Инструменты для создания 8-битной музыки
Роман Петелин
8-битная музыка - музыкальный жанр, в котором используются инструменты со звучанием, характерным для 8-битных игровых приставок и бытовых компьютеров 80-х годов XX века. 8-битная музыка живет своей жизнью, имеет своих поклонников и никак не пересекается с мэйнстримом. Однако последнее время появилась тенденция использования 8-битных звуков в более доступной для широкой публики музыке. Звуки 8-битных компьютеров и приставок постепенно набирают популярность, также как в свое время стали популярными звуки раритетных аналоговых синтезаторов. А раз так, то, конечно, появляются и VST-инструменты, имитирующие характерное звучание. О них и пойдет речь в этой статье.
История
Сам термин "8-битная музыка" ("8-bit music") вовсе не означает, что для представления звукового сигнала используются 8-битные отсчеты. В данном случае подразумевается 8-битная архитектура компьютеров. В настоящее время персональные компьютеры являются 32- или 64-битными по своей архитектуре. В 80-x годах прошлого века в продаже уже были 16-битные IBM PC. Однако для широких слоев населения эти компьютеры были недоступны по цене. В то время царствовали 8-битные компьютеры, и именно их можно было тогда считать по-настоящему персональными. В нашей стране большой популярностью пользовались различные клоны компьютеров ZX Spectrum 48K. Однако их музыкальные возможности были сильно ограничены. Чуть позже появился Spectrum 128K с "музыкальным сопроцессором" - микросхемой AY-3-8910 или AY-3-8912, представляющей собой трехголосный программируемый генератор звука. Музыку, воспроизводимую на таких компьютерах, уже можно считать относящейся к жанру 8-бит. На Западе большой популярностью пользовались компьютеры Commodore 64 (рис. 1). В них для генерации трехголосного звука использовались микросхемы MOS Technology 6581/8580 SID. "SID" означает "Sound Interface Device" - устройство, отвечающее за звуковой интерфейс.
Рис. 1. Компьютер Commodore 64
В компьютерах Atari для генерации четырехканального звука использовались микросхемы POKEY. Игровые приставки SEGA, Nintendo и другие обладали подобными музыкальными возможностями.
Но из всех звуковых микросхем того периода наиболее совершенными по своим возможностям можно считать именно SID:
- три независимых звуковых канала с диапазоном восемь октав;
- для каждого канала может быть задействовано до четырех осцилляторов с различными волновыми формами: пилообразная, треугольная, прямоугольная, шум;
- сигнал каждого канала может быть обработан кроссовером, состоящим из трех фильтров (ФНЧ 12 дБ на октаву, ФВЧ 12 дБ на октаву, ПФ 6 дБ на октаву), каждый из фильтров можно включать/выключать;
- амплитудная огибающая ADSR для каждого канала;
- для каждого канала можно включить кольцевую модуляцию и режим жесткой синхронизации.
Последнее свойство необходимо пояснить. Кольцевая модуляция - это перемножение сигналов. Микросхема устроена так, что каждый канал модулируется предыдущим (канал 2 модулируется каналом 1, канал 3 - каналом 2, а канал 1 - каналом 3). Для вывода модулированного сигнала используется выход осциллятора треугольной формы. Например, если кольцевая модуляция включена для канала 1, то вместо сигнала осциллятора треугольной формы для этого канала будет выводиться произведение сигналов каналов 1 и 3.
Жесткая синхронизация в данном случае означает, что сигнал одного канала с началом каждого своего периода перезапускает генерацию сигнала другого канала. Жесткая синхронизация в SID организована по такому же принципу, как и кольцевая модуляция: каждый канал синхронизируется с предыдущим, а канал 1 с каналом 3.
Упомянутые микросхемы генерировали очень простые тембры, но даже их звучание было далеким от идеального. В частности, микросхемы SID были достаточно шумными. Их осцилляторы работали непрерывно даже тогда, когда не использовались. Сигналы осцилляторов в паузах просто приглушались, но их звук все равно мог "просачиваться".
8-битную музыку часто называют словом "чиптюн" (от chiptune, chip - микросхема, tune - мелодия). Существуют различные направления 8-битной музыки: Bitpop, Nintendocore, Picopop, Gamewave и др. При желании вы найдете сведения о них в Интернете.
Почему вообще возможно существование 8-битной музыки в наше время? Причин множество. Одной из них является ностальгия. Однако 8-битной музыкой увлекаются и молодые люди, которые в своем детстве уже не застали 8-битных компьютеров. Также имеет место и просто интерес к забавному звучанию, и протест - сейчас полно музыкальных технических средств, однако выпускается мало музыки, которая имела бы высокую художественную ценность. 8-битные музыканты словно хотят сказать воротилам шоу-бизнеса: "Смотрите, какую классную музыку мы делаем на примитивных инструментах! А вы не можете родить ничего путного, имея в распоряжении студии, набитые дорогущим оборудованием".
Ни в коем случае не призываю все бросить и уйти с головой в жанр 8-битной музыки. Просто констатирую факт: в современной коммерческой поп- и танцевальной музыке все чаще проскакивают звуки, характерные для чиптюна. Даже если 8-битная музыка вам совсем не по душе, недалек тот час, когда к вам придет заказчик и скажет: "А вот здесь я хочу 8-битный проигрыш". Если вы являетесь профессионалом, то нужно быть готовым к такому повороту событий, иметь средства для создания 8-битной музыки и уметь ими пользоваться.
Создавать 8-битную музыку можно разными путями:
- пользоваться средствами оригинальных 8-битных компьютеров и игровых приставок;
- использовать специализированные синтезаторы;
- применять программные эмуляторы музыкальных микросхем.
Можно пытаться создавать 8-битную музыку на "традиционных" синтезаторах, но ничего хорошего из этого не выйдет. Звучание не будет натуральным.
Классический пример специализированного синтезатора - SidStation шведской фирмы Elektron. В настоящее время этот синтезатор уже не выпускается, но его можно приобрести "с рук" по цене около 1000 USD. Музыкальные возможности SidStation эквивалентны Commodore 64, однако в синтезаторе приняты дополнительные меры для улучшения качества звука.
Еще один пример современного аппаратного решения для 8-битной музыки: синтезатор HyperSID фирмы Hypersynth () выполнен в виде настольного или рэкового звукового модуля (рис. 2). Управление модулем осуществляется через плагин VSTi. Стоимость такого синтезатора составляет около 350 USD с учетом доставки в пределах Европы и Азии.
Рис. 2. Звуковой модуль HyperSID в рэковом исполнении
В настоящее время в Интернете можно свободно скачать эмуляторы 8-битных компьютеров и приставок, программы к ним. Быстродействие и объем памяти современных компьютеров несопоставимо больше, чем у 8-битных. Поэтому не возникает никаких трудностей с эмуляцией стареньких Commodore 64, включая их звуковые возможности.
Плагин reFX quadraSID
Для эмуляции микросхем SID существует множество красивых и удобных в использовании плагинов VSTi. Наиболее известным коммерческим плагином для 8-битной музыки является reFX quadraSID (рис. 3). Его цена составляет около 60 EUR или 70 USD. В плагине эмулируется работа сразу четырех микросхем SID, имеются дополнительные средства, позволяющие получить сложные, изменяющиеся во времени звуки. Заводские пресеты созданы Крисом Хюльсбеком (Chris Hulsbeck) - гуру в области программирования SID. На сайте можно скачать демонстрационную версию reFX quadraSID.
Плагин может управляться по 16-ти MIDI-каналам. Каждой микросхеме SID соответствует по четыре MIDI-канала. Первые четыре MIDI канала относятся к SID1: MIDI-каналы с 1 по 3 - мелодические звуки, MIDI-канал 4 - шумовые эффекты. MIDI-каналы с 4 по 8 относятся к SID2: три канала на мелодические звуки и еще один канал на шумовые эффекты. MIDI-каналы с 9 по 12 относятся к SID3 и т. д. Каналы шумовых эффектов называются Galway-Noise (Мартин Голуэй (Martin Galway) - известный музыкант и программист, создатель музыки к популярным играм Commodore 64). Для создания шумовых эффектов/перкуссии/ударных используется оригинальный алгоритм: определенным образом воспроизводится последовательность коротких звуков различной высоты.
Рис. 3. Панель reFX quadraSID (вкладка modulation)
В верхней части панели reFX quadraSID можно выбрать нужную микросхему (SID1 - SID4) и задать для нее ряд параметров:
- тип микросхемы: 6581 или 8580 (отличаются звучанием);
- режим воспроизведения: unison - каждая нота воспроизводится по всем трем каналам микросхемы одновременно; poly - полифонический (трехголосный) режим, при котором три канала микросхемы задействованы на воспроизведение нот одного тембра; poly vs - полифонический режим с прерыванием ранее звучащих нот в том случае, если полифония в три голоса превышена; multi - режим, при котором каждый канал микросхемы может воспроизводить свой тембр;
- качество эмуляции (от lofi до hifi);
- фактическое разрешение представления звукового сигнала (от 4bit до 16bit);
- выходной стереоканал плагина (out1 - out4).
Там же, в верхней части плагина, можно выбрать MIDI-канал (ch01, ch02, ch03, gw04 и т. д.) и пресет для него. Загружать и сохранять отдельные пресеты и банки пресетов можно с помощью матрицы из четырех кнопок: load, save, preset, bank.
Кнопкой setup включается режим отображения настроек плагина - тут есть всего три опции, которые можно включать/отключать:
- enhance sound - психоакустическая обработка для улучшения звучания (по умолчанию включена);
- route all chips to output1 - направить сигнал со всех микросхем на первый стереовыход плагина;
- patch selection depends on playmode - загружать выбранные патчи в соответствии с режимом воспроизведения.
Например, если установлен режим poly и включена опция patch selection depends on playmode, то при загрузке пресета для любого из трех каналов, этот же пресет будет загружен и для оставшихся двух каналов. Если опцию отключить, то пресет будет загружаться только для выбранного в данный момент канала.
На панели quadraSID имеется пять вкладок. Для мелодических звуков на вкладке modulation задаются следующие параметры:
- Control - режим работы канала микросхемы (данные параметры определяют тембр);
- Pitch - управление высотой тона;
- Modulation matrix - матрица модуляции, в которой устанавливается соответствие между параметрами синтеза и источниками управляющих сигналов (MIDI-контроллеры, внутренние генераторы огибающих и LFO, заданные пользователем константы, специальные переменные Combiner и др.).
Рассмотрим группу Control
подробнее. Wave - включение/выключение
осцилляторов с различными
волновыми формами (
), режима кольцевой
модуляции, синхронизации,
включение/выключение фильтра (кнопки
соответственно). Filter -
режим работы фильтра. ADSR -
параметры амплитудной огибающей. SID
Baug - включение/выключение
эмуляции бага микросхемы, когда
фаза атаки иногда задерживается на
несколько миллисекунд.
На вкладке combiner задаются алгоритмы, по которым вычисляются переменные Combiner. Всего имеется восемь таких переменных. Каждая их них может быть получена путем математической или логической операции над двумя заданными источниками управляющей информации, включая сами переменные Combiner.
На вкладке envelope расположены параметры генераторов огибающих. На вкладке LFO - параметры генераторов LFO.
Плагин reFX quadraSID может работать в режиме волновой таблицы, когда сложные тембры получаются путем последовательного воспроизведения нескольких (до 16) относительно простых звуков. Параметры таблицы доступны на вкладке wavetable (рис. 4). Length - количество звуков. Speed - скорость прохода таблицы. Sync mode - будет ли режим жесткой синхронизации относится только к первому звуку (Fist) или ко всем звукам в таблице (Every).
Рис. 4. Панель reFX quadraSID (вкладка wavetable)
Для каждого звука в таблице можно задать такие же параметры, как и в группе Control на вкладке modulation. В режиме волновой таблицы, когда Length больше нуля, параметры в группе Control на вкладке modulation игнорируются.
В reFX quadraSID работа SID эмулируется достаточно точно. Однако звучание данного инструмента слишком уж "благородное". Более жесткий, более приближенный к 8-битным компьютерам и приставкам звук можно получить, используя бесплатный плагин basic 64.
Плагин de la Mancha basic 64
Скачать de la Mancha basic 64 можно на странице . Нетрудно заметить, что панель этого VST-инструмента (рис. 5) выполнена в стиле Commodore 64. По сравнению с quadraSID плагин basic 64 устроен гораздо проще. Он повторяет архитектуру SID. В дополнение к стандартным возможностям имеется арпеджиатор (включается/выключается кнопкой arp on/arp off), два генератора LFO (могут модулировать частоту среза фильтра, высоту тона, скважность последовательности прямоугольных импульсов).
Рис. 5. Панель basic 64
Имеется функция MIDI Learn, которую следует задействовать так:
- включаете кнопку learn;
- щелкаете нужный регулятор на панели синтезатора;
- "трогаете" нужный регулятор MIDI-контроллера - режим MIDI Learn отключается автоматически.
Чтобы очистить таблицу назначений MIDI-контроллеров, следует нажать кнопку reset.
В поставку basic 64 входит достаточно большое количество пресетов.
Обратите внимание: на сайте имеется также множество других бесплатных плагинов.
Плагин g200kg ProtoPSG
Другой бесплатный плагин VSTi - ProtoPSG (рис. 6) - можно скачать на сайте . Он имитирует работу микросхемы PSG (Programmable Sound Generator - программируемый звуковой генератор), применяемой в игровых приставках SEGA. Правда, в отличие от этой микросхемы, полифония плагина составляет восемь голосов. Режим работы синтезатора (полифонический или монофонический) задается с помощью переключателя POL/MON, расположенного в левом верхнем углу панели ProtoPSG. PORTA - время портаменто.
Имеются два осциллятора (OSC-A и OSC-B), генератор шума (NOISE). Для осцилляторов можно задавать форму сигнала (FORM), смещение высоты тона с шагом в октаву (OCT), громкость (VOL). Высота тона может модулироваться ступенчатым сигналом, уровень которого является случайным. За эту модуляцию отвечают регуляторы группы S&H: LV - глубина модуляции, RATE - частота следования ступенек.
ADJ - подстройка высоты тона осцилляторов. Сигналы осцилляторов и генератора шума попросту суммируются.
Рис. 6. Панель ProtoPSG
Генератор LFO может модулировать высоту тона (PITCH), скважность последовательности прямоугольных импульсов (PWM) и частоту среза резонансного фильтра.
Имеется генератор амплитудной огибающей ENVELOPE с переключаемой формой (FORM). Регулятором RATE задается общее время для всех фаз огибающей.
У резонансного фильтра FILTER предусмотрены регулировки частоты среза (FREQ) и добротности (RESO).
Имеется еще один генератор, режим работы которого задается переключателем EG/LFO: EG - генератор огибающей, LFO - собственно LFO. Регулятором SWEEP задается полярность и глубина модуляции. RATE - длительность фазы спада или частота LFO.
Другие VSTi
На сайте можно скачать бесплатный плагин UNKNOWN 64 (рис. 7). Данный плагин является еще одним эмулятором SID с интерфейсом, выполненным в духе программ для COMMODORE 64.
Рис. 7. Панель UNKNOWN 64
На сайте можно скачать бесплатный плагин Magical 8bit Plug (рис. 8). Он не является эмулятором какой-либо микросхемы, а просто синтезирует звуки в стиле 8-битной музыки.
Рис. 8. Панель Magical 8bit Plug
У плагина отсутствует собственный интерфейс, вид регуляторов зависит от приложения-хоста. Упомянутый сайт принадлежит японской группе YMCK, которая использует Magical 8bit Plug в своем творчестве. В разделе DISCOGRAPHY сайта можно послушать отрывки некоторых песен в формате MP3.
При желании можно найти множество других плагинов для 8-битной музыки. По запросам "8 bit music" или "chiptune" можно найти большое количество музыкальных композиций, сайтов музыкантов и групп, играющих в жанре 8-бит. Родственным искусством является демосцена - создание звукового и видеоряда в стиле компьютерных игр.
Классическим инструментом, на котором современные художники/музыканты создают демо, как ни странно, является старенький Commodore 64. Существуют клубы ценителей данного искусства, проводятся фестивали, различные соревнования.
Видимо в 8-битной музыке действительно что-то есть, раз с ней связаны творческие люди со всего света.
Статья была опубликована в журнале "Звуковые виртуальные студии" № 3, 2009.