Музыкальный редактор CubaseSX
Структурная схема типичного звукового элемента
Рисунок 1.13. Структурная схема типичного звукового элемента
Сразу отметим, что все преобразования над сэмплом происходят в цифровом виде. Какие же именно преобразования претерпевает сэмпл, прежде чем попасть на выход синтезатора?
Сердце звукового элемента — осциллятор (oscillator) — тот самый воображаемый цифровой магнитофончик, о котором мы говорили совсем недавно.
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). А можно сделать так, чтобы, как только вы отпускаете MIDI-клавишу, "магнитофончик" выходил из цикла и начинал воспроизводить все фазы сэмпла подряд, пока сэмпл не закончится.
С 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 фильтра звук попадает на усилитель (Amplifier), где ему придается заданная в пространстве "громкость-время" форма — амплитудная огибающая.
Теперь звук почти готов к употреблению. Остается пропустить его некоторую часть через эффект-процессор (Effects Engine), чтобы реализовать эффекты реверберации и хоруса (Reverb, Chorus). Наверное, требуется пояснить, что значит "некоторая часть звука". Звуковой сигнал следует двумя путями: первый путь ведет сразу в обход эффект-процессора, а второй — через эффект-процессор. На первом пути звук не претерпевает никаких изменений. Проходя же по второму пути, звук, например, полностью превращается в свое эхо. Затем эти пути вновь сходятся: исходный звук смешивается со своим эхом. Очевидно, что регулировать глубину эффектов можно, изменяя уровень сигнала, следующего вторым путем.
Теперь звук полностью готов к употреблению и поступает на ЦАП синтезатора, а затем или на микшер звуковой карты, или непосредственно на цифровой выход в стандарте S/PDIF, если таковой имеется у данной звуковой карты.
Кроме рассмотренных блоков, в которых происходит генерация и преобразование звукового сигнала, обычно существуют еще вспомогательные генераторы, создающие низкочастотные колебания (Low Frequency Oscillator). На схеме в качестве примера показаны два таких генератора: LFO1 и LFO2. Низкочастотные колебания требуются для реализации эффектов частотной (частотное вибрато) и амплитудной (амплитудное вибрато, тремоло) модуляции, а также тембрового вибрато (эффекта "Вау-вау"). Для каждого из генераторов регулируется два параметра: Delay — задержка начала низкочастотной генерации от момента начала звучания сэмпла, Freq — частота колебаний.
Генераторы 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 звуков ADSR (аббревиатура от Attack, Decay, Sustain, Release) в рассматриваемом гипотетическом синтезаторе звук делится на шесть 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. Перечисленные фазы показаны на Рисунок 1.12.
Кроме основных блоков, на структурной схеме символически показаны манипуляторы (ручки, при помощи которых можно регулировать тот или иной параметр звукового элемента). Конечно же, никаких ручек физически не существует, все настройки — это числа, которые хранятся в памяти драйвера, обслуживающего синтезатор.
Треугольниками обозначены модуляторы. Для того чтобы вы лучше поняли их назначение, приведем пример из повседневной жизни. Все пользуются водопроводным краном. В кране течет вода. Интенсивность ее протекания (если можно так выразится) характеризуется положением ручки крана. А теперь проведем аналогию между водопроводным краном и модулятором в схеме синтезатора: кран — модулятор, вода — исходный сигнал (например, низкочастотные колебания от LFO1), ручка — модулирующий сигнал (например, LFO1 to Pitch), положение ручки — параметр регулировки, т. е. просто число, характеризующее глубину модуляции (в нашем примере речь идет о частотной модуляции — частотном вибрато).
Сэмплирование — это запись образцов звучания (сэмплов) того или иного реального музыкального инструмента. Сэмплирование является основой волнового синтеза музыкальных звуков. Вы уже знаете, что аппаратные или программные устройства, использующие этот метод синтеза, называются сэмплерами.
Если при частотно-модуляционном синтезе (FM-синтезе) новые звучания получают за счет разнообразной обработки простейших стандартных колебаний, то основой волнового синтеза являются заранее записанные звуки традиционных музыкальных инструментов или звуки, сопровождающие различные процессы в природе и технике. С сэмплами можно делать все, что угодно. Можно оставить их такими, как есть, и сэмплер будет звучать голосами, почти неотличимыми от голосов инструментов-первоисточников. Можно подвергнуть сэмплы модуляции, фильтрации, воздействию эффектов и получить самые фантастические, неземные звуки.
В принципе, сэмпл — это не что иное, как сохраненная в памяти синтезатора последовательность цифровых отсчетов, получившихся в результате ана-лого-цифрового преобразования звука музыкального инструмента.
Технология, которая позволяет "привязывать" сэмплы к отдельным клавишам или к группам клавиш MIDI-клавиатуры, называется мультисэмплингом (Multi-Sampling). Суть данной технологии можно пояснить графически так, как это сделано на Рисунок 1.14, а.
