Метод физического моделирования

Предположим, что сегодня вы способны на творческий прорыв и поэтому нуждаетесь в профессиональном звучании, допустим, акустической гитары. В этом случае Вы воспользуетесь сэмплером или ромплером (sample-playback синтезатор)?

Дело в том, что сэмплы имеют статичную природу. Придать им форму, конечно, можно. Для этого Вам придется прибегнуть к помощи фильтров и других субтрактивных инструментов. Но для реалистичного исполнения этого недостаточно. Убедительного акустического звучания с их помощью добиться не получится.

Сэмплированный звук всегда проигрывается полностью — от начала до конца. Чтобы привнести дополнительные нюансы, можно применить субтрактивные функции – например, изменение velocity. Или поменять стартовые и конечные точки лупа. Но даже тогда это будет одна и та же запись статичного звука.

Чтобы исправить ситуацию, усилий было затрачено достаточно. Существуют сэмлеры, которые содержат несколько гигабайт сэмплов, записанных с различными значениями velocity, c разным расположением микрофонов и т.д. Все это создано с целью придать некое сходство с настоящими инструментами. При этом далеко не все электронные музыканты удовлетворены тем, что их винчестеры перенасыщены огромными количествами сэмплов. Они требуют реалистичности и непредсказуемости. Физическое моделирование предоставляет все это и многое другое.

Такой метод синтеза на данный момент вообще не распространён, потому что требует огромных объёмов вычислений. В его основу заложен принцип моделирования всех физических процессов, происходящих внутри реального музыкального инструмента. Например, это может быть скрипка или гитара. Учитывается материал, из которого сделан корпус, материал струны, учитываются все преломления, поглощения, искажения, происходящие со звуком, всевозможные эффекты резонанса и т.д.

Одним из сильных аргументов в защиту физического моделирования является то, что смоделированный инструмент никак не привязан к статическому сигналу.

Гранулярный синтез

Гранулярный синтез (Granular synthesis) является последовательной генерацией звуковых гранул. Каждая гранула представляет из себя ультракороткую частицу звука длиной в 10-100 милисекунд. А звук, в свою очередь, является результатом воспроизведения гранул. Гранулярный синтез очень сложен в управлении, однако даёт совершенно неожиданные результаты.

Одной из первых программ, где был реализован эффект гранулярного синтеза, стала программа Ross Bencina AudioMulch.

На сегодняшний день гранулярный синтез применяется, например, таким программным инструментом, как Аbsynth, и одим из наиболее известных эффектов — Glitch. Теория гранулярного синтеза была разработана Дэннисом Габором

Формантный синтез

В основе метода формантного синтеза (Formant Shaping Synthesis) заложено воссоздание в спектре звука акустических резонансов. А они, в свою очередь, формируются из групп обертонов и называемых формантами. Сначала формантный синтез ассоциировался с синтезом речи. Ведь речевой аппарат человека имеет такое строение, что нос и глотка — это, по сути, природные фильтры. Формируя звук, эти фильтры чисто механически принимают определенные формы, исходя из которых в звуковом потоке образуются группы акустических резонансов, «сгустки» обертонов.

Разновидности секвенсоров

В сети интеренет представлено достаточно много различных cеквенсоров. Но как выбрать именно ту программу, которая будет отвечать Вашим требованиям? Ниже представлены некоторые из них, достойные вашего внимания:

Steinberg Cubase

Программа, совмещающая в себе многодорожечный секвенсор, позволяющая работать с Midi и аудио. Cubase считается одной из лучших программ для работы с МИДИ в настоящее время и оптимальной для тех, кто использует одновременно и МИДИ, и аудио.

Steinberg Nuendo

Считается, что у Nuendo качество звука несколько чище, чем у Cubase, и это лучшая программа для сведения в формат 5.1 (т. е для монтажа дорожек фильмов). На ошибки при установке Nuendo жалуются реже, чем на Cubase. По каким причинам, не знаю. Программы фирмы Steinberg Cubase и Nuendo имеют одинаковое аудио ядро. Это равнозначные программы. Для работы с МИДИ советуют выбирать Cubase; для работы с аудио –Nuendo.

Cakewalk Sonar

Это программа-соперник Cubase и Nuendo, имеет тоже многодорожечный Midi-аудиосеквенсор, более приспособлена к работе с Windows, без дополнительных драйверов, т.к. использует встроенный в операционную систему DirectX интерфейс. VST и VSTi подключаются к программе с помощью VST-адаптера, идущего с самой программой. Сонар по своей мощности не уступает Cubase. По некоторым оценкам Cakewalk Sonar — одна из лучших программ по параметрам: качество звука/удобство интерфейса. Может работать на встроенной звуковой карте (с соответствующим «массовым качеством», но стабильно). Выбор между Sonar и Cubase — дело личных предпочтений.

Logic Pro

Программа, работающая на компьютерах Macintosh. Очень мощный секвенсор, с приятным интерфейсом. Большинство профессионалов выбирают этот продукт за его надежность и качественный звуковой движок.

Fruity Loops

Популярная у новичков программа. Она проста в освоении. Во Fruity Loops в комплекте большой набор собственных плагинов программы и плагинов формата VST (VSTi). Есть и комплект сэмплов, что позволяет сразу же начать работать; программа олицетворяет собой принцип «все в одном» и расчитана на «массовую аудиторию».

Раньше Fruity Loops имела больше всего нареканий к качеству звука, что отмечали и сами фанаты программы. Хотя снобизм и пренебрежение пользователей других, «серьезных» программ, к этой, очень хорошей, несколько необосновано — каждому свое. Недаром Fruity Loops в разного рода рейтингах: скачивания, покупок, — ниже 4 места не опускается. Может работать на встроенной звуковой карте.

Propellerhead Reason

Программа предназначена в основном для написания электронной музыки. Reason — виртуальная стойка, в которую монтируются идущие в наборе качественные виртуальные синтезаторы, драм-машины, сэмплеры; как и во FL , в дистрибутиве есть набор сэмплов. Работает с разными видами файлов и своим « фирменным» — ReFill, из которого было невозможно извлечь сэмплы для использования в других программах до 3 версии Reason. Как самостоятельный инструмент скорее можно использовать при наличии Midi-клавиатуры, но есть возможность подключать к другим инструментам по ReWire (виртуальному “проводу”), в виде плагина в другой секвенсор, как чаще и советуют делать. Хотя существует множество поклонников исключительно Reason. Программа работает на PC и Mac.

Ableton Live

Ableton Live — программное обеспечение для диджеев и музыкантов. Хорошо подходит как для студийной работы (режим Arrangement), так и для работы в реальном времени, то есть для DJ-инга (режим Session). В режиме Arrangement создание композиции происходит путём создания миди- и аудиоклипов при постепенном продвижении по временной шкале вперёд (аналогично Cubase, Logic Studio, Sonar). Режим Session позволяет не просто свести два трека, а создать целую композицию с нуля в режиме реального времени. Ableton Live поддерживает технологии ASIO, Core Audio, VST, Audio Units и Rewire, а также имеет несколько собственных инструментов и необходимый набор аудио эффектов.

Presonus Studio One

Отличная DAW, объединяющая в себе достоинства Cubase и Ableton. Руководитель проекта — выходец из Steinberg. Отличная организация интерфейса. Удобство работы с лупами и темпом на уровне Ableton. Качественные встроенные эффекты и много-много другого. Хороший редактор и, в первую очередь качественный секвенсор. Studio One имеет отличное звучание после сведения, не требователен к ресурсам PC. Довольно мощный и неплохой выбор для начинающего аранжировщика. Одним из главных достоинств этого секвенсора является то, что движок выдает 32bit и 64bit звук.

Спектр звука

Что такое звук? Прежде всего, это колебания различной частоты. Чтобы их различать и классифицировать, сначала необходимо провести анализ этих колебаний. С этой целью звукоинженеры применяют спектальный анализ.

Спектр звука как правило выглядит следующим образом: обычно на координатной плоскости по оси абсцисс отложена частота f, а по оси ординат — амплитуда А или интенсивность гармонической составляющей звука с данной частотой.

Благодаря такому методу анализа получается определить частоту гармоник, их амплитуду, тембральную характеристику и т.д.Далее будет рассматриваться спектр различных звуков – бас, ударные, шумы и музыкальные инструменты. Для их анализа используются спектральные анализаторы.

Мы будем часто использовать спактральный анализ для того, чтобы понять как же звучит наш трек или отдельный звук. Для примера использования такого типа анализа можно сказать следующее: допустим, вы слушаете какой-то трек, сэмпл или что-то другое и на ваших мониторных колонках или наушниках “завалены верха”; то есть какие-то частоты звучат тише, чем должны звучать на самом деле. Вы инстинктивно добавляете высоких частот, чтобы выровнять картину и компенсировать “завал”, затем слушаете эту запись в студии и понимаете, что в вашем треке слишком много высоких. Как вариант, на спектральном анализаторе вы можете увидеть, что высоких слишком много. Вот другой пример. Вы слушаете какую-то запись или сводите свой трек, а ваши мониторы не отыгрывают все что ниже 50гц, и вы можете не слышать самые низы. Решение — спектральный анализ. Здесь вы сможете увидеть, что происходит на частотах ниже 50Гц.

Слуховая система

Вы уже решились на этот важный шаг — написание музыки и готовы проводить все дни на пролет в своей студии? Тогда вам стоит задуматься о самом главном органе в работе музыканта — об ушах. Сначала никто даже не задумывается о том, что слух необходимо беречь, как говорится, смолоду. Только проведя несколько лет в студии, музыкант начинает понимать, что потеряет все, когда перестанет слышать!

Именно поэтому я считаю себя обязанным остановиться на теме безопасности слуховой системы в работе музыканта.

Здесь вы найдете информацию о том, как устроен слух человека, как воспринимается звук, как защитить свои уши.

Новые тенденции в музыке и звуки экстремальной громкости сопровождает риск потери слуха. Именно поэтому возникло мнение о том, что сегодня глухие продюсеры делают музыку для глухих слушателей.

Для музыканта слух – рабочий инструмент. Единственный способ сохранить его – осознавать, насколько опасно длительное воздействие звука высокой интенсивности, и регулярно принимать меры предосторожности.

Прежде всего, Вы должны хорошо представлять себе, как устроена наша слуховая система. Состоит она из трех областей: наружного, среднего и внутреннего уха. При прохождении звуковой волны через каждую зону сигнал обрабатывается, изменяется по интенсивности и спектру и анализируется.

Наружное ухо включает в себя ушную раковину, впадину, в которую Вы вставляете наушники-капельки от плеера, и слуховой канал, заканчивающийся барабанной перепонкой. Наружное ухо необходимо для локализации источника звука и служит резонатором, поднимая входящий сигнал (порой на 25 дБ).

Эластичная барабанная перепонка полностью перекрывает конец слухового канала. За ней находится среднее ухо, состоящее из трех косточек: молоточка, наковаленки и стремечка.

Молоточек прикреплен к барабанной перепонке и вибрирует вместе с нею. При этом вибрация через наковаленку передается стремечку, которое прикреплено к еще одной гибкой мембране – овальному окошку на входе во внутреннее ухо.

Среднее ухо предназначено для взаимосвязи сопротивления между барабанной перепонкой, вибрирующей в воздухе, и овального окошка, приводящего в движение жидкость. Существуют факторы, способные снизить чувствительность слуха на 50дБ. А именно — инфекции, отложение солей и т.д. Подобные временные «сбои» называются потерей проводимости и при своевременном обращении к врачу могут быть устранены.

Внутреннее ухо заполнено жидкостью, несущей электрический заряд. Оно состоит из улитки и полукруглых вестибулярных каналов, поддерживающих равновесие организма.

Когда стремечко перемещается по овальному окошку, на одном конце улики его вибрация передается жидкости, заполняющей улитку.По всей длине улитки пролегает полужесткая базилярная мембрана. Она снимает с окружающей жидкости форму волны, вызывающей вибрацию. Звук различной частоты вызывает вибрацию разных участков мембраны; если в звуке имеется одновременное наличие нескольких частот, разные участки базилярной мембраны вибрируют одновременно.

Далее расположен хрупчайший орган Корти. Он состоит из миллионов микроскопических волосков, которые соединены с восприимчивыми кончиками слухового нерва. При возникновении вибрации базилярной мембраны происходит стимуляция волосков, что вызывает электрохимические изменения в соответствующих нервных окончаниях.Затем слуховой нерв передает эти сигналы в мозг.

Конец базилярной мембраны, ближний к среднему уху, возле основания улитки, отвечает на самые высокие частоты, тогда как дальний конец, или конек, чувствителен к низким частотам. Таким образом, волоски у основания, середины и конька улитки передают в мозг соответственно высоко-, средне- и низкочастотные компоненты звукового сигнала.

Фактически слуховой нерв, выходящий из улитки, является пучком отдельных волокон, в которых информация о частотах уже рассортирована и организована.

Улитка служит в качестве тщательно отстроенного спектроанализатора, отвечающего гармоническим компонентам входящего звукового сигнала.

Здоровый слух

Наверняка Вы слышали, что человеческое ухо способно на восприятие звука в частотном диапазоне от 20гЦ до 20кГц. На практике эти возможности соответствуют слуху младенцев – чувствительность к высоким частотам в течение жизни снижается. В среднем взрослый человек со здоровым слухом воспринимает звуки интенсивностью до 16кГц. Способность к восприятию низких частот сохраняется у человека до глубокой старости.

Порог слухового восприятия и болевой порог графически выражаются кривыми Флетчера-Мэнсона. Флетчер и Мэнсон – ученые, которые занимались изучением особенностей восприятия человеком различных частот в зависимости от их интенсивности. Указанные графики также известны как кривые равной громкости, потому что они отображают уровни, при которых различные частоты воспринимаются как одинаково громкие.

Кривые Флетчера-Мэнсона отражают нормальный слух и калиброваны в единицах, называющихся децибелами уровня звукового давления (dB SPL). Они дают возможность объективно измерить интенсивность звука. Согласно этим кривым АЧХ человеческого слуха не является линейной.

Слух человека не воспринимает звуки, находящиеся под самой нижней из кривых. Как показывают кривые Флетчера-Мэнсона, нормальный человеческий слух более чувствителен к звукам диапазона от 1 до 4кГц и ему необходима большая амплитуда для достижения порога различимости в верхнем и нижнем концах частотного спектра. Кривые выпрямляются при высокой интенсивности звука; воспринимаемые уровни громкости высоких, средних и низких частот более похожи при звуковом давлении 90дБ, чем при 10дБ.

Если оборудование калибровано в дБ звукового давления, математически линейная АЧХ не будет звучать линейно. В связи с этим звуковое оборудование калибруется как правило в dbA, это соотносит уровни в децибелах с одной из усредненных кривых равной громкости. В звуковой технике это называется взвешенной шкалой (A-weighted scale). При средней интенсивности уровни dbA, показывающие равную громкость на индикаторах, будут звучать сбалансировано по всему спектру.

Клетки-волоски слуховой улитки, подвергаясь длительному повторяющемуся воздействию громкого звука, теряют свою способность к вибрации. На снимках, сделанных под электронным микроскопом, видно поврежденные волоски, которые не могут стимулировать нервные окончания. Последующее ухудшение слуха называется нейросенсорной потерей. Оно накапливается, является постоянным и необратимым.

Такое серьезное повреждение слуха может случиться с музыкантом, если на его слух воздействует звук интенсивностью 90 и более дБА. Американский федеральный орган охраны труда OSHA (Occupational Safety and Health Administration) определяет воздействие звука как «долгосрочное» при воздействии в течение 8 часов в день на протяжении 10 лет.

Между тем, отрицательный эффект воздействия звука накапливается быстрее в случае, если уровень этого звука очень высок. Стандарт OSHA урезает время работы вдвое для каждых 5дБ, превышающих 90. Поясняю: работу при 95дБ можно считать безопасной в течение лишь 4 часов. Это время соответствует рабочей смене студийного и концертного персонала США, Британии и других стран. Кстати, в бывшем СССР звукорежиссеры работали столько же. И это при шестичасовом рабочем дне у горняков и металлургов! Продолжая прогрессию, при 100дБ можно работать не больше 2 часов, при 105дБ – один час, 110дБ – полчаса, и при 115дБ – всего 15 минут. Здесь будет уместным припомнить трехчасовые рок-концерты, бесконечные ночные дискотеки, где невозможно докричаться до собеседника, и марафонские бдения в наушниках . Представьте, какую нагрузку мы создаем своей слуховой системе.

Как правило, потеря слуха при воздействии громкого звука — не линейная. Чаще всего возникает характерный провал в области 3-4кГц, потом он «расползается», захватывая 6-8кГц. Чем выше частота, тем сильнее ухудшается ее восприятие, т.к. волоски у основания слуховой улитки, отвечающие за восприятие высоких частот, страдают первыми от сильного звука.

Потеря слуха в результате воздействия громкого звука происходит постепенно и коварно.

По мнению директора Клиники слуха в Лос-Анджелесе Барбары Белл, обычно пациенты обращаются за помощью, когда что-то сделать уже сложно. Некоторые симптомы изначально имеют временный, преходящий характер, и на них не обращают внимания, пока очередной звуковой удар по ушам не сделает болезнь неизлечимой.

Некоторые музыканты, звукорежиссеры не могут слушать музыку на нормальной громкости, в разговоре поворачиваются к собеседнику здоровым ухом, включают телевизор на такой громкости, что домашние и соседи не знают, куда им деться от этой громкости.Кстати говоря, причиной громкости мониторинга многих музыкальных студий является попытка звукорежиссера компенсировать провалы своего слуха – ведь меньшей громкости он попросту не слышит деталей.

И звукорежиссеры, и музыканты, которые работают в роковых коллективах, часто страдают ухудшением слуха. В США существует организация HEAR (Hearing Awareness and Education for Rockers), объединяющая жертв звуковых безумств и занимающаяся профилактикой ухудшения слуха. Одна из таких жертв, находящая в числе руководителей организации, играла в так называемых «громких» группах. Теперь же она пользуется слуховым аппаратом. Известна история, как однажды она позвонила в «Скорую», а ответа не услышала даже со слуховым аппаратом.

Часто преобладание высоких звуков на записи связано также с ухудшением слуха продюсера/инженера. Брендан О’Брайен, который в свое время работал с Pearl Jam, Red Hot Chilli Peppers, Red Crowes, сегодня признает, что избыток высоких звуков на записи — его вина: «Что хорошо звучит для меня из-за моей частичной потери слуха — через чур для других. И в этом я не одинок».

Предупредительный звонок

Организм, подавая знаки о возможной потере слуха в результате «передоза» звука, старается предупредить человека. Поначалу тревожные симптомы могут длиться от нескольких часов до нескольких дней. При появлении следующих симптомов необходимо обратиться к врачу:

• 1|Звон в ушах (на латыни – tinnitus);
• 2|Звуки приглушены (временный сдвиг порога чувствительности);
• 3|Неразборчивость речи собеседника, особенно в шумных помещениях;
• 4|Некоторые звуки умеренной громкости кажутся очень громкими.

Явление, указанное в п.4., называется гиперчувствительностью (hyperacusis). Например, очень громко скрежещет карандаш по бумаге или воробьи под окном грохочут лапами. Принимать это за тонкость слуха – огромная ошибка. На самом деле это свидетельство повреждения слуха. (Lekseich, Rusik – тревога!!!)