вівторок, жовтня 07, 2008

Синтез звуку. Частина друга

Мабуть, я ще раз дозволю собі свавілля класифікації, і віднесу наступну велику групу методів синтезу теж до представлення звуку як хвилі. Група називається "сепмлінґ" (sample - вибірка, зразок). А що? Відкриваємо фугу Баха в звуковому редакторі, відрізаємо шматочок хвилі із звуком "па-паммм", і використовуємо його, як дозволить фантазія. (До речі, користуючись нагодою, хочу вибачитися за все людство за подібні знущання з музики, кіно-, фото-, та художнього мистецтва перед великими митцями минулого. Пост-пост-постмодернізм нам цього не пробачить...)
Але ось семплінґ: записуємо в комп'ютер приклад звучання якогось інструмента, і, при натисканні на клавішу, цей звук відновлюється в первісному вигляді. Досить просто і привабливо. І, головне, повинно бути достовірно та схоже на сам живий інструмент, з якого семпл писався. Але насправді виходить "пластмаса". Процесс тривання звуку (називається sustain - тобто фаза, коли, наприклад, скрипаль тягне смичком по струнах) - досить схожий, а ось всі інші виконавські нюанси - відтворити майже неможливо. Зараз, правда, створюють досить великі бібліотеки семплів, прописуючи для кожної ноти по декілька десятків зразків звуків, що фіксують тонкощі і специфіку звучання конкретного інcтрумента (нота "ля", взята на фортепіано при різній силі натискання на клавішу звучить суттєво по-різному), що призводить до досить правдоподібних результатів, але, звісно, до певної міри. Як і всі перелічені методи, семплінґ не стоїть на місці, і досить плідно еволюціонуює.

Korg Trinity

Реальні результати показує фірма Korg (Korg 01/W, Korg Triton, Korg Trinity) із технологією Waveshaping - використовуючи оригинальні семпли, і пристосовуючи до них цифрові методи обробки в "реальному часі", вона дозволяє отримувати живе звучання. На сучасному етапі Корґ, розвинувши вищезгадані синтезатори, створив щось дещо оригінальне, що зветься Karma. Але про це - у самому кінці.

Семплери бувають різні. Логічно, що великі бібліотеки потребують великих комп'ютерних ресурсів, тому одним з різновидів семплерної технології є Wave Table - коли прописують окремі короткі ділянки звукової огинаючої (початок, спад, тривання, затухання). Фазу тривання роблять досить короткою, а коли ви натискаєте і тримаєте клавішу синтезатора - цей шматочок просто зациклюється по колу. Якщо я не помиляюся, один з різновидів таблично-хвильового синтезу використано в Korg Wavestation.

Іще є такий метод як гранулярний синтез, який теж можна віднсти до семплінґу, бо знову ж таки використовуються ділянки звукових хвиль реальних або нереальних інструментів. Різниця ж в тому, що ці ділянки зовсім короткі - декілька мілісекунд. Зациклюючи їх, ми отримуємо своєрідний генератор (можна загадати субтрактивний синтез - там теж перша ланка синтезу - генератор звуку із широким спектром), який надалі піддається тому ж таки фільтруванню і т.д. Особисто мені цей метод здається цікавим, бо, по-перше можна вибрати досить цікаві і насичені гармоніками семпли, а, по-друге, можна варіювати межі вибору семпла, вводити залежності такої виборки від часу і тому подібні речі. Якщо руки дійдуть, засяду з ціми ідеями за MAX/MSP.

Гранулярний синтез

Гранулярні синтезатори можна знайти в уже згаданому Reason'i ( синтезатор Malmstrom поєднує в собі гранулярний та wave table методи), а також в Reactor'i - модульній системі фірми Native Instrument (я ж казав, там працють гарні хлопці).

3."Різне". Перед тим як перейти до десерту, треба згадати группу синтезів, яку досить важко виокремити в специфічний клас, бо вони або поєднують в собі різні методи синтезу (насправді зараз в кожному програмному синтезаторі можна відшукати ті чи інші "класичні" методи; ті ж таки мугівські фільтри зустрічаються майже скрізь), або не є досить відомі (особисто мені), або є вкрай оригинальні.

Синтез змінної архитектури VAST - Variable Architecture Synthesis Technology використовує потужні обчислення по формуванню петчів (наборів параметрів), включаючи семплери, додавання складних ефектів та відкриту архітектуру. Зустрічається виключно в синтезаторах і семплерах фірми Kurzweil (починаючи з Kurzweil К2000).

Векторний синтез використовується для "живості" гри, та для керування багатьма параметрами. Ще це можна назвати морфінг. Найчастіше реалізовано у вигляді прямокутнього "простору станів" із курсором, що займає певну позицію. Координати ікс-іґрек мають зв'язок з тими чи іншими параметрами синтезу. Преміщуючи курсор, ми повільно збільшуємо одні показники та зменшуємо інші. Щось таке я бачив в одному з програмних Корґів.

Мабуть, не будемо влазити у хащі технічної історії і практики, бо насправді таки дуже багато окремих дивних пристроїв. Та й людей. Наприклад слухав я альбом пітерського (чи ростовського) чувака, який конструює свої власні синтезатори, виключно аналогові, унікальні і чудернацькі. Одним з них є "матричний синтезатор на біологічних рідинах", де як необхідний компонент використовується слина, сеча або сперма. Конструктор наголошує, що останній компонент має свій неповторний звук. Ну, йому там видніше.

Нутрощі саморобного диска вищезгаданого генія.

4. Фізичне моделювання

Копнемо глибше. Сучаний математичний аппарат впринципі дозволяє змоделювати всі процеси, що відбуваються в музичному інструменті - реальному чи уявному. Тобто ми будемо мати набір математичних формул, що описують поведінку звуку в кожний конкретний момент часу, залежно від вихідних та триваючих умов. Якщо математика запускає у космос шатли та телевізійні супутники, конструює водневі бомби та великі адронні коллайдери (дарма що антифриз протікає, мабуть технарі знову щось наплутали), то теоретично можна припустити, що вона ж таки справиться із генеруванням звуку.
Особисто мене ця ідея інтригує і збуджує. Так, ми можемо докопатися до самих тонкощів поведінки музичних інструментів, можемо змінювати і керувати цими тонкощами! Так, можемо, але - такий облом! - не на сучасних домашніх комп'ютерах, не вистачить потужності. Просто кількість обчислень, які відбуваютьюся в реальному часі, та ще й за умови можливості внесення змін - величезна! Мабуть десь хтось таким все ж займається, але поки що це не набуло масовості по вже згаданим об'єктивним причинам.
Але, якщо дуже кортить, можна спробувати Tassman - наскільки я розумію, це дещо спрощена програмка, яку також можна віднести до наступної групи модульних систем, яка дозволяє операувати блоками генераторів (струни, мембрани, мелотрони), резонаторів, фільтрів і таке інше. Програмку цю я собі поставив і залишився досить вдоволений. Окрім вже готових непоганих звуків, вона дозволяє, як вже сказано, самому складати власні інструменти - химерні чи "справжні".
На цьому про фізичне моделювання можна було б і завершити, але хочется додати один висновок. Можливо, я неправий, але приклад, що я наведу в самому кінці нашого огляду, переконую мене у правильності роздумів. Мені здається, що справа зараз не стільки із моделюванням - тим же фізичним - скільки з адекватним керуванням цим моделюванням. Інакше кажучи, свобода оперування електронними приладами в плані звукодобуття принймні на порядок поступається такому при грі на живих інструментах. Достатьо уявити кількість сводоб при натисканні на клавішу синтезатора (можна натиснути або не натиснути, ну і ще натиснути з різною силою), і кількістю різноманітних способів торкнутися струни гітари. Ось тому тачскріни у майбутньюму (найближчому) будуть визначати моду у конструюванні електронних контроллерів та інструментів.


Далі буде...