Компьютерная обработка звука

Чаще всего эта функция применяется для того, чтобы сделать звуковой фрагмент пригодным для использования с другим материалом. Сначала выделяется фрагмент, который будет удлинен или укорочен, а затем в диалоговом окне подбираются параметры, чтобы найти Ratio (Коэффициент) для изменения его продолжительности. Для этого в зависимости от ситуации выбирается параметр длительности звучания или его темп. Можно также непосредственно определить Ratio как процент от первоначальной длины.

Рассмотрим настройки диалогового окна.

В секции Source (Исходные) показаны параметры исходной записи:

•  Samples (Выборки) – исходная длина выделенного фрагмента в выборках;

•  Seconds (Секунды) – то же в секундах.

Опция Tempo (Темп) служит для задания темпа в выделенном фрагменте. Если на экран выводится шкала, в качестве единицы измерения которой выбран музыкальный метр, при изменении темпа соответственно изменяется и шаг шкалы. Изменится также и темп на странице Tempo/Time code в окне Preferences (меню Options → Preferences).

Опция Bars (Такты) позволяет определить продолжительность выделенного фрагмента в тактах, долях и квантах времени для автоматического расчета темпа, если он неизвестен.

Если длина фрагмента задана в тактах, то в поле справа от опции Bars указывается музыкальный размер. Когда на экран выводится шкала, в качестве единицы измерения которой выбран музыкальный метр, ее шаг меняется соответственно изменению размера. Изменится также и Time signature (Музыкальный размер) на странице Tempo/Time code в окне Preferences (меню Options → Preferences).

Метр в данном контексте – это формат измерения длительности файла, основанный на темпе. Метр делится на такты, доли (четвертные ноты) и кванты времени (составные части четвертных нот).

В элементарной теории музыки метром называют непрерывную последовательность повторяющихся ритмических единиц равной длительности, другими словами – долей, или отрезков времени. Подробнее о музыкальном метре см. раздел «Музыкальный метр и размер» в главе «Редактирование нотной записи».

В секции Result (Результат) задаются параметры результирующей записи:

•  Samples (Выборки) – длина выделенного фрагмента в выборках;

•  Seconds (Секунды) – то же в секундах.

Необходимую длину фрагмента можно задать временем его начала и окончания в каком-либо из форматов Time code (Код времени).

Time code – это отметка относительного времени, применяемая в кино и видео для маркировки кадров и измеряемая в часах, минутах, секундах и кадрах. Форматы различаются числом кадров в секунде, что зависит от принятых в той или иной стране стандартов частоты смены кадров. Например, в Европе для видео используется частота 25 кадров в секунду.

Если в секции Result задается новый темп, опция Tempo (Темп) в секции Source должна быть определена.

Кнопка Reset (Сброс) используется для отмены всех настроек, изменяющих продолжительность звучания, и установки в 100 % (длительность не меняется) опции Ratio (Степень изменения продолжительности), которая необходима при запуске расчета кнопкой Process (Выполнить).

Когда активизирована опция Auto Quantize (Автоматическое квантование), длина возникающего в результате файла будет соответствовать настройкам секции Result. Без данной опции фактическая продолжительность файла может на несколько миллисекунд отличаться от заданной. Если такой точности не требуется, для лучшего качества звука опцию следует оставить отключенной.

Особые эффекты

К особым эффектам можно отнести компрессию (сжатие динамического диапазона), дисторшн (искажение, имитирующее аналоговые перегрузки), вокодер, караоке и т. п.

Компрессией (от англ. compression – сжатие) называют сжатие динамического диапазона сигнала, когда тихие звуки усиливаются, а громкие ослабляются. На слух компрессия воспринимается как уменьшение разницы между тихим и громким звучанием исходного сигнала. Используется для последующей обработки методами, чувствительными к изменению амплитуды сигнала. В звукозаписи повсеместно применяется для снижения относительного уровня шума и предотвращения перегрузок в звуковых каналах. В качестве гитарной приставки позволяет значительно (на десятки секунд) продлить звучание струны без затухания громкости.

Дисторшн (от англ. distortion – искажение) – это намеренное искажение формы звука, которое придает ему резкий, скрежещущий оттенок. Наибольшее применение данный эффект получил в качестве гитарного эффекта (электрогитара стиля heavy metal). Достигается чрезмерным усилением исходного сигнала до появления ограничений в усилителе (среза пиков импульсов) и даже его самовозбуждения. Благодаря этому волновая форма исходного сигнала приближается к форме прямоугольных импульсов, отчего в нем появляется большое количество новых частотных составляющих, резко обогащающих спектр. Этот эффект применяется в различных вариациях (fuzz, overdrive и т. п.), отличающихся друг от друга способом ограничения сигнала (обычное или сглаженное, весь спектр или полоса частот, весь амплитудный диапазон или его часть и т. п.), соотношением исходного и искаженного сигналов в выходном, частотными характеристиками усилителей (наличие или отсутствие фильтров на выходе).

Вокодер (от англ. voice coder – кодировщик голоса) – синтез речи на основе произвольного входного сигнала с богатым спектром. Речевой синтез реализуется при помощи формантных преобразований. Выделение из сигнала с достаточным спектром нужного набора формант с необходимыми соотношениями придает сигналу свойства соответствующего гласного звука. Изначально вокодеры использовались для передачи кодированной речи: путем анализа исходного речевого сигнала из него выделялась информация об изменении положений формант (переход от одного звука к другому), которая кодировалась и передавалась по линиям связи, а на приемном конце блок управляемых фильтров и усилителей синтезировал речь заново. Подавая на блок речевого синтеза звучание, например, электрогитары и произнося слова в микрофон блока анализа, можно добиться эффекта «разговаривающей гитары»; при подаче звучания с синтезатора получается известный «голос робота», а подача сигнала, близкого по спектру колебаниям голосовых связок, но отличающегося по частоте, меняет регистр голоса – мужской на женский или детский и наоборот.

Караоке (от англ. karaoke) – это удаление из песни голоса исполнителя с тем, чтобы получить так называемую «минусовку» (-1), которую можно использовать в качестве сопровождения при собственном пении. Если в песне звучит голос только одного исполнителя, он обычно находится примерно посередине стереопанорамы, и удалить его можно путем вычитания одного канала из другого. Если голос находится не точно посередине, перед вычитанием нужно уравнять амплитуды голоса в обоих каналах. Если поют несколько голосов, они могут быть удалены путем фильтрации соответствующих частот. Естественно, все эти преобразования приводят к заметной потере качества фонограммы.

Караоке также называют специально сделанные фонограммы песен без голоса исполнителя.

Компрессия, расширение и ограничение звукового сигнала

Говоря о компрессии применительно к звуку, имеют в виду уменьшение динамического диапазона: или громкие звуки делаются тише, или тихие делаются громче, или изменяются и те, и другие.

Этим же термином называют упаковку данных в цифровых системах для увеличения объема передаваемой информации при определенной скорости передачи данных (измеряемой в килобитах в секунду). Такая компрессия применяется, например, в системах MPEG или Dolby AC3. Чтобы не возникало путаницы, подобное сжатие мы будем называть компрессией данных (о нем пойдет речь в разделе, посвященном резервному копированию). Здесь же мы рассматриваем исключительно компрессию динамического диапазона.

Для сжатия в звукозаписи и радиовещании используют несколько близких по принципу действия устройств: собственно compressor (компрессор), limiter (лимитер, или ограничитель), expander (экспандер, или расширитель) и gate (гейт, или подавитель).

Компрессор сжимает динамический диапазон записи, для чего уменьшается уровень сигнала большой громкости и применяется усиление ко всему файлу, чтобы поднять общий уровень громкости. Компрессия часто применяется к записям вокальных и музыкальных партий, чтобы получить сопоставимые уровни громкости. Это позволяет достичь более выровненного, наполненного звука.

Лимитер, или ограничитель,  – это пороговый компрессор с большим коэффициентом уменьшения динамического диапазона. Ограничители используются в радиовещании для гарантии того, что уровень громкости не превысит некоторый порог перегрузки электрического оборудования, когда возникают заметные искажения сигнала. Ограничители также применяются гитаристами для создания искаженного, долго не затухающего звука.

Экспандер, или расширитель, увеличивает динамический диапазон сигнала, понижая уровни громкости тихих сигналов. Расширители обычно используются для уменьшения шума или для особого выделения динамики фрагмента.

Гейт, или подавитель,  – это пороговое устройство, отсекающее слабые сигналы, уровень которых находится ниже некоторого заданного порога. Гейты применяются для устранения шумов в паузах.

Опасности сжатия

24 бита, 96 кГц, многоканальный звук – это часть новых реальностей, новых свойств наступающей эры первоклассного цифрового звука. Прежде чем мы сумеем использовать эти возможности в полной мере, надо научиться не повторять прошлые ошибки. Одна из них – излишняя компрессия динамического диапазона при мастеринге компакт-дисков.

Динамический диапазон

Чтобы постичь искусство сжатия, нужно научиться оценивать мощь динамического диапазона музыки. Что в музыке вызывает наш интерес?

На короткое время (пока длится сингл по радио или на дискотеке) наше внимание могут захватить громкость звучания и его мощь. Но дома интерес вызывает прежде всего разнообразие динамики. Хорошая музыка, написанная для длительного музыкального восприятия, содержит разумную смесь разнообразия и подобия в динамике. Неуклонно громкая и однообразная музыка может наскучить очень быстро. Любой музыкальный стиль, который – как это ни странно звучит – теряет музыкальность, быстро умирает.

Динамический контраст играет в музыке большую роль. Современная музыка усвоила 250-летний урок классической композиции, включив в себя мелодическую и гармоническую структуру. Любой стиль в своем развитии может избежать утомительного звучания за счет расширения динамического диапазона. Тишина и тихий звук дают передышку, после которой громкий звук часто кажется даже более захватывающим. Музыка на радио, телевидении и в Internet в настоящее время слишком сжата и поэтому не может передать всю широту динамического диапазона. Это возможно только в концертных залах.

Компрессор как инструмент управления динамическим диапазоном

Сжатие – это инструмент, который, находясь в руках профессионала, помогает создать действительно красивую запись. Многие музыкальные стили основаны на сжатом звуке, от диско и рэпа до heavy metal. Опытный звукорежиссер может творчески использовать компрессию, чтобы украсить звук и сформировать новые эффекты. Такое сознательное искажение использовалось в каждом стиле современной музыки.

Это подобно работе живописца: многие художники, способные создать естественно выглядящий пейзаж, отказались от этого во имя абстракции. Но опытный наблюдатель понимает, что хотел сказать художник. В самом деле, требуется гораздо больше работы и умения, чтобы сделать звучание записи натуральным. В музыке, как и в изобразительном искусстве, сначала надо научиться наносить естественные краски, и только затем можно верно понять искусство создания искажений. Изучите, где сжатие полезно, а где оно оказывает плохую услугу музыке. Сжатая запись может звучать приемлемо на дешевых магнитофонах, но при воспроизведении на высококачественной аппаратуре звук будет безжизненным. Поэтому сингл или клип надо записывать по-другому, нежели альбом.

Компрессоры обычно используются при записи, сведении и мастеринге. У каждого имеется собственный стиль работы с компрессорами. Однако начните работать без них. Компрессор понадобится позже, чтобы избавиться от некоторых проблем; сам по себе он не заменяет качественной записи. Сначала научитесь работать с естественными динамическими диапазонами музыкальных инструментов, а затем уже начните изменять их с помощью компрессоров.

Графическое изменение динамического диапазона в Sound Forge

В меню Effects выберите опцию Dynamics (Динамический диапазон), затем Graphic (Графический). Откроется окно Graphic Dynamics (Графическое изменение динамического диапазона), показанное на рис. 1.72.

Рис. 1.72. Окно Graphic Dynamics