Управление звуковой картой компьютера

        - Секвенсоры (sequencers)

        - Трекеры (trackers)

        - Нотные редакторы (score editors)

* Музыкальные процессоры (music/MIDI processors)

* Автокомпозиторы (auto composers)

* Автоаккомпаниаторы (auto accompaniment generators, jammers)

* Распознаватели нот (score recognition software)

* Преобразователи форматов (format convertors)

* Считыватели звуковых дорожек с компакт-дисков (CD rippers/grabbers)

* Психоакустические компрессоры (psychoacoustic compressors)

* Проигрыватели (players)

* Системы для радиовещания и дискотек (delivery systems)

* Утилиты и управляющие программы (utility/control software)

Многие программы сочетают в себе функции из разных классов: например, звуковые редакторы и секвенсоры нередко предоставляют также возможности процессоров (обработка в реальном времени), а музыкальные процессоры и автокомпозиторы часто имеют функции секвенсора.

1. Звуковые процессоры

          Имитируют работу типовых устройств обработки звука, применяемых в студийной работе -усилителей, ограничителей, шумоподавителей, компандеров, эффект-блоков и т.п. Существует три основных типа процессоров:

* Нелинейные (off-line) - получают сигнал в виде дискового файла, предварительно записанного другими средствами, и записывают результат обработки в другой дисковый файл.

* Сквозные реального времени - получают сигнал непосредственно с аудиопорта и выводят результат в другой порт.

* Подключаемые модули (plugins) - получают сигнал от другой программы при помощи специального программного интерфейса (API) и возвращают результат обработки этой же программе. Фактическим стандартом такого интерфейса стал Microsoft DirectX. Модули обычно поддерживают обработку в реальном времени.

Процессоры первого типа разрабатывались достаточно давно, уступая место процессорам второго типа по мере роста мощности компьютеров. После появления системы DirectX популярные процессоры разрабатываются в этом интерфейсе.

Подробнее с работой звуковых процессоров ознакомимся на примере  нескольких прграмм:

1.  DSP/FX Virtual Pack

(Разработчик - Power Technology. Последняя выпущенная версия - 6.2.)

Программа имеет набор модулей обработки, которые могут использоваться как посредством интерфейса DirectX, так и непосредственно обрабатывать сигнал, полученный из Wave-файла или аудио-порта. Модули могут использоваться также в качестве расширителей системы многоканальной записи SAW и проигрывателя WinAMP.

Алгоритмы перенесены с аппаратной платы эффектов DSP/FX. При наличии в системе плат DSP/FX модули могут использовать процессоры плат; в противном случае вся обработка выполняется программно.

Каждый модуль поддерживает набор пресетов (предустановок) и управление параметрами посредством MIDI-контроллеров.

В состав пакета входят следующие модули обработки:

StudioVerb - параметрический ревербератор с моделированием помещения.

AcousticVerb - еще один тип ревербератора.

Optimizer - мягкий пиковый ограничитель и сглаживатель цифровых шумов (dithering).

Aural Activator - генератор гармоник для восстановления потерянных высокочастотных составляющих.

Stereo Pitch Shifter - модуль стереофонического изменения высоты. Изменяет высоту входного сигнала в соответствии с поступающими MIDI-нотами и перемещением регулятора Pitch Bend. Может использоваться для коррекции неточно выдержанных по высоте нот.

Multi-Tap Delay - имитатор множественных отражений внутри помещения, от реверберации до длительных эхо.

Analog Tape Flanger - имитатор аналогового ленточного фленжера.

Multi-Element Chorus - имитатор хорового эффекта путем моделирования пространственного разделения звука.

Parametric EQ - 8-полосный параметрический эквалайзер.

Auto-Panner - модуль автоматического позиционирования сигнала на стереопанораме.

Tremolo - модуль внесения амплитудного вибрато (тремоло).

Widener - расширитель зоны стереоэффекта.

2. Cylonix Vocoder

(Разработчик - James J. Clark. Последняя выпущенная версия - 2.00).

18-полосный вокодер реального времени.

В основу многополосного вокодера положено то, что, речевой аппарат человека работает по разностному принципу: исходный звук голосовых связок, богатый гармониками, подвергается динамическому управлению - резонансному усилению, амплитудной модуляции и фильтрованию - при прохождении через речевой тракт. Принцип работы такого вокодера состоит в разложении речевого управляющего сигнала (modulator) на заданное количество частотных полос и анализе динамики в каждой полосе. Полученные в результате анализа сигналы с определенной точностью повторяют динамику работы речевого тракта. Эти сигналы управляют банком частотных фильтров, через которые пропускается богатый гармониками несущий сигнал (carrier); в результате на выходе банка образуется "говорящий" несущий сигнал, как если бы звук подобного тембра издавали сами голосовые связки.

Как несущий, так и управляющий сигнал может быть сгенерирован несколькими способами - самой программой, введен с аудио-порта, либо взят из готового Wave-файла.

Вокодер имеет множество параметров: ширина полосы фильтра, пропорции смешивания входных и выходных сигналов, способы распознавания речевых звуков, режим воспроизведения высоты управляющего сигнала, виды отображения управляющих сигналов на банки фильтров. Различные способы отображения - сдвиг на несколько полос, инверсия, перестановка соседних полос и т.п. - позволяют в чрезвычайно широких пределах менять тембр полученного сигнала.

Каждый канал вокодера имеет набор регуляторов - уровень, стереопанорама, время затухания, задержка, время и интенсивность эха, уровень дополнительных искажений.

Возможно также отключение анализа управляющего сигнала - тогда программа работает, как обычный 18-полосный эквалайзер.

2. Системы многоканальной записи и сведения

Предназначены для многодорожечной записи и воспроизведения фонограмм подобно многоканальному магнитофону, а также для оконечного сведения (микширования) многодорожечной фонограммы. Основными функциями являются монтажные операции на дорожках, совмещение звуковых фрагментов, организация плавного перехода одних фрагментов в другие, регулировка громкости и положения на стереопанораме для каждой дорожки, перезапись всей дорожки или ее отдельных фрагментов.

Большинство систем многоканальной записи предназначено для работы в серьезных студийных условиях, поэтому практически все они имеют поддержку удаленного управления (MMC), синхронизации с внешними устройствами (SMPTE). Ряд современных систем поддерживает также синхронизацию с видеороликами.

В многоканальных системах используется преимущественно неразрушающий (non-destructive) монтаж. Это означает, что программа оперирует на многодорожечной панели не с самими звуковыми данными, а лишь со ссылками на их фрагменты (clips). Это заметно уменьшает требования к памяти, ускоряет доступ к данным и вдобавок защищает их от нежелательного изменения.

Подробнее с работой систем многоканальной записи и сведения ознакомимся на примере нескольких прграмм:

1. DDClip Pro

(Разработчик - SoftLab-NSK Последняя выпущенная версия - 3.01)

 Новосибирская система многоканальной записи, монтажа, сведения и компоновки с видеоданными.

Предоставляет до 32 аудиодорожек, одну MIDI-дорожку и две видеодорожки. Каждая дорожка может содержать произвольное количество клипов - звуковых или видеофрагментов, каждый из которых, в свою очередь, является ссылкой на определенный участок исходных данных - аудио, MIDI или видео.

Технология работы в DDClip основана на подборе и совмещении клипов всех трех видов. Для создаваемого ролика заготавливаются все необходимые фрагменты, затем они в нужном порядке расставляются по дорожкам, после чего выполняется точная подгонка, выравнивание, настройка уровней громкости и панорамы, наложение эффектов и окончательное сведение.

На видеодорожках доступны простые операции видеообработки - обрезание кадра, плавные переходы между кадрами. Видеоролики воспроизводятся на любом устройстве с интерфейсом Video for Windows.

Поддерживается дополнительный монитор для вывода видеороликов.

На клипы могут накладываться профили - огибающие громкости и стереобаланса. Также могут быть наложены эффекты реального времени - delay, echo, chorus, phaser, flanger, графический/параметрический эквалайзеры. Несколько эффектов могут быть связаны в цепочку. На весь проект могут быть наложены глобальные (master) эффекты из этого же набора.

Вспомогательное окно Clip Collection (коллекция клипов) является удобным средством для быстрого выбора подходящих клипов и перетаскивания их в нужные места дорожек.

2.  n-Track Studio

(Разработчик - Flavio Antonioli Последняя выпущенная версия - 2.0.2).

Система записи, монтажа и сведения с некоторыми функциями MIDI-секвенсора. Возможен разрушающий и неразрушающий монтаж. Количество аудио- и MIDI-дорожек не ограничено. Поддерживаются работа с DirectSound-портами и звуковые форматы до 24 разрядов и 96 кГц.

Имеет раздельные индикаторы уровня записи и воспроизведения, возможность синхронизации с видеороликом (AVI/MPEG), огибающие громкости/панорамы в режиме неразрушающего редактирования, метроном.

Для обработки применяются собственные и DirectX-модули, обработка возможна как при воспроизведении, так и в режиме прямого ввода с порта (live input). В состав встроенных модулей входят Chorus, Vol/Pitch Shift, Echo, Compression, Reverb.

Для просмотра и редактирования MIDI-дорожек имеется окно Piano Roll с несложным интерфейсом и возможностью квантования (quantize).

3. Звуковые редакторы

Объединяют функции цифрового магнитофона, звуковой монтажной станции и набора устройств обработки звука (процессоров). Осуществляют запись, воспроизведение и монтаж (вырезка, вклейка, замена фрагментов фонограммы). Чаще всего имеют набор встроенных и/или подключаемых звуковых процессоров, с помощью которых реализуется сложная обработка записанной фонограммы. Редактор может быть многоканальным, допуская раздельную запись и обработку нескольких звуковых дорожек с последующим их сведением (микшированием). Ряд редакторов предоставляет звуковые процессоры реального времени, а также средства для исследования сигнала - спектроанализаторы, взвешивающие фильтры и статистические функции.

Среди типовых функций звуковых редакторов наиболее общими являются:

* Запись и воспроизведение звукового сигнала через аудиопорт звукового адаптера (карты)

* Чтение и запись звуковых файлов, преимущественно формата RIFF PCM (WAV), а также других распространенных форматов

* Возможность обработки моно- и стереосигнала с разрядностью 8 и 16 и частотой дискретизации до 44 100 Гц (нередко - до 24 разрядов и 96 кГц)

* Монтаж сигнала (вырезка, вставка, удаление и размножение фрагментов)

* Различные способы выделения рабочего участка (selection) при монтаже с выравниванием (snap) по точкам пересечения нуля (zero crossing), по времени (time), по ритмическим долям (beats)

* Пометка точек и фрагментов фонограммы с ведением списка таких пометок, из которого можно быстро перейти к помеченному участку, а также поддержка списка участков проигрывания (play list), с помощью которого можно заменить линейное проигрывание на "рваное"

* Основные операции обработки: усиление/ослабление, нормализация (такое масшабирование сигнала, чтобы его амплитуда точно вписалась в заданный диапазон), плавное увеличение/снижение уровня громкости (fade), изменение стереобаланса (pan), сжатие/растяжение динамического диапазона (compress/expand), пороговое пропускание (gate), наложение огибающей (envelope)

* Основные виды эффект-обработки: phaser, flanger, reverb, delay, echo, overdrive, distortion, fuzz и т.п.

* Специальные операции: частотное фильтрование (filter/EQ), изменение высоты (pitch) сигнала или длительности (stretch) участка фонограммы, ослабление шумов (noise, hiss) и щелчков (clicks, pops), формирование музыкальных звуков из участков фонограммы, спектральный анализ всей фонограммы или ее участка

* Преобразование формата сигналов - частоты дискретизации, разрядности отсчета и количества каналов, смешивание стереоканалов в один

* Генерация сигналов различной формы и характеристик - как стационарных, так и с изменяющимися во времени параметрами, а также шумов с различным распределением

* Доступ к зарегистрированным в системе внешним модулям (plugins) обработки звука в стандарте DirectX/ActiveMovie, которым передается для обработки выделенный участок фонограммы

* Синхронизация записи/воспроизведения по MIDI - запуск записи или воспроизведения по внешнему событию, посылка синхронизирующих сообщений другим устройствам (ведущее устройство, master sync), синхронизация по приходящим от других устройств сообщениям (ведомое устройство, slave sync)

Подробнее с работой звуковых редакторов ознакомимся на примере  нескольких прграмм:

1. Sound Forge

(Разработчик - Sonic Foundry Последняя выпущенная версия - 4.5c).

Многооконный редактор с поддержкой OLE, видеороликов в формате AVI и дополнительного монитора для их отображения в процессе работы.

При работе с файлами в 16-разрядном формате PCM (WAV) есть возможность открыть файл в режиме непосредственного доступа (Direct mode), без промежуточного копирования. Это заметно ускоряет работу, однако лишает возможности сохранить прежнюю версию файла при аварийном завершении.

Максимально достижимое увеличение - одна точка экрана на один отсчет оцифровки, чего в ряде случаев явно недостаточно для хорошего рассмотрения формы волны.

Автоматическое выравнивание при выделении - по точкам пересечения нуля и временным меткам.

При монтаже удобно пользоваться функциями Preview Cur/Cursor (прослушивание, каким будет результат вырезки, до выполнения самой вырезки) и Pre-roll to Cursor (прослушивание небольшого участка перед курсором).

Поддерживается список помеченных участков (regions) и выборочного проигрывания.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10