Александр Загуменнов - Компьютерная обработка звука

Таким образом, при компенсированном формате разницу нужно компенсировать 108 кадрами в час.

Например, для формата Non-Drop SMPTE показатель времени 01:00:00:00 будет соответствовать реальному всемирному времени 01:00:03:18. Следовательно, за один час накапливается запаздывание от реального всемирного времени на три секунды и 18 кадров.

Существует диаграмма, показывающая, как работает SMPTE Drop (она представлена в виде табл. 6.1). Каждую минуту пропускаются два кадра, за исключением точек в 00, 10, 20, 30, 40, и 50 минут. Обратите внимание, что по истечении одного часа пропущены 108 кадров. Это число соответствует числу кадров компенсации, которые мы вычислили выше, необходимых, чтобы согласовать время SMPTE 30 (29,97 кадров в секунду) с реальным временем.

Таблица 6.1. Соответствие пропущенных кадров минутам, истекающим

в течение одного часа, при использовании формата Drop SMPTE

Настройка форматов Frames и Measures & Beats в Sound Forge

При установке форматов состояния Frames или Measures & Beats вы можете указать дополнительную информацию для настройки. Диалоговое окно Edit Frame Rate (Установка частоты кадров), доступное из меню Special и показанное на рис. 6.8, позволяет изменить число кадров в секунду Frames per second.

В диалоговом окне Edit Tempo (также доступно из меню Special), показанном на рис. 6.9, вы можете определить число ударов в минуту Beats per minute и число ударов в такте Beats in a measure. Эти значения используются для вычисления длительности тактов и длительности нот.

Значения по умолчанию для Frames и Beats устанавливаются на вкладке Status в окне Preferences (меню Options), показанной на рис. 6.10.

Глава 7 Объединение аудио и MIDI

Итак, мы знаем, что MIDI-секвенции и аудиозапись реального звука – это два совершенно различных вида представления звука, за которые – что самое главное – отвечают разные устройства. Нельзя сделать запись в формате MIDI на магнитофон (аналоговый или цифровой), как и невозможно записать вокальную партию в память секвенсора. Предположим, что у нас имеются два магнитофона. Один из них работает лишь с MIDI. Как заставить их звучать вместе? Точно так же, как и два обычных магнитофона: их работу надо синхронизировать.

Чтобы уже через несколько тактов записи не «разошлись», одно из устройств (master – ведущее) должно непрерывно генерировать сигналы синхронизации, а другое (slave – ведомое) – постоянно подстраиваться под него. Такая синхронизация выполняется при помощи стандарта SMPTE, подробно рассмотренного в главе, посвященной форматам звуковых файлов. Стандарт SMPTE изначально был предназначен для синхронизации видео– и аудиоустройств, именно поэтому частоту синхросигнала до сих пор измеряют в «кадрах в секунду».

При применении SMPTE на магнитофоне отводится для синхронизации одна дорожка. На эту дорожку перед записью прописывается аналоговый синхросигнал, который затем при воспроизведении подается на отдельный выход. Данный сигнал преобразуется с помощью специального конвертора в последовательность MIDI-команд, называемых MTC – MIDI Time Code. Получая по MIDI временной код MTC, секвенсор подстраивает свой ритм под него. Цифровые магнитофоны или системы цифровой записи на жесткий диск в своем большинстве могут напрямую генерировать код MTC.

В последних версиях программ-секвенсоров предусмотрена возможность записи и редакции аудиодорожек. Они выходят за рамки собственно секвенсорных программ и сближаются с многоканальными звукорежиссерскими системами.

Кроме того, при помощи MIDI-команд можно управлять воспроизведением треков в аудиоредакторах.

Синхронизация

При совместном использовании нескольких различных устройств важно обеспечить их полную синхронизацию. Работа всего оборудования должна опираться на одинаковую информацию о времени, а обслуживающие программы – уметь работать с разнообразными типами синхронизации, чтобы можно было выполнить ее быстро и эффективно.

Обычно для синхронизации используется любой из четырех источников:

•  Internal (Внутренний) – задающий генератор компьютера;

•  Audio (Аудио) – генератор на звуковой карте компьютера;

•  MIDI Sync (MIDI-синхронизация) – генератор внешнего MIDI-устройства;

•  SMPTE/MIDI Time Code (MTC) (тайм-код MIDI) – сигнал тайм-кода (в формате SMPTE или в каком-либо другом), записанный на внешнем источнике.

При использовании двух первых источников ваша программа-секвенсор сможет управлять другими MIDI-устройствами с помощью MIDI Sync. В этом случае программа будет master-устройством (ведущее), а все другие устройства – slave (ведомые).

При использовании MIDI Sync программа-секвенсор действует в соответствии с входящими MIDI-сообщениями. В этом случае, наоборот, программа будет slave, а внешнее MIDI-устройство – master. (При таком виде синхронизации Cakewalk не поддерживает воспроизведение аудиоданных.)

При использовании SMPTE/MIDI Time Code (SMPTE/MTC) программа-секвенсор действует в соответствии с входящими MTC-сигналами. Эти сигналы могут генерироваться внешним MIDI-устройством, способным выдавать MIDI Time Code, или MIDI-интерфейсом, который конвертирует сигналы, выдаваемые в другом формате тайм-кода (SMPTE, EBU), в MIDI Time Code.

Синхронизация в Cakewalk

Для выбора источника синхронизации и настройки параметров используется окно Project Options (Возможности проекта), которое открывается по команде Project Options из меню Tools (Инструменты) и вкладку Clock (Время) которого можно увидеть на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Вкладка Clock окна Project Options

Информация об источнике и типе синхронизации хранится в опциях проекта. Таким образом, один из проектов может быть настроен на внутреннюю синхронизацию, другой может использовать Audio или MIDI Sync (Cakewalk будет ведущим устройством), а третий будет синхронизирован тайм-кодом SMPTE/MTC.

Глава 8 Аппаратная обработка звука

В этой главе мы лишь обозначим проблематику, необходимые сведения по указанной теме.

Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи

Сегодня подавляющее большинство звукозаписывающей и звуковоспроизводящей студийной аппаратуры и музыкальных синтезаторов представляют собой цифровые устройства. Все знают, что даже в обычном домашнем проигрывателе компакт-дисков имеется цифро-аналоговый преобразователь, а музыка на диске записана 16-битными числами. Однако исходный звуковой материал (голос, классические музыкальные инструменты, электрогитары и т. д.) и звук на выходе вашего музыкального центра – это аналоговые, а не цифровые сигналы. Таким образом, для современной индустрии звукозаписи ключевым моментом является преобразование аналоговых сигналов в цифровые и обратно. Этим целям и служат цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи (ЦАП, АЦП).

Цифровое кодирование звука

Чтобы представить звуковые колебания в цифровом виде, в каждый конкретный момент звучания измеряют амплитуду звукового сигнала. Так как волновая форма звука по своей природе непрерывна, то для ее точного цифрового отображения необходимо измерять амплитуду бесконечное количество раз в секунду и делить амплитудную шкалу на бесконечное количество градаций. В реальности же количество измерений в секунду (частота дискретизации) колеблется обычно от 10000 до 96000. В настоящее время наиболее употребительные частоты дискретизации – 44100 Гц (стандарт для CD-аудио) и 48000 Гц (основной стандарт для DAT). Количество же амплитудных градаций (разрешение) обычно принимается равным 28, 216 или 224 (в зависимости от количества битов, выделенных для этой информации).

Разумеется, при дискретизации непрерывного сигнала неизбежно возникают искажения. Чем меньше частота дискретизации и/или разрешение, тем сильнее волновая форма на выходе приближается к прямоугольной. При этом возникают высокочастотные искажения, которые частично подавляются с помощью фильтров, устанавливаемых на выходе ЦАП.

Оцифрованный звук требует больших объемов памяти. В самом деле, при стандартной частоте дискретизации в 44100 Гц и разрешении 16 бит звуковой материал (стерео) продолжительностью в одну минуту будет занимать 10584000 байт (приблизительно 10,09 Мбайт). Кроме того, звуковые файлы очень плохо сжимаются стандартными программами архивации (zip, arj и т. п.). Поэтому для них существуют особые алгоритмы сжатия. Например, WAV-файл, сжатый с помощью ADPCM, занимает примерно в четыре раза меньше места. Однако при этом могут появиться искажения. Следовательно, при профессиональной работе алгоритмы сжатия звука лучше не использовать.