PETELIN.RU > Книги > Звуковая студия в PC | 3.1

Р. Петелин, Ю. Петелин "Звуковая студия в PC"

WT-СИНТЕЗАТОР В ДОМАШНЕЙ ЗВУКОВОЙ СТУДИИ

Если вы по-настоящему увлеклись компьютерной музыкой, то рано или поздно стандартный набор инструментов музыкального синтезатора звуковой карты начнет сковывать ваши творческие порывы. Как создавать свои собственные наборы инструментов? Как загружать наборы инструментов в звуковую карту? Информация, содержащаяся в данной главе, может быть полезна не только начинающим, но и опытным компьютерным музыкантам. Вы познакомитесь с некоторыми возможностями звуковой карты, которые не лежат на поверхности, о которых скромно молчит руководство пользователя. Например, если вы увлекаетесь современной техномузыкой, то может возникнуть вопрос: “Есть манипуляторы, управляющие громкостью, панорамой, реверберацией, хорусом... А как же, например, управлять параметрами резонансного фильтра в процессе воспроизведения MIDI-файла?” Ведь без подобных эффектов (“квакушек”) просто нечего и думать о создании своего собственного полноценного rave-произведения. Ответы на этот и многие другие вопросы вы найдете в данной главе. Речь пойдет о создании наборов инструментов для WT-синтезаторов звуковых карт, а именно для синтезаторов на базе микросхемы EMU8000. Почему именно EMU8000? Ведь существуют звуковые карты с синтезаторами ICS WaveFront. А как же знаменитый Gravis Ultrasound?

На заре эпохи средств мультимедиа для IBM-совместимых компьютеров существовало много созданных различными фирмами звуковых карт, которые были абсолютно несовместимы друг с другом. Эти карты использовали не только разные наборы микросхем синтезаторов, но иногда и различные методы синтеза. Тембр синтезируемого звука зачастую напоминал звук громкоговорителя, установленного в корпусе PC, и тогда это было совсем не так уж и плохо. Но истинными победителями в конкурентной борьбе за стандарт стали наборы микросхем OPL-2, а затем и OPL-3. Именно эти FM-синтезаторы использовались в звуковых картах фирмы Creative Labs. Кстати, до сих пор в современных звуковых картах семейства Sound Blaster используются синтезаторы OPL-3, хотя это, скорее всего, обусловлено стремлением поддерживать совместимость со старым программным обеспечением.

Возможно, через какое-то время EMU8000 станет таким же стандартом, каким является OPL-3. И для этого есть все основания. Причина успеха OPL-3 — оптимальное (для своего времени) отношение цена/возможности. На момент написания книги наиболее доступными по цене и, в то же время, обладающими широкими возможностями являются звуковые карты, в которых применяется EMU8000. С ценой все понятно. А вышеупомянутые "широкие возможности" WT-синтезатора определяются не нашими субъективными оценками типа: “Этот синтезатор нравится нам потому, что он хороший”, — а бесстрастными цифрами технических характеристик: числом голосов, частотой дискретизации выходного ЦАП WT-синтезатора, разрядностью сэмплов, объемом адресуемой памяти и т. д.

Если рассмотреть эти характеристики в комплексе и учесть стоимость, то титулом “лучший выбор” следует наградить именно EMU8000. Мы перечислили сейчас только музыкальные возможности звуковых карт. Если рассматривать такие характеристики как, например, разрядность ЦАП/АЦП звуковой карты, максимальная частота дискретизации, отношение сигнал/шум, то карты семейства AWE, в которых используется только что расхваленный нами чип EMU8000, выглядят довольно бледно на ярком фоне своих конкурентов. Но как ни странно, некоторые из этих конкурентов еще только собираются оснащать свои новейшие модели звуковых карт синтезатором на базе EMU8000.

Слово “SoundFont”, с которым вы познакомитесь в этой главе, является обязательным атрибутом не только звуковых карт семейства Sound Blaster (SB AWE32, SB 32, SB AWE64, SB AWE64 GOLD), но и многих других устройств, отмеченных логотипом, который показан на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Логотип SoundFont

В разд. 3.2. мы подробно расскажем о SoundFont. Эти сведения могут нам пригодиться и в будущем а, может быть, уже и в настоящем?. Информация, содержащаяся в следующих разделах, несомненно расширит ваш кругозор.

Даже если вы не собираетесь в ближайшее время работать со звуковыми картами семейства AWE, следующие разделы могут принести пользу “для общего развития”. Вы узнаете не только о потенциальных аппаратных возможностях синтезаторов на базе EMU8000, но и о хорошо развитой программной поддержке.

3.1. EMU8000

Какая же связь может существовать между MIDI-инструментом и WAV-файлом? В WT-синтезаторах связь между ними самая непосредственная! Ведь WAV-файл — это ни что иное, как сэмпл, а WT-синтезатор — это тот же сэмплер.

Основой “голоса” EMU8000 (как и любого другого WT-синтезатора) является цифровой звук. В этом и заключается самое главное отличие WT- от FM-синтезаторов, у которых “голосовыми связками” являются генераторы аналоговых колебаний строго определенной формы. В принципе, используя FM-синтез, можно получить очень большое количество тембров. Однако, как вы узнаете из этой главы, на основе одной и той же волновой формы при использовании WT-синтезатора можно получить еще большее количество тембров (а ведь количество сэмплов ограничивается только объемом памяти звуковой карты). Все дело в том, что WT-синтезатор — это не просто “маленький цифровой магнитофончик”, который может в цикле и с разной скоростью (а значит и в различной тональности) воспроизводить свою фонограмму — сэмпл. На самом деле он может выполнять гораздо более сложные операции над генерируемым звуком: пропускать его через резонансный фильтр, модулировать как по амплитуде, так и по частоте, накладывать различные эффекты и т.п.

Для того чтобы более осмысленно работать с редактором инструментов, вам придется познакомиться с архитектурой звукового элемента микросхемы EMU8000. Здесь, наверное, потребуется дать определение словосочетания “звуковой элемент”. Это функционально законченный аппаратно реализованный элементарный блок полифонического синтезатора, который воспроизводит звучание только одного голоса. Слово “полифонический” означает, что у синтезатора таких блоков много, и каждый из них в определенный момент времени генерирует только один звук. Когда вы берете аккорд на MIDI-клавиатуре, не подозревая того, включаете в работу столько звуковых элементов, сколько нот в аккорде, а в некоторых случаях и больше.

Структурная схема звукового элемента EMU8000 показана на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Структурная схема звукового элемента EMU8000

Мы не случайно использовали английские названия функциональных блоков на этой схеме. Дело в том, что при работе с редактором Vienna SoundFont Studio 2.1 вам придется столкнуться именно “англоязычными” настройками звукового элемента EMU8000.

Вернемся к схеме. Какие же преобразования претерпевает сэмпл, прежде чем попасть на выход EMU8000? Сразу отметим, что все преобразования над сэмплом происходят в цифровом виде.

Итак знакомьтесь: сердце звукового элемента — осциллятор (oscillator) — тот самый воображаемый цифровой магнитофончик, о котором мы говорили. Это устройство воспроизводит сэмпл с заданной скоростью. Скорость воспроизведения зависит от номера нажатой MIDI-клавиши. Кроме того, этот “магнитофончик” может воспроизводить звук в цикле: “докрутил” звук до отметки конца цикла и быстро перескочил к метке начала цикла (и так — по кругу). Можно сделать и так, чтобы при отпускании MIDI-клавиши, “магнитофончик” выходил из цикла и начинал воспроизводить все оставшиеся фазы сэмпла подряд, пока сэмпл не закончится.

Любой музыкальный инструмент требует настройки, и цифровое устройство в этом смысле не является исключением: звучание сэмпла может не соответствовать той ноте, с которой этот сэмпл связан логически. В дальнейшем вы узнаете, как можно точно настроить цифровой музыкальный инструмент.

С выхода осциллятора цифровая информация о звуке попадает на резонансный НЧ-фильтр (Resonant Low Pass Filter), с помощью которого можно изменять спектр сэмпла, получая при этом очень интересные эффекты, например, эффект, называемый "Wah-wah" ("Вау-вау"). Частотная характеристика фильтра определяется двумя параметрами: частотой среза (Filter Cutoff) и коэффициентом усиления фильтра на частоте среза (Resonance). Последний из параметров часто обозначается как Filter Q.

После фильтрации звуковые данные попадает на усилитель (Amplifier), где им придается заданная в пространстве “громкость-время” форма — огибающая амплитуды.

Остается пропустить его некоторую часть звукового сигнала через эффект-процессор (Effects Engine) для реализации эффектов реверберации и хоруса (Reverb, Chorus). Наверное, требуется пояснить, что значит “некоторая часть звукового сигнала”. В звуковом элементе сигнал следует двумя путями: первый путь ведет непосредственно на выход эффект-процессора, а второй — через эффект-процессор. На первом пути звук не претерпевает никаких изменений. Проходя же по второму пути, он может, например, полностью превратиться в эхо. Затем эти пути вновь сходятся: исходный звук смешивается со своим эхом. Очевидно, регулировать глубину эффектов можно, путем изменения уровеня сигнала, следующего вторым путем.

Теперь звуковые данные полностью готовы к преобразованию и поступает на ЦАП синтезатора EMU8000, а затем или на микшер звуковой карты, или непосредственно на ее цифровой выход в стандарте S/PDIF.

Кроме рассмотренных четырех блоков, в которых происходит генерация и преобразование звукового сигнала, существует еще два вспомогательных генератора, формирующие низкочастотные колебания: LFO1 и LFO2 (Low Frequency Oscillator). Низкочастотные колебания требуются для реализации эффектов частотной (вибрато) и амплитудной (тремоло) модуляции, а также тембрового вибрато (эффекта “Вау-вау”). У каждого из генераторов имеется два регулируемых параметра: Delay — задержка начала низкочастотной генерации от момента начала звучания сэмпла, Freq — частота колебаний.

Два генератора огибающих Pitch/Filter и Volume Envelope Modulation предназначены для управления высотой тона (Pitch), параметрами фильтра (Filter) и громкостью (Volume) непосредственно в процессе воспроизведения сэмпла.

В отличие от традиционного четырехфазного представления звука ADSR (аббревиатура от Attack, Decay, Sustain, Release) в EMU8000 звук состоит из шести фаз (DAHDSR): Delay (задержка), Attack (атака), Hold (удержание), Decay (спад), Sustain (поддержка) и Release (освобождение). Именно по этой причине на блоке Envelope Parameters (параметры огибающей) изображено шесть регуляторов, каждый из которых символизирует возможность управления определенной фазой звука. Фазы звука показаны на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Фазы звука EMU8000

Мы перечислили только основные блоки звукового элемента EMU8000 (см. рис. 3.2). Кроме основных блоков, на ней символически показаны регуляторы (при помощи которых можно изменять тот или иной параметр звукового элемента. Конечно же, никаких регуляторов физически не существует, все настройки — это числа, которые хранятся в памяти драйвера, обслуживающего EMU8000. Треугольниками обозначены модуляторы. Для того чтобы вы лучше поняли их назначение, приведем пример из повседневной жизни. Все пользуются водопроводным краном. В кране течет вода. Ее напор характеризуется положением ручки крана. Теперь проведем аналогию между водопроводным краном и модулятором в схеме EMU8000: кран — модулятор, вода — исходный сигнал (например, низкочастотные колебания от LFO1), ручка — модулирующий сигнал (например, LFO1 to Pitch), положение ручки — параметр регулировки, т. е. число, характеризующее глубину модуляции (в нашем примере речь идет о частотной модуляции — частотном вибрато).

Теперь вы уже, наверное, представляете себе основу технологии создания собственных инструментов: для создания нового инструмента (или даже целого оркестра) потребуется один или несколько сэмплов. А уж как их записать и обработать, известно из гл. 2. Однако сэмпла еще недостаточно для создания нового инструмента. Только после настройки из обычного WAV-файла получится полноценный MIDI-инструмент.

Ниже рассмотрим некоторые технологические аспекты создания и хранения информации об инструментах.

Далее

Содержание