Читать книгу Ваш персональный компьютер: настраиваем в домашних условиях - Андрей Кашкаров - Страница 25

Генераторы и анализаторы сигналов служат для создания и исследования звуковых сигналов. Генераторы создают звуковые сигналы с заданными параметрами – формой, частотой, амплитудой, спектром, динамикой; полученный сигнал может использоваться для проверки и настройки звуковой аппаратуры, модификации музыкальных тембров путем смешивания или модуляции исходного сигнала, создания новых тембров.

Анализаторы выделяют из входного сигнала различную информацию – спектральный состав, соотношения гармоник, динамические характеристики, статистические параметры.

Сочетание генератора тестового сигнала, подключенного к входу звукового тракта, и анализатора, подключенного к его выходу, позволяет изучать поведение тракта при прохождении различных сигналов, а также снимать нужные виды характеристик – амплитудно – частотную, фазочастотную, динамическую, определять коэффициенты гармоник и интермодуляции.

Подробнее с работой генераторов и анализаторов сигналов ознакомимся на примере нескольких программ:

6.1 Программа SpectraLab

Разработчик – Sound Technology.

Чрезвычайно мощная система анализа звуковых сигналов – как в записи, так и в реальном времени. Поддерживает форматы до 24 разрядов, 96 кГц.

Анализ ведется в трех основных режимах: Real Time – обработка и построение графиков в реальном времени по данным, поступающим с аудиопорта; Recorder – то же, с параллельной записью поступающего сигнала; Post-Processing – анализ предварительно записанного Wave – файла.

Результаты анализа динамически представляются в окнах нескольких видов:

♦ Time Series – обычная осциллограмма

♦ Spectrum – спектральный график, непрерывный или полосовой

♦ Phase – изменения фазы сигнала

♦ Spectrogram – график изменения спектра во времени, в котором мгновенные "снимки" спектра сигнала рисуются по вертикали цветными линиями

♦ 3D Surface – трехмерная спектрограмма

Все виды окон могут открываться и динамически обновляться одновременно.

Отображаются также скалярные результаты – частота и амплитуда пиков, мощность сигнала, коэффициент гармоник, коэффициент интермодуляции, соотношение сигнал/шум.

Есть генератор тестовых сигналов, также работающий в реальном времени, с помощью которого можно анализировать работу исследуемого звукового тракта.

Программа имеет большое количество параметров, задающих полосы частот и способы анализа, параметры преобразования Фурье, оконных функций и отображаемых графиков.

6.2. Программа Analyser

(Разработчик – Павел Сукорцев.

Маленькая простая программа для быстрой оценки качества тракта записи – воспроизведения дуплексных звуковых карт. Содержит генератор тестового сигнала и анализатор спектра.

Выход карты подключается к ее входу, задействуя ЦАП, АЦП и входные/выходные аналоговые цепи. Отображает в окне график АЧХ звукового тракта.

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). А это заметно уменьшает требования к памяти, ускоряет доступ к данным и вдобавок защищает их от нежелательного изменения.

6.3. Программа DDClip Pro

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.

n-Track Studio

(Разработчик – Flavio Antonioli.

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).

Виртуальные синтезаторы являются наиболее популярным у музыкантов видом программ. Имитируют работу музыкального инструмента путем моделирования процессов, происходящих при извлечении звука. Преимущественно используется три основных метода синтеза звука:

♦ Семплерный (sample) или таблично – волновой (wavetable) – создание звука из одного или нескольких заранее записанных фрагментов исходного звучания, с возможной параллельной обработкой сигналов. Наиболее прост технически, не требует больших вычислительных ресурсов, зато требует большого объема памяти для хранения качественных образцов звучания.

♦ Аналоговое моделирование – имитация работы аналогового синтезатора путем математического суммирования, вычитания, модуляции и фильтрации сигналов различной формы, создаваемых также математическим путем.

Позволяет с хорошей точностью моделировать популярные клавишные синтезаторы 60–70 гг XX века, бас – станций и ритм – блоков. Не критичен к объемам памяти, однако требует больших вычислительных затрат на математические расчеты.

По способу функционирования виртуальные синтезаторы можно разделить на две группы:

♦ Генераторы – предназначены главным образом для создания звучаний, преимущественно не в реальном времени, с целью сохранения полученных образцов и последующего использования посредством семплерных или таблично – волновых синтезаторов.

♦ MIDI – синтезаторы – имитируют синтезатор с управлением по MIDI. Создают собственный виртуальный MIDI – порт, отрабатывают получаемые через него MIDI – команды, генерируя на выходе музыкальный звук подобно реальному синтезатору.

Они работают либо в реальном времени, передавая сформированный звуковой сигнал в аудиопорт, либо опосредованно, записывая его в Wave – файл. Во втором случае называются MIDI Renderer – по аналогии с системами построения движущихся изображений из серии неподвижных кадров.

Generator разработчик – Native Instruments.

В спектр модулей помимо типичных генераторов, усилителей и микшеров входят инверторы, сумматоры, перемножители, несколько различных типов 1-, 2– и 4–полюсных фильтров, дифференциатор/интегратор, логарифматор/экспоненциатор, ограничитель, детектор пиков, делитель частоты, фиксатор уровней (sample + hold), модуль квантования по уровню, модули логических операций над управляющими сигналами, сглаживатель и еще несколько модулей со сложными функциями.

Входы и выходы модулей обозначены различными значками, дающими представление об их функциональном назначении. Связывание входов и выходов выполняется простым движением мыши. Составленная из модулей схема может быть объявлена как новый модуль (макроблок). Структура схемы при этом скрыта, и макроблок изображается лишь стандартным для модуля прямоугольником с названием и обозначениями входов/выходов.

Такой подход удобен для создания типовых блоков синтезатора. Модульная схема может быть снабжена панелью – совокупностью кнопок, ручек, движков и индикаторов, стилизованных под привычные органы управления. После завершения создания структур, на экране остаются одни панели, которые выглядят как реальные аппараты и смотрятся очень приглядно.

Частота дискретизации звукового сигнала может быть от 22 до 132 кГц. Частотой управления (Control Rate задается в пределах от 25 до 1600 Гц) процессор синтезатора сканирует схемы, «проталкивая» по ним сигналы. При всей своей сложности Generator работает достаточно быстро, обеспечивая хороший отклик и стабильность звука. При использовании DirectSound – портов устойчивость повышается.

6.4. Программа GigaSampler

Революционная в своем роде программа, наделавшая своим появлением много шума.

MIDI – синтезатор реального времени, не требующий полного размещения семплов в ОЗУ – считывание с диска (жесткого, магнитооптического, CD) происходит прямо в процессе проигрывания, что снимает все ограничения на объем инструментов, кроме объема самих дисков (объем одного семпла в инструменте ограничен 4 Гбайт из-за 32–разрядной сетки).

Для достижения наилучших результатов выпущена спецификация GigaSampler Interface (GSIF) – программного интерфейса с аудиопортом, через который GigaSampler обеспечивает минимальные задержки. Этот интерфейс уже реализован в драйверах карт Aardvark Aark, Soundscape Mixtreme, Echo Darla/Gina/Layla, EgoSys WaveTermital, Frontier Dakota.

Благодаря снятию ограничений на объем инструментов и их банков большое внимание уделено схеме отображения отдельных семплов на клавиатуру и уровни интенсивности (sample map). Рекомендуется метод построения инструмента без масштабирования высот семплов, то есть по отдельному семплу на каждую клавишу. Вдобавок введено понятие измерений (dimensions) – своеобразной координатной сетки из пяти различных контроллеров, совокупность значений которых как бы выбирает нужный семпл в пятимерном пространстве.

Такая система введена для поддержки инструментов, на которых играют разными способами. Звук выводится в 16-, 20– и 24–разрядном формате с частотами дискретизации 32, 44,1 и 48 кГц. Поддерживается до 16 выводных аудиоканалов, между которыми заданным образом распределены входные MIDI – каналы. Есть функция прямой записи звука на диск (Capture).

В комплект входят редакторы семплов (волновых форм и циклов в них), а также преобразователь инструментов из формата Akai S1000/S3000, способный считывать CD от семплеров Akai.