СЕМЬ НОТ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРА.


     Необходимое предисловие: Тим Собакин, в жизни детский писатель, талантливый, оригинальный человек. Закончил МИФИ, во время обучения в котором работал в газете "Инженер-Физик". А я являюсь ведущим рубрики "Давайте поговорим о музыке" той же самой, как Вы догадались, замечательной газеты :-)
     Недавно Тим увлекся компьютерной музыкой. Как истинный МИФИст он решил разобраться во всем досконально! Что уж там говорить, на такое способен не каждый! Да и не каждый, способный на такое, найдет столько времени и средств на изучение этой, несомненно, любопытной области. Но раз Тим взялся, значит все будет ОК! А поскольку он добрый детский писатель, привыкший делиться всем хорошим, что есть в нашей жизни, то он решил поведать нам, что же это такое компьютерная музыка и, главное, как научиться делать ее самому. И пусть крутые профи корчат рожицы и воротят носики от его рассказа, зато мы прочитаем обо всем этом понятным каждому "чайнику" языком! Итак, слово Тиму Собакину...


     Эпоха немых компьютеров миновала! Трудно теперь представить, чтобы ваш верный РС (сиречь Personal Computer) помимо набора текстов, составления таблиц, рисования картинок, игры в преферанс, поджаривания яичницы и прочих полезных дел, не мог бы издавать разнообразные зву-ки. А раз так, неужели нельзя его заставить сыграть, допус-тим, печальный ноктюрн Шопена или ваш собственный жизнеутверждающий опус?
     Можно! Вопрос лишь в том, как это сделать. Ответом послужит серия публикаций, предлагаемая вашему вниманию. В них собран далеко не полный, но, надеюсь, полезный объем сведений, которые помогут вам постичь азы компьютерной музыки. Разрозненную информацию на эту увлекательнейшую тему можно, конечно, отыскать в специализированных журналах. Но захочется ли вам копаться в библиотеках? Отдельные же издания только начинают появляться на книжных прилавках и стоят, как правило, недешево.
     С другой стороны, многие из нас непрочь в свободное время помузицировать на каком-либо инструменте, будь то гитара, пианино, туба или зурна. А сколько чудесных мелодий роится подчас в голове! Неужели им никогда не суждено воплотиться в реальных звуках? Хорошо бы, в исполнении небольшого оркестра. И что прикажете делать, если ваш ребенок не в силах освоить замысловатый пассаж, что задали в музыкальной школе?
     Тут-то и придет на помощь компьютер. Вы почувствуете себя композитором, аранжировщиком, дирижером, исполнителем... Вы научите РС буквально петь нечеловеческим голосом, воплощая самые фантастические музыкальные замыслы, равно как и творческие порывы ваших детей.
     Даже если вы далеки от Музыки, не поленитесь установить те программы и проделать те действия, о которых я расскажу. Вскоре вы наверняка убедитесь, что это гораздо увлекательнее (да и поучительнее), чем бестолковая возня со многими компьютерными игрушками.
     Да простят меня специалисты за не совсем точные толкования отдельных понятий. Моя цель - доходчиво объяснить рядовому пользователю основы работы со звуком на РС. Кстати, терминология в этой области далеко еще не устоялась. К примеру, слова манипулятор и контроллер обозначают одно и то же. Не будем обращать внимание на такие казусы: все трудности преодолимы - было бы желание!
     В музыке, как известно, всего лишь семь основных нот: до, ре, ми, фа, соль, ля, си. Начнем же с первой: ДО-о-о...

     ДО сих пор вам казалось, что компьютерная музыка - удел избранных. И чтобы заниматься ею, нужны не только отличный слух и умение хорошо играть на фортепиано, но также крупные средства для приобретения синтезаторов, усилителей, колонок, микрофонов и прочих примочек. Представляю, как вы удивитесь, узнав, что многое уже находится в вашем распоряжении и только ждет той минуты, когда вы окинете его придирчивым оком, а еще лучше - коснетесь трепетными перстами. Итак, окинем, чтобы затем коснуться...

Музыкальные способности Вашего РС.

     Для создания музыки вполне приемлемого качества вам понадобится компьютер Pentium-100 с объемом оперативной памяти 16 мегабайт под управлением операционной системы Windows 95. Жесткий диск (по кличке HDD) должен вмещать около 1 гигабайта информации, обладая временем доступа не более 10 миллисекунд. Скорость дисковода CD-ROM, чтобы устанавливать музыкальные программы, принципиального значения не имеет. Видеоадаптер тоже может быть практически любым; черно-белый - слишком уж унылое зрелище. Еще потребуется какая-нибудь акустическая система в виде колонок. На худой конец, заурядные наушники избавят Ваших близких от внезапных звуков. Если вы не мыслите музыки без фортепианных клавиш, то заранее позаботьтесь о музыкальной клавиатуре. А те, кто пожелают записывать голос или живые инструменты, пусть приобретут микрофон. Но самое главное во вс╠м этом хозяйстве - звуковая карта, о который мы поговорим чуть позже.
     Компьютеры с подобной конфигурацией уже сняты с производства, ибо морально устарели. Но они повсеместно доживают свой быстротечный век, скрашивая пользователям нехитрый досуг. Немало музыкальных приложений сносно работают и на менее мощных системах, однако мы ведем речь о качественном звучании, которое уже привыкли слышать на лазерных дисках. А поскольку развитие и усложнение музыкальных программ напрямую связано с быстродействием и памятью компьютеров, то следует придерживаться означенных минимальных требований.
     Наивно полагать, что максимум тут всецело зависит от финансовых возможностей пользователя. Нельзя ведь забывать и про ваши музыкальные способности. Умения виртуозно играть на каком-либо инструменте не потребуется, зато наличие хотя бы первоначального слуха весьма пригодится. И, кстати, далеко не лишними окажутся познания в английском языке. Чтобы читать справочную информацию о музыкальных программах. А про вдохновение и говорить не приходится - как же без него?
     Впрочем, осталось еще непонятным

Откуда в компьютере возникает звук?

     Именно зеленоватая плата с плоскими черными прямоугольниками, именуемая звуковой картой (синтезатором, зву-ковым модулем, саундбластером) и превращает РС в музы-кальный инструмент с поистине неограниченными возможностями. Рынок звуковых карт нынче достаточно богат. Да и стоят они тоже по-разному. Что же выбрать?
     Для начала вам придется запомнить страшное слово - дискретизация (не путайте с дискредитацией!). Дело в том, что звуки, которые мы слышим ушами, относятся к сигналам аналогового типа. В компьютере же все сигналы представлены в цифровом виде. При записи звука аналоговые сигналы превращаются в цифровые, а при воспроизведении - наоборот: из цифровых в аналоговые. Эти сложные операции вы-полняют соответственно аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи (сокращенно АЦП и ЦАП). Так вот, чтобы сигналы в процессе этих преобразований искажались как можно меньше, частота дискретизации должна быть как можно выше. На компакт-дисках она составляет 44,1 килогерца. Большего и не потребуется. Ведь при перезаписи вашей музыки с выхода звуковой карты на вход бытового магнитофона, качество звучания вс╠ равно ухудшится - одна только аудиопленка шумов добавит!
     Есть еще один параметр звуковой карты - (то есть число разрядов упомянутых выше преобразователей сигналов). Не вдаваясь в технические подробности, скажу лишь, что она должна составлять не менее 16 бит на стереоканалах. Иначе у возникнет ощущение, что вы слушаете музыку... по телефону.
     Звуковая карта должна обладать важным свойством: возможностью одновременной записи и воспроизведения - техническими словами, поддерживать режим Full Duplex. Это пригодится, если вы захотите наложить "живые" голоса или инструменты через микрофон на уже готовую музыку в РС. Такая необходимость возникает при записи песни. Согласитесь, правильно спеть слова, если вам не слышен аккомпанемент, неимоверно трудно.
     Наконец, звуковая карта должна иметь как можно меньший уровень собственных шумов - ну, хотя бы 60 децибелов. Впрочем, этот параметр нелегко проверить, так как производители частенько указывают его заведомо ложным.
     Однако, звуковые карты отличаются между собой еще и тем, что в них по-разному реализованы

Методы синтезирования звуков.

     Этих принципиально разных методов всего два. На заре развития компьютерный музыки был разработан метод частотной модуляции (или FM-синтез, от англий-ских слов Frequency Modulation). Суть его в том, что один генератор электрических колебаний создает волну определенной формы и частоты. На эту же волну накладываются колебания от другого генератора, которые изменяют во времени, научно выражаясь, модулируют параметры первой волны. В результате и синтезируется звук с необходимыми тембрами. Поскольку схемы соединения генераторов, а также параметры колебаний каждого из них (частота, амплитуда и закон изменения во времени) могут самыми разнообразными, то и количество синтезируемых тембров, равно как всевозможных зву-ковых эффектов, теоретически не ограничено.
     В этом заключается главный плюс FM-синтеза, на основе которого работали первые электро-музыкальные инструменты. Главный его минус в том, что практически нельзя добиться точной имитации живого звука - очень уж много он имеет тонких, едва уловимых оттенков. Потому звучание кажется не совсем естественным, сугубо компьютерным и в настоящее время встречается разве что в музыкальных сопро-вождениях к старым играм.
     Второй метод, появившийся в начале восьмидесятых годов, получил название sampling, что в буквальном переводе с английского означает "отбор образцов". Суть этого способа заключается в том, что для синтеза используется заранее записанный фрагмент натурального звука. Такие образцы живого звучания, которые находятся в памяти компьютера, называются сэмплами.
     Для экономии памяти сэмплы обычно хранятся в виде отдельных фаз: начало звука, стационарная фаза, завершение звука. При исполнении сэмпла фазы начала и конца звука воспроизводятся без изменений, а стационарная фаза как бы зацикливается на требуемое время (пока, например, нажата клавиша рояля или продолжается дыхание в мундштук трубы). Сюда же могут быть отнесены различные приемы игры, отражающие специфическую динамику звукоизвлечения, как то: игра на рояле с использованием педали - и без нее, сильный удар по струне гитары - и мягкое ее касание. В общем, набор сэмплов слегка напоминает хранящиеся в холодильнике полуфабрикаты, из которых опытный повар... простите, музыкант легко приготовит звуковое блюдо на любой вкус!
     Кстати, у последнего метода есть еще другое (хотя и не совсем правильное) название - волновой синтез. А закодированные наборы сэмплов называются волновыми таблицами (по-английски Wave Table). Потому-то о звуковых картах, в которых реализован рассмотренный метод, говорят, что они поддерживают WT-синтез.
     Очевидно, WT-синтез выгодно отличается от FM-синтеза тем, что позволяет добиться естественного звучания самых разных музыкальных инструментов, причем высокого качества CD-дисков, и потому получил основное направление в компьютерной музыке. Желательно, впрочем, чтобы звуко-вая на всякий случай поддерживала бы оба метода синтеза звуков. А вдруг вам захочется поиграть в какую-нибудь старенькую компьютерную игрушку?
     Итак, звуковая карта с WT-синтезом, обеспечивающая режим Full Duplex, с частотой дискретизации 44,1 кГц и раз-решением 16 бит стерео, - как раз "то, что доктор прописал" для домашнего музицирования. К таким, в частности, относятся звуковые карты семейства AWE, начиная с Sound Blaster AWE 32 и лучше. При известной модернизации они могут поддерживать даже стандарт XG.
     А что это за зверь, вы узнаете в другой раз...
    

(Продолжение следует)

Тим СОБАКИН.
Специально для "Инженер-Физика".

Back to Unreleased!