Старая пластинка: Что такое цифровой звук и реставрация звука с помощью цифровой обработки

В нужном нам месте нажимаем кнопку Stop, и в окне программы наблюдаем записанную фонограмму (рис. 3).

Рис.3

Сохраним записанный шедевр в wav-файл (File - Save as). Далее, если у вас используется «SB Live!», открываем уже знакомый нам FFT-фильтр (Transform-Filters-FFT Filter) и, выбрав пресет SBCORRECtion и нажав кнопку ОК, начинаем выравнивать АЧХ записанного сигнала (рис. 4). Далее приступаем к удалению тресков и щелчков полученной фонограммы 2.

рис.4

Для чего все вместе отправляются в меню Transform-Noise Reduction-Click/ Pop Eliminator, где в открывшемся окне выбираются наиболее оптимальные параметры очистки звука (данные были представлены профессиональными реставраторами, съевшими не одну собаку на этом деле).

На рис. 5 эти параметры представлены на всеобщее обозрение. Но вначале нам нужно нажать кнопку Auto Find All Levels, а уж потом на ОК для запуска процесса очистки звука.

рис.5

После окончания предварительной очистки звука давайте сохраним полученный результат в wav-файл под другим именем - будет с чем сравнивать результат. Как ни крути, даже после удаления треска и щелчков в фонограмме остается характерный шум виниловой массы, который мы и попытаемся убрать при помощи Transform-Noise - Reduction-Noise - Reduction.

В чем суть процесса? Из имеющегося звукового сигнала мы просто вырежем (или сотрем, если угодно) составляющую этого самого шума, для чего сделаем снимок паразитного сигнала. Чуть выше говорилось о том, что вполне целесообразно при записи захватить пустые участки звуковой дорожки в начале и конце композиции. Если мы увеличим рис.3, то вполне отчетливо увидим, что начальный участок фонограммы имеет вот такой вид (рис. 6).

рис.6

Если после увеличения мы не нашли начальный участок - не пугайтесь, а подведите курсор мыши к ползунку вверху рисунка и сдвиньте этот ползунок влево, где и найдете начало фонограммы. Теперь мышью выделяйте начальный участок с шумом, соответствующий примерно 3 секундам звучания (время указано на панельке снизу), и в меню Transform-Noise, Reduction-Noise, Reduction при помощи кнопки Get Profile from Selection сделаем снимок столь ненавистного нам шума. Но предварительно выставим наиболее оптимальные  значения некоторых параметров, которые можно увидеть на рис. 7 вместе со снимком шума. А чтобы услышать предварительный результат работы шумодава, нажмем на кнопку Preview, не забыв заранее выделить очищаемую фонограмму. Если результат устраивает, нажимаем кнопку ОК и начинаем процесс шумоподавления, длящийся намного меньше, нежели очистка сигнала от треска и щелчков. После окончания не будет лишним сохранить полученный результат под другим именем, чтобы иметь представление о всех ступенях очистки звука.

рис.7

Следует сказать, что после полной очистки фонограммы от шумов уровень сигнала весьма ощутимо снижается, а, следовательно, придется нормализовать сигнал при помощи команды Transform-Amplitude-Normalize, что займет совсем немного времени.

Наконец настала пора провести заключительную фазу нашего  процесса, а именно - обрезку нашей фонограммы по краям, и сохранение ее, родимой, в файле. Сразу скажу, что обрезать ненужные начальный и конечный участок звукового файла можно и в «Cool Edit» при помощи выделения ненужного участка и команды Edit-Cut.

Для тех, кто хочет перевести в цифровую форму записи с компакт-кассет, задача упрощается ровно на один этап - очистку фонограммы от шума и щелчков. После окончания записи музыки на хард, в FFT-фильтре выбираем настройку MCRESTORation, выравниваем АЧХ сигнала с кассетника, а дальше просто начинаем процесс шумоподавления и нормализации сигнала.

Ну-с, приведенный в божеский вид, очищенный и подстриженный кусок фонограммы сохраняем кому как нравится - wav-формат или иной.  С первым можно делать что угодно, вплоть до кодирования в МР3. Да чуть не забыл, нужно же еще записать все это дело на CD, что бы потом комфортно можно было послушать где-нибудь на плеере у друзей, раздувая щеки и ноздри от собственной значимости в процессе обновления звука.

В итоге вы должны записать на CD подготовленные звуковые файлы.

4. Подготовка файлов

Теперь запишем музыку на CD. Используем Nero. Другие программы, разумеется, работают аналогично. Запустите Nero и выберите Compile a new CD и Audio-CD. Откроется просмотр композиций и диспетчер файлов. Перетащите WAV-файлы в окно композиций. Перетаскиванием в этом окне можно изменять порядок файлов. Потом выделите все композиции, щелкните по ним правой кнопкой и выберите Properties. Установите длину пауз между композициями. Если паузы существуют уже в самих файлах, то это значение лучше всего установить как ноль. После этого вызовите закладку Filters. Здесь также находятся инструменты для улучшения качества звука. С помощью функции нормализации можно выровнять громкость отдельных композиций: Подчеркните поле Normalize и в качестве метода установите Maximum. Nero настроит у всех композиций возможную максимальную громкость таким образом, чтобы не произошло искажений звука. Закройте диалог щелчком по ОК.

5. Разделение файла wave на отдельные композиции

Теперь разделите большие файлы на отдельные части, с тем чтобы проигрыватель CD распознал композиции. Щелкните по соответствующему файлу и снова откройте диалог Properties. Вызовите закладку Indexes, Limits, Split. Nero последовательно отобразит звуковые волны. Потом осуществите разделение: там, где у волны отобразится зарубка, находится предполагаемое начало композиции. Действительно ли это так, вы выясните, если щелкните по этому месту и нажмете Play. Если речь идет о переходе, выделите диапазон и щелкните по Zoom In. Щелчком мыши вставьте серую линию в то место, где вы хотите разделить композиции. Потом щелкните по Split. Перейдите в Full View, в случае необходимости повторите все еще раз и в заключение подтвердите сделанное нажатием ОК. С помощью "Свойств" присвойте названия отдельным композициям. После этого нажмите в панели инструментов кнопку для записи CD, установите скорость, щелкните по Write - и все, Вы обладатель собственного шедевра!

6. Перспективы и проблематика

Перспективы развития и использования цифрового аудио видятся  очень широкими. Казалось бы, все, что можно было сделать в этой области, уже сделано. Однако это не так. Остается масса еще совсем незатронутых проблем.

Например, область распознавания речи еще очень не развита. Давно уже делались и делаются попытки создать программное обеспечение, способное качественно распознавать речь человека, однако все они пока не приводят к желаемому результату. А ведь долгожданный прорыв в этой области мог бы неимоверно упростить ввод информации в компьютер. Только представьте себе, что вместо набора текста его можно было бы просто надиктовывать, попивая кофе где-нибудь неподалеку от компьютера. Имеется множество программ якобы способных предоставить такую возможность, однако все они не универсальны и сбиваются при незначительном отклонении голоса читающего от заданного тона. Такая работа приносит не столько удобств, сколько огорчений. Еще куда более сложной задачей (вполне возможно, что и неразрешимой вовсе) является распознавание общих звуков, например, звучания скрипки в звуках оркестра или выделение партии рояля. Можно надеяться, что когда-нибудь такое станет возможным, ведь человеческий мозг легко справляется с такими задачами, однако сегодня говорить о хотя бы малейших сдвигах в этой области рано.

В области синтеза звука также есть пространство для изучения. Способов синтеза звука сегодня существует несколько, однако ни один из них не дает возможности синтезировать звук, который нельзя было бы отличить от настоящего. Если, скажем, звуки рояля или тромбона еще более-менее поддаются реализации, до правдоподобного звучания саксофона или электрогитары добиться еще так и не смогли – существует масса нюансов звучания, которые почти невозможно воссоздать искусственно.

Таким образом, можно смело сказать, что в области обработки, создания и синтеза звука и музыки еще очень далеко до того решающего слова, которое поставит точку на развитии этой отрасли человеческой деятельности.

7.Глоссарий терминов

1)  DSP – Digital Signal Processor (цифровой сигнальный процессор). Устройство (или программный механизм) предназначенное для цифровой обработки сигналов.

2)  Битрейт – применительно к потокам данных - количество бит в секунду (bits per second). Применительно в звуковым файлам (например, после lossy-кодирования) – каким количеством бит описывается одна секунда аудио.

3)  Звук - акустическая волна, распространяющаяся в пространстве; в каждой точке пространства может быть представлена функцией амплитуды от времени.

4)  Интерфейс - совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для организации взаимодействия различных устройств.

5)  Интерполяция - отыскание промежуточных значений величины по некоторым известным ее значениям; отыскание значений функции f(x) в точках x, лежащих между точками xo<x1<... <xn, по известным значениям yi = f(xi) (где i = 0,1, ..., n).

6)  Кодек – программа либо устройство, предназначенное для кодирования и/или декодирования данных.

7)  Ресэмплинг (re-sampling) – изменение частоты дискретизации оцифрованных аудио данных.

8)  Сонограмма – график, способ представления спектра сигнала, когда по оси абсцисс откладывается время, по оси ординат частота, а амплитуды гармонических составляющих на соответствующих частотах отражает насыщенность цвета на пересечении временной и частотной координат.

9)  Формат файла (звукового) - структура данных в файле.

Источники:

Журнал Chip декабрь 2001г.

Интернет-журнал www.WebSound.ru

Статьи :

Д.Михайлов

Д.Шмунк

Александр Радзишевский ( http://Websound.ru/)

Александр Чижов (http://cooler.it/)

Журнал «Копьютерра» 6.2002, Евгений Яворских

Приложения:

CD-Rom с примерами.

34