Управление звуковой картой компьютера

В режиме записи возможно создание "пульта дистанционного управления" - Remote Control. При этом основное окно редактора заменяется на небольшое окно "пульта", находящееся поверх других окон. Эта функция удобна при записи сигнала, формируемого другой программой, либо устройством, управление которым производится из другой программы.

В режиме записи возможен также прямой сброс данных на диск, минуя системный кэш с обратной записью. Это позволяет избавиться от долгих пауз, когда Windows сбрасывает кэш на диск, останавливая при этом все программы, однако работа диска в таком режиме становится весьма напряженной за счет непрерывного позиционирования. Надо сказать, что и при работе через кэш Sound Forge использует диск гораздо более агрессивно, чем большинство других редакторов.

Редактор может работать с внешними семплерами (Akai, E-mu, Kurzweil, Peavey), поддерживающими стандарты MIDI SDS и/или SCSI SMDI. Поддерживается также подготовка семплов для ACID - другой программы Sonic Foundry, предназначенной для создания музыки из готовых фрагментов.

Генератор сигналов выдает простые периодические сигналы и серии DTMF, а также имеет функцию FM Synthesis - частотно-модуляционный операторный синтез, популярный в электронных синтезаторах начала 80-х.

Поддерживаются собственные подключаемые модули. При помощи модуля Batch Converter можно создать последовательность операций обработки, которая затем может быть автоматически применена к одному или нескольким файлам. CD Architect предназначен для формирования и записи звуковых компакт-дисков. Spectrum Analysis служит для спектрального анализа фонограммы, Noise Reduction - для ослабления помех и шумов, Q-Sound - для придания звуку эффекта объемности.

Синхронизация по MIDI возможна в обоих режимах - ведущем и ведомом.

Имеется любительская локализация SF 4.5 на русском языке (переведены тексты меню и сообщений). Качество перевода среднее.

2. WaveLab

(Разработчик – Steinberg. Последняя выпущенная версия - 2.02).

Один из наиболее мощных и удобных современных редакторов. Поддерживает форматы до 24 разрядов и 96 кГц.

Предоставляет все необходимые монтажные операции, нормализацию, преобразования динамики, коррекцию высоты/времени звучания. Операции сложной обработки немногочисленны: трехполосный эквалайзер, гармонайзер на 16 голосов (создает дополнительные гармоники основного голоса), качественный Chorus.

Основное внимание при обработке уделено поддержке модулей реального времени - собственных, DirectX и VST (от Cubase VST). Для управления модулями сделана специальная панель эффектов (Master Section), в которой можно выбрать до шести модулей одновременно. Для модулей WaveLab/VST изображаются панели управления, стилизованные под вид аппаратных стоечных блоков. Панели модулей, а также панели инструментов WaveLab (toolbars) могут находиться в любом месте экрана, а не только в окне редактора.

Имеет функции сравнения двух файлов, генерации тестового сигнала с огибающей, построения трехмерной спектрограммы с показом ее с различных точек зрения.

Функция Batch Processor позволяет сформировать алгоритм пакетной обработки набора файлов.

Поддерживает обмен данными с аппаратными семплерами AKAI, Ensoniq, E-mu, Kurzweil, Roland в стандартах SDS/SMDI. Может считывать звуковые дорожки с компакт-дисков. Содержит встроенный CD-рекордер с возможностью задания длительности пауз между дорожками.

Имеет несколько стилей и цветовых палитр интерфейса. После выполнения каждой операции отмечается время, затраченное на операцию, с точностью до миллисекунды, что удобно для оценки эффективности.

4. Генераторы и анализаторы сигналов

Служат для создания и исследования звуковых сигналов. Генераторы создают звуковые сигналы с заданными параметрами - формой, частотой, амплитудой, спектром, динамикой; полученный сигнал может использоваться для проверки и настройки звуковой аппаратуры, модификации музыкальных тембров путем смешивания или модуляции исходного сигнала, создания новых тембров и т.п. Анализаторы выделяют из входного сигнала различную информацию - спектральный состав, соотношения гармоник, динамические характеристики, статистические параметры. Сочетание генератора тестового сигнала, подключенного ко входу звукового тракта, и анализатора, подключенного к его выходу, позволяет изучать поведение тракта при прохождении различных сигналов, а также снимать нужные виды характеристик - амплитудно-частотную, фазо-частотную, динамическую, определять коэффициенты гармоник и интермодуляции и т.п.

Подробнее с работой генераторов и анализаторов сигналов ознакомимся на примере  нескольких прграмм:

1. SpectraLab

(Разработчик - Sound Technology Последняя выпущенная версия - 4.32.13).

Чрезвычайно мощная система анализа звуковых сигналов - как в записи, так и в реальном времени. Поддерживает форматы до 24 разрядов, 96 кГц.

Анализ ведется в трех основных режимах: Real Time - обработка и построение графиков в реальном времени по данным, поступающим с аудиопорта; Recorder - то же, с параллельной записью поступающего сигнала; Post-Processing - анализ предварительно записанного Wave-файла.

Результаты анализа динамически представляются в окнах нескольких видов:

* Time Series - обычная осциллограмма

* Spectrum - спектральный график, непрерывный или полосовой

* Phase - изменения фазы сигнала

* Spectrogram - график изменения спектра во времени, в котором мгновенные "снимки" спектра сигнала рисуются по вертикали цветными линиями

* 3D Surface - трехмерная спектрограмма

Все виды окон могут открываться и динамически обновляться одновременно.

Отображаются также скалярные результаты - частота и амплитуда пиков, мощность сигнала, коэффициент гармоник, коэффициент интермодуляции, соотношение сигнал/шум.

Есть генератор тестовых сигналов, также работающий в реальном времени, с помощью которого можно анализировать работу исследуемого звукового тракта.

Программа имеет большое количество параметров, задающих полосы частот и способы анализа, параметры преобразования Фурье, оконных функций, отображаемых графиков и т.п. Вероятно, это - самая мощная система анализа сигнала для PC.

2. Analyser

(Разработчик - Павел Сукорцев Последняя выпущенная версия - 1.1).

            Маленькая простая программа для быстрой оценки качества тракта записи-воспроизведения дуплексных звуковых карт. Содержит генератор тестового сигнала и анализатор спектра. Выход карты подключается к ее входу, задействуя ЦАП, АЦП и входные/выходные аналоговые цепи. Отображает в окне график АЧХ тракта.

5. Виртуальные синтезаторы

Являются наиболее популярным у музыкантов видом программ. Имитируют работу музыкального инструмента путем моделирования процессов, происходящих при извлечении звука. Преимущественно используется три основных метода синтеза звука:

* Семплерный (sample) или таблично-волновой (wavetable) - создание звука из одного или нескольких заранее записанных фрагментов исходного звучания, с возможной параллельной обработкой сигналов. Наиболее прост технически, не требует больших вычислительных ресурсов, зато требует большого объема памяти для хранения качественных образцов звучания.

* Аналоговое моделирование - имитация работы аналогового синтезатора путем математического суммирования, вычитания, модуляции и фильтрации сигналов различной формы, создаваемых также математическим путем. Позволяет с хорошей точностью моделировать популярные клавишные синтезаторы 60-70 годов, бас-станций и ритм-блоков. Не критичен к объемам памяти, однако требует больших вычислительных затрат на математические расчеты.

* Физическое моделирование - создание математической модели реального акустического инструмента и получение на ее основе формул звуковых колебаний, создаваемых инструментом. Для полной реализации требует чрезвычайно больших вычислительных мощностей, из-за чего в реальном времени реализуется лишь частично.

По способу функционирования виртуальные синтезаторы можно разделить на две группы:

* Генераторы - предназначены главным образом для создания звучаний, преимущественно не в реальном времени, с целью сохранения полученных образцов и последующего использования посредством семплерных или таблично-волновых синтезаторов.

* MIDI-синтезаторы - имитируют синтезатор с управлением по MIDI. Создают собственный виртуальный MIDI-порт, отрабатывают получаемые через него MIDI-команды, генерируя на выходе музыкальный звук подобно реальному синтезатору. Работают либо в реальном времени, передавая сформированный звуковой сигнал в аудиопорт, либо опосредованно, записывая его в Wave-файл. Во втором случае называются MIDI Renderer - по аналогии с системами построения движущихся изображений из серии неподвижных кадров.

Подробнее с работой виртуальных синтезаторов ознакомимся на примере  нескольких прграмм:

1. Generator

(Разработчик - Native Instruments. Последняя выпущенная версия - 2.0.4).

Чрезвычайно мощный модульный синтезатор. В спектр модулей помимо типичных генераторов, усилителей и микшеров входят инверторы, сумматоры, перемножители, несколько различных типов 1-, 2- и 4-полюсных фильтров, дифференциатор/интегратор, логарифматор/экспоненциатор, ограничитель, детектор пиков, делитель частоты, фиксатор уровней (sample + hold), модуль квантования по уровню, модули логических операций над управляющими сигналами, сглаживатель и еще несколько модулей со сложными функциями.

Входы и выходы модулей обозначены различными значками, дающими представление об их функциональном назначении. Связывание входов и выходов выполняется простым движением мыши.

Составленная из модулей схема может быть объявлена как новый модуль (макроблок). Структура схемы при этом скрыта, и макроблок изображается лишь стандартным для модуля прямоугольником с названием и обозначениями входов/выходов. Такой подход удобен для создания типовых блоков синтезатора.

Модульная схема может быть снабжена панелью - совокупностью кнопок, ручек, движков и индикаторов, стилизованных под привычные органы управления. В конечном счете, после завершения создания структур, на экране остаются одни панели, которые выглядят как реальные аппараты и смотрятся очень красиво.

Структура с панелью управления называется инструментом. Инструмент опять же может иметь входы и выходы и выступать в качестве модуля. Совокупность инструментов называется ансамблем (ensemble). В комплекте с программой поставляется большое количество схем, макроблоков, панелей, инструментов и их ансамблей.

Всплывающие подсказки при наведении курсора мыши на изображение модуля или панели кратко поясняют суть объекта и правила обращения с ним.

Частота дискретизации звукового сигнала может быть от 22 до 132 кГц. Существует также понятие частоты управления (Control Rate) - с этой частотой процессор синтезатора сканирует схемы, "проталкивая" по ним сигналы. Частота управления задается в пределах от 25 до 1600 Гц.

Положения регуляторов могут быть сохранены (snapshot). Впоследствии можно возвращаться к любому из сохраненных наборов положений, а также восстанавливать нажатием кнопки последний набор.

При всей своей сложности Generator работает достаточно быстро, обеспечивая хороший отклик и стабильность звука. При использовании DirectSound-портов устойчивость повышается.

2. GigaSampler

(Разработчик - Nemesys . Последняя выпущенная версия - 1.6).

Революционная в своем роде программа, наделавшая своим появлением много шума. MIDI-синтезатор реального времени, не требующий полного размещения семплов в ОЗУ - считывание с диска (жесткого, магнитооптического, CD) происходит прямо в процессе проигрывания, что снимает все ограничения на объем инструментов, кроме объема самих дисков (объем одного семпла в инструменте ограничен 4 Гбайт из-за 32-разрядной сетки).

Для достижения наилучших результатов выпущена спецификация GigaSampler Interface (GSIF) - программного интерфейса с аудиопортом, через который GigaSampler обеспечивает минимальные задержки. Этот интерфейс уже реализован в драйверах карт Aardvark Aark, Soundscape Mixtreme, Echo Darla/Gina/Layla, EgoSys WaveTermital, Frontier Dakota.

Благодаря снятию ограничений на объем инструментов и их банков большое внимание уделено схеме отображения отдельных семплов на клавиатуру и уровни интенсивности (sample map). Рекомендуется метод построения инструмента без масштабирования высот семплов, то есть по отдельному семплу на каждую клавишу. Вдобавок введено понятие измерений (dimensions) - своеобразной координатной сетки из пяти различных контроллеров, совокупность значений которых как бы выбирает нужный семпл в пятимерном пространстве. Такая система введена для поддержки инструментов, на которых играют разными способами.

Большие объемы звучаний располагают к тому, чтобы образцы записывались полностью, без искусственного зацикливания и формирования фаз атаки-затухания методом амплитудной модуляции.

Инструмент создается из семплов традиционным путем - раскладкой по клавиатурным зонам (regions), интенсивности и измерениям, а также наслоением друг на друга. Здесь имеются традиционные для аппаратных самплеров средства - частотная и амплитудная модуляция посредством огибающих (два генератора) и LFO (один генератор), фильтрование (срез, полоса, пробка, резонанс).

Звук выводится в 16-, 20- и 24-разрядном формате с частотами дискретизации 32, 44,1 и 48 кГц. Поддерживается до 16 выводных аудиоканалов, между которыми заданным образом распределены входные MIDI-каналы. Есть функция прямой записи звука на диск (Capture).

В комплект входят редакторы семплов (волновых форм и циклов в них) и банков инструментов, а также преобразователь инструментов из формата Akai S1000/S3000, способный считывать "родные" компакт-диски от семплеров Akai.

6. Музыкальные редакторы

В эту группу входят программы, предназначенные для работы с музыкальными партитурами, как правило - в технологии MIDI. Музыкальный редактор обычно имеет дело не с конкретными звучаниями, а лишь с некоторой схемой их создания, которая обычно базируется на различных видах нотной записи, расширенной специфическими средствами управления инструментами.

Секвенсоры предназначены для записи, воспроизведения и редактирования музыкальных MIDI-партитур в нотном и схематическом виде, осуществляют типовые музыкальные операции - транспонирование, изменение темпа, длительности и динамики нот, а также монтаж фрагментов партитуры. Всегда многодорожечные - допускают формирование произведения из множества независимых партий. Большинство современных секвенсоров имеет поддержку аудиотехнологии, позволяя размещать на отдельных дорожках акустические или голосовые партии; окончательное смешивание сигналов при этом выполняется внешними аппаратными (звуковой адаптер, микшерный пульт) или программными (виртуальный синтезатор, многоканальный рекордер) средствами.

Название происходит от термина sequence - последовательность, поскольку первые секвенсоры (тогда еще некомпьютерные) предназначались для записи последовательности MIDI-событий и последующего ее воспроизведения в неизменном виде, и лишь затем к этому добавились функции монтажа и редактирования.

Подробнее с работой секвенсоров ознакомимся на примере  следующей прграммы:

  Cakewalk Pro Audio

(Разработчик - Twelve Tone Systems. Последняя выпущенная версия – 9).

Наиболее массовый и популярный MIDI-секвенсор с поддержкой аудиодорожек. Имеет удобный и интуитивно понятный интерфейс, широкий спектр необходимых функций редактирования и обработки. Работает с различными видами MIDI- и аудиооборудования, поддерживает частоты дискретизации до 96 кГц и разрядность оцифровки до 24 бит.

Поддерживает до 256 виртуальных дорожек, на каждой из которых может располагаться одна или несколько MIDI-партий либо аудиофрагменты. Секвенсор работает только с одноканальными (монофоническими) аудиоданными, поэтому стереоданные размещаются на двух дорожках. Каждая дорожка имеет набор свойств: название, ссылку на устройство вывода, номер канала, начальную громкость и положение на стереопанораме, номера MIDI-банка и инструмента и т.п.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10