Немножко о звуке =)
"Аналоговые" синтезаторы, "цифровые" синтезаторы, - про это "вечное противостояние" краем уха, верно, слышали все, и даже не слишком осведомлённые в деталях любители "точно знают", что звук аналоговых синтезаторов "лучше, чем у цифровых". Чем лучше, правда, мало кто сможет объяснить, зато пасть на колени и восхвалять "аналоговую технику", которая - аллилуйя! - совсем не то, что "цифровая", и вообще... - это всегда пожалуйста. Однако же, не мешало бы разобраться, что к чему. Всё нижеизложенное можно рассматривать как краткий справочник по основополагающим принципам, которые на сегодняшний день, порознь или вместе, но используются практически в любых более-менее серьёзных "звукосинтезирующих агрегатах", включая софтверные эмуляторы. Собственно, в ближайших планах, - рассказ о модуле Thor в Reason 4, в котором как раз комбинируются сразу несколько способов синтеза звука (включая весьма экзотичный Phase Distortion), - так что неплохо сначала рассказать и про них. Итак... 1. Субтрактивный синтез. Его как раз, в основном, с "аналоговыми" синтезаторами и ассоциируют, поскольку самые первые коммерческие разработки, официально носившие название "синтезатор", - творения покойного доктора Роберта Мога (Robert Moog), - базировались как раз на этом принципе. Состоит он в следующем: колебательный контур (осциллятор, управляемый напряжением - Voltage Controlled Oscillator, VCO), на который подаётся определённое напряжение, генерирует волну определённой формы и частоты. Частота - а следовательно, и высота тона, - как раз от напряжения и зависит (поэтому Voltage Controlled). Как правило в субтрактивном синтезе используются синусоидная (sine), квадратная (square), пилообразная (sawtooth) и треугольная (triangle) волны, - каждая обладает своим характерным звуком, весьма, кстати, узнаваемым. Форма волны зависела от конструкции осциллятора. Далее сгенерированная таким образом волна подавалась пропускалась через частотные резонансные фильтры, которые обрезали одни и выпячивали другие частоты, изменяя окраску звука (оттуда и subtractive - "вычитательный" синтез), через ADSR-огибающую*, которая регулирует динамику тембра, и, наконец, подаётся на усилители и на выход. Ядром субтрактивного синтеза, соответственно, оказывается фильтр. Разработанные доктором Могом low-pass фильтры, давившие верхние частоты, так и до сих пор считаются классикой, в том или ином виде их реализуют на своих машинах все или почти уважающие себя производители синтезаторов. Своим "жирным" звуком субтрактивные синтезаторы обязаны, в первую очередь, как раз несовершенству запчастей, - не очень стабильная работа VCO приводила к небольшому (как правило) расхождению в частотах формируемых ими волноформ, что делало звук, как ни парадоксально, гуще и интереснее. Ведь, по большому счёту, синтезаторы делались поначалу вовсе не для того, чтобы имитировать звук акустических инструментов, - интереснее было как раз их собственное уникальное звучание. NB: примерами практического применения субтрактивного принципа могут служить большая часть синтезаторов 1960-1970-х годов и их нынешние реинкарнации, программные и аппаратные. Наиболее известные из них, - Moog Modular, Minimoog, ARP2600, Prophet, и т.д. Для большинства из них выпущены программные эмуляторы. NB2: субтрактивный синтезатор не обязан быть аналоговым. 2. Аддитивный синтез. По большому счёту, примерами аддитивных синтезаторов можно считать агрегаты, которые вообще не назывались синтезаторами никем и никогда, - это Телармониум и орган Хаммонда. Акустический орган, кстати, формирует звук по тому же принципу. Принцип аддитивного синтеза заключается в следующем: любой тембр состоит из множества присутствующих в различных количествах в каждый момент времени гармоник; наложением множества волноформ, по высоте соответствующих разным гармоникам, и со своей огибающей для каждой из волн, можно получать очень богатые тембры. Обычно для этого используются сразу несколько осцилляторов, каждый из которых настроен на свою частоту, кратную основной. Примеры: аппаратные - Synclavier, Kawai K5000; программные - Camel Audio Cameleon9000, White Noise WNAdditive, ConcreteFX Adder. 3. FM-синтез (или операторный). Очень, скажем так, непростой метод синтеза звука, но крайне интересный. Принцип - в теории - прост: несколько волн простой формы модулируют друг друга по частоте и суммируются, выдавая на выход очень богатый и интересный звук. Наиболее известными в этом плане считаются синтезаторы Yamaha серии DX/TX (TX - это были рэковые версии оригинальных DX). За душу эти аппараты берут и поныне (и весьма активно ходят по рукам), даром, что наиболее известную модель - DX-7 - сняли с производства 20 лет назад. Поначалу, правда, на FM-синтез смотрели косо: современникам казалось, что звук у него слишком "тонкий", худосочный (если сравнивать с аналоговыми/субтрактивными приборами) и металлический. Причина тут была очень проста: вместо осцилляторов, управляемых напряжением, в FM-синтезаторах Yamaha стояли т.н. Digitally Controlled Oscillators, т.е. "цифровые" осцилляторы, - и была на то не простая прихоть инженеров, но насущная необходимость. Для того, чтобы осцилляторы, а точнее, "операторы", как их называют в FM-синтезе, модулируя друг друга и суммируясь, могли давать гармонический тон, их частоты должны были быть строго кратны друг другу. Сколько-нибудь значительное "выпадение" одного оператора из общего строя немедленно приводило к тому, что синтезатор начинал выдавать негармонический шум. VCO в ту пору не могли похвастаться надлежащей стабильностью (больше того, в случае с субтрактивным синтезом, некоторая нестабильность считалась скорее добродетелью, нежели пороком), так что инженерам Yamaha пришлось использовать DCO. Так или иначе, "худосочным" звук шестиоператорного Yamaha DX-7 назвать трудно, особенно, когда слышишь, как он по низам с большим удовольствием "прошибает" две гитары, бас и барабаны, - мол, ребята, я тут! NB: рекомендуются к ознакомлению программные FM-синтезаторы Native Instruments FM7 и FM8. Замечено также, что комбинация из аппаратного DX-7 и программного FM7 даёт звук, разом отправляющий в "изменённое состояние", - ну или просто в экстаз, кому что. NB2: FM-синтезатор очень тяжело программировать, но по Сети в виде system exclusive бродят сотни различных патчей для таких синтезаторов, которые можно загружать равно и в аппаратные варианты (DX/TX), и в софт (FM7/8). 4. Принцип фазовых искажений (phase distortion) - этот принцип своим появлением на свет и некоторой популяризацией обязан фирме Casio, которая ещё не переключилась на низкопрофильный рынок "самоиграек" и цифровых пианино нижнего ценового диапазона, и старалась угнаться за грандами. По сути дела, это вариация на тему частотной модуляции, но только вместо частоты модулировалась (искажалась) фаза волн. Этот метод, кстати, позволял имитировать звук, пропущенный через частотные фильтры, притом, что на деле у синтезаторов Casio серии CZ фильтра на борту не было. Отсутствие фильтра позволило существенно сбить цену на данные аппараты, в результате у "гаражных" банд Casio CZ пользовались немалым успехом. Тем не менее, принцип Phase Distortion менее распространён, чем другие; удивительно, но факт: (NB!) в Reason Thor этот способ синтеза тоже используется. 5, 6. Сэмплерный и волновой/табличный синтез (Wavetable). Эти методы родственны, но сэмплерный подход проще: в память синтезатора/сэмплера просто записываются некоторое количество сэмплов, - в зависимости от качества инструмента, - от одного на полторы октавы до нескольких на одну ноту, - и циклически воспроизводятся, иногда подвергаясь какой-то обработке. По большому счёту, это и не синтез вовсе, хотя практически все серьёзные производители сегодня снабжают свои синтезаторы банком качественных сэмплов. Wavetable synthesis похитрее будет. Звук определённого инструмента при записи разбивается на множество сэмплов, которые распределяются по специальной таблице, служащей для поиска надлежащих сэмплов и их воспроизведения. В серьёзных WT-синтезаторах тон может формироваться сразу из нескольких таблиц, так что на выходе получается уникальный, переливистый звук. NB: так называемые Wavetable на бытовых мультимедийных аудиокартах - на самом деле просто набор низкокачественных (как правило) сэмплов. 7. Гранулярный синтез (Granular synthesis) - близкий родственник "волнового" синтеза, где звук формируется из множества "гранул" звука, фрагментов, длиной в несколько миллисекунд. Массивное "облако" таких гранул, однако, может создавать преинтереснейший звук. NB: в Reason, начиная с версии 2.5, фигурирует синтезатор Malstrom, комбинирующий волновой и гранулярный принципы. 8. Векторный синтез. Его трудно отнести к "самостоятельным" методам синтеза звука, поскольку основывается он на динамическом "перетекании" (cross-fading) нескольких аудиосигналов, - обычно четырёх. Помимо прочих элементов управления, у "векторных" синтезаторов имеется своего рода джойстик, изменение положения которого относительно вертикальной и горизонтальной осей позволяет ощутимо менять звучание; окончания этих осей соответствовали своему источнику звука - осцилляторам А, B, C и D. Положение джойстика соответствовало пропорциям, в которых смешивались сигналы от каждого из осцилляторов: если джойстик стоит строго по центру, звучали все четыре осциллятора в равных пропорциях, чем ближе джойстик находился к какому-то одному осциллятору, тем сильнее звучал он, и слабее все остальные. NB: в упомянутом уже Cameleon имеется "векторный" функционал, причём "суммирующая точка" может постоянно двигаться по определённой произвольной траектории (траектории морфинга), подчас очень и очень сложной. 9. Физическое моделирование. Это, одновременно, и самый простой для объяснения, и самый, возможно, сложный для практической реализации метод, заключающийся в математическом представлении физических процессов, происходящих в корпусе музыкального инструмента, - акустического, естественно (никто не называет программные эмуляторы электронных синтезаторов "физическими моделями", хотя эмуляторы как раз воспроизводят работу схемотехники старых аппаратов с максимально возможной степенью достоверности). А тут и колебания струн, и колебание воздуха, и колебания корпуса инструмента, и ещё огромное количество факторов, влияющих на звучание "живого инструмента". Естественно, перевести их в алгоритмы полностью не выйдет ни за что, естественно, имеет место приближение (например, алгоритм Карплюса-Стронга для имитации колебания струны), но по идее - по идее - такой метод должен давать наиболее точную имитацию акустического инструмента. Весь вопрос - в процессорных мощностях. На этом остановимся, итак этот постинг расползся до непотребных размеров. Надеюсь, никто не обидится :) ______________________ *A - атака (attack), D - спад после атаки (decay), S - удержание звука (sustain), R - угасание (release). _________________________ _________________ История создания и развития электронных синтезаторов. Цифра против аналога. Автор: Андрей Сокольников Опубликовано 11 июня 2002 года (Прошу обратить внимание на дату статьи. Следует учесть то что на данный момент прошло более шести лет и цифровые тхнологии шагнули во многих аспектах далеко вперёд... Просто надо учитывать то что данная статья уже сама по себе является частью истории...) /TC/ История конфликта Эксперименты по созданию электронных музыкальных инструментов восходят к 1870-м годам, но только в середине 60-х годов прошлого века в США появились первые коммерчески успешные синтезаторы, созданные Робертом Мугом. К концу того десятилетия многие популярные исполнители (например, Beach Boys и Beatles) уже вовсю использовали такие инструменты. Кроме того, появились музыканты, чьи работы базировалась на электронном звучании (достаточно назвать Жан-Мишеля Жарра), а позже сформировались целые направления популярной электронной музыки (Synthpop/Eurodicso). Во многом благодаря им производство синтезаторов расцвело в конце семидесятых — начале восьмидесятых годов. Тогда же появился первый полифонический (т. е. умеющий воспроизводить одновременно больше одной ноты) инструмент — бессмертный Prophet-5. Однако, со временем интерес к электронной музыке сошел на нет, производство доступных синтезаторов — тоже, а в результате музыканты новой волны, нахлынувшей в начале девяностых с распространением молодежных танцевальных стилей House и Techno, оказались без современных инструментов. Возобновить изготовление старых моделей производители не могли, хотя бы потому что уже не производились их ключевые компоненты. Начался повальный спрос на подержанные «ретро»-инструменты, и до сих пор многие музыканты скупают раритеты по совсем не бросовым ценам: скажем, легендарный Roland TB-303 сейчас можно встретить за 800–1000 долларов за немидированный вариант. Ситуация не менялась до 1995 года, когда авантюра мелкой шведской компании Clavia, представившей первый «виртуальный аналоговый» (а попросту — цифровой) синтезатор Nord Lead, переросла в массовое наступление цифры на исконные территории старого доброго аналога. Аппарат использовал принципиально новую идею — цифровую эмуляцию аналогового синтеза. Цифровая атака В этом инструменте классические концепции были совмещены с современными технологиями: вместо аналоговых цепей заработали сигнальные процессоры, «хитро» запрограммированные, чтобы воссоздавать теплоту и красочность звука реальных прототипов. На лицевой панели находилось множество ручек и кнопок, позволяющих в реальном времени управлять настройками — совсем как у аналоговых собратьев. Аппарат имел обновляемую ОС и собственную память, полностью управлялся по MIDI. В настоящее время Clavia производит несколько модификаций Nord Lead (ставшего уже классикой). Самая продвинутая модель этой линейки — Nord Lead 3 — имеет 4-частную мультитимбральность и 20-голосную полифонию с динамическим распределением голосов, плюс множество вкусностей вроде нового типа ЧМ — Sinus Modulation и 10-осцилляторного унисона без уменьшения многоголосия. Воодушевленные успехами Clavia, многие другие производители выпустили собственные цифровые «игрушки». Среди этих производителей и три кита синтезаторного бизнеса: Korg с монофоническим Prophecy и полифоническим Z 1, Yamaha с AN 1x и Roland с JP8000... Однако, больше преуспели небольшие молодые фирмы вроде Access Music и Novation. Синтезатор первой с устрашающим названием Virus в модификации C (эта модель в марте) обеспечивает 32-голосную полифонию при 16-частной мультитимбральности, имеет шесть аудио-выходов (24-разряыдные ЦАП), два аудио-входа (18-разрядные АЦП; входной сигнал можно пропустить через фильтры, усилитель и эффект-процессоры). Радует прекрасно продуманный интерфейс с 32 ручками, 35 кнопками и 69 светодиодами. По «аналоговости» звучания инструмент, пожалуй, уступает синтезаторам Clavia, но его обширные возможности (мультитимбральность, полифония, эффекты) и сравнительно низкая цена компенсируют это сполна. Вторая, начинавшая когда-то с MIDI-клавиатур и TB-303-подобного аналогового синтезатора Bass Station (очень неплохого, кстати), вышла на рынок VA в 1998 году с цифровым аппаратом Supernova (в настоящее время производится Supernova II). Секция эффектов впечатляет: каждая из восьми программ имеет независимую обработку (Distortion, Comb Filter, EQ, Reverb, Chorus/Flanger/Phaser/Ensemble, Delay). С большой степенью уверенности можно считать Supernova лучшим среди всех цифровых инструментов в плане похожести на аналоговые эталоны, а уж что касается эффектов — тут ему равных нет. Линия обороны Классическая схема синтезатора (мы говорим о самом распространенном, субтрактивном синтезе) такова: простейшие волны — «пила», «пульс», и т.д. — нужного тона генерируется осцилляторами (VCO, voltage controlled oscillator) и смешиваются в микшере, где можно регулировать их относительные уровни. После этого сигнал поступает на вход частотного фильтра (VCF, voltage controlled filter). Фильтр ослабляет некоторые гармоники и усилят другие (работает по принципу эквалайзера). Например, LP-фильтр подавляет частоты выше частоты среза (cutoff) и может усиливать с определенной степенью какой-то диапазон гармоник непосредственно перед срезом (это явление называется резонанс). Оба параметра регулируемы, причем, частота среза может меняться после нажатия клавиши, модулируясь огибающей (envelope, например, ADSR) фильтра. Далее, сигнал идет на усилитель (VCA, voltage controlled amplifier), имеющий собственную огибающую. Тут вырисовывается динамика громкости звука. Кроме того, в цепи обычно присутствуют низкочастотные осцилляторы (LFO, low-frequency oscillator). Они используются для модуляции, например, частоты тона (для вибрато), длины пульса или частоты среза фильтра, чтобы не давать тембру «застаиваться» и заставить его менять окраску во время игры. Наметанный глаз легко увидит возможность исполнения всего этого в паре тысяч строк программного кода, однако всё гораздо сложнее; математические абстракции, реализованные в полупроводниках не тождественны реализованным в цифре. Рынок программ для PC кишит чуть ли не сотнями таких, с позволения сказать, «синтезаторов», однако, звук, создаваемый ими, по выхолощенности и безжизненности может состязаться с сигналом «занято» в телефонной трубке (за редкими исключениями). Тут два критических момента: осцилляторы и фильтры. Волны аналоговых осцилляторов никогда не бывают такими прямолинейными, как бесхитростные цифровые, в них всегда присутствуют (приятные для слуха) искажения, случайные гармоники. Аналоговые фильтры звучат мягко и открыто, ущербность цифры особенно заметна на свисте при высоких значениях резонанса. Таким образом, создание «виртуального аналога» — это не просто «тупой» перевод диаграммы в программу, это эмуляция аналоговых цепей на разных стадиях синтеза, то есть задача из области физического моделирования. Здесь требуется серьезное программирование и мощные сигнальные процессоры. К сожалению, не смотря на все потуги производителей цифровых инструментов приблизиться к звуку настоящих аналоговых инструментов, их детища могут звучать похоже, очень похоже, но все-таки не совсем так... Впрочем, это особое «цифровое» звучание имеет своих приверженцев. Арсенал Внутреннее программное убранство цифровых синтезаторов схоже, поэтому покажем его только на примере одного, самого нового аппарата — Access Virus С. Для каждого голоса имеется три осциллятора (они могут генерировать пилообразную, пульсовую, треугольную или синусоидальную волны плюс 62 специальных типов волн), субосциллятор и шумовой генератор. Есть ринг-модулятор, возможна жесткая синхронизация осцилляторов и частотная модуляция (FM). Фильтры: два независимых с крутизной среза до 36 дБ на октаву (режимы LP, HP, BP и BR) и возможностью параллельного включения. Две огибающих ADSTR, три LFO с 68 формами волны, модуляционная матрица 27х90, 16 независимых программируемых арпеджиаторов. Ну и, конечно же, эффекты — хорус/фленджер, ревербератор, фейзер и линия задержки, 3-диапазонный эквалайзер на каждую программу, независимые эффекты типа дисторшн. Из общего ряда выделяется одно перспективное направление, разрабатываемое Clavia и реализованное в синтезаторе Nord Modular, представленном в 1997 году. Этот аппарат не ограничивает пользователя фиксированной архитектурой от разработчиков. Он позволяет собирать по принципу конструктора в специальной компьютерной программе (есть версии для Windows и MacOS) свой инструмент из модулей — осцилляторов, фильтров и прочих. Гибкость потрясающая: в сети можно найти около десятка тысяч (!) пресетов для него, да и никто не мешает пользователю сконструировать сколько угодно собственных синтезаторов. Это наиболее прогрессивная область для цифровых аппаратов, из тех, где аналогу с цифрой пока не сравняться. В сердце инструмента — четыре сигнальных процессора, обеспечивающих 4-частную мультитимбральность (есть дешевый усеченный вариант синтезатора с одним DSP — 1-тимбральный MicroModular), со специальной дочерней картой к нему можно добавить еще четыре процессора. Вся внутренняя обработка идет в формате 24/96, на четырех аудио-выходах стоят 18-битные ЦАП. На панели (назначение всех управляющих элементов определяется пользователем) — 18 ручек плюс кнопки и текстовый ЖК-экран размером 2х16. Обновляемая операционная система хранится в флэш-памяти, число слотов памяти для пэтчей может доходить до 891 в зависимости от сложности этих пэтчей. Редактор пэтчей похож на небезызвестный программный синтезатор Reactor от Native Instruments. В распоряжении пользователя имеется 107 модулей — осцилляторы, фильтры, секвенсоры, LFO, генераторы огибающих, эквалайзеры и многое другое. Естественно, из всего этого можно собрать миллионы виртуальных инструментов — каких угодно, что дает широчайшее разнообразие звуков. Можно, например, построить классический синтезатор с тремя осцилляторами, LP4-фильтром, двумя ADSR и LFO, можно сделать FM-пианино, собрать полифонический Prophet, Oberheim, Yamaha, можно создать тысячи и тысячи уникальных синтезаторов. А еще сквозь собранный инструмент можно пропустить любой звук из внешнего источника... К несчастью, не обошлось без большой ложки дегтя. По одной только Clavia ведомой причине на борту Modular'а нет оперативной памяти. Вообще. То есть, конечно, есть кое-что на чипах DSP, но этого смехотворно мало: хватает максимум на 1/400 секунды, так что о разнообразных задержках, хорусах, реверберациях и прочих подобных эффектах можно смело забыть. Контратака В звуке цифровых инструментов есть нечто, что нельзя получить от аналога — холодный и отстраненный (или жесткий агрессивный) звук. Иногда это бывает полезным. Реальные аналоговые инструменты часто приходится семплировать из-за их малой (а то и вообще никакой) полифонии и отсутствия поддержки MIDI. Они очень капризны (например, осцилляторы расстраиваются при изменении температуры), сильно шумят. Возможности цифры неизмеримо шире (в мультитимбральности, полифонии, эффектах, а особенно в управлении по MIDI и запоминании программ), надежность — выше, цена — приемлемее. Чем, видимо, цифра и завоевала свою нишу. Тем не менее, не брезгуя дополнять свою коллекцию цифровыми аппаратами, многие музыканты все-таки предпочитают аналог. Почему? Можно долго «рулить» звук на каком-нибудь Nord Lead, производящем очень хорошее впечатление при первом прослушивании, но, хоть обломай все ручки, так и не добиться той пробивной силы и теплоты, которую запросто, играючи выдает, например, несчастный измусоленный Minimoog с тридцатилетним стажем. Еще, у аналоговых инструментов есть своя индивидуальность, это даже различимо на слух, а с годами их звучание меняется, становится еще более «живым». Многие производители стали объявлять о выходе новых полифонических аналоговых инструментов. К примеру, сравнительно недавно появился прекрасный синтезатор Alesis A6 Andromeda c двумя аналоговыми микросхемами (одна для осцилляторов, вторая — для фильтров), обеспечивающий 16-голосную полифонию. Строго говоря, это цифро-аналоговый синтезатор: огибающие, LFO и эффекты (кроме Distortion), например, все цифровые, устройство работает под управлением процессора Coldfire, имеет обновляемую операционную систему, полностью управляется по MIDI, может сохранять настройки (положения 72 аналоговых ручек и 144 кнопок, в памяти может храниться до 128 пользовательских программ в дополнение к 256 фабричным пресетам), имеет графический ЖК-дисплей (640 на 240 точек). Однако, цена (около 3,5 тыс. долларов), чуть ли не вдвое превышающая среднюю цену цифровых инструментов, заставляет задуматься. Подготовка к осаде Сейчас, спустя семь лет после появления первого VA можно трезво взглянуть на это явление. Говорить о тотальной победе цифры не приходится (хотя в конце девяностых многие считали, что к тому идет дело), по крайней мере, эпоха сосуществования затянется надолго. В среднем настроение музыкантов такое: клавишники «старой закалки» с самого начала наблюдали за цифровыми инструментами со скептическим любопытством, теперь это любопытство сменилось неприятием. Молодые электронщики, с большим энтузиазмом взявшиеся за «виртуальный аналог», сейчас всё чаще выражают свое разочарование, возвращаясь «к основам» или обращая взор на аналоговые синтезаторы новой волны. Один музыкант провел такую параллель: в свое время все смотрели фильм «Jurassic Park» и удивлялись «натуральности» динозавров, однако сейчас, по прошествии времени (и с развитием технологии компьютерной анимации), все уже выглядит не столь реалистично. Пока неясно, станут ли алгоритмы цифровых синтезаторов настолько совершенными, что цифру от аналога отличить на слух станет невозможным. Вроде бы, ничто не мешает производителям совершенствовать и совершенствовать свои продукты, благо DSP с каждым годом всё мощнее. Люди, имеющие контакт с высококлассным и профессиональным звуком, всегда тяготели к аналогу, будь то меломаны или музыканты. Сердца последних захватить приступом цифре не удалось. Посмотрим, получится ли взять измором. FM-синтез. Статья №1. Сергей НЕЧИТАЙЛО Февраль 2003 Сравнение нескольких вариантов Программные (или виртуальные) синтезаторы получают все более и более широкое распространение. Не существует, наверное, ни одного вида синтеза, который хитрые компьютерщики не реализовали бы программно. Да и некоторые способы звукообразования появились явно не без их участия. В данной статье речь пойдет о таком способе синтеза звука, как Frequency Modulation (FM), или частотная модуляция. На разделочный стол попали следующие программы: Native Instruments FM7, LoftSoft FMHeaven, SpeedSoft Virtual Sampler (вернее, только его FM-блок) и Maxim Digital Audio DX10. Немного теории Прежде чем говорить о синтезе звука, давайте все-таки разберемся, что же такое модуляция вообще и FM-модуляция в частности. Музыканты слово "модуляция" понимают по-своему, как смену тональности музыкального произведения. Однако в физике данный термин подразумевает изменение по заданному закону во времени величин, характеризующих какой-либо регулярный процесс. Что в применении к радиоэлектронике обозначает, грубо говоря, влияние одного электрического сигнала на другой, или еще проще — результат воздействия волны на волну. Как и многое другое, модуляция была позаимствована разработчиками музыкальных инструментов у связистов. Любая полезная информация — музыка, речь и т. п. (даже точки-тире и сигналы радиомаяков) — посылается в эфир радиопередающей станцией не в явном, а как бы зашифрованном виде. Реально антенна передатчика излучает в пространство так называемую несущую волну — периодические электромагнитные колебания с частотой, превышающей на несколько порядков среднюю частоту полезного сигнала. Эту несущую волну вырабатывает специальный генератор высокой частоты. Передача же самого полезного сигнала производится при помощи изменений во времени некоторых параметров несущей волны, например, ее амплитуды или частоты. Такое кодирование осуществляет специальный блок передатчика — модулятор. При амплитудной модуляции передаваемый сигнал изменяет амплитуду несущей частоты, "рисуя" ее мгновенные значения по форме своей волны (т. е. по изменению собственной амплитуды), словно по лекалу (рис. 1). Огибающая линия амплитудных вершин и есть модулированный полезный сигнал, причем верхняя (положительная) огибающая находится в фазе, а нижняя (отрицательная) — со сдвигом на 180 градусов. Частотная же модуляция характеризуется воздействием не на амплитуду, а на частоту несущей волны. На рис. 2 видно, как при увеличении амплитуды модулирующего сигнала увеличивается и частота несущего. В современной радиосвязи используется модуляция и других типов: фазовая, частотно-фазовая, импульсная, амплитудно-импульсная, фазово-импульсная и т. д., и т. п. "А когда же про синтезаторы?" — спросите вы. Не волнуйтесь, я уже о них и рассказываю. Дело в том, что некоторые блоки синтезаторов принципиально не отличаются от аналогичных модулей радиопередатчиков. Вполне возможно, в самых ранних экспериментальных макетах вообще использовалась "начинка" старой радиоаппаратуры. Ведь что такое эффект тремоло? Это амплитудная модуляция. А вибрато? Правильно, частотная. Характерный эффект "кручения" фазы волны — это не что иное, как фазовая модуляция. Про аналогию генератора несущей частоты и осцилляторов я даже говорить не буду. Само собой, вырабатываемые осцилляторами волны имеют звуковую частоту. Генераторы низкой частоты (LFO) производят волны еще меньших частот — от нуля и до сотни герц, которые используются для различных модуляционных эффектов (в частности, вибрато и тремоло). Ту же задачу выполняют и генераторы огибающей (EG), только они формируют непериодические модулирующие сигналы — за управление динамикой сигнала (а часто и частотой среза фильтра) в большинстве синтезаторов отвечают именно они. Однако приведенные примеры использования модуляции непосредственно к синтезу звука отношения еще не имеют, хотя ее возможности в звукообразовании ничуть не менее обширные. Предлагаю небольшой эксперимент. Возьмите любой синтезатор, LFO-генератор которого способен вырабатывать сигналы частотой хотя бы 80-100 герц (подойдет и виртуальный инструмент для Emagic Logic — Emagic ES2). Оставьте всего один активный осциллятор, и для чистоты эксперимента настройте его на волну синусоидальной формы. Направьте LFO на управление усилением или высотой тона и установите значение глубины достаточное, чтобы хорошо слышать воздействие. А теперь нажмите ноту на клавиатуре (желательно пониже) и покрутите Rate — ручку частоты LFO. Как видите, результат модуляции воспринимается как эффект амплитудного или частотного вибрато лишь при небольших значениях Rate. Когда же колебания начинают сливаться (от 30 герц и выше), изменяется тембр ноты — как будто к ней добавили дополнительные гармоники. К тому же при управлении LFO частотой осциллятора (то есть при частотной модуляции) эффект проявляется ярче. В чем же тут дело? На выходе блока при амплитудной модуляции одной волны другой будут присутствовать частоты обеих, а также их сумма и разность. Иными словами (если пересчитать на аддитивный синтез), получаем результат, аналогичный сложению сигналов четырех осцилляторов. Частотная же (FM) модуляция дает еще больше новых частот, но механизм их возникновения требует некоторых дополнительных пояснений. При FM-модуляции волна с модулирующего генератора подается на вход несущего, суммируясь по частоте с его волной. Соответственно, с чем большей амплитудой поступает модулирующая волна, тем сильнее выражается частотное отклонение несущей и тем богаче будет спектральный состав результирующего сигнала. В радиотехнике все дополнительные частоты, которые возникают в несущей волне при частотной или амплитудной модуляции, называются боковыми частотами (Sidebands). Боковые частоты могут быть верхними и нижними — то есть располагаться с обеих сторон от несущей частоты. Нетрудно сообразить, что именно они определяют тембр звука, полученного посредством FM-модуляции. Количество и значения боковых частот определяются как входной амплитудой модулирующего сигнала, так и соотношением частот модулирующей и несущей волн. Эта зависимость, представляющая собой сложную функцию суммы и разности величин частот обеих волн, помноженных на соответствующие коэффициенты, описывается весьма непростыми математическими уравнениями, приводить которые в рамках данной статьи я не вижу смысла. Достаточно будет сказать, что отношение частот модулирующей и несущей волн напрямую влияет на "музыкальность" результата, — будут ли возникающие боковые частоты гармоническими составляющими основного тона или нет. Ну, а тут уже рукой подать и до практической реализации FM-синтеза. Говоря об использовании модуляции для синтеза звука, стоит также упомянуть разновидность импульсной модуляции, когда сигналы LFO-генератора, внешнего контроллера или еще какого источника управляют шириной импульса прямоугольной волны. Для придания волнам негармонических составляющих применяется кольцевая модуляция (Ring Modulation) — вид амплитудной модуляции, при которой волны источников не складываются, а перемножаются. Впрочем, я немного отвлекся... Впервые о применении частотной модуляции для синтеза звука задумался в 1966 году американец John Chowning , в будущем директор Центра компьютерных исследований музыки и акустики (CCRMA) Стенфордского университета, а на тот момент времени — преподаватель композиции кафедры электронной музыки. Любопытно, что навели его на эту идею опыты с эффектом частотного вибрато. После четырех лет экспериментов он понял, что метод, который он назвал FM-синтезом, может быть с успехом использован производителями музыкальных инструментов. Увы, тогда еще не пришла эра повсеместного распространения персональных компьютеров и цифрового звука, а FM-синтез оказался слишком сложным для аналогового управления. Вся надежда была на крупных производителей электроорганов (Wurlitzer, Lowry, Hammond и др.), которые, однако, не проявили интереса к новой технологии. Зато ей заинтересовалась фирма Yamaha, делавшая тогда самые первые шаги на американском рынке музыкальных инструментов, и в США для консультаций с изобретателем приехал молодой японский инженер Kazukiyo Ishimura. Как он вспоминал впоследствии, компания вполне отдавала себе отчет в трудностях практической реализации данного метода синтеза, однако уже тогда Yamaha делала ставку на развитие цифровых технологий, справедливо считая их неотъемлемой частью электроинструментов будущего. Было заключено лицензионное соглашение о предоставлении компании исключительных прав на технологию FM-синтеза, принесшее университету в общей сложности больше 20 миллионов долларов и ставшее вторым наиболее прибыльным соглашением за всю историю Стенфорда. Эти вложения вполне себя оправдали — с появлением нового поколения цифровых процессоров, отвечавших предъявляемым требованиям по вычислительной мощности, Yamaha создает и в 1983 году выпускает на рынок свою легендарную модель DX 7 (рис. 4), ставшую безусловным хитом восьмидесятых. Синтезатор Yamaha DX 7 был полностью цифровым и использовал для звукообразования частотную модуляцию (впоследствии такой вид синтеза даже получил особое название — FM Digital Synthesis). Модель имела огромный успех. За четыре года производства (с 1983 по 1987) было продано более 160000 экземпляров, а среди нескончаемого списка использовавших ее музыкантов можно видеть множество известных имен. Звук у синтезатора получился совершенно особенный. Во-первых, из-за отсутствия у DX 7 даже намеков на эффекты, общее звучание оказалось довольно сухое и холодное. Во-вторых, наложил отпечаток и сам метод синтеза: басы вышли очень энергичные, органы —"жирные", а лиды — экспрессивные. Очень удачно звучат колокола, вибрафоны, маримбы и т. п. У синтов получилась такая "ядерная" взрывная атака, что они прошибают в миксе самые громкие партии. Тембры, изменяющиеся во времени, звуковые эффекты, металлические звуки были просто вне конкуренции. Возможностей хватало фактически на все музыкальные стили! С электрическим пианино вообще произошел казус. Звук электропиано в DX 7 (или, как его еще называют, DX piano) оказался настолько удачным, что производители настоящих электропиано практически разорились. Еще из достоинств синтезатора стоит отметить полюбившуюся музыкантам качественную пятиоктавную клавиатуру, с хорошей чувствительностью к динамике и послекасанию. Были, конечно, и недостатки — как у конкретного инструмента, так и у способа звукообразования. DX 7 однотембрален, имеет не слишком большую полифонию, маловато памяти и весьма посредственные ЦАП. Кроме того, выход синтезатора... монофонический. Есть неувязки и с реализацией MIDI-протокола. Но, тем не менее, ни один из следующих синтезаторов Yamaha, невзирая на многочисленные улучшения и нововведения, не смог даже приблизиться к уровню популярности DX 7. Главный недостаток самого FM-синтеза — неспособность при его помощи полноценно имитировать акустические инструменты. Даже если вы никогда не прикасались к настоящему FM-синтезатору, наверняка вам приходилось хоть раз в жизни слышать дешевую компьютерную "звуковушку" — Adlib, Ess, Sound Blaster 16/Pro и т. п., штатный "синтезатор" которой (OPL2 или OPL3) работает по принципу частотной модуляции. ________________________________________________________________________________ VST Синтезаторы. А. Шлеёнкин (Syncer) Взгляд изнутри. В данной статье я попытаюсь раскрыть для рядового пользователя идею создания VST синтезаторов, которой, как мне кажется, не хватает музыкантам, в особенности тем, кто постоянно ищет всё новые и новые синтезаторы и тем кто любит поспорить какой синтезатор лучше и чем. Моё мнение естественно не является истиной в последней инстанции и я тоже могу заблуждаться. В связи с тем что многие вопросы имеют под собой психическую основу придётся рассматривать и процесс выбора ”любимого” синтезатора и с точки зрения классической психологии. Взгляд новичка Для начала я предлагаю ответить на вопрос, какой синтезатор наиболее привлекателен для вас и почему, также какой наиболее не привлекателен. Ответь достаточно себе, так как все ваши ответы и так мне известны по форумам. Первая ошибка, которую делают новички при выборе синтезатора – это реклама, за частую звук синтезатора не нравится музыканту, он не удобен для данного индивида в настройке, но он продолжает им пользоваться только потому, что это действительно ”крутой синтезатор”. Примером является тот же NI FM-7. Только благодаря огромному количеству Presets его продолжают пользовать, хотя реально настройка такого синтезатора дело рук профессионала, я имею конечно в виду не тупое кручение ручек ”авось что и получится”, а направленная настройка синтезатора на определённый звук. Хотя с FM-7 я наверно поспешил, так как настраивать зачастую не умеют вовсе и более примитивные VST или не хотят, и для получения нового звука в свою композицию предпочитают скачивать новые синтезаторы, хотя многие из них просто дублируют возможности или незначительно отличаются. Ещё одной ошибкой, которая наблюдается постоянно – это стремление рассматривать звук с точки зрения имеющихся эффектов, например, один синтезатор не имеет Reverb, а второй имеет, с точки зрения качества Presets, тот что не имеет проигрывает и новички склонны думать, что имеющий синтезатор – лучше, что собственно не обязательно, так как большинство профессионалов, почти никогда не используют внутренние эффекты, а навешивают качественные внешние, например, Waves. Третьим недочётом новичка является суждение по картинке, например синтезатор с голой женщиной – находка для подростка. Если синтезатор внешне красив - это ещё не говорит о его функциональных способностях, но об этом часто забывают. Так что проблемы новичков можно выразить поговоркой ”слышу звон, да не знаю где он”. Взгляд среднего уровня Озабоченность выбором синтезатора музыкантов среднего уровня - тоже понятна, за частую она сводится к полному незнанию принципов построения синтезатора. Например, если я скажу что синтезаторы одной фирмы производителя одинаковы – это вызовет у них бурю эмоций. Но я даже настаиваю на этом, как показывает опыт программирования, звуковое ядро присутствующее в синтезаторе редко переписывается, а если быть точнее, то почти никогда. Это же относится и к интерфейсу, легко можно заметить, что у некоторых фирм интерфейс от синтезатора к синтезатору почти идентичен, и если вы думаете что люди поленившиеся перерисовать картинки не поленятся переписать звуковое ядро, то вы ошибаетесь. Примером того может быть ныне популярный синтезатор Albino и его простейший собрат Alpha. Если произвести сравнение легко можно увидеть что Albino ничем функционально не превосходит бесплатный синтезатор Alpha, исключение – такие параметры как количество осцилляторов, голосов и прочее. Так что выбор синтезатора оказывается не более чем фикцией (смотри взгляд новичка). Так мы разобрались с ядром. К этому подходу ещё можно добавить и фильтры и эффекты, которые наследуются из поколения в поколение и старший синтезатор считается лучшим только потому, что являет собой сумму возможностей остальных, например, фирма сделала новый тип Reverb, для откатки она тут же выпускает маленький бесплатный (или платный) синтезатор с этим эффектом и смотрит на возгласы в форумах, если положительные добавляет в него, например, новый Delay, так что этот синтезатор явно является взлётом для новой версии лучшего этой фирмы синтезатора (ну например новый фильтр сразу в Albino не воткнут, а сначала встроят его в Alpha для теста), в который эти оттестированные эффекты добавляют, почему это не делается сначала – очень просто, чтобы не уронить авторитет мощного синтезатора недоделанными эффектами (в нашем случае Albino). Как собственно понятно из выше сказанного, процесс создания нового синтезатора на имеющихся основах не более чем дело пары тройки часов, редкое появление новых синтезаторов – чисто психологическая уловка, например компания NI могла бы выпускать по 7-8 синтезаторов в сутки, но вместо этого выпустила конструктор Reactor. Суть коммерческого хода в долгом выпускании синтезаторов, чтобы люди привыкли к предыдущему и не создавать конкуренцию среди своих же продуктов, дабы их покупали все, а не выборочно. Второй уловкой является понтовитость и создание имиджа синтезатора, здесь целая наука рекламы, так что глубоко влезать не будем. Так что, как можно подытожить выпуск нового синтезатора являет собой не более чем доработанный старый, какая бы разница между ними не была. Пример, популярный ныне Vanguard и PlasticZ, присмотритесь к ним внимательно. В конце данной главы хотелось бы процитировать одного моего товарища, который сказал: ”Всё это разнообразие синтезаторов сделано для любителей, для мастеров уже давно есть Reactor из которого можно собрать любой синтезатор, если внимательно присмотреться к большинству имеющихся в наличии синтезаторов, то при отключении всех эффектов которые можно навесить отдельно, мы получаем абсолютно одинаковый звук, и дело выбора получается не более чем в рекламе…”. Синтезатор из коробочки Как я упоминал ранее, существуют синтезаторы, из которых можно собирать другие синтезаторы как из конструктора. Плюсы такого подхода в том, что люди постепенно начинают понимать описанные выше проблемы и приходят к какому то одному синтезатору. Таких конструкторов ныне очень много, но рассмотреть я хочу всего два это Reactor и SynthEdit. Не смотря на очевидные плюсы первого, такие как реклама другой продукции этой фирмы, SynthEdit часто обвиняют в одинаковости звука, как будто забывая что как и SynthEdit так и Reactor стоят каждый на своём одном ядре – следовательно и звук поделок из каждого из них будет схожим (это можно, как писалось выше, отнести и не только к конструкторам синтезаторов). Звук у Reactor действительно приятнее чем у SynthEdit, к остальным плюсам Reactor можно отнести то что делался он ”для дурака”, сложен в обучении, но напутать там что-то сложно. В противопоставление SynthEdit очень прост в обучении и более гибок в отношении напутать и получить уникальный звук, да это происходит нередко. Кроме того, Reactor плох тем, что пользователи зависят от создателей, то есть ничего добавить и убрать нельзя, использовать можно только имеющиеся и не более. SynthEdit открыв архитектуру модулей наводнило интернет разными модулями, за частую с исходными текстами на C++, так что здесть возможно дорабатывать и развивать свой синтезатор без ожидания ”когда ж разработчики тоже придут к необходимости этого нововведения в данном модуле”, если говорить честно, то этого уже достаточно чтобы говорить о том, что SynthEdit оказывается явно впереди. Из этого можно заключить что поделка сделанная на SynthEdit зачастую гораздо ценнее аналогии на Reactor. И чтобы как то закруглится со статьёй могу сказать, что все синтезаторы это и есть собранные из подобного конструктора, только местом для сборки является не SynthEdit или Reactor, а на C++ или Delphi, но идея сборки мало меняется от этого. Программные аналоги железных синтезаторов Эту тему я решил выделить отдельно, в данный момент стало очень модно выпускать программные аналоги железных синтезаторов. Мода пришла к тому что железо часто ломается, расстраивается, ”глючит” и конечно дорого стоит, его нельзя найти в ведре с Warez. А программные аналоги – просто находка, но разберёмся, какие они на самом деле аналоги. Если говорить по существу - эмулировать полную работу железа можно, для этого понадобится всего около двух десятков современных супер компьютеров и пара лет сроку. Что собственно не приемлемые сроки и мощности для домашней студии. Так чем же является программные аналоги на самом деле? Ответ очень прост. Это не более чем коробочка созданная из ”того что есть”, но с единственным отличаем – схема создания полностью соответствует железному аналогу и параметры ручек тоже соразмерены, вы результате при схожем положении ручек на железе и на программном синтезаторе говорят что звук похож и эмулируется хорошо, но если какие то параметры не учтены, то при одинаковом положение ручек звук будет ”не похож” и говорят что эмуляция плохая, несмотря на то что для ”хорошей” надо было одну из ручек немного отрегулировать. Вот так это выглядит на самом деле и не надо тут излишних надежд. В дополнение скажу что если допустим говорят что фильтр – фильтр эмулирующий Moog LP – это значит что схема работы схожая (что редко) и главное правильно отрегулированы ручки на нём (в основном главное отличие). Под схожей схемой работы я имею ввиду тип LP фильтра – количество децибел на октаву. Заблуждение в понятиях Не редко я сталкиваюсь с заблуждениях относительно понятий, в основном это полное непонимание терминов: осциллятор, генератор и оператор. В связи что термины не верно воспринимают, получаются проблемы типа, воспринимая их как синонимы пытаются сравнивать 3-х операторный синтезатор с 3-х осцилляторным или того хуже с 3-х генераторным, или наоборот излишне придают разности типа ”фу это ещё осцилляторный синтезатор, самый лучший – это операторный”. Чтобы как то уйти от этих непониманий приведу свои объяснения. Так осциллятор – то что генерирует звук – например струна, 3 струны бас гитары имеет аналогом 3-х осцилляторный синтезатор. Оператор это осциллятор имеющий дополнительные возможности, например, модулировать другой осциллятор (FM синтез). Генератор это совсем другое дело. Генератор это может быть и осциллятор и оператор и их сочетание. Так как генератор - это то что генерирует звук не рассматривая количество составных частей, например, 1 генератор может состоят из 3 осцилляторов, так что 3-х генераторный синтезатор и 3-х осцилляторный будут с разницей в 6 осцилляторов – отсюда и звук богаче у генераторного, но генератор может быть и одно осцилляторным, тогда 3-х осцилляторный синтезатор полностью аналогичен 3-х генераторному, но по прежнему разный с 3-х операторным. Операторный, в свою очередь, если таблица модуляции пуста, является полным аналогом осцилляторного. Если проще, то все три вида могут означать одно и то же, а могут и не означать, так что сравнивать их не имеет никакого смысла, это всё равно что сравнивать стул и стол, при определённых условиях их можно использовать одинаково, но говорить что стул лучше стола – глупость. Надеюсь теперь всё понятно. Руководство по FM-синтезатору "Sytrus" . Автор перевода: Rayzor Автор оригинала: Eric Mitchell Вступление. Операторы, матрица модуляции и фильтра. Шаг 1. Изучение основ субтрактивного синтеза. Шаг 2. Понятие того, что мы увидели в Sytrus. Шаг 3. Sytrus, субтрактивный синтез. Часть 1. Пилообразная волна. Шаг 4. Sytrus, субтрактивный синтез. Часть 2. Основы огибающего фильтра. Шаг 5. Вступление к модуляции. Шаг 6. Sytrus, FM синтез, простая модуляция. Шаг 7. Фильтрация модулированного сигнала. Шаг 8. Однозначная разница между FM и субтрактивным синтезом. Вступление Большинство программистов-любителей синтезаторов обычно расценивает FM синтез, как чёрное волшебство. Yamaha DX-7 - первый наиболее популярный FM синтезатор (как сообщали, при 90 % возврата на обслуживание имел полные неповрежденные изначальные установки). Вы вероятно уже слушали пресеты Sytrus-а и удивляетесь, «как он это делает?». Далее вы, скорей всего, искали в Интернете руководства по FM синтезу, вот только большинство из них описывает, как программировать на DX7 (или на его аналогах), для того чтобы создать несколько специфических звуков, но нет ничего про то, как это применить к Sytrus-у. Данное руководство поможет осмыслить часть загадочного о FM синтезе, и помочь вам в дальнейшем понять, что делают все эти ручки и ползунки на Sytrus-е. Операторы, матрица модуляции и фильтра Это руководство полностью о FM синтезаторе Sytrus, и предназначено для изучения наиболее важных его инструментов управления. Здесь мы не будем описывать каждый контроллер и переключатель, тем более, как он влияет на сигнал. Но всё же после прочтения этого руководства, вы поймете: - Что такое "Оператор"; - Как формировать матрицу модуляции, чтобы она делала разводку сигналов от осцилляторов через модуляторы, фильтры и процессоры эффектов на выход; - Как применить фильтр к оператору; - Разницу между FM и субтрактивным (subtractive) синтезом. Шаг 1. Изучение основ субтрактивного синтеза Начнём с простых форм волны, фильтров и огибающих, чтобы получить различные "эффекты" на выходе. В субтрактивных синтезаторах вы можете двигать ручки произвольно и слышать разницу в звуке уже на момент изменения. 3xOSC и TS404 дают хорошую основу для начала. Как только вы освоились с такими терминами как "oscillator" (осциллятор), "LFO" (огибающая), "cutoff" (частота среза), и "ADSR" (Attack (атака), Decay (спад), Sustain (задержка) и Release (окончательное затухание)) можете приступать. Шаг 2. Понятие того, что мы увидели в Sytrus'e Добавьте Sytrus. Щёлкните в верхнем левом углу окна и выберите пресет по умолчанию ("Default" - с типовыми настройками). Этот пресет играет чистую синусоидальную волну на выход, мимо матрицы 9х9 (справа). Нажать слева вверху на вкладку "MAIN", чтобы посмотреть, как выставлены все настройки синтезатора. Эти параметры оперируют сигналом, который выходит из модулей synth/filter/pan/fx (синтез/фильтр/панорама/эффект). Тут можно регулировать огибающие уровня громкости и фильтра, подстроить основные полосы эквалайзера, добавить эффект унисона, а также управлять параметрами контроллеров модуляции X/Y. Нажмите вверху окна на вкладку "OP 1". Эта панель определяет первый оператор. Оператор – это просто форма волны; некий аудио сигнал. Он показан в виде одного цикла в прямоугольнике вверху слева. Слайдеры и ручки, размещённые справа от него, позволяют регулировать некоторые характеристики волны (в том числе и ряд кнопок "PAN", "VOL", и т.п.). С "OP 2" по "OP 6" соответственно настраиваются ещё 5 видов волн. Нажмите сверху на "FILT 1". Эта панель конфигурирует "Фильтр 1". Группы и ряды кнопок позволяют вам настраивать характеристики фильтра, который будет обрабатывать выходы операторов. "FILT 2" и "FILT 3" соответственно позволяют настроить ещё два фильтра. Нажмите сверху на вкладке "FX". Тут можно настроить основную цепь эффектов, состоящую из установок панорамирования, хоруса, трёх видов задержек и ревербератора. Шаг 3. Sytrus, субтрактивный синтез Часть 1. Пилообразная волна Для осуществления первого шага в изучении программирования Sytrus-а, мы исследуем его способности как субтрактивного синтезатора. Причем мы будем основываться на наших вышеупомянутых знаниях из Шага 0, поскольку мы только что начали изучать Sytrus, следовательно – это не должно показаться слишком сложно. Вернёмся снова к панели "OP 1" и подвигаем слайдер "SH" (тот, что справа от формы волны). Когда мы его будем двигать вверх, то форма волны будет плавно переходить из волны синуса в треугольную потом в пилообразную, затем в квадрат, заканчивая квадратным импульсом. Поставьте слайдер в среднее положение (50%), получив пилообразную волну. Сыграйте несколько нот и послушайте режущий звук пилообразной волны. Теперь мы обратим внимание на матрицу модуляций. В пресете "Default" активна только одна ручка – справа, в конце строки OP1, в столбце "OUT" (эта ручка полностью накручена на 100%). Она указывает на то, что выходной сигнал от OP1 должен идти прямо к выходу на мастер-уровень. С помощью верхних ручек столбца "OUT" можно настроить громкость каждого из шести Операторов на выходе. Нижние три ручки указывают на тоже самое, только применительно к выходам с фильтров "FILTER 1", "FILTER 2", "FILTER 3". Шаг 4. Sytrus, Субтрактивный синтез Часть 2. Основы огибающей фильтра Теперь мы применим обычный фильтр к Оператору 1. Сначала щелкните правой кнопкой мыши на ручке выхода (OUT) Оператора 1 в строке OP1, в матрице модуляции, для того чтобы заглушить его. Проиграйте несколько нот. Обратите внимание, что Sytrus теперь не выдает никакого звука. Всё верно, потому что как минимум одна из различных ручек на выходе OUT должна быть накручена, для того чтобы выдавать хоть какой-то выходной сигнал. Итак, теперь активируем выход фильтра 1 – установим ручку выхода (OUT) в строке F1 на 100%. Проиграем несколько нот – звук всё ещё не появился. На данный момент мы посылаем 100% выходного сигнала с фильтра 1 на основной выход. Однако на вход фильтра не подан никакой сигнал, так что, следовательно, и звук воспроизводиться не будет. Для посыла хоть какого-нибудь сигнала с OP1 на фильтр 1 переведите ручку F1 в столбце OP1 в положение 100%. Проиграйте несколько нот. Теперь пилообразная волна обрабатывается заданным по умолчанию фильтром 1, в процессе получается звук horn (что-то наподобие рожка). Активировать огибающую частоты среза (cutoff envelope) для первого фильтра. Нажимаем на вкладке "FILT 1" вверху окна. Она отображает настройки первого фильтра (Filter 1). Нажимаем по кнопке "CUT" (в середине ряда кнопок). Видим параметры огибающей частоты среза. Щелкаем кнопку "ENV" (если не активна), для того чтобы отобразить заданную по умолчанию огибающую. Прямо её под графическим отображением видим четыре ручки для настройки атаки (Attack), спада (Decay), задержки (Sustain) и окончательного затухания (Release). Слева от этих ручек находиться маленький переключатель для активации этой графической огибающей (по умолчанию находиться в выключенном положении). Нажмите на переключатель для включения огибающей фильтра. Сыграйте несколько нот. Обратите внимание, как огибающая фильтра меняет звук "рожка". Поэкспериментируйте с ATT, DEC, SUS, и REL, чтобы услышать и хоть немного понять, как они изменяют звук волны. Шаг 5. Вступление к модуляции Модулирование – это, в основном, объединение двух волн волшебным способом, для того чтобы создать более насыщенный спектр сигнала на выходе. Является важным обратить внимание на то, что ОР1 модулирующий ОР2 (ОР1*ОР2) не выводиться на тот же выход что и ОР2 модулирующий ОР1 (ОР2*ОР1). Не столько важно, сколько нужно знать, что регулируя параметр модуляции ОР1/ОР2, мы получаем сигнал уже на другом выходе, чем регулируя параметр модуляции ОР2/ОР1. Шаг 6. Sytrus, FM синтез, простая модуляция Сперва, деактивируем фильтр путём нажатия правой кнопки мыши на ручке ОР1/F1. Заново активируем ОР1 выход, также нажимая правую кнопку мыши уже на ручке OUT/ОР1. Проиграйте несколько нот. Звук снова стал чистым, не фильтрованным, режущим – пилообразной волной. Теперь применим к нему немного модуляции. Сначала проиграйте несколько нот, чтобы почувствовать и запомнить, как звучит не модулированная пилообразная волна. Теперь переведите ручку в столбике ОР2 ряда ОР1 в положение 25%. Проиграйте несколько нот. Слышите, как слегка изменился режущий звук? – ОК. Теперь переведите ручку с положения 25% в 50% и послушайте, как снова изменился звук. Также попробуйте в положении 75% и 100%. Поздравляем! Вы создали FM синтезированный звук! Шаг 7. Фильтрация модулированного сигнала Теперь применим фильтр к модулированному сигналу, который мы создали выше. Деактивируем ОР1 выход правым щелчком на ручке OUT/OP1. Проверьте, чтобы ручка OUT/F1 была активна. Если это не так, активируйте её правым щелчком. Переведите ручку OP2/F1 в положение 100%. Сыграйте несколько нот. Звук стал чистой синусоидальной волной. Что же, собственно, только что произошло? Что ж – мы фактически пустили OP2 (немодулированную синусоидальную волну) на вход первого фильтра. Оператор 2 у нас всё ещё остался со стандартными настройками и синус волной, поэтому на выход генерируется фильтрованный синусоидальный сигнал, или, другими словами – синус волна. Всё что нам нужно – это пустить OP1 на фильтр 1 (это, скорей всего, и является, непосредственно, самой запутывающей особенностью матрицы модуляции). Это как раз то, когда Я упоминал, что OP1*OP2 не тоже самое, что OP2*OP1 (хоть и звучит одинаково). С тех пор, как мы сформировали ОР2 для модуляции ОР1, чтобы впоследствии отправить модулированный ОР1 на модуль фильтра, мы, соответственно, для посыла сигнала, должны использовать в столбце ОР1 ряд F1 (наш так называемый фильтр 1). Для направления ОР1 на вход фильтра 1, деактивируйте правым щелчком ручку ОР2/F1 и заново активируйте ручку ОР1/F1, также нажимая на ней правым щелчком. Теперь мы пропустим модулированный сигнал ОР1 через фильтр. Проиграйте несколько нот. Сейчас фильтр, который мы создали выше, обрабатывает модулированный сигнал ОР1. Шаг 8. Однозначная разница между FM и субтрактивным синтезом Субтрактивный синтез использует обогащенные формы волн (треугольные, квадратные и т.п.), как базовый сигнал перед применением фильтрации, в результате получая более насыщенный гармониками синтезированный сигнал. FM синтез создает более сложные формы волн путем модуляции одной волны другой, в результате получая "ломанную" сигнала носителя (то есть бывший модулированный оператор). Вот так вот. Оба вида синтеза в процессе могут использовать фильтры, огибающие и модуляторы. Как только вы усвоите, как использовать ручки на матрице модуляции – сразу же приступайте "творить". FM синтез может показаться пугающим, потому что он не настолько прост, как основной - субтрактивный синтез. "Ломанные", получающиеся при модуляции операторов не настолько визуально наглядны (как относительно простые – волна квадрата или треугольника) и их особенно сложно предугадать. Вообще FM синтезаторы в типичной конфигурации имеют куда больше сложных огибающих и автоматизаций (см. пресет "Electrocution" – пример полной автоматизации фильтра.), что в свою очередь делает их слишком сложными и непонятными. Приложение 1. Вкладка MAIN - основные параметры К основным параметрам относятся параметры , опции управления которыми расположены на вкладке MAIN. В левом верхнем углу вкладки MAIN расположены регуляторы : VOL - общая громкость , LFO - глубина низкочастотной модуляции , PITCH - общая высота тона. Группа слайдеров VOL предназначена для глобального управления всеми генераторами амплитудных огибающих A - атака , D - спад , S - поддержка, R - затухание. Группа слайдеров FILTER предназначена для глобального управления всеми генераторами огибающих, которые воздействуют на фильтры A D S R (атака , спад , поддержка , затухание) В группе UNISON доступны параметры управления режимом унисона. ** ORD - поле , в котором задается порядок унисона от 2 до 9 (сколько голосов будет использовано для создания унисона); если параметр не задан - унисон отключен ; ** PN - разброс голосов по панораме ; ** VL - разброс громкостей голосов ; ** PT - степень расстройки голосов ; ** SB - громкость дополнительных голосов , дублирующих основные голоса, но на октаву вниз; ** PH - разброс начальных фаз голосов ; ** EV - разброс значений параметров 'атака' и 'спад' огибающих разных голосов. Опция OSC включает режим , при котором голоса унисона не распределяются по стереопанораме. Элементы группы MODULATION используются для управления параметрами X и Y , значения которых в разных пресетах по-разному будет влиять на тембр. В группе EQ собраны параметры трехполосного параметрического эквалайзера. Кнопки , расположенные под надписью 'EQ' , позволяют определить то, какие сигналы будут обрабатываться эквалайзером: **OFF - эквалайзер выключен ; **OUT + FX - обработка синтезированного сигнала и сигнала встроенного процессора эффектов ; **OUT - обработка только синтезированного сигнала ; **FX - обработка только сигнала встроенного процессора эффектов. Регуляторами FREQ задаются специальные частоты , а регуляторами BW - значиния ширины частотной полосы . Слайдеры служат для задания степени усиления/ослабления сигналов для соответсвующих частотных полос. В группе QUALITY собраны параметры , определяющие качество синтезируемого звука. Следует различать 2 режима работы синтезатора: **DRAFT (черновой режим) - синтез в режиме реального времени (когда вы играете на синтезаторе с MIDI-клавиатуры) ; **RENDER (режим расчёта) - синтез при экспорте композиции в файл. В первом случае большое значение имеет нагрузка на процессор. Можно пожертвовать качеством звучания синтезатора , чтобы освободить процессор для других синтезаторов , если таковых в проекте много задействовано. Во втором случае можно задать более высокое качество. Если композиция будет экспортироваться слишком долго, - попейте пока чайку На качество влияют следующие опции и параметры : **HQ ENVELOPES - использовать высококачественные огибающие; **OVERSAMPLING - выполнить оверсемплинг от двукратного до 64-кратного. Оверсемплингом (Oversampling) называется процесс увеличения частоты дискретизации цифрового сигнала с целью повышения точности его дальнейшей обработки. Например , если в вашем проекте используется частота дискретизации 48 кГц , а в поле OVERSAMPLING вы установили значение 16x, 48 кГц умноженное на 16 равно будет 768 кГц. Основное назначения оверсемплинга - борьба с нежелательным эффектом , называемым элайсингом. Элайсинг (Aliasing) - проникновение ультразвукового шума в слышимую область частот при дискретизации до её первоначального значения. В нижней части вкладки MAIN размещены следующие опции параметров : **RANDOM - включение/выключение генерации случайных чисел , используемых для артикуляции различных параметров синтеза ; **MONO KEY - ограничение : 1 голос на 1 MIDI-клавишу ; **SOFTEN - степень смягчения фазы атаки с понижением значения параметра Velocity ; **GLOBAL PITCH - артикуляция высоты тона первого оператора будет использоваться для всех остальных операторов ; **CENTER - удаление постоянной составляющей из синтезируемого сигнала ; **GIBBS OFF - подавления эффекта Гиббса(?) ; **PORTA - включение/выключение портаменто. Примечание 2. Эффект Гиббса может проявляться в виде резких выбросов в спектре синтезированного сигнала в местах разрыва гармонических функций. Подробную инфу о эффекте Гиббса можно найти в литературе по цифровой обработке сигналов или в Интернете. Артикуляция - описание того , как различные вспомогательные генераторы или параметры воздействуют на определенный параметр синтеза. Артикуляцию можно рассматривать как набор инструментов модуляции определенного параметра синтеза. Артикулятор - источник управляющей информации , используемый для модуляции определенного параметра синтеза. Например , артикулятором может являться генератор огибающей , низкочастотный генератор , номер MIDI-клавиши , параметры X,Y и др. Также в нижней части вкладки MAIN имеется поле, отображающее информацию о текущем патче: название патча , его описание , автор.