаторами, встро-
енными эффектами и обработками.
Для работы с Cubase SX 3 требуется мощный ПК с звуковой картой экстраклас-
са, MIDI-клавиатура и микрофон. При наличии студийной аппаратуры программа
Cubase SX 3 интегрирует виртуальные и аппаратные компоненты в эффективно
функционирующее единое целое. Для наиболее эффективного использования про-
граммы требуется внедрение в Cubase SX 3 технологии VST System Link, позво-
ляющей распределять задачи, связанные с ресурсоемкими вычислениями, между не-
сколькими компьютерами, объединенными в сеть.
Этот аудиоредактор обладает следующими основными возможностями:
■ Сохранение набросков мелодии
■ Гармонизация и аранжировка музыки
■ Подбор звуков для мелодий
■ Запись голоса вокалистов и партий инструментов
■ Обработка полученных треков различными эффектами
■ Сведение композиции с реализацией громкостного, частотного баланса и рас-
пределения звуков на стереопанораме
■ Выполнение мастеринга
■ Подготовка альбома для записи на различные носители
Sound Forge – это то одна из самых популярных и полезных программ, предназна-
ченных для обработки аудиоматериалов на профессиональном уровне. С се помощью
можно обрабатывать аудиофайлы, редактировать неудачно записанные партии ка-
ких-либо музыкальных инструментов, создавать и записывать звуковые файлы, а
также работать с аудиорядом видео.
Программа Sound Forge успешно объединяет в себе практически полный набор
современных звуковых эффектов и мощные средства редактирования звуков для по-
следующего их использования в сэмплере. Этот редактор совместим с любой звуковой
картой ПК. Пакет Sound Forge включает акустический пакетный преобразователь
(Sonic Foundry's Batch Converter), который позволяет в одном пакете обработать
множество файлов, эффектов и процессов.
Благодаря удобному интерфейсу и большому числу предустановок с программой
успешно могут работать любители и полупрофессионалы.
Дополнительно отметим также программы редактирования звука WaveLab и Soft-
ware Audio Workshop (SAW), которые могут представлять интерес для начинающих.
46
Секвенсеры
Программы, предназначенные для профессионального музыкального применения,
называются секвенсерами (Sequencer). Эти приложения предназначены для написа-
ния музыки; подобные по функциональности утилиты могут входить в состав паке-
тов волновых редакторов. Секвенсер позволяет записывать и редактировать MIDI-
данные, которые поступают на ПК от музыкальных инструментов. Программа перево-
дит звуки в запись на нотном стане, которая в оцифрованном виде хранится на ПК. В
дальнейшем могут быть изменены любые параметры оцифрованного звука (высота то-
на, длительность и интенсивность звучания).
Секвенсеры, наряду с MIDI, также позволяют записывать звук с микрофона или
любого другого источника. Таким образом, можно создавать большое число аудио-
дорожек для их последующей обработки, редактирования и воспроизведения парал-
лельно с MIDI-дорожками. Программа-секвенсер также обычно позволяет зани-
маться композицией законченного произведения.
Ниже рассмотрены примеры программ-секвенсеров:
Cakewalk Pro Audio — одна из самых известных профессиональных программ для
композиторов. Она Отличается от других программ этого типа удобством использо-
вания. Cakewalk была одной из первых программ, в которых появилась поддержка
дополнительных подключаемых модулей (Plug-In) разнообразных аудиоэффектов,
созданных для интерфейса DirectX. Для использования этих модулей, которые ра-
ботают в реальном времени, достаточно щелкнуть на кнопке Preview, и можно на-
страивать все параметры, выбранного эффекта прямо в процессе воспроизведения
звукового фрагмента.
Cakewalk SONAR Studio Edition — продолжение линейки Cakewalk Pro Audio. Все
лучшее из этой программы перешло в SONAR, и дополнительно были внедрены новые
эффективные средства создания музыки и обработки звука.
Основные свойства программы таковы:
♦ Возможность записи и редактирования MIDI-композиций
♦ Наличие MIDI-эффектов и поддержка всего существующего MIDI-
оборудования
♦ Возможность записи, редактирования и воспроизведения звука, оцифрован-
ного с частотой дискретизации до 192 кГц и разрядностью до 24 разрядов
♦ Экспорт и импорт цифрового звука в различных форматах
♦ Возможность работы с DX-плагинами и VST-плагинами (аудиоэффектами и
обработками реального времени) и наличие подключаемых виртуальных син-
тезаторов (DX-инструментов)
♦ Графическое управление параметрами синтеза звука
♦ Возможность автоматизации любого параметра воспроизведения, обработки и
синтеза звука
♦ Наличие средств для работы с сэмплерными лупами и группами
47
| 
