АУДИОИСКУССТВА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ. ОБРАБОТКА ЗВУКА

Обработка звука обычно направлена на получение новых звуков из уже существующих, либо придание им дополнительных качеств или устранение существующих (например, добавление эффекта хора, удаление шума или щелчков). Каждый из методов синтеза и обработки имеет свою математическую и алгоритмическую модель, что позволяет любой из них реализовать на компьютере. Однако, многие методы, будучи реализованы точно, требуют слишком большого объема вычислений, отчего их обычно реализуют с какой-либо степенью допущения.


В. Карп.

Технологии и оборудование аудиоискусства. Обработка звука.


Под обработкой звука следует понимать различные преобразования звуковой информации с целью изменения каких-либо характеристик звучания. К ней относятся: способы создания различных звуковых эффектов, фильтрация, методы очистки звука от нежелательных шумов, изменение тембра и т.д.

Основные типы обработки звука.

1.     Амплитудные преобразования. Выполняются над амплитудой сигнала и приводят к ее усилению (либо ослаблению) или изменению по какому-либо закону на определенных участках сигнала.

2.     Частотные преобразования. Выполняются над частотными составляющими звука.

3.     Фазовые преобразования. Сдвиг фазы сигнала тем или иным способом.

4.     Временные преобразования. Реализуются путем наложения, растягивания или сжатия сигналов. Позволяют создать, например, эффекты эха или хора, а так же влиять на пространственные характеристики звука.

Приведу для примера несколько наиболее известных спецэффектов создаваемых с помощью различных методов обработки звука.

1. Echo (эхо). Реализуется с помощью временных преобразований. Для получения эффекта эха необходимо на оригинальный входной сигнал наложить его задержанную во времени копию. Для того чтобы человеческое ухо восприняло копию сигнала как его повторение, а не как отзвук основного сигнала, необходимо время задержки установить равным примерно 50 миллисекундам. На основной сигнал можно наложить не одну копию, а несколько. В таком случае на выходе получится эффект многократного повторения звука (многоголосого эха). Чтобы эхо казалось затухающим, на исходный сигнал  накладывают не просто задержанные копии сигнала, а приглушенные по амплитуде.

2. Reverberation (повторение, отражение). Эффект заключается в придании звучанию объемности, характерной для большого зала, где каждый звук порождает соответствующий, медленно угасающий отзвук. С помощью реверберации можно «оживить» фонограмму сделанную, например, в заглушенном или небольшом помещении. От эффекта «эхо» реверберация отличается тем, что на входной сигнал накладывается задержанный по времени выходной сигнал, а не задержанная копия входного.

3. Chorus (хор). В результате применения этого эффекта звучание сигнала преображается в звучание хора (или одновременного звучания нескольких музыкальных инструментов, звуков). Получение этого эффекта аналогично созданию эффекта «эхо» с той лишь разницей, что задержанные копии входного сигнала подвергаются слабой частотной модуляции (в среднем от 0.1 до 5 Гц.) перед смешиванием с входным сигналом. Увеличение  количества голосов в хоре достигается путем добавления копий сигнала с различным временем задержки.

Оборудование для обработки сигналов существует как в аппаратном исполнении (эффект-процессоры), так и в программном. Например — вокодеры, хорусы, ревербераторы существуют как в виде аппаратуры, так и в виде программного обеспечения.

Обработку сигнала можно разделить на два вида: обработка «на ходу» и пост-обработка.

Обработка «на ходу» подразумевает возможность осуществлять вывод обработанного сигнала почти одновременно с его вводом. Например: исполнитель поет в микрофон, а эффект-процессор преобразует его голос и слушатель слышит уже его обработанный вариант.

Пост-обработка – это обработка записанного сигнала. Существует множество разного рода операций со звуком, которые нельзя реализовать на ходу, и которым требуется пост-обработка.

Устройства, предназначенные для обработки звука, а так же его ввода и вывода в компьютер называют звуковыми картами.

Звуковые карты принято делить на звуковые, музыкальные и звукомузыкальные. По конструкции же все звуковые платы можно так же разделить на две группы: основные (т.е. те которые устанавливаются на материнской плате компьютера и обеспечивают ввод и вывод звуковых данных) и дочерние (имеющие принципиальное конструктивное отличие от основных плат – они чаще всего подключаются к специальному разъему, расположенному на основной плате). Дочерние платы чаще всего служат для обеспечения или расширения возможностей MIDI-синтезатора.

Звуковые и звукомузыкальные платы выполняются в виде устройств встроенных (либо вставляемых) в слот материнской платы. Обычно они имеют два аналоговых входа — линейный и микрофонный, и несколько аналоговых выходов — линейные выходы и выход для наушников. В последнее время их так же стали оснащать цифровыми входами и выходами -  CD, MIDI и т.д.

Основные блоки звуковых и звукомузыкальных плат:

1.     Блок цифровой обработки сигналов (кодек).

2.     Блок синтезатора (в музыкальных картах).

3.     Интерфейсный блок (в звуковых картах чаще всего отсутствует).

4.     Микшерный блок. Обеспечивает регулировку: уровней сигналов с линейных входов, уровней с MIDI  входа и входа цифрового звука,  уровня общего сигнала, панорамирования, тембра.

Теперь рассмотрим основные существующие компьютерные программы, предназначенные для обработки звука.

Наиболее важные из такого рода программ — редакторы цифрового аудио. Основные их возможности: обеспечение записи (оцифровки) звука и его сохранение на диске, многоканальное сведение звука на нескольких виртуальных дорожках, обработка специальными эффектами, очистка от шумов. Они имеют развитую навигацию и инструментарий в виде спектроскопа и прочих виртуальных устройств, управление (и управляемость) внешними устройствами, преобразование аудио из формата в формат, генерацию сигналов, запись на компакт диски и многое другое.

Другая группа программ носит название — секвесторы. Это программы для написания музыки. Они выполняются либо в виде привычного нотного стана, либо в виде виртуальной клавиатуры.

Не существует программ, которые обеспечили бы все возможные обработки звука. Поэтому их разработчики  позаботились о возможности подключения к ним  внешних инструментов (внешних подключаемых модулей) — «плагинов».

Существует так же ряд программ-анализаторов звука, позволяющих довольно точно проводить его различные измерения.

Немаловажную роль играют и специализированные реставраторы аудио, позволяющие восстанавливать утерянное качество аудиоматериала, удалять нежелательные щелчки, шумы, треск, специфические помехи записей с аудиокассет и т. д.

Отдельная категория — звуковые программы, предназначенные для создания музыки — трекеры.

И буквально несколько слов о дальнейших перспективах развития цифровых обработок звука. Сегодня здесь намечаются два новых перспективных направления: системы голосового распознавания (которые в дальнейшем позволят создать действительно интерактивное радио) и синтез звука (который, несомненно, даст толчок развитию аудиоанимации).

 

При перепечатке данной статьи или ее цитировании ссылка на первоисточник обязательна: Копирайт © 2010 Вячеслав Карп — Зеркало сцены.

Print Friendly

Коментарии (0)

› Комментов пока нет.

Добавить комментарий

Pingbacks (0)

› No pingbacks yet.