Петелин Р.Ю., Петелин Ю.В.
Музыкальный компьютер. Секреты мастерства
БХВ-Петербург, Арлит, 2001. – 608 с.
Уважаемые читатели! Мы рады представить вам свою очередную (восьмую) книгу, посвященную применению персонального компьютера в музыкальном творчестве.
Программное обеспечение, предназначенное для обработки звука и редактирования музыки, стремительно развивается. Функциональные возможности программ непрерывно расширяются. Происходит это не только за счет того, что математики и инженеры, разрабатывающие программы, все глубже и глубже проникают в тайны музыкального творчества, но еще и потому, что они предлагают новые технические и математические способы решения проблем как чисто музыкальных, так и находящихся на стыке музыки и акустики. Постепенно дело идет к тому, что человеку, использующему в своем творчестве компьютер, уже недостаточно будет оставаться только музыкантом и пользователем персонального компьютера. Если он хочет применять вновь открывающиеся возможности с высокой эффективностью, то, как минимум, должен владеть научно-техническими терминами, понимать сущность операций со звуковыми данными и алгоритмов обработки музыкального материала, смоделированных в программах.
Конечно, немыслимо даже пытаться освоить научные основы всех без исключения новых музыкальных компьютерных технологий. Ведь к началу XXI века в музыкальных компьютерных программах нашли применение многие результаты исследований в области математики, технической кибернетики и теории сигналов. Вот только некоторые из них:
Оптимальная обработка, корреляционный и спектральный анализ сигналов на фоне помех с различными статистическими свойствами
Синтез звуков с заданным частотно-временным распределением в нетрадиционных ортогональных базисах
Адаптивные методы аналого-цифрового преобразования
Полиномиальная аппроксимация амплитудно-частотных характеристик фильтров
Устранение искажений на основе интерполяции сигнала по методу максимального правдоподобия
Даже достижения таких отраслей знаний, как искусственный интеллект и психоакустика, поставлены на службу музыке.
Просто нереально требовать от музыканта, чтобы он детально разбирался во всем перечисленном. Такое под силу только тем людям, которых принято именовать энциклопедистами. И все же без понимания сущности ряда принципиально важных вопросов обойтись не удается.
В своих предыдущих книгах и статьях, сталкиваясь с неким техническим термином, математическим методом, инженерным решением, заложенным в рассматриваемую программу, мы либо ограничивались очень кратким пояснением смысла описываемого понятия, либо отсылали читателя к соответствующей литературе.
Первые наши книги были рассчитаны на начинающих компьютерных музыкантов, а для того чтобы на элементарном уровне использовать возможности программ, глубоких научно-технических знаний не требуется. Для пытливых же читателей мы всегда приводили и приводим внушительный список дополнительной литературы.
Со временем, однако, стало ясно, что библиографический обзор, на который мы тратим довольно много времени, мало что дает читателям. Научно-техническая литература становится все менее и менее доступной даже для жителей крупных городов. Новые монографии и учебники в условияхкоммерческого книгоиздательского процесса просто не выходят в свет. Уникальные книги 70-х и 80-х годов прошлого века (периода, когда в основном сформировался облик современной теории обработки сигналов) сохранились в единичных экземплярах в крупнейших библиотеках да еще в домашних библиотечках специалистов. Информацию можно почерпнуть из журнальных статей, но они изобилуют неточностями, а иногда и вовсе содержат мифы.
Но, предположим, вам удалось добраться до книг, например, по теории сигналов. В них есть столь важные для звукорежиссера статистическая радиотехника, спектральная теория, теория цифровых сигналов, информация об аналоговых и цифровых фильтрах. Однако рассчитаны эти книги, прежде всего, на подготовленных в математическом отношении радиоинженеров, а не на музыкантов. Например, огромное количество нечитаемых математических выражений успешно скрывает от непосвященных физическую суть рассматриваемых процессов. И даже если набраться терпения и все-таки пройти сквозь дебри формул, то все равно трудно отыскать ту точку, в которой математика пересекается с музыкой. Ведь о музыке в этих книгах, естественно, нет ни слова. Само собой разумеется, что научно-техническая и музыкальная литература существуют в разных измерениях.
Одним словом, в итоге рассуждений подобного рода мы пришли к мысли о книге, в которой кроме описания конкретных музыкальных компьютерных программ и методик работы с ними содержались бы теоретические сведения, необходимые для понимания сути запрограммированных алгоритмов обработки звука. При этом мы поставили перед собой цель обойтись минимальным количеством формул. А, отбирая теоретический материал, решили ограничиться изложением сущности только тех методов, алгоритмов и подходов, которые применяются в конкретных программах, рассматриваемых в книге.
Если одной фразой попытаться охарактеризовать книгу, то можно сказать, что она о синтезе и обработке звука. Программы, об опыте работы с которыми мы рассказываем - это:
- Звуковой редактор
- Виртуальный микшер
- Виртуальные студии
- Редактор сэмплов
- Группа плагинов, предназначенных для цифрового мастеринга
Работая с ними, нужно хорошо ориентироваться в спектральном представлении сигналов, оцифровке аналоговых сигналов, аналоговой и цифровой фильтрации, динамической обработке.
Возможно, что если бы мы взялись описывать работу с каким-нибудь другим звуковым редактором, а не с Cool Edit Pro, то затрагивать математику и теорию сигналов и не было бы необходимости. Однако детальное изучение возможностей Cool Edit Pro позволило сформулировать следующий вывод: в этом звуковом редакторе воплощены самые передовые методы обработки сигналов. Подобные технологии принято называть космическими. И это не только образное выражение. В самом деле, оптимальная фильтрация сигнала на фоне помех, которая применялась при радиолокационном исследовании Венеры, используется в Cool Edit Pro для устранения шума, сопровождающего фонограмму, записанную с микрофона. Или возьмем алгоритм интерполяции, способный сотворить чудо - восстановить первоначальную форму клиппированного сигнала. Этот алгоритм подобен тем, что позволяют воссоздать фрагменты переданных с борта космического аппарата на Землю сигналов, когда они оказываются утраченными, например, из-за возмущений в ионосфере. Только радиолюбитель, потративший часы или даже дни, настраивая 4- или 5-звенный фильтр сосредоточенной селекции радиоприемника, сумеет оценить по достоинству возможность несколькими легкими движениями руки с мышью синтезировать фильтр Бесселя 30-го порядка с идеально прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой.
Это только несколько примеров воплощения совершенных методов обработки сигналов в Cool Edit Pro. А еще есть:
- Автоматическая состыковка фрагментов фонограмм в местах пересечения звуковой волной нулевого уровня, устраняющая щелчки
- Универсальные виртуальные приборы динамической обработки
- Масса эффектов, основанных на задержке сигнала
- Фильтры и эквалайзеры на любой вкус (аналогичные по назначению "железные" приборы обошлись бы вам не в один "килобакс")
- Средство для воздействия на психику слушателя за счет генерирования колебаний, синхронизирующихся с ритмами активности головного мозга
В общем, более наукоемкий звуковой редактор, чем Cool Edit Pro, нам пока не встречался. В нем воплощено столько передовых идей и эффективных алгоритмов обработки сигналов, что в теоретической части книги вполне можно было бы ограничиться разъяснением хотя бы некоторых из них.
Однако мы решили, что изложение элементарных основ теории представления и преобразования сигналов следует дополнить изложением "полутеоретических" вопросов, среди которых:
- Устройство и применение микрофонов
- Устройство и применение микшеров
- Сущность наиболее популярных аудиоэффектов
- Классификация и свойства фильтров
- Принцип действия устройств динамической обработки
- Теоретические основы и методика цифрового мастеринга
Конечно, мы не утверждаем, что при изложении теоретических положений нам удалось сказать свое собственное слово. Сделать это в наши дни мудрено. Теория давно сложилась, расширилась и углубилась. Да мы и не ставили перед собой задачу написать очередную диссертацию. Основная цель - популяризация знаний в области обработки сигналов и увязывание их с проблемами музыкальных компьютерных технологий.
Среди прочих, хотелось преодолеть следующую трудность. Для спектрального анализа нестационарных процессов, к которым относятся и оцифрованные музыкальные произведения, необходимо использовать текущий и мгновенный спектры. Именно такие спектры вычисляются и отображаются средствами программы Cool Edit Pro. Однако большинство учебников не содержат даже упоминания о существовании спектрально-временного подхода к анализу сигналов. Речь идет, как правило, только о математической абстракции - классических спектрах Фурье, вычисляемых на бесконечном временном интервале. Единственная русскоязычная монография на эту тему -книга А. А. Харкевича "Спектры и анализ", - изданная в 1962 году, давно стала раритетом. Поэтому разделы нашей книги, посвященные спектральному анализу на конечных временных интервалах, могут оказаться полезными не только компьютерным музыкантам, но и всем тем, кто занимается вопросами обработки сигналов любого рода.
Пожалуй, стремясь обнаружить в теоретическом материале книги еще что-то особенное, можно подметить только попытку изложить сложные вещи понятно, "физично" и образно. Хотя следует предупредить уважаемого читателя, о том, вопросы рассмотрены сложные, на пальцах их не объяснишь. Для того чтобы разобраться в них, придется изрядно напрягать мысль и воображение.
Весь теоретический материал мы увязываем с элементами программ, описанных в книге.
Кроме неоднократно упомянутой программы Cool Edit Pro, в книге рассмотрен также виртуальный инструментарий, быстро ставший популярным среди современных музыкантов. Речь идет о Nemesys Gigastudio 160 и Reason. Эти программы (особенно Reason) - мощные и непростые в обращении виртуальные средства синтеза звука и музыки, заменяющие собой невероятно дорогие реальные студии.
Когда в 1997 г. для книги"Звуковая студия вPC", мы писали раздел о виртуальных синтезаторах, они выглядели сущими игрушками. Ощутимый на слух временной интервал, разделяющий моменты нажатия на клавишу и возникновение звука, - вот что было тогда основной бедой виртуальных синтезаторов и причиной редкого их использования музыкантами. С тех пор много воды утекло. Быстродействие компьютеров возросло приблизительно в 10 раз, да и гигабайты памяти стали обыденностью. Прибавим к сказанному, что разработчики программ, в названии которых присутствует слово "Giga", не теряя времени даром, сумели найти и удобные форматы хранения звуков, и оптимизировать процедуру их воспроизведения.
А с появлением Reason в жизнь воплотилась мечта многих музыкантов о полностью виртуальной студии. Если несколько лет назад еще заметной была разница между композициями, сведенными в условиях домашней и профессиональной студий, то сейчас положение изменилось в корне. Виртуальный инструментарий да сотня дисков со звуками уравнивают "профи" и любителя в шансах на успех.
Пожалуй, об особенностях книги и идеологии, заложенной в содержание, сказано уже достаточно. Рассмотрим структуру книги.
Книга насчитывает 608 страниц. Она состоит из 5 частей, 24 глав, предисловия, введения, заключения и списка литературы.
Содержание частей.
Часть 1. Основы
теории преобразования
аудиосигналов
Часть 2.
Микрофоны, микшеры, эффекты
Часть 3.
Мультитрековый аудиоредактор Cool Edit
Pro
Часть 4.
Виртуальный инструментарий
Часть 5.
Мастеринг
В первую часть "Основы теории преобразования аудиосигналов" входят 4 главы.
- Аудиосигналыи их основные свойства.
- Спектральные представления сигналов.
- Фильтрация.
- Динамическая обработка аудиосигналов.
Вторая часть "Микрофоны, микшеры, эффекты" состоит из 2 глав.
- Работа с микрофоном и микшером.
- Звуковые эффекты.
Третья часть "Мультитрековый аудиоредактор Cool Edit Pro" включает в себя 11 глав.
- Подготовка программы к работе.
- Работа с главным окном программы в режиме Waveform View.
- Меню File - работа с файлами.
- Меню Edit - редактирование.
- Меню View - управление отображением.
- Меню Transform - преобразование звука.
- Меню Generate - генерация звука.
- Меню Analyze - анализ звука.
- Меню Favorites - создание списка наиболее употребимых операций.
- Меню Options - опции.
- Меню Window - управление страницами главного окна.
- Multitrack View - мультитрековый режим редактирования.
В четвертой части "Виртуальный инструментарий" 3 главы.
- Nemesys Gigastudio 160 (V.2).
- Создание собственных библиотек сэмплов с помощью Gigastudio Instrument Editor 2.0.
- Reason - виртуальная звуковая студия.
Пятая часть "Мастеринг" состоит из 3 глав.
- Теория.
- Мастеринг с помощью T-Racks 24.
- Плагины DirectX, полезные при выполнении мастеринга.
Список литературы выделяется своим большим объемом даже на фоне аналогичных списков других наших книг. В этот раз он насчитывает 402 позиции. Кроме книг и статей, посвященных описанию конкретного музыкального "софта", здесь собрана также литература, относящаяся к таким предметным областям как теория музыки и теория сигналов.
Все рассмотренные в книге программы мы используем в своей работе. Например, именно в мультитрековой среде редактора Cool Edit Pro мы готовили все выпуски радиопередачи "Музыкальный компьютер". При изложении материала использован опыт преподавания музыкальных компьютерных технологий. Не только ходят где-то по свету, но и участвуют в проекте "Музыкальный компьютер" люди, которых мы в свое время научили обращению с Cool Edit Pro, применению в процессе цифрового мастеринга T-Racks, Waves MaxxBass, FreeFilter и многому другому не менее полезному и интересному.