Рекламное производство

Midi-контроллеры

Устройства, предназначенные только для формирования MIDI-сообщений, не содержащие средств синтеза звука, называются MIDI-контроллерами. Это мо­жет быть клавиатура, педаль, рукоятка с несколькими степенями свободы, удар­ная установка с датчиками способа и силы удара, а также — струнный или духовой инструмент с датчиками и анализаторами способов воздействия и при­емов игры. Основным видом MIDI-контроллера является MIDI-клавиатура. Этим термином принято обозначать «синтезаторы без звуков», то есть синтезатор - ные или фортепианные клавиатуры, функции которых сводятся к передаче в компьютер или на другое МГОІ-устройство сообщений о нажатиях на клавиши и о дру­гих событиях (рис. 6.18).

Многие любительские MIDI-клавиату - ры передают только сообщения Note On/ Note Off («включить/выключить ноту») и иг­норируют силу нажатия на клавиши. Такие клавиатуры принято называть «пассивны­ми» в отличие от «активных», которые пе­редают не только номер нажатой клавиши, но и значение силы (скорости) нажатия.

Любая MIDI-клавиатура содержит соб­ственно клавиатуру (4-6 октав), схему пре­образования воздействий (нажатия клавиш
или управления колесами и педалями) в MIDI-сообщения и адаптер с выходом MIDI Out.

Основные параметры клавиатур:

• количество клавиш: большинство моделей имеет 49, 61 или 88;

• размер клавиш: полноразмерные (full-size) или уменьшенные;

• механические характеристики — упругость клавиш, реакция на воздей­ствие, конструкция привода. Различаются простая пружинная конструкция, «взвешенные» (weighted) клавиши с грузиками различной массы на ближ­нем и дальнем концах, и клавиши с молоточковой системой (hammer action), наиболее близкие по ощущению к фортепианным;

• чувствительность к скорости нажатия/отпускания (velocity), пропорци­ональной силе удара по клавишам. У различных клавиатур разная крутизна зависимости выдаваемого значения скорости от силы удара;

• чувствительность к общему давлению на клавиатуру (channel aftertouch) после нажатия клавиш. Измеряется общее давление, оказываемое исполни­телем на всю клавиатуру в целом;

• чувствительность к давлению на отдельные клавиши (polyphonic aftertouch). Измеряется отдельно для каждой клавиши с момента ее на­жатия;

• наличие основных органов управления — колес (wheels) глубины модуляции (modulation) и смещения по высоте (pitch bend), педали удержания нот (sustain);

• наличие дополнительных органов управления и индикации — движка вво­да данных (data entry), индикатора режимов работы, средств передачи до­полнительных MIDI-команд, октавной перестройки (transpose), дополнитель­ных педалей и т. п.

Использование компьютера при работе со звуком Компьютерные звуковые платы

Компьютер, оснащенный звуковой платой, стал неотъемлемой частью любой студии звукозаписи. Наличие в звуковом тракте компьютера и звуковой платы позволяет осуществлять запись звуковых данных на жесткий диск, монтировать и редактировать эти данные в программных аудио-редакторах, осуществлять циф­ровую запись на профессиональные носители.

Несмотря на все разнообразие звуковых плат, разницу в качестве, воз­можностях, размерах, целевой направленности, все они имеют примерно об­щую принципиальную архитектуру и включают похожие основные блоки. Пред­ставление о принципе работы звуковой платы облегчает решение многих про­блем, связанных с цифровым звуком, помогает ориентироваться в устройстве
не только любительских звуковых карт, но и профессиональных ком­пьютерных систем записи звука.

Микросхема, на основе которой функционирует большинство звуко­вых плат, состоит из трех функцио­нально независимых узлов: узел циф­рового тракта, ответственный за пре­образование звука из аналоговой фор­мы в цифровую и обратно и обмен цифровым потоком с центральным процессором или памятью компьюте­ра; узел музыкального синтезато­ра, построенного по определенному

Принципу, и выполненного в том или ином стандарте; узел аналогового микшера, вы­полняющего смешивание сигналов с двух предыдущих узлов, а также с линейного, мик­рофонного и других входов карты. Эти три блока функционально полностью независи­мы и программируются отдельно друг от друга.

Цифровой тракт звуковой платы можно считать ее основным узлом, по­скольку именно в нем происходит принятие внешней аналоговой информации, ее перевод в цифровую форму, обратное раскодирование цифры в аналог и вос­произведение окончательного сигнала. Для этого тракт имеет АЦП и ЦАП — аналогово-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, между которыми цифровой поток обрабатывается различными программными алгоритмами. По­ступающий на АЦП звук в аналоговой форме — в виде непрерывно меняющего­ся электрического сигнала — подвергается в нем дискретизации и квантованию, сигнал, непрерывно изменяющийся во времени, заменяется рядом отсчетов. В результате образуется поток чисел, величина которых описывает закон измене­ния исходного сигнала.

Аналогичным образом работает и обратный процесс: последовательность цифровых отсчетов, забираемая системой управления цифрового тракта кар­ты из памяти, подается на ЦАП, который преобразует числовые значения в уровни напряжения, а затем объединяет дискретную последовательность этих уровней в непрерывный звуковой сигнал, который и снимается с выхода карты.

Основными характеристиками цифрового тракта звуковой платы явля­ются диапазон частот дискретизации и разрядность АЦП/ЦАП. Важно, чтобы максимальное значение частоты дискретизации было не менее 44,1 кГц, в про­тивном случае качества звучания CD достичь не удастся. Максимальное значе­ние разрядности должно быть не меньше 16 бит. Стандартом профессиональ­ных звуковых плат в настоящее время является частота дискретизации 96 кГц и 24-битная разрядность.

Во всех звуковых платах, кроме самых простых любительских, реализован режим дуплекса (Full Duplex), позволяющий ЦАП и АЦП работать одновремен­но, параллельно записывая звук со входа в одни области памяти и воспроизводя его из других областей памяти на выход, т. е. карта может одновременно воспро­изводить и записывать звук. Для этого необходима поддержка двух каналов доступа к оперативной памяти (DMA — Direct Memory Access). Благодаря этому режиму можно реализовать многие возможности — голосовую связь по сети, обработку поступающего звука цифровым алгоритмом с одновременным выво­дом результата, запись в реальном времени какой-либо части музыкальной аран­жировки с одновременным воспроизведением всех других частей этой аранжи­ровки и т. п.

Мы выяснили, что качество звуковой платы как системы записи-воспроиз­ведения звука определяется ее разрядностью и частотой дискретизации. Каче­ство звуковой платы как музыкального инструмента прежде всего зависит от реализованного в ней способа синтеза музыкальных звуков. Существует два прин­ципиально разных способа синтеза, реализованных в большинстве звуковых плат. Эти способы — частотная модуляция или FM-синтез (Frequency modulation) и синтез на основе волновых таблиц или WT-синтез (Wave Table).

В звуковых платах синтез звука с необходимым тембром происходит пу­тем взаимной модуляции сигналов двух или более генераторов звуковых час­тот. Совокупность генератора и управляющей им схемы называется операто­ром. Параметры операторов и схема их соединения определяют тембр звука на выходе. В звуковых платах используется как двухоператорный, так и четыре- хоператорный синтез. Плата, реализующая двухоператорный синтез, имеет среди прочих характеристик обозначение OPL-2, четырехоператорный синтез обозначается OPL-3. FM-синтез, дающий профессиональное качество звуча­ния, реализован в профессиональных FM-синтезаторах с применением как ми­нимум 6-ти операторов и сложных схем их соединения. В компьютерных же платах качество FM-синтеза достаточно только для озвучивания игр, OPL-3 в состоянии издавать лишь очень малую часть звуков, традиционных для FM, да еще и с довольно низким качеством. Поэтому чаще всего карты, оборудован­ные только FM синтезатором, считают чисто звуковыми (т. е. используются только возможности их АЦП/ЦАП) и неспособными генерировать музыкаль­ные звуки или истолнять музыкальную партитуру. На профессиональных зву­ковых картах OPL-3 не ставится ввиду его явной бесполезности.

Если при FM-синтезе звук в буквальном смысле создается «из ничего», явля­ясь физическим воплощением математического алгоритма, то при WT-синтезе используются фрагменты звучания реальных инструментов, хранящиеся в памя­ти звуковой карты. О звуковых картах, в которых реализуется данный вид син­теза, говорят, что они поддерживают режим Wave Table. Карту, в которой реали­зован как FM, так и WT-синтез, обозначают как OPL-4.

Wave Table-синтез опирается на технологию сэмплирования. Укажем, что WT-синтез предполагает наличие стандартного набора звуков, «зашитых» в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) звуковой платы. Эта информация хра­нится в ПЗУ платы постоянно, даже после выключения компьютера. Содержа­щиеся в ПЗУ звуковой платы наборы (или банки) звуков выполняются в опреде­ленном формате, как правило — это GM и его модификации. Качество WT — синтезатора карты определяется его полифонией — количеством нот, которые могут звучать одновременно. Удовлетворительной является 32-голосная полифо­ния, хорошей — 64-голосная.

По качеству звучания инструментов, содержащихся в ПЗУ, говорят о каче­стве звучания MIDI-инструментов карты.

Кроме ПЗУ на плате может быть установлено оперативное запоминаю­щее устройство (ОЗУ), в которое можно загружать любые звуки, предвари­тельно преобразовав их в формат, поддерживаемый платой. У разных карт может быть разный объем ОЗУ — от 512 кБ до 28 Мб и больше. Таким обра­зом, плата, снабженная ОЗУ, может использоваться в студии в качестве про­стейшего сэмплера.

Обязательно наличие у звуковой платы выхода, на котором информация представлена в цифровой форме. Если звуковая плата имеет выход, на который сигналы поступают не в аналоговой (после ЦАП), а в цифровой форме, то это позволяет уменьшить искажения, связанные с дополнительными преобразова­ниями при дальнейшей цифровой обработке сигнала вне звуковой карты. Это становится актуальным при записи результатов работы на CD или DAT.

Многие звуковые платы содержат один или несколько собственных процес­соров цифровой обработки сигналов DSP (Digital Signal Processing). Основная задача DSP — разгрузить центральный процессор компьютера (CPU — Central Processing Unit), позволить звуковой плате самостоятельно обрабатывать циф­ровой массив независимо от задач, стояших перед CPU. Наличие на борту платы DSP делает ее работу устойчивей и позволяет избежать многих проблем совмес­тимости с разными компьютерами. DSP способны выполнять целый класс задач: поддерживать воспроизведение нескольких аудиоканалов, преобразовывать ча­стоты дискретизации, программно реализовывать алгоритмы синтеза звука и его обработки (динамической, фильтрации, процессорами эффектов). Причем, если выполнение алгоритма преобразования сигнала выполняется на CPU, это требу­ет некоторого времени, применение DSP позволяет преобразовывать сигнал «на ходу», т. е. в реальном времени. О качестве того или иного DSP говорит разряд­ность, с которой в нем производятся расчеты, например, может быть 16, 24-бит­ная или 32-битная точность рассчета эффекта. DSP могут быть как общего на­значения, т. е. выпонять все возможные операции со звуком, так и специализиро­ванными, т. е. отвечать только за определенный класс задач. Например, обеспе­чивать обработку сигнала эффектами в реальном времени.

Многие профессиональ­ные звуковые платы являются основой так называемой «мо­дульной системы». Эти систе­мы принято называть «модуль­ными», так как они состоят из одной или нескольких компь­ютерных плат, подключаемых к внешним модулям цифро-ана­логовых и аналого-цифровых преобразователей (рис. 6.20).

Многие профессиональные звуковые платы являются основой так называе­мой «модульной системы». Эти системы принято называть «модульными», так как они состоят из одной или нескольких компьютерных плат, подключаемых к внешним модулям цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.

Основная причина популярности «модульной архитектуры» — наличие внут­ри корпуса компьютера электрических полей, помех и искажений, от которых практически невозможно изолировать чувствительные узлы звуковой карты. Естественным выходом из такой ситуации является вынос определенных блоков за пределы корпуса компьютера, что позволяет доситчь безупречного качества звучания.

Выбор какой — то определенной модели из большого количества полупро­фессиональных и профессиональных звуковых плат определяется стоящими пе­ред рекламной продакшн — студией задачами. Например, в ряде случаев может быть достаточно качества WT-синтеза полупрофессиональной карты, зачастую основное внимание следует обращать на качество тракта АЦП/ЦАП и не осо­бенно прельщаться возможностями встроенных в плату эффект — процессоров, т. к. в определенных видах рекламной аудио — продукции они никогда не приме­няются. Наиболее распространенным решением является комбинация несколь­ких полупрофессиональных и профессиональных специализированных плат в одну систему.