Текст книги "Запись и обработка звука на компьютере. Просто как дважды два"

С его помощью гитаристы и музыканты, играющие на духовых инструментах, прибавляют выразительности своему исполнению. Благодаря данной команде миллионы клавишников могут представить, что играют соло.

Эти сообщения выбирают звуки (сэмплы), которые будет воспроизводить инструмент-получатель. Так как у любого производителя (а на самом деле у каждой отдельной модели) есть собственная система нумерации сэмплов, в свое время для стандартизации был разработан специализированный протокол General MIDI. Звуки обычно хранят в банках данных по 128 сэмплов (см. далее).

Спецификация MIDI содержит большое количество управляющих сообщений, которые называются контроллерами. Некоторые из них, такие как, например, № 7 (громкость), № 33 (модуляция) и № 64 (нажатие педали), влияют на то, каким образом модулируется звук. Контроллер № 0 (выбор банка данных) расширяет количество выбираемых сэмплов выбором встроенных звуковых банков. Некоторые контроллеры зарезервированы.

Контроллеры MIDI работают в режиме реального времени. Некоторые из них имеют только два состояния: «включено» и «отключено», но большинство позволяет устанавливать значения в пределах от 0 до 127 (или, если хотите, от 1 до 128). Управляющую информацию можно записывать, редактировать и воспроизводить так же, как и обычные данные.

Всего существует 128 инструментов MIDI в спецификации GM. Не все они определены точно, поэтому производители по-разному реализуют возможности MIDI-устройств. Так, некоторые контроллеры могут иметь модификации для грубой и для точной настройки. Например, контроллер № 2, амплитудное вибрато, предполагает установку 128 возможных значений, а контроллер № 33, функционально тот же самый, предлагает гораздо больший диапазон выбора значений. Зачем нужны два контроллера? Для большинства случаев грубой настройки вполне хватает, и при этом меньше требования к производительности процессора. Но для некоторых из них, например более точной настройки громкости и панорамирования (паннинга), вам действительно потребуются дополнительные параметры.

Так же как и голосовые, режимные сообщения определяют номер канала, на который должны влиять. Сообщение № 122 устанавливает режим работы клавишного пульта – например, можно отключить воспроизведение звука.

Другие четыре сообщения определяют, будет ли посылаемая информация монофонической (одна нота) или полифонической (более одной ноты).

▪ Omni on/poly on. По всем каналам принимается полифоническая информация.

▪ Omni on/poly off. Информация принимается по всем каналам, но в каждый момент времени будет звучать только одна нота на канал. Это имеет смысл, если вы хотите воспроизвести, например, звук духового инструмента.

▪ Omni off/poly on. Полифоническая информация принимается только по выбранному каналу. Это основной режим при последовательном подключении нескольких устройств через порт thru, когда необходимо, чтобы каждое устройство исполняло отдельную партию.

▪ Omni off/poly off. Информация принимается по отдельному (отдельным) MIDI-каналу, причем в определенный момент времени на определенном канале будет звучать только одна нота. Поскольку за раз может быть воспроизведена только одна нота, данный режим используется для таких монофонических инструментов, как духовые синтезаторы. Данный режим также обеспечивает возможность использования гитарных MIDI-контроллеров.

Общие системные сообщения используются для связи с каждым устройством в цепочке. Например, это может быть указание секвенсору относительно выбора записанного в памяти трека или его воспроизведения с произвольного места.

Интерфейс MIDI удобно использовать для синхронизации нескольких устройств при совместном воспроизведении, например синтезатора и программы-секвенсора. Синхрослово MIDI посылает 24 импульса на каждую четвертную ноту, основываясь на темпе воспроизведения.

Тайм-код SMPTE основан на частоте смены кадров фильма. Он был разработан для синхронизации звука и видео, чтобы саундтреки и диалоги в фильмах воспроизводились корректно. В процессе синхронизации дорожек аналоговый аудиосигнал, содержащий временной код, записывается из SMPTE-генератора прямо на ленту. Временной код MIDI (MTC) – это фактически SMPTE, переведенный на язык, который могут понимать цифровые устройства. В обоих временных кодах (и SMPTE, и MTC) время измеряется в часах, минутах, секундах и кадрах, например: 00:09:11:03. В приведенном примере определена точка в положении 0 часов, 9 минут, 11 секунд и третий кадр.

Зачем нужно знать номер кадра? Например, это помогает вставлять эффекты в нужную точку фильма. При работе с музыкальными композициями это дает большую степень точности хронометража, чем при использовании только минут и секунд. В мире существует несколько стандартов, и до сих пор не достигнуто соглашения о том, сколько кадров нужно воспроизводить за секунду.

Существуют четыре стандарта скорости, и вы сталкивались с ним даже на бытовом уровне: например, если вы хотели посмотреть какой-то фильм с субтитрами и сами субтитры «убегали» вперед при просмотре – это просто значит, что титры были записаны при одной скорости, а фильм – при другой. Короче говоря, основные значения – 24 кадра в секунду (movie-формат), 25 (в европейском видеостандарте) и 29,97 (в американском). Также может быть и 30 кадров, и 23,978, и 24,999, и еще много разных вариантов.

Другие сообщения в режиме реального времени – начало, продолжение и остановка. Их удобно использовать для контроля перемещения по дорожке.

Sysx, или эксклюзивные системные сообщения, – это команды, которые работают только на одной конкретной модели MIDI-устройства, и с их помощью пользователь получает доступ к некоторым специфическим параметрам управления.

Писать эти сообщения в виде, очень похожем на ассемблерный код, – занятие крайне неблагодарное, и, пожалуй, ни один нормальный музыкант подобными ужасами не занимается. Для этого существуют специализированные программы с развитым графическим интерфейсом, которые работают с конкретными моделями синтезаторов или звуковых карт. Например, для редактирования эффектов синтезаторов формата XG существует программа XG Edit. Пользователь при работе с этой программой имеет дело с регуляторами и кнопками, а программа после всех операций создает файл Sysx, который может быть вставлен в композицию.

…Для синтезаторов и звуковых карт Roland есть программа Canvas Man, которая так же, как и XG Edit, позволяет получить доступ ко всем параметрам управления синтезаторов этой именитой фирмы и затем сохранить их в виде Sysx-сообшения.

Тем же, кто работает с синтезаторами и звуковыми картами других производителей, можно только порекомендовать внимательно перечитать руководство пользователя (да, большое и тяжелое) – почти всегда там описывается формат Sysx для данного устройства – или же изучить сайт производителя в Интернете.

Сообщения Sysx представляют собой последовательность двузначных шестнадцатеричных чисел. Каждое системное сообщение начинается с числа F0, затем следует идентификатор устройства (или того устройства, с которым совместимо ваше оборудование), а после идентификатора идет последовательность кодов, длина и формат которой определяются моделью синтезатора (устанавливается производителем) и типом передаваемых сообщений. Завершается всегда системное сообщение числом F7 – идентификатором конца системного сообщения.

О том, какие системные сообщения понимает ваш синтезатор, можно узнать из его инструкции. Информация о поддерживаемых системных сообщениях обычно содержится в разделе System Exclusive Messages. Как правило, эти сведения приводятся в виде таблицы, содержащей тип системного сообщения, его формат и назначение отдельных байтов. Конкретные значения переменных в системных сообщениях следует искать в других таблицах, содержащихся в техническом описании. Кстати, в Сети можно найти готовые банки системных сообщений и загрузить их в свое устройство, если оно поддерживает эту возможность.

Системные сообщения можно хранить в двух видах:

▪ непосредственно на треках в качестве параметров сообщений;

▪ в банках системных сообщений (такой способ предпочтительнее). Каждый банк может содержать последовательность системных сообщений практически неограниченной длины и имеет свой номер, который указывается в качестве параметра этого сообщения.

В общем, если вы хотите получить доступ ко всем без исключения ресурсам вашего устройства, без редактора системных сообщений Sysx вам не обойтись.

Стандарты MIDI

В начале существования интерфейса MIDI у каждого изготовителя были собственные методики организации звуков и каналов. Некоторые устройства использовали один банк данных из 128 сэмплов, другие делили их на кусочки поменьше. Звуки пианино и клавишных могли храниться рядом или быть случайным образом разбросаны по всей памяти устройства. Это вызывало постоянную путаницу, а композиторам, сочинявшим музыку для игр или других приложений, нужно было писать варианты для каждой системы.

Спецификация General MIDI (сокращенно GM) упорядочила этот хаос, создав систему нумерации сэмплов. Теперь, независимо от того, кто сделал ваш синтезатор или звуковую карту, сэмпл номер 1 – это акустический рояль, а номер 128 – звук выстрела. Благодаря GM вам не надо беспокоиться о том, что ваше творение будет (или не будет) воспроизводиться правильно. Почти любые существующие синтезаторы, звуковые карты или другие устройства воспроизведения сэмплов (и аппаратные, и программные) поддерживают GM, а многие и расширяют его. Это же касается операционных систем Mac OS и Windows.

GM использует каналы 1–9 и 11–16 для таких инструментов, как клавишные, гитары и духовые (канал 10 закреплен за ударными). Для этих инструментов настройка стандартизирована таким образом, чтобы воспроизведение клавиши под номером 60 звучало как до первой октавы.

Звуки размещены в более или менее логичном порядке: например, звуки пианино сгруппированы в банках с 1 по 9, за ними следуют звуки хроматических ударных, такие как маримба, в каналах с 9 по 16. Звуки басовых можно найти в каналах с 33 по 40. Хотя спецификация GM определяет, какой звук будет вызываться, она ничего не говорит о том, как он должен воспроизводиться.

Соответственно качество и характер отдельных звуков различаются у разных производителей или даже у различных устройств одного изготовителя. Некоторые звуки GM, например акустического пианино, известны своей сложностью качественного исполнения. Другие же, например звук блок-флейты (№ 75), очень просто воссоздать даже на самой дешевой звуковой карте.

GM охватывает множество звуков, от роковых и джазовых до оркестровых, групп струнных и духовых, звуков синтезатора и народных инструментов со всего мира. Есть даже звуковые эффекты для разработчиков игр. Эта огромная гибкость и делает GM настолько мощным. Несмотря на то что все программы более или менее стандартизированы, названия банков иногда слегка отличаются. Поэтому электропианино № 2 может называться цифровым пианино, пиано FM или как-то еще.

Единственным недостатком звуков GM является то, что чаще всего им недостает глубины и характерных особенностей звуков, хранящихся в вашем клавишном пульте или коллекции сэмплов.

Канал 10 зарезервирован за звуками ударных, таких как наборы барабанов или ручные ударные инструменты. В отличие от хроматических звуков других каналов, каждая нота канала № 10 используется для выбора конкретного ударного инструмента. Это позволяет играть партию ударных прямо на клавишном пульте. Например, используйте ноты № 60 и 61 (среднее до и ре на октаву выше) для ритма с высоким и низким бонго.

Некоторые GM-пульты и модули расширяют идею единого набора барабанов. Используя сообщения о выборе банка данных, вы сможете отдавать предпочтение тому или иному комплекту, разработанному для джаза, тяжелого рока, электронной музыки и другого.

General MIDI – это нечто больше, чем просто список звуковых банков. Спецификации требуют, чтобы совместимые звуковые модули (и аппаратные, и программные) распознавали все 16 MIDI-каналов и использовали любой из 24 динамически распределяемых голосов для одновременного воспроизведения звуков ударных и мелодии, иногда разделяемых на 8 голосов для ударных и 16 – для звуков мелодии. GM также определяет, как модули будут отвечать на конкретные сообщения контроллера, и некоторые другие полезные мелочи.

Главное, что можно создать песню на своей системе и знать, что она будет правильно воспроизводиться на любой GM. Так как файлы MIDI очень маленькие по сравнению с файлами цифрового аудио, MIDI идеально подходит для использования в Сети. Стандартные MIDI-файлы (SMF) могут быть отображены на любом секвенсоре MIDI, независимо от платформы. Ассоциация производителей MIDI (которая следит за стандартами MIDI) определила три типа файлов SMF, хотя только два из них реально используются. Тип 0 сохраняет все данные последовательности на одной дорожке. Тип 1 – это многодорожечные файлы. Из-за небольших размеров и универсальности файлы SMF и Интернет – это лучшее сочетание всех времен и народов. Быстрый поиск выдаст миллионы файлов SMF, охватывающих практически все музыкальные жанры, которые только можно себе представить. Хотите петь караоке? Выбирайте из тысяч доступных файлов. Работаете с соавтором, живущим на другом континенте? Просто перешлите ему SMF-файл со своей работой. Он сможет загрузить его в свой секвенсор, добавить новые фрагменты и выслать обратно с помощью электронной почты.

General MIDI существует уже достаточно долго, чтобы начал сказываться его возраст. Например, исходные спецификации ограничивали количество сэмплов, которые могли быть сохранены. К счастью, усовершенствованные форматы GM, такие как GS от Roland и XG от Yamaha, значительно повысили его мощность и функциональность.

GS начал развиваться в 1991 году сразу за GM и неоднократно расширялся в связи с выпуском новых продвинутых моделей. XG от Yamaha активно продвигался с 1996 года, и при его разработке учитывался опыт фирмы Roland.

Стандарт GS имеет обратную совместимость с General MIDI, то есть любая MIDI-композиция, созданная для GM-устройств, может быть успешно воспроизведена и на GS-устройствах. Все GS должны соответствовать требованиям к GM-устройствам. Кроме того, для них предусмотрены некоторые дополнительные условия:

▪ минимальный набор из 226 инструментов (вместо 128 в GM), причем для выбора инструментов, не входящих в базовый набор, используется переключение банков с помощью контроллера № 0;

▪ несколько (до 128) различных 61-звучных наборов ударных;

▪ поддержка как минимум 20 контроллеров;

▪ возможность динамической редакции по MIDI восьми звуковых параметров (время атаки и затухания, частота среза фильтра, скорость вибрато и пр.);

▪ возможность динамической редакции по MIDI пяти параметров для ударных тембров (высота, пространственная локализация, а также уровень громкости, реверберации и хоруса);

▪ широкие возможности редактирования звучания с помощью исключительных системных MIDI-сообщений.

Стандарт GS не получил такого широкого распространения, как General MIDI, однако некоторые музыканты все же отдают ему предпочтение. Использовать у себя Roland GS вы можете в том случае, если у вас есть соответствующий синтезатор или звуковой модуль этой фирмы (рис. 2.4).

^{Рис. 2.4. Использовать стандарт GS вы сможете с синтезаторами фирмы Roland}

А в сентябре 1994 года появился формат XG (Extended General MIDI), разработанный фирмой Yamaha, чтобы расширить и усложнить стандарт GM (люди вообще любят все усложнять). XG полностью обратно совместим с GM и в то же время обеспечивает большой набор дополнительных элементов: новые инструменты и редактирование их, несколько сотен эффектов и множество других возможностей, которые используются мультимедийными приложениями. Вот почему многие компании – производители музыкальной аппаратуры приняли данный стандарт и выпускают технику, которая позволяет его применять.

Прежде всего спецификация XG поддерживает гораздо большее количество инструментов, чем GM. Минимальный набор, определенный в спецификации, должен содержать 480 инструментов. Вместе со всеми эффектами цифра получается еще более внушительной – 676 инструментов.

Спецификация XG предусматривает и большие возможности редакции исполнительских параметров по MIDI. Предусмотрено также много эффектов – реверберация (эффект «эха», когда звуковой сигнал смешивается со своими копиями, задержанными на различные временные интервалы), хорус (эффект исполнения одного звука несколькими инструментами) и другие эффекты, коих несколько десятков. Минимальное количество типов реверберации и хоруса – 8, а остальных – 35. Последние включают в себя как различные варианты и комбинации реверберации и хоруса, так и дополнительные эффекты: вращение, тремоло, «вау-вау», искажения, шумы и т. п. Любой эффект может быть использован как на отдельном MIDI-канале, так и на общем выходе.

Все группы эффектов можно применять одновременно, причем их параметры легко изменяются с помощью MIDI-сообщений. Некоторые XG-устройства имеют управляемые по MIDI графические эквалайзеры. Эти эквалайзеры могут быть либо пресетные (то есть с заранее записанными установками: в этом случае по MIDI можно изменять тип установки эквалайзера), либо настраиваемые. В последнем случае пользователь получает возможность очень гибкой работы со звуковым спектром в реальном времени, причем совершенно не загружая ресурсы процессора, ведь компьютер работает с обычным потоком MIDI-информации.

Кроме того, в XG-устройствах можно применять эффекты к внешнему звуковому каналу. Практически это означает, что пользователь имеет возможность подключить к устройству микрофон или, к примеру, электрогитару и применять к входящему звуковому сигналу все те же самые эффекты, которые доступны на MIDI-дорожках. Сами эффекты при этом контролируются по MIDI обычным образом (рис. 2.5).

^{Рис. 2.5. Тонгенератор Yamaha MU-500 позволяет работать со стандартом XG}

Что мне нужно для работы с MIDI?

Прежде чем приступить к работе с MIDI, вам понадобится устройство для передачи данных, интерфейс для транслирования информации в компьютер и из него и что-то для воспроизведения данных в виде звука. Помните, что сам по себе MIDI не создает никаких звуков, поэтому существование инструмента MIDI жизненно важно. Несмотря на то что некоторые MIDI-клавиатуры могут справиться со всеми этими заданиями, давайте сначала рассмотрим каждый элемент цепочки отдельно, чтобы понять, как они связаны между собой.

Я не буду говорить об аппаратных требованиях к компьютеру, потому что на самом деле они минимальны. Если программа грузится – уже хорошо.

Электронные музыкальные инструменты выпускаются в двух основных вариантах: это синтезаторы, создающие звуки, и сэмплеры, которые воспроизводят записанные музыкальные данные, называемые сэмплами. Конечно, многие инструменты имеют особенности обоих вариантов. Аппаратные синтезаторы и сэмплеры могут быть изготовлены в виде клавишного пульта, что позволяет им выполнять функцию MIDI-контроллеров, или же монтируются в рэковые или настольные устройства, называемые звуковыми модулями (это вы уже должны помнить из первой главы). Все больше и больше классических синтезаторов и сэмплеров, а также инструментов широкого применения появляются в виде программных инструментов (рис. 2.6).

^{Рис. 2.6. Легендарные синтезаторы Moog воплощаются ныне в программном виде}

Сейчас большинство электронных инструментов могут хранить гораздо больше информации, чем изначальные 128 звуков, определенные стандартами GM. Обратите внимание, что некоторые синтезаторы и сэмплеры не поддерживают стандарт GM.

В своей основе синтезатор – это электронное устройство для производства и преобразования звуков. Поскольку про синтезаторы я уже подробно говорил в первой главе, можно лишь добавить то, что большинство из них сегодня доступны в виде компьютерных программ. И кстати, программные воссоздания совсем старых аналоговых синтезаторов имеют огромное преимущество перед оригиналами – они понимают MIDI.