Методы и средства работы со звуком и музыкой

      В стандарте CD частота дискретизации  равна 44,1 кГц. Для цифровых звуковых магнитофонов стандартная частота дискретизации составляет 48 кГц. Звуковые карты, как правило, способны работать в широком диапазоне частот дискретизации. Важно, чтобы максимальное значение частоты дискретизации было не менее 44,1 кГц, в противном случае качества звучания CD достичь не удастся. Следует различать частоту дискретизации в АЦП/ЦАП, предназначенных для оцифровки внешних сигналов, и частоту дискретизации в ЦАП WT-синтезатора звуковой карты. Значение последней может не совпадать с указанными стандартными значениями. 

3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ  ЗВУКА НА КОМПЬЮТЕРЕ 

      3.1. MIDI-технология 

      Появившаяся в начале восьмидесятых годов MIDI-технология вскоре получила новый импульс в  связи с широким распространением персональных компьютеров.

      Миди  файл представляет собой список ссылок на звуки в WT синтезаторе звуковой карты, и список команд, таких как тональность, продолжительность, скорость звука и т.д.

      Основными недостатками MIDI считаются низкая скорость передачи информации, узкий диапазон изменения параметров и ограниченная сфера применения. В то время как одно из главных ее достоинств — небольшой объем файлов — в последнее время уже потеряло решающее значение: цены на пишущие CD-приводы и “болванки” для записи становятся все доступнее. А с появлением широких возможностей по использованию при создании музыки готовых, заранее записанных музыкальных фраз с CD-качеством (всякие “лупы”, “сэмплы” и т.п.) многие “артисты” вообще решили, что таких проблем, как обучение нотной грамоте, владению инструментом, MIDI-технология и пр. для них не существует.

      Однако  если принять во внимание, что MIDI-технология изначально предназначалась не для  записи или воспроизведения музыки, а только лишь для управления на некоем расстоянии (в пространстве и времени) синтезаторами, звуковыми модулями и прочими “железными” ящиками, то многие претензии к ней будут сняты. Во-первых, MIDI-технология остаётся ведущей в компьютерной и аппаратно-студийной области. Во-вторых, она совершенствуется, учитывает новые требования и новые технические возможности. Об этом говорит последовательное появление стандартов GM, GS и XG. В-третьих, идея оказалась настолько удачной, что MIDI-технология вовлекает в сферу своего влияния все новые и новые области, для которых она и не предназначалась, — управление магнитофонами, устройствами звуковой обработки, микшерскими пультами (не говоря уже о мультимедийных продуктах и компьютерных играх). 

      3.1.1. Описание MIDI-интерфейса. 

      MIDI — Musical Instrument Digital Interface — компьютерный протокол (иногда говорят — язык), предназначенный для связи одного музыкального устройства с другим. Оба эти устройства должны обладать любого вида микропроцессором или программой, которые поддерживают MIDI-протокол.

      Пример  использования MIDI: На синтезаторе вы можете играть ноты, выбирать новый тембр инструмента, менять громкость, но сам он сейчас не звучит. Все перечисленные действия передаются по MIDI-кабелю в виде команд на звуковой модуль. Последний выполняет все эти действия (звучат сыгранные ноты, меняется тембр и громкость) и выдает звук через обычные динамики.

      Цель MIDI — управлять работой музыкального устройства не с его панели или клавиатуры, а на расстоянии (по MIDI-кабелю) — с другого устройства. Для этого второе устройство передает первому последовательность управляющих команд, которые называются MIDI-сообщениями.

      3.1.2. Какая информация  передается с помощью  MIDI

      Все, что вы делаете, управляя работой  своего музыкального устройства (крутите  ручки, нажимаете на кнопки, играете  на клавиатуре), может передаваться в виде управляющих MIDI-сообщений на ваше устройство с другого MIDI-устройства.

      MIDI-сообщение  передает не сам звук (аудиоинформацию)  или какие-то его характеристики, а только управляющие команды,  которые выполняются устройством-получателем. 

      Сам процесс передачи MIDI-сообщения может осуществляться в реальном времени (во время исполнения или воспроизведения музыки), но может быть и разорванным во времени. В этом случае MIDI-сообщение записывается в виде файла на дискету или жёсткий диск компьютера, а потом считывается устройством-получателем. 

      3.1.3. Музыкальные устройства  принимающие информацию  по MIDI 

      Технология MIDI с самого начала была предназначена  для связи между самыми различными устройствами (синтезаторами, звуковыми  модулями, компьютерами, устройствами цифровой обработки звука и многими другими).

      MIDI-устройство  должно иметь: 

1. внутри — программу или микропроцессор, который понимает MIDI-информацию;
2. снаружи — разъемы, к которым подсоединяется MIDI-кабель.

 

      3.1.4. MIDI-разъемы 

      По MIDI-кабелю (в отличие, скажем, от телефонного) информация передается всегда в одном направлении. Поэтому каждый MIDI-разъем используется только для одной цели в зависимости от его вида.

Таблица 1.

Виды MIDI-разъемов

 
 

     В качестве разъема для MIDI используется стандартный европейский 5-контактный разъем.

      3.1.5. Соединение MIDI-устройств  между собой

      Всегда  одно устройство передает MIDI-сообщение, другое получает. MIDI-кабель связывает  разъем MIDI Out передающего устройства с разъемом MIDI In принимающего. Если вы хотите направить информацию в обратную сторону, вы должны соединить устройства по-новому (в соответствии с тем, что было сказано в предыдущем предложении) или использовать еще один кабель и, опять же, связать MIDI-выход одного устройства с MIDI-входом другого (рис. 2). 

Рис. 2.

По  одному MIDI-кабелю синтезатор передает MIDI-сообщение  на звуковой модуль. Затем (но не одновременно) по другому MIDI-кабелю этот модуль может  послать свое MIDI-сообщение  на синтезатор. 

      У любого устройства имеется только один MIDI-выход. Поэтому, если с него нужно посылать команды на два или несколько других устройств, используется разъем MIDI Thru. Тогда подключение устройств-приемников происходит последовательно (рис. 3). Но имеются, конечно, и специальные приборы, которые способны разветвлять MIDI-сообщения. Тогда нет необходимости в последовательном подключении MIDI-устройств. 

Рис. 3. 

      Компьютер посылает MIDI-сообщения для синтезатора  и звукового модуля через свой MIDI-выход. Они оба поступают на MIDI-вход синтезатора, оба выходят через его разъем MIDI Thru. Синтезатор не может добавить никакую свою информацию, поэтому эти MIDI-сообщения в неизмененном виде поступают на MIDI-вход звукового модуля. Каждое из устройств-получателей само определяет, какие команды, находящиеся в MIDI-сообщениях, ему следует выполнять. Кривые линии  изображают MIDI-кабели, прямые линии  — схематический путь MIDI-информации.

      Итак, первое — при подключении MIDI-устройств вы всегда должны учитывать направление передачи информации. Второе — при подключении третьего и следующих MIDI-устройств вы должны пользоваться разъемом MIDI Thru. Третье — передаваемая MIDI-информация аналогична управлению вашим синтезатором с помощью ручек, кнопок или клавиш.

 

       3.2. Mp3 - технология сжатия звуковой информации 

Само название МрЗ  появилось в результате сокращения аббревиатуры MPEG-1 Layer3.

      MPEG (Motion Pictures Expert Group) - это группа при Международной организации по стандартизации и Международном электрическом комитете, которая занимается разработкой стандартов для цифрового сжатия видео и аудио информации. А зачем сжимать эту информацию? Во-первых, для экономии экономических и материальных ресурсов при передаче информации на расстояние по каналам связи (в том числе и спутниковым), а во-вторых, для ее хранения.

      Стандарт MPEG-1 является потоковым форматом и  состоит из аудио, видео и системной  частей. Последняя часть содержит информацию об объединении и синхронизации  двух первых.

      Передача  данных происходит потоком независимых  отдельных блоков данных - фреймов, получаемых при "нарезке" на равные по продолжительности участки, которые кодируются независимо друг от друга.

      Всего в настоящее время существует пять видов (номеров) стандартов MPEG:

      1) MPEG1 - сжатие аудио и видео с общей скоростью до 150 Кбайт/сек (аудио 38, 44.1, 48 килогерц);

      2) MPEG2 - сжатие аудио и видео с общей скоростью до 300 Кбайт/сек (аудио 38, 44.1, 48 килогерц), сжатие аудио ИДЕНТИЧНО MPEG1;

      3) MPEG2.5 - сжатие аудио с пониженным разрешением (аудио 16,22.05,24 килогерц).

      4) MPEG3 - многоканальный MPEG1+MPEG2. Этот стандарт практически не используется;

      5) MPEG4 - новомодный стандарт. Его особенность: может держать до 8-и каналов аудио (то есть AC-3 - цифровое расширение системы Surround.

      Здесь под термином 'кодирование" понимается процесс, позволяющий получать файл в сжатом виде, который занимает меньше места на диске и соответственно быстрее передается по каналам связи. В сжатой форме файл использоваться не может, соответственно, перед использованием его необходимо декодировать. Сжатие файла происходит не всегда с положительным результатом. Результат напрямую зависит от метода компрессии и от содержимого самого файла.

      Принцип кодирования сигнала в MPEG Audio основан  на использовании психоакустической  модели (Psycho-acoustics), суть которой в следующем: происходит передача только той звуковой информации, которая может быть адекватно воспринята подавляющим большинством слушателей, а вся остальная, увы, безвозвратно теряется.

     Существуют  и «комбинированные» форматы компьютерного звука. Например, можно «сконструировать» музыкальную композицию из небольших периодически повторяющихся «кусочков» цифрового звука — сэмплов. Именно по такому принципу создаются композиции в популярном сегодня стиле «хаус», «транс», «техно».... Короче — вся простая (чтобы не сказать грубее — примитивная) танцевальная, ритмическая музыка. Такой тип музыки — нечто среднее между цифровой и синтезированной — называется «трэкерным» и имеет пусть ограниченную, но верную аудиторию поклонников. 
 

4. МУЗЫКАЛЬНОЕ ПРОГРАМНОЕ  ОБЕСПЕЧЕНИЕ 

      4.1. Классификация музыкального  программного обеспечения 

      Постараемся классифицировать программы, задействованные  в традиционной технологии создания современной музыки. Выделим как минимум 5 основных типа музыкальных программ:

     1. Программы для записи и обработки  цифровой музыки (Sound Forge, WaveLab, СооlEdit, SAW Plus).

     2. Секвенсоры — редакторы синтезированной  (MIDI) музыки (MidiStudio, MIDI Orchestrator Plus, Cakewalk Pro, Cubase).

      3. Сэмплеры и конструкторы сэмплированных  мелодий (от простых «конструкторов»  типа Вand-In-А Вох до мощных и дорогих комплексов).

      4. Музыкальные проигрыватели, предназначенные, в основном, для развлечения пользователя в минуты отдыха ( Winamp, STP Player, Jet Audio и другие).

      5. Сервисные утилиты, производящие конвертацию звука, его компрессию, архивацию и т.п.

4.2. Программы для записи и обработки цифрового звука

 

     В принципе, программа для записи цифрового звука с какого-либо источника (микрофон, компакт-диск, внешний источник звука — радио, видео или обычный магнитофон) в Windows имеется — Звукозапись (Sound Recorder). Но «Звукозапись» способна записывать лишь крохотные — не больше полуминуты! — отрезки звука. Следовательно, только для того, чтобы записать звук, нужна более умелая программа — например, условно-бесплатная версия программы CoolEdit, созданная Дэвидом Джонсоном (http://www.syntrillium.com). Эта программа способна работать с файлами объемом до 1 Гбайт – что соответствует почти двум часам звука