У Вас отключён javascript.
В данном режиме, отображение ресурса
браузером не поддерживается

synthforum.ru

Объявление

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » synthforum.ru » Статьи , Обзоры ,Учебники » Учебник по Cubase SX


Учебник по Cubase SX

Сообщений 1 страница 10 из 11

1

Введение

Современные компьютерные музыкальные редакторы универсальны. Они позволяют работать с музыкой и звуком на всех этапах создания композиции. Имея в своем распоряжении достаточно мощный компьютер со звуковой картой, MIDI-клавиатуру и микрофон, вы сможете сохранить наброски мелодии; гармонизировать и аранжировать произведение; подобрать самые подходящие для него звуки; записать голоса вокалистов и партии живых инструментов; обработать полученные треки различными эффектами; свести композицию, добившись необходимого громкостного, частотного баланса и наиболее впечатляющего распределения звуков на стереопанораме (или даже на круговой панораме); выполнить мастеринг; подготовить альбом для записи на различные носители.
Словом, техника и программное обеспечение способны на многое, надо только суметь ими воспользоваться. Конечно, для этого нужны знания. А их можно почерпнуть из книг, в частности, из нашей книги. В ней детально описывается методика работы с программой, которая позволяет обеспечить полный контроль над всеми элементами и этапами процесса создания музыкального произведения. Книга посвящена программе Cubase SX и ее технологиям, предназначенным для работы с музыкой и звуком, которыми могут воспользоваться как начинающие, так и совершенствующиеся компьютерные музыканты.
Cubase SX принадлежит к числу наиболее мощных музыкальных редакторов профессионального уровня. Многие сотрудники студий звукозаписи склонны считать инструментом настоящего профессионала только Cubase. Хотя с таким мнением можно и поспорить. Существует несколько программ, обладающих приблизительно одинаковыми возможностями, и причины, по которым тот или иной человек выбирает одну из них, бывает также трудно объяснить, как и любовь, возникшую с первого взгляда.
Версии программы Cubase SX можно считать прямыми наследницами целой серии программ, в именах которых присутствует слово "Cubase". Кроме того, заметно влияние и на идеологию, и на интерфейс Cubase SX менее известной широкому кругу пользователей, но очень интересной программы Nuendo. Многое из лучшего, имеющегося в этих программах, перешло в Cubase SX, а кроме того, здесь появились и новые эффективные средства создания музыки и обработки звука.
В книге описана именно наиболее мощная и полнофункциональная современная версия программы (Cubase SX), а не упрощенный ее вариант (Cubase SL).
По существу программа Cubase SX переросла тот уровень, который соответствует понятию "музыкальный редактор", и стала полноценной виртуальной студией. За счет появления совершенных виртуальных синтезаторов, эффектов и обработок Cubase SX все менее и менее нуждается в реальной студийной аппаратуре. Хотя при наличии таковой Cubase SX прекрасно справляется с ролью программной среды, которая интегрирует виртуальные и аппаратные компоненты в эффективно функционирующее единое целое. При этом немаловажное значение имеет внедренная в Cubase SX технология VST System Link, позволяющая распределять задачи, связанные с ресурсоемкими вычислениями, между несколькими компьютерами, объединенными в сеть.
К основным свойствам Cubase SX можно отнести следующие: 
возможность записи и редактирования MIDI-композиций;
наличие MIDI-эффектов;
возможность записи, редактирования и воспроизведения звука оцифрованного с частотой дискретизации до 96 кГц и разрядностью до 32 бит;
поддержка нескольких многоканальных форматов звука (surround) вплоть до формата 5.1;
возможность работы с VST-плагинами и DX-плагинами (аудиоэффектами реального времени);
возможность автоматизации любого параметра воспроизведения, обработки и синтеза звука;
наличие подключаемых виртуальных синтезаторов (VST-инструментов);
поддержка звуковых банков SoundFont;
импорт и экспорт цифрового звука в различных форматах;
воспроизведение цифрового видео;
представление музыки в виде нот, отпечатков клавиш фортепиано, списка сообщений;
графическое управление параметрами синтеза звука;
микширование сигналов и управление студийным оборудованием;
практически неограниченное число уровней отмены операций редактирования;
наличие удобных средств для работы с лупами.
Совместно с Cubase SX поставляются VST-инструменты. Управление ими, как и настоящими синтезаторами/сэмплерами, может осуществляться и с помощью традиционных MIDI-команд, и с помощью данных автоматизации, записанных на MIDI-треки, в виде огибающих (интерактивных графиков изменения тех или иных параметров).
В поставку Cubase SX включено большое количество VST-аудиоплагинов, отличающихся способностью к управлению посредством автоматизации и наличием большого количества интересных пресетов. Здесь есть и виртуальные приборы динамической обработки, и частотные фильтры, и множество самых различных звуковых эффектов (от банальной реверберации до экзотического модулятора, придающего голосу человека звучание, которое могло бы возникнуть, если бы наши голосовые связки были сделаны из металла).
Имеются средства поддержки внешних управляющих устройств. Можно отредактировать таблицу закрепления ударных инструментов за клавишами MIDI-клавиатуры. Есть специальный редактор, предназначенный для создания партий ударных инструментов. Нотный редактор, входящий в Cubase SX, по своим возможностям сравним с лучшими образцами специализированных программ, предназначенных для подготовки партитур к изданию. Клавишный MIDI-редактор позволяет записывать музыку тем пользователям, которые не владеют нотной грамотой. Редактор-список сообщений обеспечивает прецизионную точность установки значений параметров синтеза, длительностей и моментов извлечения звуков. Программа в лучших традициях Cubase оснащена развитой системой функций, преобразующих MIDI-сообщения в соответствии с заданными алгоритмами. В связи с этим следует упомянуть группу функций квантизации, позволяющих и устранить погрешности исполнения музыки, и обработать записанную партию в соответствии с неким образцовым стилем. Оригинальное звучание MIDI-партий можно получить с помощью встроенных в программу MIDI-эффектов. Автоматизация сколь угодно сложных преобразований MIDI-данных реализуется посредством логического редактора.
Всех достоинств не перечесть! Самое главное состоит в том, что программа удобна в работе, надежно функционирует и предоставляет пользователям все средства, необходимые для эффективного редактирования MIDI- и аудиокомпозиций.
А теперь рассмотрим структуру книги. Книга состоит из 16 глав, предисловия, введения, заключения, приложения и списка литературы. Книгу сопровождает компакт-диск в формате CD-Extra.
Первая глава содержит сведения теоретического и прикладного характера, необходимые для осознанного и эффективного использования программы. В ней мы рассказали о:
сущности интерфейса MIDI, типах MIDI-сообщений в Cubase SX, MIDI-секвенсоре и его дискретной шкале времени;
аналого-цифровом и цифроаналоговом преобразованиях;
методах синтеза звуков, принципах функционирования синтезаторов и сэмплеров;
структуре микшера и назначении его основных элементов;
формах представления музыкальной информации, реализованных в Cubase SX
сущности звуковых эффектов;
сущности наиболее важных обработок, таких как частотная фильтрация и динамическая обработка;
измерении уровня и анализе спектра аудиосигнала в Cubase SX.
Много внимания уделено объемному звуку (surround), особенностям оборудования студии формата 5.1 и сведения в круговую панораму.
В данной главе вы сможете найти рекомендации по подключению к звуковой карте MIDI-клавиатуры и микрофона, а также, не вникая в тонкости и подробности, научиться проделывать в Cubase SX такие операции, как:
Загрузка, создание и сохранение файла проекта
Воспроизведение и запись MIDI-файла
Запись аудиотрека
Словом, здесь есть всё, необходимое для того, чтобы приступить к работе с программой и выполнять эту работу, ясно понимая смысл тех или иных действий.
Во второй главе рассмотрена чрезвычайно важная проблема — подготовка программы Cubase SX к эффективной профессиональной работе. От того, насколько грамотно вы выполните все необходимые подготовительные операции, зависит качество полученных вами результатов.
Описаны опции, содержащиеся в тех окнах диалога, которыми вам придется воспользоваться при подготовке программы к работе. Рассмотрены такие вопросы, как:
настройка MIDI-портов;
настройка канала цифрового звука;
выбор и настройка используемых MIDI-устройств, загрузка и редактирование инструментов;
загрузка банков SoundFont;
обеспечение пространственного панорамирования;
организация мониторинга;
настройка метронома;
синхронизация Cubase SX с внешними устройствами;
создание проекта и настройка его параметров.
Рекомендуем по мере освоения новых приемов практической работы периодически возвращаться к первой главе. Это позволит глубже понять назначение операций по подготовке программы к работе и их связь с конечным результатом.
В третьей главе рассматривается транспортная панель, которой вам предстоит пользоваться постоянно. Описано назначение групп управляющих элементов, имеющихся на панели, основными из которых являются:
Main Transport — кнопки для управления записью/воспроизведением/ перемоткой; элементы редактирования текущей позиции проекта и выбора формата представления времени;
Locators — элементы редактирования позиций левого и правого локаторов; кнопки включения автоматической квантизации, автоматического переключения в режим записи и возврата в режим воспроизведения, а также включения циклического режима;
Pre-/Post-Roll — элементы включения удобного для пользователя алгоритма перехода в режим записи и выхода из него;
Master + Sync — элементы включения метронома и различных режимов, связанных с синхронизацией; поля редактирования темпа и музыкального размера проекта.
Ваши действия в отношении элементов транспортной панели со временем необходимо довести до автоматизма.
В четвертой главе рассматривается структура окна Cubase SX Project и назначение его инструментов. В окне проекта сосредоточены не только средства выбора различных атрибутов треков (таких, как, например, банк инструментов, MIDI-инструмент, порты ввода/вывода и многих других), но и графические средства микширования и автоматизации, а также элементы, предназначенные для подключения MIDI- и аудиоэффектов, управления их параметрами. Подробно описаны:
атрибуты MIDI-трека и аудиотрека;
элементы основной секции инспектора трека, а также секций Track Parameters, Inserts, Sends и Channel;
подключение и использование MIDI-эффектов, аудиоэффектов и VSTi (виртуальных инструментов — синтезаторов и сэмплеров);
назначение групповых треков и их атрибуты;
операции над частями и аудиосообщениями;
регионы аудиосообщений и циклическая запись;
амплитудные огибающие аудиосообщений;
обработка пересекающихся аудиосообщений, Auto Fades, Auto Crossfades;
перемещение границ частей и аудиосообщений, алгоритм Time Stretch;
операции над треками, треки-контейнеры (Folder Tracks), трек маркеров (Marker Track);
запись автоматизации, формирование и редактирование огибающих;
автоматизация мастер-секции микшера, MIDI-треков, аудиотреков, групповых треков, VSTi и аудиоэффектов.
К окну Cubase SX Project вам придется обращаться постоянно. Без понимания назначения его элементов эффективная работа в Cubase SX невозможна.
Пятая глава посвящена работе с микшером Cubase SX. Рассмотрены режимы отображения окна Mixer, операции над модулями микшера, маршрутизация аудиопотоков, общая панель, модули и мастер-секция микшера. Описаны методики подключения VST-плагинов и получения информации о них. Проанализированы особенности пространственного панорамирования и применения эффектов параллельного действия в многоканальных проектах.
В шестой главе приведено детальное описание технологий записи и редактирования MIDI-сообщений. В начале главы рассматриваются завершающие операции по подготовке к работе с MIDI-данными.
В этой главе описана также работа в редакторе List Editor, в котором музыкальная композиция представляется в виде списка сообщений; пояснено назначение секций окна редактора List Editor; приведена методика редактирования списка сообщений.
На конкретных примерах описан процесс управления параметрами синтеза с помощью нерегистрируемых параметров (NRPN), редактирование нот с MIDI-клавиатуры и пошаговый ввод нот.
Использование глубинных ресурсов синтезаторов звуковых карт возможно только посредством привилегированных системных сообщений (Sysex). Разъяснена структура системных сообщений. Приведено описание окна MIDI-Sysex-Editor, которое позволяет загрузить, отредактировать, сохранить и внести в список системные сообщения.
Описана технология работы в окне Key Editor. В нем музыка наглядно представлена в виде отпечатков клавиш. Именно Key Editor позволяет записывать и редактировать музыкальные композиции людям талантливым, но недостаточно владеющим нотной грамотой. Приведено описание инструментов окна и рассмотрена методика работы с ними.
Представлена технология создания партий ударных инструментов в редакторе Drum Editor. Пояснен принцип использования редактора Logical Editor. Подробно изложены вопросы применения квантизации, в том числе, суть различных алгоритмов квантизации и выбор параметров квантизации.
Описаны команды меню MIDI: транспонирование MIDI-нот; перезапись MIDI-сообщений с разных треков на один; применение MIDI-плагинов;
распределение MIDI-сообщений с одного на несколько треков; преобразование номеров нот в соответствии с Drum Map и др.
Пояснены функции, доступные из подменю MIDI > Functions, среди них: удлинение MIDI-нот до их слияния; удаление всех сообщений за исключением MIDI-нот; удаление нот, имеющих заданные параметры; устранение перекрытия MIDI-нот во времени; перезапись выделенных нот в обратном порядке.
В седьмой главе рассмотрена работа в двух окнах: Browse Project и Tempo Track.
Окно Browse Project — это единственный элемент интерфейса Cubase SX, где собрана абсолютно вся информация об используемых в проекте объектах. В левой части окна структура проекта представлена в древовидной форме. В дереве присутствуют папки всех имеющихся в проекте треков. Если раскрыть папку трека, то в ней будут доступны папки, которые в свою очередь соответствуют объектам более низкого логического уровня: частям, аудиосообщениям, подтрекам автоматизации. Приведены рекомендации по использованию окна Browse Project в процессе работы над проектом.
В Cubase SX существует особый трек (Tempo Track), предназначенный для удобного и наглядного управления темпом, который по сути представляет отдельное окно-редактор. Описана методика редактирования графика изменения темпа и сообщений о смене музыкального размера.
В восьмой главе в общих чертах рассмотрена работа в окне нотатора Score Editor. Нотатор программы обеспечивает традиционную нотную запись музыки и двунаправленную транскрипцию: ноты — MIDI-сообщения; MIDI-сооб-щения — ноты. Score Editor по существу представляет собой специализированный графический и текстовый редактор, обеспечивающий подготовку партитур музыкальных композиций к выводу на бумажный носитель. Однако разрешающая способность нотатора уступает разрешающей способности MIDI-секвенсора (это характерно для нотаторов любых MIDI-редакторов). Кроме того, Score Editor не обеспечивает редактирование каких-либо других сообщений, кроме сообщений о включении и выключении MIDI-нот.
Описана методика выполнения элементарных операций записи и редактирования нот композиции.
Девятая глава посвящена MIDI-эффектам. В рассматриваемой версии программы Cubase SX реализовано четырнадцать MIDI-плагинов реального времени:
Arpache 5 — арпеджиатор (формирователь последовательности коротких нот на основе протяженной ноты или аккорда);
AutoPan — формирователь последовательности сообщений об изменении значений заданного контроллера, по умолчанию настроенный в режим автоматического панорамирования;
Chorder — формирователь аккордов заданного типа;
Compress — компрессор значений параметра Velocity;
Control — формирователь сообщений о смене значений MIDI-контрол-леров;
Density — регулятор "плотности" нот на треке, обеспечивающий прореживание или, напротив, генерацию дополнительных нот;
Micro Tuner — точный корректор высоты звучания нот, обеспечивающий индивидуальную подстройку каждой ноты в октаве;
MidiEcho — многократное повторение нот, имитация эха;
Note 2 СС — конвертор MIDI-сообщения типа Note в сообщения типа Control Change;
Quantizer — квантизатор, работающий в реальном времени;
Step Designer — паттерновый секвенсор;
Track Control — контрольная панель для управления основными параметрами синтезаторов стандартов GS и XG;
Track FX — набор эффектов, включающий в себя смещение во времени и транспозицию;
Transformer — эффект реального времени, возможности которого аналогичны возможностям редактора Logical Editor.
Подробно описаны диалоговые окна, предназначенные для редактирования параметров наиболее сложных эффектов.
Десятая глава посвящена применению VSTi. В поставку Cubase SX входит очень большое количество виртуальных инструментов. Еще больше VSTi можно приобрести отдельно от программы и подключить к ней в качестве плагинов. Для того чтобы описать даже малую часть виртуальных инструментов, доступных пользователям в наши дни, потребовалось бы несколько книг. В данной книге рассмотрены общие принципы применения VSTi и описаны только три виртуальных инструмента (впервые вошедшие в поставку Cubase):
A1 — псевдоаналоговый синтезатор;
Vb-1 — однотембральный полифонический синтезатор физического моделирования, имитирующий звучание бас-гитары;
Lm-7 — 12-голосная драм-машина с 24-битными сэмплами.
Высказаны рекомендации по применению VSTi совместно с VST-плагинами эффектов, рассмотрено назначение всех элементов, имеющихся в окнах перечисленных VSTi.
Одиннадцатая глава посвящена вопросам совместного использования Cubase SX и приложений, поддерживающих технологию ReWire, предназначенную для обмена аудиоданными между различными программами.
Возможности ReWire проиллюстрированы на примере подключения к проекту Cubase SX виртуальной студии Propellerhead Reason и использования ее в качестве VSTi.
Описан порядок запуска приложений ReWire и выхода из них. Рассмотрена технология управления устройствами Reason непосредственно из Cubase SX. Высказаны важные советы, касающиеся принципов организации совместной работы двух приложений.
В двенадцатой главе подробно описаны методики применения имеющихся в Cubase SX средств обработки аудиоданных. Приведены технологии:
использования окна Audio Part Editor для редактирования аудиосообщений в пределах части;
редактирования аудиосообщений с помощью окна Sample Editor;
редактирования регионов и работы с ними в режиме циклической записи для создания дублей;
редактирования аудиофайлов на уровне отдельных звуковых отсчетов;
работы с лупами и редактирования маркеров Hitpoints;
генерации шаблонов для Groove Quantize с использованием Hitpoints.
Рассмотрено окно Pool и разъяснены способы использования информации, имеющейся в нем.
Описано назначение команды обработки звуковых данных средствами, встроенными в программу, которые содержатся в меню Audio > Process.
Подробно рассмотрен порядок применения команд:
Noise Gate — выявление и замена тишиной аудиоданных, уровень которых не превышает заданного порога;
Pitch Shift — изменение высоты тона выделенного фрагмента аудиоданных без изменения его длины;
Stereo Flip — комбинирование сигналов левого и правого стереоканалов, записанных на аудиотреке;
Time Stretch — изменение длины и "темпа" выбранного фрагмента аудиоданных без изменения высоты его тона.
Кроме того, описаны средства для выявления участков звуковых данных, на которых амплитуда звуковых колебаний ниже заданного уровня, порядок просмотра и изменения истории разрушающего редактирования, способ сбора статистической информации о выделенном аудиосообщений, команда для сохранения результатов всех обработок из временных файлов в постоянные.
В тринадцатой главе проанализированы аудиоэффекты, которые поставляются вместе с программой и могут быть классифицированы по функциональному назначению:
Cubase 5 Plug-ins — плагины, перешедшие из программы Cubase VST;
Delay — варианты эффекта Delay;
Distortion — варианты эффекта Distortion;
Dynamics — динамическая обработка;
Filter — фильтр с динамическим управлением частотой среза и глубиной резонанса;
Modulation — эффекты, связанные с модуляцией (периодическим изменением) параметров звука;
Other — прочие эффекты, не относящиеся к тем группам эффектов, которые соответствуют устоявшейся классификации;
Reverb — варианты реверберации;
Surround — многоканальные плагины;
Direct X — эффекты и виртуальные инструменты, подключаемые посредством DirectX.
Подробно рассмотрены аудиоэффекты:
DoubleDelay и ModDelay — дилэи, отличающиеся интерфейсом и набором регулируемых параметров;
DaTube, Overdrive и QuadraFuzz — различные варианты эффекта Distortion;
DeEsser, Dynamics, VSTDynamics — различные варианты динамической обработки;
StepFilter — фильтр с динамическим управлением частотой среза и усилением в полосе обработки;
Chorus, Flanger, Symphonic, Metalizer, Phaser, RingModulator, Rotary, Tranceformer — эффекты, в которых используется модуляция того или иного параметра;
BitCrusher — имитатор обработки звукового сигнала аналого-цифровыми преобразователями различного качества;
Chopper — амплитудное вибрато;
Grungelizer — имитатор различных искажений и помех, характерных для граммофона и патефона;
Vocoder — виртуальный вокодер;
Reverb А и Reverb В — варианты реверберации, отличающиеся наборами регулируемых параметров и дизайном окон;
Karlette — симулятор магнитофонного дилэя.
Даны рекомендации по применению эффектов в режиме реального времени и пересчета данных.
Четырнадцатая глава посвящена сведению композиции в стереоформат и формат 5.1.
Проанализированы особенности сведения при использовании внешнего синтезатора и VSTi. Рассмотрены задачи, решаемые при сведении: применение обработок, панорамирование, подбор громкости треков, применение эффектов. Изложены общие принципы сведения в 5.1. Описана методика применения VST-плагина Mix6to2 для выполнения операции mixdown каналов из 5.1 в 2. Рассмотрены вопросы работы с видео и технология экспорта сведенной композиции в файлы различных типов.
В пятнадцатой главе рассмотрены вопросы организации работы студийных компьютеров в сети на основе VST System Link. Проанализированы достоинства и недостатки использования компьютеров, объединенных в сеть посредством VST System Link. Описана технология соединения компьютеров, конфигурирования объединенной аудиосистемы. Рассмотрены особенности синхронизации проектов. Предложены варианты распределения нагрузки между компьютерами, входящими в сеть, а также варианты мониторинга и сведения распределенных проектов.
В шестнадцатой главе приведен обзор главного меню. В каждом из 11 меню сосредоточены по одной функционально однородной группе команд и меню:
Работы с файлами
Редактирования
Работы с проектом
Обработки аудиоданных
Обработки MIDI-данных
Настройки нотатора
Работы с пулом
Перемещения по проекту и управления воспроизведением и записью
Взаимодействия с реальными и виртуальными устройствами
Управления окнами
Получения помощи
Многие команды главного меню дублируются в контекстных меню. Приведено назначение команд. Пояснены те команды, которые не были рассмотрены в предыдущих главах книги.

0

2

Основы, без которых не обойтись

В этой книге мы рассказываем о работе с программой Cubase SX, столь многофункциональной, что ее вряд ли уже можно назвать музыкальным и звуковым редактором. Cubase SX — это виртуальная звуковая студия. В ней есть все, что, в принципе, должно быть в настоящей студии.

Секвенсор для записи и редактирования MIDI-композиций.
Множество музыкальных инструментов как мелодических, так и ударных, объединенных в синтезаторы.
Многоканальный цифровой магнитофон для записи звука.
Приборы динамической обработки, частотные фильтры.
Приборы обработки эффектами отдельных MIDI- и аудиотреков или всей композиции в целом.
Микшер для сведения треков в стереофоническую фонограмму (а также многоканальную Surround-фонограмму).
Измерительные приборы и индикаторы.
Система коммутации студийного оборудования и управления им.
Единственное, существенное отличие представленного в программе оборудования от того, которое вы можете увидеть в реальной студии, — его виртуальность. Однако с точки зрения пользователя нет большой разницы в том, с чем предстоит иметь дело: со студийным "железом" или с "софтовой" студией. В любом случае перечисленный набор аппаратуры в умелых руках позволяет решить любую задачу, возникающую в процессе создания музыкальной композиции. Вместе с тем, если этим богатством владеет безграмотный человек, то реальная студия превращается просто в сотни килограммов железа, а виртуальная — в сотни мегабайт цифрового кода, бессмысленно и бесполезно занимающего место на жестком диске.

Многофункциональность виртуальной студии, сложность и разнообразие явлений и алгоритмов, положенных в основу ее работы, приводят к тому, что пользователь такой программы должен быть специалистом широкого профиля.

Лучшие современные программы сопровождаются подробной и удобной справочной системой. Казалось бы, пользуясь ею, можно научиться применять программу по назначению. Однако как вы считаете, можно ли, например, доверить свое здоровье человеку только на том основании, что у него на книжной полке стоят несколько томов медицинских справочников? Думаем, ответ очевиден. Для того чтобы считаться и, тем более, на деле быть врачом, музыкантом, звукорежиссером, недостаточно иметь в своем распоряжении соответствующий справочник. Нужны специальные знания (хотя бы для того, чтобы суметь сформулировать вопрос для справочной системы и понять ответ на него). Как минимум, необходимо владеть терминологией и научными основами в той предметной области, в которой вы намерены себя проявить. Именно поэтому книгу, посвященную описанию конкретной программы, мы начинаем с главы, содержащей базовые сведения. Без них вряд ли удастся эффективно использовать возможности, заложенные в программе.

В этой главе мы договоримся о терминологии и познакомим вас с принципами построения и функционирования элементов виртуальной звуковой студии.

0

3

1.1. MIDI: аппаратная составляющая. Подключение MIDI-клавиатуры к звуковой карте

Подключение MIDI-клавиатуры к звуковой карте, установленной в компьютер, осуществляется посредством MIDI-интерфейса. Для того чтобы выполнить необходимые соединения, совсем не обязательно вызывать специалиста. Вы в состоянии сделать это сами. А все, что необходимо знать о MIDI-интерфейсе, вы сейчас прочтете.

1.1.1. Musical Instrument Digital Interface (MIDI)

Начнем со слова "интерфейс". Интерфейс (Interface) — система унифицированных связей и сигналов, посредством которых устройства или программы взаимодействуют между собой.

Musical Instrument Digital Interface (MIDI) — цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Стандарт на интерфейс создан ведущими производителями музыкальных инструментов: Yamaha, Roland, Korg, E-mu и др.

Различают аппаратный MIDI-интерфейс и формат MIDI-данных. Аппаратный интерфейс используется для физического соединения источника и приемника сообщений, формат данных — для создания, хранения и передачи MIDI-сообщений. Вопросы, связанные с форматом данных, мы рассмотрим в разд. 1.2, а сейчас познакомимся с аппаратной составляющей MIDI-интерфейса.

MIDI-интерфейс — это старт-стопный последовательный асинхронный интерфейс "токовая петля".

Словосочетание "старт-стопный" означает, что в каждом передаваемом сообщении обязательно должны содержаться признаки того, что процесс передачи начат (сигнал "Старт") и завершен (сигнал "Стоп").

В последовательном интерфейсе двоичные данные передаются не одновременно, а поочередно (последовательно).

Асинхронность интерфейса состоит в том, что начало передачи данных в нем не привязано к какому-либо определенному моменту времени. Передача осуществляется тогда, когда в этом возникает необходимость. Нажали на клавишу — в интерфейсе появилось сообщение об этом.

Передающая сторона интерфейса активна, на ней имеется источник тока и коммутирующий элемент (в конечном счете, выключатель), а приемная — пассивна, на ней расположен только прибор-приемник тока. Принцип токовой петли заключается в том, что как только цепь выключателя будет замкнута, ток через нее потечет от положительного полюса источника (на передающей стороне) через "прямой" соединительный проводник кабеля, далее через приемник тока (на приемной стороне) и по "обратному" проводнику кабеля возвратится на приемную сторону ("втечет" в отрицательный полюс источника). Вот вам и токовая петля. Проходя сквозь приемник, ток выполнит предписанную ему роль: приведет в действие чувствительный элемент, в результате чего в приемнике и будет зафиксирован пришедший сигнал.


1.1.2. Структура элементарного MIDI-сигнала

Активный передатчик формирует токовую посылку с силой тока 5 мА. Токовая посылка соответствует логическому нулю, бестоковая — логической единице. Структура элементарного MIDI-сигнала (рис. 1.1) характеризуется следующими признаками: 7 битов данных, один бит (старший) статусный, один бит старта, один бит стопа. Проверка на четность отсутствует.

Вы видите, что столовый бит — единичный, а не нулевой. То есть в состоянии "Стоп" ток в цепи не течет. Это очень разумно. Экономится энергия и ресурсы элементов интерфейса. Ведь основную часть времени в M1DI-системе никаких событий не происходит: в среднем протяженность пауз значительно больше, чем протяженность тех интервалов времени, когда выиграете на MIDI-клавиатуре. Правда, ток может отсутствовать в цепи не только потому, что нет сообщений, но и из-за ее обрыва. Для своевременного выявления неисправного состояния MIDI-сети предусмотрена периодическая передача специального тестового сигнала. Если по прошествии определенного времени приемник его не обнаружит, то это будет считаться аварией, после чего MIDI-система отработает заранее обусловленную последовательность действий.
http://uploads.ru/i/N/u/D/NuDhx.gif

Рис. 1.1.Структура элементарного MIDI-сигнала
Пропускная способность MIDI-канала 3,125 кбайт/с. Команды могут быть одно-, двух- и трехбайтными. Первый байт — статусный. Он определяет действие команды. За ним могут следовать 1 — 2 байта данных. Старший бит статусного байта 1, а байта данных — 0.

1.1.3. Соединительные MIDI-разъемы и MIDI-кабель

Полноценное MIDI-устройство имеет три соединительных разъема: MIDI In (вход), MIDI Out (выход) и MIDI Thru (на разъем MIDI Thru через буфер ретранслируется копия сигнала, поступающего с внешнего MIDI-устройства на вход MIDI In). Все разъемы — пятиконтактные. Контакты 4 и 5 — сигнальные, контакт 2 — экран. Полярность сигналов определяется относительно источника тока: контакт 4 — плюс (ток вытекает из вывода), контакт 5 — минус (ток втекает в вывод). Таким образом, для разъемов MIDI Out и MIDI Thru назначение контактов одно и то же, для разъема MIDI In — обратное.
http://uploads.ru/i/z/x/q/zxqmU.gif

Рис. 1.2. Схема распайки разъемов MIDI-кабеля
Для соединения используется двужильный экранированный кабель. Соединение разъемов на двух концах кабеля — прямое (2-2, 4-4, 5-5). Схема распайки разъёмов MIDI-кабеля представлена на рис. 1.2.

1.1.4. Принцип соединения MIDI-устройств

Принцип соединения двух MIDI-устройств показан на рис. 1.3. Контакт передатчика, с которого во внешнюю цепь снимается сигнал, называется MIDI TXD (Transmitter Data). Контакт приемника, на который из внешней цепи должен поступать сигнал, — MIDI RXD (Receiver Data).
http://uploads.ru/i/k/4/f/k4fS1.gif
Рис. 1.3. Принцип соединения двух MIDI-устройств
Аппаратная часть интерфейса MIDI замечательна тем, что разработчики предусмотрели в ней несколько мер, направленных на снижение уровня шума и помех. К простейшим, но достаточно эффективным мерам относится обязательное экранирование кабелей, соединяющих MIDI-устройства. Экран представляет собой проволочную оплетку, которая защищает проводники от проникновения в них электромагнитных волн, несущих помехи. И, что не менее важно, экран предотвращает излучение электромагнитных волн в окружающее пространство самим MIDI-кабелем. Посредством экрана помехи не проникают с одного инструмента на другой, так как в соответствии со стандартом MIDI исключено электрическое соединение экрана с корпусами одновременно двух MIDI-устройств. Самое главное, помехи не могут попасть с одного инструмента на другой еще и потому, что даже сигнальные провода не имеют непосредственной (говорят: гальванической) связи одновременно и с прибором-передатчиком, и с прибором-приемником MIDI-сообщений. Разумеется, здесь нет парадокса: если по проводам передается информация, значит, связь есть, но эта связь в действительности не гальваническая, а оптическая. Во входной цепи интерфейса MIDI включена пара оптоэлектронных приборов. Светодиод начинает светиться, когда по кабелю передается логический ноль, и гаснет, если передается логическая единица. Свет направлен на фотодиод, ток через который тем сильнее, чем сильнее этот прибор освещен. Цепочка преобразования сигналов такова: электрический ток — свет — электрический ток. Таким способом создается непреодолимое препятствие на пути протекания токов, несущих в себе помехи (величины этих токов недостаточно, чтобы светодиод стал излучать свет), в то же время цифровые сигналы проходят совершенно свободно.
Стандартом предусмотрено, что в сети MIDl-устройств в одно и то же время только одно из них может быть передатчиком MIDI-сообщений, а все остальные — только приемниками. Один MIDI-передатчик допускает подключение до четырех приемников.
На рис. 1.4 представлен вариант подключения MIDI-устройств к MIDI-интерфейсу звуковой карты, установленной в компьютер.
http://uploads.ru/i/z/7/f/z7fBW.gif
Рис. 1.4. Подключение MIDI-устройств к звуковой карте

0

4

1.1.5. MIDI-сигналы в разъеме игрового порта звуковой карты

Следует заметить, что у звуковых карт, как правило, отсутствуют стандартные MIDI-разъемы. Это связано с тем, что габариты не позволяют разместить их в прорезях на задней стенке компьютера, предназначенных для закрепления плат расширения. "Полуфабрикаты" MIDI-сигналов (MIDI RXD и MIDI TXD) выводятся на контакты разъема игрового порта (рис. 1.5).
Для правильной ориентации в номерах контактов нужно учесть, что разъем показан таким, каким он представлялся бы наблюдателю, сидящему внутри компьютера. Не очень удобная точка наблюдения, но именно ей соответствует рисунок, обычно приводимый в описании звуковой карты. Чтобы не запутать вас, на рис. 1.5 мы не стали менять направления взгляда.
http://uploads.ru/i/m/d/g/mdgeN.gif
Рис. 1.5. Назначение некоторых контактов разъема игрового порта

Большинство контактов предназначено для подключения джойстика, однако, они нас сейчас не интересуют. Обратите внимание на следующие контакты:
4, 5 — соединенные с общим проводом блока питания компьютера или, как иногда говорят, с корпусом, с землей (на схемах это соединение обозначают GND);
1, 8, 9 — соединенные с выводом +5 В источника питания компьютера;
15 — на который из внешних цепей должен поступать сигнал MIDI RXD (Receiver Data);
12 — с которого во внешнюю цепь снимается сигнал MIDI TXD (Transmitter Data).
Наличие контактов 12 и 15, а также соответствующих им сигналов позволяет производителям и продавцам утверждать, что данная звуковая карта снабжена интерфейсом MIDI. Однако на деле сигналы MIDI TXD и MIDI RXD следует рассматривать как полуфабрикаты настоящих MIDI-сигналов. С их помощью можно принимать и передавать информацию, представленную стандартными для компьютеров значениями напряжения (говорят, уровнями транзисторно-транзисторной логики — TTL). И даже если заменить один из пятиконтактных разъемов MIDI-кабеля на разъем, соответствующий тому, что изображен на рис. 1.8, то подключить через этот кабель синтезатор к звуковой карте не удастся. Дело в том, что сигнал MIDI TXD не будет правильно восприниматься светодиодом, с помощью которого в интерфейсе MIDI передают полезные сигналы и прерывают гальваническую связь MIDI-устройств друг с другом.
Для подключения звуковой карты к MlDI-устройствам необходим переходной кабель-адаптер, содержащий оптронную развязку.
При соединении MIDI-устройств нужно придерживаться несложного правила: кабель не должен соединять одноименные разъемы двух устройств, т. е. нельзя соединять MIDI Out одного устройства с MIDI Out другого, также MIDI In с MIDI In. Однако если вы случайно ошиблись, ничего страшного не случится: в схеме MIDI-интерфейса есть необходимая защита.
А вот один кабель или два следует протягивать между MlDI-устройствами, зависит от того, что это за устройства и в каких целях они используются.
Сначала рассмотрим наиболее вероятную ситуацию. Допустим, вы приобрели MIDI-клавиатуру и хотите подключить ее к звуковой карте, воспользовавшись MIDI-интерфейсом. Нет ничего проще, однако прежде необходимо разобраться, чем же отличается MIDI-клавиатура от клавишного электронного музыкального инструмента (синтезатора). Последний содержит и клавиатуру, и блок синтеза, поэтому в состоянии самостоятельно формировать звуки. Все современные синтезаторы оснащены MIDI-интерфейсом. MIDI-клавиатура не обладает способностью синтезировать звук. Она предназначена лишь для того, чтобы посредством MIDI-интерфейса управлять работой внешнего (по отношению к ней) синтезатора. Это, прежде всего, наиболее дешевый вариант совместного использования нескольких синтезаторов. В этом случае они могут не иметь собственных клавиатур, чем и определяется их относительно низкая стоимость. Синтезатор, который не имеет собственной клавиатуры, принято называть тон-генератором.

0

5

1.1.6. Подключение к звуковой карте MIDI-клавиатуры и MIDI-синтезатора

Вернемся к вопросу о подключении MIDI-клавиатуры к звуковой карте (рис. 1.6).
Действительно, сделать это очень просто: в гнездо MIDI Out клавиатуры вставьте вилку MIDI In адаптера, а 15-контактный разъем MIDI-адаптера соедините с разъемом игрового порта, расположенным на звуковой карте. MIDI-клавиатура здесь будет играть роль ведущего MIDI-устройства, а звуковая карта — ведомого.
http://uploads.ru/i/Z/W/S/ZWSFs.gif
Рис. 1.6. Подключение MIDI-клавиатуры к звуковой карте

Если у вас уже имеется современная, с широкими функциональными возможностями звуковая карта и вы хотите исполнять музыку не с помощью мыши, а проверенным дедовским способом, перебирая белые и черные клавиши, то MIDI-клавиатура — это выход из положения. Заметим, что в продаже имеются музыкальные синтезаторы с клавиатурой и MIDI-интер-фейсом. Некоторые из них (относительно простые) немногим дороже MIDI-клавиатур. В режимах исполнения и записи композиции синтезатор можно использовать в качестве MIDI-клавиатуры. Для этого следует выполнить такое же соединение, как и в случае подключения MIDI-клавиатуры: MIDI Out синтезатора соединить с входом MIDI In адаптера.
При проигрывании композиции внешний синтезатор с клавиатурой можно использовать как дополнение к звуковой карте и извлекать из него звуки тех инструментов, которые отсутствуют в палитре звуковой карты. Для реализации этой возможности выход MIDI Out адаптера следует соединить со входом MIDI In синтезатора (рис. 1.7).
http://uploads.ru/i/A/f/Y/AfYFW.gif
Рис. 1.7. Схема подключения внешнего синтезатора к звуковой карте

1.1.7. Решение проблемы самовозбуждения MIDI-системы

При некорректном выборе режима работы музыкального редактора соединение по схеме, приведенной на рис. 1.7, может вызвать неприятный эффект: поданное с клавиатуры сообщение, например нажатие клавиши, поступит на звуковую карту, а оттуда вновь в синтезатор, а с синтезатора вновь на звуковую карту... И так до бесконечности. Система зациклится, возбудится и перегрузится. Звуки будут слышны неинтересные. Что следует сделать, чтобы избежать этого?
Из рис. 1.7 следует, что оба устройства — и звуковая карта и синтезатор — одновременно оказываются и MIDI-приемниками и MIDI-передатчиками. Это недопустимо. Тривиальный выход — отключить второй кабель на время использования синтезатора в качестве MIDI-клавиатуры и подключить его при воспроизведении записанной ранее мелодии, — крайне неудобен. Все эти отключения, подключения, поверьте, кончатся плохо. Проще и безопасней для аппаратуры и вашего кошелька выполнить необходимую коммутацию на логическом уровне. Делается это или непосредственно в синтезаторе (выключателем Local Off), или в музыкальном редакторе.
Однако было бы правильнее решить проблему зацикливания, манипулируя опциями ретрансляции MIDI-сообщений. Суть дела состоит в том, что MIDI-информация, поступающая на вход устройства (или программы, в нашем случае Cubase SX), транслируется на его выход. Рассмотрим классический пример, когда синтезатор звуковой карты используется совместно с внешним синтезатором, который, в свою очередь, еще и выполняет функции MIDI-клавиатуры. Зацикливание неминуемо возникнет в том случае, если вы выберете трек, у которого в качестве портов ввода/вывода заданы порты, физически подключенные к внешнему синтезатору. Последовательность возникновения нежелательного эффекта зацикливания такова:
1. Вы нажимаете на синтезаторе клавишу, синтезатор воспроизводит соответствующую ноту.
2. MIDI-сообщение типа Note On (см. разд. 1.2.1) поступает в звуковой редактор.
3. В звуковом редакторе, благодаря ретрансляции MIDI-сообщений, это же сообщение передается на входной порт синтезатора.
4. Синтезатор, получив сообщение Note On, отрабатывает его, воспроизводя соответствующую ноту (заметьте, уже не в первый раз).
5. В синтезаторе тоже работает ретрансляция MIDI-сообщений (можно ли ее отключить и как это сделать — ищите в руководстве пользователя), поэтому дальше см. п. 2.
Чтобы разорвать эту цепочку, следует отключить ретрансляцию MIDI-сообщений или в синтезаторе, или в программе (как правило, в музыкальных редакторах эта опция по умолчанию включена). В Cubase SX следует поступить так: откройте меню File, выберите команду Preferences. Откроется диалоговое окно Preferences. В дереве, находящемся в левой части окна, выберите ветвь MIDI. На открывшейся вкладке MIDI сбросьте флажок MIDI Thru Active. Теперь зацикливания не будет. Убедиться в этом можно, нажав ОК, после чего диалоговое окно Preferences закроется. Можно также нажать кнопку Apply, окно Preferences останется открытым, а изменения, внесенные вами, будут применены.
При сброшенном флажке MIDI Thru Active теряется возможность использовать внешний синтезатор в качестве MIDI-клавиатуры для управления встроенным синтезатором звуковой карты.

0

6

1.2. Формат MIDI-данных. Типы MIDI-сообщений в Cubase SX

К категории MIDI в программе Cubase SX относятся следующие сообщения: Note, Controller, Program Change, Aftertouch, Pitchband, SysEx.
Кроме того, предусмотрены сообщения SMF и Text. Сообщения этих двух типов не принадлежат к категории MIDI-сообщений и не влияют на синтез звука. Сообщения SMF относятся к сообщениям нотации. Сообщение Text (текстовая метка, комментарий) имеет единственный параметр — текстовую строку. Они отображаются только в списке сообщений редактора List Editor, а также над нотным станом (в окне редактора Score Editor) и предназначены для записи комментариев или текста песни.
Рассмотрим подробнее сообщения категории MIDI.

1.2.1. Note — сообщение о нажатии MIDI-клавиши

Note — это сообщение о том, что нажата клавиша MIDI-клавиатуры. Параметры сообщения — нота (используется символьное обозначение), громкость и длительность.
Сообщения Note формируются программой на основе стандартных канальных MIDI-сообщений Note On (включение ноты) формата 9k nn vv и Note Off (выключение ноты) формата 8k nn vv, где k — номер MIDI-канала, nn — номер ноты, w — скорость (Velocity) нажатия клавиши (в Note On), no умолчанию соответствующая громкости звучания ноты, или скорость ее отпускания (в Note Off). Причем числа 9k, 8k, nn и w — шестнадцатеричные.
Сообщение о включении/выключении ноты MIDI-клавиатура генерирует при нажатии/отпускании клавиши. При этом MIDI-синтезатор включает/ выключает генератор соответствующего звука.
В MIDI номер ноты задается абсолютным номером полутона в диапазоне 0-127, причем центральной фортепианной клавише — ноте до первой октавы — соответствует десятичный номер 60. В соответствии с принятой стандартом MIDI нумерацией октав (с нуля) эта нота имеет обозначение С5. Однако в Cubase SX система нумерации MIDl-октав несколько иная: отсчет октав начинается не с 0, а с —2. Поэтому центральная нота обозначена как СЗ.
Скорость (Velocity) нажатия/отпускания клавиши характеризуется десятичным числом от 0 до 127. Скорость нажатия соответствует силе удара по клавише. Чувствительная к скорости нажатия (динамическая) клавиатура выдает реальные значения этого параметра. Нечувствительная — значения 64 (десятичные).
Сообщение Note On с параметром vv = 00 эквивалентно сообщению Note Off для этой же клавиши. В простых синтезаторах информация о скорости нажатия клавиши используется для управления громкостью извлекаемого звука, в более сложных — еще и для управления фильтрами (например, большей громкости соответствует более звонкий звук) либо для выбора нужного сэмпла.
Хотя MIDI-клавиатурой формируются два сообщения (Note On и Note Off), программа преобразует их в одно типа Note, с тремя временными параметрами: временем включения ноты (нажатия MIDI-клавиши), временем выключения ноты (отпусканием MIDI-клавиши) и продолжительностью удержания MIDI-клавиши нажатой. Независимыми являются только два параметра.

1.2.2. Controller — сообщение о состоянии контроллера

Controller — сообщение о состоянии контроллера. Параметры сообщения — тип контроллера и его состояние. В спецификации MIDI этому сообщению соответствует сообщение Control Change формата Bk cc vv, где k — номер MIDI-канала, ее — номер, vv — значение контроллера. В литературе принято обозначать сообщение Control Change сокращенно, например, СС91 — сообщение о смене значения контроллера глубины эффекта реверберации.
MIDI-контроллеры делятся на контроллеры непрерывного действия (связанные с рукоятками, движками, регуляторами и т. п.) и переключатели (педали, кнопки и т. п.), имеющие два дискретных состояния (On/Off— включено/выключено). Для переключателей значения контроллера 0—63 означают выключенное состояние, а 64—127 — включенное.
В соответствии со спецификацией General MIDI принята следующая нумерация контроллеров:
№ 0-31 — старший байт значения контроллеров непрерывного действия;
№ 32-63 — младший байт значений контроллеров непрерывного действия;
№ 64-95 — переключатели;
№ 96-119 — зарезервированы;
№ 120-127 — специальные канальные сообщения.
На сообщения, содержащие старший или младший байт значения контроллера, MIDI-устройства реагируют немедленно. Причем в качестве недостающего байта значения контроллера используется либо ранее переданное, либо установленное по умолчанию значение. Это позволяет, передав однажды неизменный байт, в дальнейшем передавать только изменившийся байт значения контроллера.
Спецификацией General MIDI определены следующие контроллеры: 
№ 1 — Modulation — контроллер глубины частотной модуляции;
№ 2 — Breath — духовой контроллер;
№ 4 — Foot Controller — ножной контроллер;
№ 5 — Portamento Time — контроллер времени портаменто (портаменто — плавный переход по частоте от ноты к ноте);
№ 7 — Volume — контроллер громкости звука в канале;
№ 8 — Balance — контроллер баланса стереоканалов;
№ 10 — Pan — контроллер панорамы;
№ 11 — Expression — контроллер экспрессивности звука;
№ 64 — Sustain Pedal, Holdl — контроллер педали удержания звучания нот;
№ 65 — Portamento — контроллер включения/выключения режима портаменто;
№ 66 — Sostenuto Pedal — контроллер педали удержания звучания нот, включенных во время действия педали;
№ 67 — Soft Pedal — контроллер педали приглушения звука.

0

7

1.2.3. Program Change — сообщение о смене MIDI-инструмента

Program Change — сообщение о смене MIDI-инструмента (тембра, патча, программы). Параметры сообщения — способ выбора банка, номер банка, номер инструмента в банке.
Поскольку MIDI-инструменты распределены по банкам, в спецификации MIDI сообщению Program Change соответствует совокупность сообщений: Program Change, Bank Select MSB и Bank Select LSB.
Для выбора MIDI-инструмента предназначено сообщение Program Change формата Ck pp, где k — номер MIDI-канала, pp — номер MIDI-инструмента.
Для переключения банков служат контроллеры:
№ 0 — Bank Select MSB — контроллер выбора банка (старший байт);
№ 32 — Bank Select LSB — контроллер выбора банка (младший байт).
Одним MIDI-устройствам для переключения банков требуется только один из этих контроллеров, другим — оба. Обработка MIDI-устройством команды смены банка и MIDI-инструмента может занять значительное время (десятки миллисекунд и более).
В спецификации General MIDI регистрируемые (Registered Parameter Number — RPN) и нерегистрируемые (Non-Registered Parameter Number — NRPN) параметры введены дополнительно для расширенного управления синтезом.
Номера RPN и NRPN передаются при помощи контроллеров: 
№ 98 — NRPN LSB — контроллер младшего байта параметра NRPN;
№ 99 — NRPN MSB — контроллер старшего байта параметра NRPN;
№ 100 — RPN LSB — контроллер младшего байта параметра RPN;
№ 101 — RPN MSB — контроллер старшего байта параметра RPN.
MIDI-устройство запоминает однажды переданные ему сообщения RPN или NRPN, после которых передаются значения соответствующего параметра при помощи контроллеров:
№ 6 — Data Entry MSB — контроллер вводимых данных (старший байт);
№ 38 — Data Entry LSB — контроллер вводимых данных (младший байт).
Такой механизм передачи сообщений можно охарактеризовать как "контроллер в контроллере". Стандартом определена интерпретация только трех RPN (их значения задаются старшими байтами параметров Data Entry):
RPN 0 — Pitch Bend Sensitivity — контроллер для изменения чувствительности колеса сдвига тона (Pitch Bend);
RPN I — Fine Tuning — контроллер для точной подстройки строя синтезатора;
RPN 2 — Coarse Tuning — контроллер для грубой подстройки строя синтезатора.
RPN 0 определяет количество полутонов, на которое смещается высота тона при получении сообщения Pitch Bend Change с максимально допустимым абсолютным значением параметра. По умолчанию принимается диапазон перестройки частоты на плюс-минус два полутона.
В сообщении RPN 0 содержится параметр X, определяющий ширину диапазона перестройки тона. Он рассчитывается по формуле X = 1284N+C, где N — ширина диапазона в полутонах, С — уточнение ширины диапазона в центах (сотых долях полутона). Некоторые синтезаторы (например, поддерживающие спецификации GS или XG) воспринимают только целое число полутонов (значение параметра С игнорируется). Чтобы, например, установить ширину диапазона перестройки частоты колеса сдвига тона равной плюс-минус одной октаве, нужно передать сообщение NRPN 0 1536. Число 1536 рассчитано следующим образом: 128412 = 1536 (12 — количество полутонов в октаве).
RPN 1 и RPN 2 позволяют сместить строй инструмента в MIDI-канале на заданное количество центов при точной или полутонов при грубой подстройке. За относительный ноль принимается значение 64.
Интерпретация остальных контроллеров RPN и NRPN стандартом не определена. Каждый производитель MIDI-аппаратуры может использовать их по своему усмотрению.
Спецификацией Roland GS (General Synth) определены дополнительные контроллеры:
№ 91 — Reverb Level — контроллер глубины реверберации;
№ 93 — Chorus Level — контроллер глубины хоруса.
Спецификацией Yamaha XG (extended General) определены контроллеры, которые не предусмотрены спецификацией Roland GS:
№ 71 — Harmonic Content — контроллер глубины резонанса фильтра;
№ 72 — Release Time — контроллер времени затухания звука после выключения ноты;
№ 73 — Attack Time — контроллер времени нарастания звука после включения ноты;
№ 74 — Brightness — контроллер частоты среза фильтра;
№ 84 — Portamento Control — контроллер номера ноты, начиная с которой будет выполнено плавное скольжение по частоте до очередной включенной ноты (портаменто);
№ 94 — Variation Level — контроллер глубины эффекта Variation;
№ 96 — RPN Increment — контроллер увеличения значения RPN на 1, значение контроллера RPN Increment игнорируется;
№ 97 — RPN Decrement — контроллер уменьшения значения RPN на 1, значение контроллера RPN Decrement игнорируется.
Таким образом, устройства, соответствующие спецификациям GM, GS и XG, обладают различными возможностями по управлению параметрами синтеза. Исчерпывающие сведения о контроллерах, регистрируемых и нерегистрируемых параметрах можно найти только в документации на конкретные модели звуковых карт, синтезаторов и модулей синтеза.

0

8

1.2.4. Aftertouch — сообщение о силе давления на нажатые клавиши

Aftertouch — сообщение о силе давления на все нажатые клавиши, с которыми связан текущий MIDI-канал. Параметр сообщения — давление. В спецификации MIDI этому сообщению соответствует сообщение Channel Pressure, или Channel Aftertouch, формата Dk pp, где k — номер MIDI-канала, рр — давление.
Сообщение Aftertouch несет информацию об изменении давления на клавиши после прикосновения к ним. Простые модели клавиатур не имеют датчика давления. Модели средней сложности имеют датчик, общий для всех клавиш, и посылают сообщения Channel Pressure, предварительно усреднив давление на все нажатые клавиши. Сложные модели оборудованы отдельным для каждой клавиши датчиком и посылают сообщения об изменении состояния каждого датчика. Реакция синтезатора на эти сообщения стандартом не определена. Обычно синтезаторы с функцией Aftertouch поддерживают команды ассоциирования сообщений с выбранным параметром синтеза (с громкостью, модуляцией, параметром фильтра или эффекта и т. п.).

1.2.5. Pitchband — управление регулятором тона

Pitchband — управление регулятором тона. Параметр сообщения — положение регулятора тона, задаваемое числом от -8192 до 8191. В спецификации General MIDI этому сообщению соответствует сообщение Pitch Bend Change формата Ek II mm, где k — номер MIDI-канала, 11 — младший байт, mm — старший байт значения контроллера. Контроллер задает смещение высоты тона для всех сообщений типа Note, передаваемых по данному MIDI-каналу. Значение контроллера изменяется от 0 до 16 383; среднее значение (8192) принимается за относительный ноль. Чувствительность контроллера Pitchband может изменяться при помощи регистрируемого параметра RPN 0. По умолчанию в качестве предельного значения смещения тона принимается интервал в два полутона (с любым знаком).

1.2.6. SysEx (System Exclusive) — привилегированные системные сообщения

SysEx (System Exclusive) — сообщения, предназначенные для обмена специфической информацией, которая по усмотрению производителя MIDI-устройства может иметь различное назначение. С помощью сообщений этих типов синтезатору подаются такие команды, как, например, сброс (Reset), смена типа эффекта и т. п. В спецификации MIDI эти сообщения относятся к привилегированным системным сообщениям (System Exclusive). Параметром таких сообщений является блок данных — последовательность шестнадцатеричных чисел. В начале блока данных обязательно передается число FO, а завершает его число F7. Привилегированные системные сообщения чем-то похожи на машинные коды и предназначены для интерпретатора MIDI-команд синтезатора.

0

9

1.3. MIDI-секвенсор. Дискретная шкала времени
Итак, посылая MIDI-сообщения, можно управлять работой синтезатора, передавать ему команды, определяющие момент начала извлечения определенной ноты, ее длительность, а также значения множества параметров синтеза звука. Эти команды можно посылать в реальном времени, нажимая клавиши MIDI-клавиатуры и изменяя положения различных регуляторов и переключателей, расположенных на ней. Но можно поступать и по-другому: заранее записать всю последовательность действий, преобразованных в MIDI-сообщения, в запоминающее устройство, а позже, когда в этом возникнет необходимость, считать MIDI-сообщения из запоминающего устройства и направить их в синтезатор. Причем вводить данные в запоминающее устройство можно с помощью все той же MIDI-клавиатуры. Что дает такое промежуточное звено? Возникают, как минимум, пять принципиально важных возможностей.
1. При записи сообщений можно играть на MIDI-клавиатуре в значительно меньшем темпе, чем требуется при исполнении конкретного произведения, а воспроизводить запись — быстрее. В итоге с любой композицией, сколь сложной она ни была бы, справится любой человек, даже не обладающий навыками игры на музыкальном инструменте.
2. Записанные данные можно подвергать редактированию в целях устранения исполнительских погрешностей или придания исполнению определенного стиля.
3. Можно записывать не всю партию, а только ту ее часть, которая составляет один период. Например, можно записать один куплет и один припев, а затем скопировать эти две части и в необходимом количестве экземпляров вставить в партию.
4. Можно поочередно записать все партии и скомпоновать из них цельное музыкальное произведение.
5. В небольшом по объему запоминающем устройстве можно хранить очень много продолжительных композиций. Ведь MIDI-сообщение не передает сам звук или какие-то его характеристики, а только команды, которые выполняются устройством-получателем.
Программа, предназначенная для записи, редактирования и воспроизведения последовательности MIDI-сообщений, называется MIDI-секвенсором.
Конечно, существуют и аппаратные секвенсоры. Некоторые из них выполнены в виде отдельного устройства, а другие входят в состав синтезаторов. Программные секвенсоры выгодно отличаются от аппаратных. Наглядность отображения данных, неограниченное количество композиций и партий в композициях, сохраняемое в памяти, развитые средства редактирования — вот неполный перечень их преимуществ.
Совокупность данных, с которыми работает секвенсор, называют сонгом или проектом. Кроме последовательности MIDI-сообщений в проекте может храниться всевозможная дополнительная информация: начальные установки секвенсора и синтезатора, названия отдельных партий, данные автоматизации (например, команды управления микшером), ссылки на другие данные (не относящиеся к MIDI). Проект можно сохранить в памяти компьютера в виде файла.
Современные программные MIDI-секвенсоры, как правило, входят в состав музыкальных редакторов, которые позволяют работать не только с MIDI-сообщениями, но также и со звуком, представленным в цифровой форме, и даже с оцифрованным изображением. Как вы уже знаете, к числу программ с наиболее развитыми средствами редактирования MIDI- и аудио-данных принадлежит и Cubase SX.
MIDI-сообщения дискретны по своей сути. И дело не только в том, что каждое сообщение выражается числом, которое может принимать только строго определенные значения. Существенно также, что поток MIDI-сообщений дискретен во времени. Они не могут передаваться непрерывно. Передача и обработка элементарных сигналов в MIDI осуществляется с конечной скоростью в определенные тактовые моменты, привязанные к началу передачи сообщения. Причем непосредственно в аппаратной части интерфейса сообщения передаются только последовательно: одно за другим, без какого-либо перекрытия во времени. Когда вы приступите к изучению MIDI-редакторов программы Cubase SX, то у вас может создаться впечатление, что в секвенсоре параллельно существует несколько потоков MIDI-сообщений. Но это кажущаяся параллельность. Такая иллюзия возникает только из-за того, что информация в MIDI-редакторе визуально отображается как несколько расположенных параллельно треков, на каждом из которых записывается и редактируется какая-нибудь одна партия. На самом деле данные со всех этих треков, сколько бы их ни было, хоть тысяча, передаются синтезатору последовательно через все тот же соединитель MIDI-интерфейса: два проводника. Конечно, в системе может быть и не один MIDI-интерфейс, а несколько, и не один синтезатор, а тоже несколько, но сейчас речь не об этом.
Предположим, что на MIDI-клавиатуре взят и записан в секвенсор аккорд из трех нот. Это значит, при воспроизведении композиции 3 ноты должны зазвучать одновременно. Однако соответствующие сообщения секвенсор передаст синтезатору не одновременно, а одно за другим. Скорость передачи сообщений по MIDI выбрана такой, что на слух временное рассогласование будет незаметно, но нужно понимать, что оно принципиально неустранимо. А если в композиции сотня партий, причем в доброй половине из них записаны аккорды? Не исключено, что в этом случае не только станет заметным рассогласование во времени между звучанием тех нот, которые вообще-то должны браться одновременно, но наступят и более неприятные последствия. Может оказаться, что интерфейс (речь идет о MIDI) еще не успеет передать все сообщения, относящиеся к одному моменту (ноты, которые должны, к примеру, звучать в первой четверти), как уже нужно будет передавать сообщения, соответствующие следующему моменту (пойдет вторая четверть и должны быть сыграны следующие ноты). Интерфейс окажется перегруженным. Если при исполнении задействованы контроллеры непрерывного (точнее говоря, квазинепрерывного) действия (связанные со слайдерами, рукоятками, колесами и т. п.), которые создают не поток, а целый океан сообщений, то перегрузка интерфейса возможна даже при небольшом количестве партий и одновременно исполняемых нот.
Когда разрабатывались требования к стандарту MIDI, никто, вероятно, и предположить не мог, что через четверть века скорость обмена данными внутри компьютера будет измеряться гигабитами в секунду, и MIDI-интерфейс станет настоящим тормозом, самым узким местом в компьютерной системе обработки музыки.
Для того чтобы уменьшить вероятность возникновения перегрузки MIDI-интерфейса, разработчики сознательно ограничивают разрешающую способность секвенсоров по времени. Она выбирается, исходя из двух противоречивых условий. С одной стороны нужно, чтобы дискретность записи и передачи сообщений не препятствовала музыканту в выражении самых тончайших ритмических нюансов. Для этого временная шкала секвенсора должна быть поделена на очень короткие отрезки. С другой стороны требуется, чтобы для произведений, типичных с точки зрения насыщенности музыкальными партиями, перегрузка MIDI-интерфейса не возникала или возникала бы, но с очень малой вероятностью.
Шкала времени секвенсора образована на основе трех единиц измерения: музыкальных тактов, музыкальных долей и тиков.
Самая большая единица здесь — такт. Доля составляет определенную часть такта. Это привычные для музыканта понятия. Такие единицы измерения временных интервалов оказываются особенно полезными при работе с секвенсором посредством специального транслятора MIDI-сообщений в графические символы нотного письма — нотного редактора или нотатора. Нотатор способен отображать ноты и паузы той длительности, которая не короче выбранной величины доли. В Cubase SX выбирать величину доли можно в пределах от половинной с точкой до шестьдесятчетвертой триоли. Для традиционной нотной записи партитур этого более чем достаточно. Ноты и паузы, короче шестьдесятчетвертой триоли в нотной записи не отображаются. Хотя реально в секвенсоре можно записать значительно более короткие звуки, с существенно меньшим шагом во времени. Разрешающая способность секвенсора равна одному временному кванту, который носит название тик.
Тик составляет определенную очень маленькую часть четвертной доли такта.
Чем больше в доле тиков, тем тоньше ритмические нюансы, которые удастся записать. В Cubase SX разрешающая способность секвенсора составляет 480 тиков в четвертной доле, 120 тиков соответствуют шестнадцатой ноте. Это ювелирный инструмент музыканта: получается, что можно записать ноту (или паузу) в 120 раз короче шестнадцатой!

0

10

1.4. Оцифровка звука
Для получения приемлемого качества записи компьютерной музыки необходимо пользоваться аппаратурой, способной его обеспечить. К параметрам, от которых это зависит, относятся, в первую очередь:
Разрядность аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей звуковой карты;
Диапазон частот дискретизации.
Разрядность звуковой карты существенно влияет на качество звука. Однако перед тем как перейти к более детальному обсуждению этого вопроса, следует пояснить, что речь идет о разрядности аналого-цифрового преобразователя (АЦП) (Analog/Digital Converter — ADC) и цифроаналогового преобразователя (ЦАП) (Digital/Analog Converter — DAC).
Звуковые карты двойного назначения имеют в своем составе одновременно два функционально независимых узла: синтезатор и устройство оцифровки звуковых сигналов, поступающих с внешнего источника. В каждый из узлов входит как минимум по одному ЦАП. В устройстве оцифровки, кроме того, имеется АЦП. Некоторые полупрофессиональные звуковые карты оборудованы 24-битными ЦАП/АЦП. Звуковые редакторы, работая с любыми звуковыми картами, в том числе и 16-битными, в процессе преобразований отсчетов сигнала используют арифметику с разрядностью двоичного представления числа, превышающей 16. Это позволяет уменьшить погрешность, накапливающуюся в процессе выполнения сложных алгоритмов обработки, которая в противном случае проявлялась бы как искажение звука.
1.4.1. Аналого-цифровое преобразование

Почему же столь важно наличие большого числа разрядов в устройствах ЦАП и АЦП? Дело заключается в том, что непрерывный (аналоговый) сигнал преобразуется в цифровой с некоторой погрешностью. Эта погрешность тем больше, чем меньше уровней квантования сигнала, т. е. чем дальше отстоят друг от друга допустимые значения квантованного сигнала. Число уровней квантования в свою очередь зависит от разрядности АЦП/ЦАП. Погрешности, возникающие в результате замены аналогового сигнала рядом квантованных по уровню отсчетов, можно рассматривать как его искажения, вызванные воздействием помехи. Эту помеху принято образно называть шумом квантования.
Шум квантования представляет собой разность соответствующих значений реального и квантованного по уровню сигналов.
В случае превышения сигналом значения самого верхнего уровня квантования ("старшего" кванта), а также в случае, когда значение сигнала оказывается меньше нижнего уровня квантования ("младшего" кванта), т. е. при цифровом ограничении сигнала, возникают искажения, более заметные по сравнению с шумом квантования. Для исключения искажений этого типа динамические диапазоны сигнала и АЦП должны соответствовать друг другу: значения сигнала должны располагаться между уровнями, соответствующими младшему и старшему квантам. При записи внешних источников звука это достигается с помощью регулировки их уровня, кроме того, применяется сжатие (компрессия) динамического диапазона, о которой речь пойдет в разд. 1.10.2.
В звуковых редакторах существует операция нормализации амплитуды сигнала. После ее применения наименьшее значение сигнала станет равным верхнему уровню младшего кванта, а наибольшее — нижнему уровню старшего кванта. Таким образом, от ограничения сигнал сверху и снизу будет защищен промежутками, шириной в один квант.
Для нормированного сигнала относительная величина максимальной погрешности квантования равна 1/N, где N — число уровней квантования. Этой же величиной, представленной в логарифмических единицах (децибелах), оценивается уровень шумов квантования АЦП звуковой карты. Уровень шумов квантования определяется по формуле: D = 201g (1/N). Для восьмиразрядного АЦП N = 256, D = -48 дБ; для шестнадцатиразрядного — N = 65536,; D= -96 дБ и для двадцатиразрядного АЦП N = 1648576, D = -120 дБ. Эти цифры наглядно демонстрируют, что с ростом разрядности АЦП шум квантования уменьшается. Приемлемым считается шестнадцатиразрядное представление сигнала, являющееся в настоящее время стандартным для воспроизведения звука, записанного в цифровой форме. С точки зрения снижения уровня шумов квантования дальнейшее увеличение разрядности АЦП особого смысла не имеет, т. к. уровень шумов, возникших по другим причинам (тепловые шумы, а также импульсные помехи, генерируемые элементами схемы компьютера и распространяющиеся либо по цепям питания, либо в виде электромагнитных волн), все равно оказывается значительно выше, чем -96 дБ.
Однако увеличение разрядности АЦП обусловлено еще одним условием — стремлением расширить его динамический диапазон. Динамический диапазон некоторого устройства обработки может быть определен выражением D = 201g (Smax/Smin), где Smax и Smin — максимальное и минимальное значения сигнала, который может быть преобразован в цифровую форму без искажения и потери информации. Вы уже, наверное, догадались, что минимальное значение сигнала не может быть меньше, чем напряжение, соответствующее одному кванту, а максимальное — не должно превышать величины напряжения, соответствующего N квантам. Поэтому выражение для динамического диапазона АЦП звуковой карты примет вид: D = 201g (N). Ведь можно считать, что Smax= kN, a Smin = k1, где k — некоторый постоянный коэффициент пропорциональности, учитывающий соответствие электрических величин (тока или напряжения) номерам уровней квантования.
Из сравнения выражений для А и D становится ясно, что при одинаковой разрядности АЦП эти величины будут отличаться лишь знаками. Поэтому динамический диапазон для шестнадцатиразрядного АЦП составляет 96 дБ, для двадцатиразрядного — 120 дБ. Иными словами, для записи звучания некоторого источника звука, динамический диапазон которого равен 120 дБ, требуется двадцатиразрядный АЦП. Если такого нет, а имеется только шестнадцатиразрядный, то динамический диапазон звука должен быть сжат на 24 дБ: со 120 дБ до 96 дБ.
В принципе, существуют методы и устройства сжатия (компрессии) динамического диапазона звука, и мы еще будем говорить о них (см. разд. 1.10.2). Но то, что они проделывают со звуком, как ни смягчай формулировки, все равно, представляет собой его искажение. Именно поэтому так важно для оцифровки звука использовать АЦП, имеющий максимальное количество разрядов. Динамические диапазоны большинства источников звука вполне соответствуют динамическому диапазону 16-битной звуковой карты. Кроме того, 24-битное или 32-битное представление сигнала применяется в основном на этапе обработки звука. Конечная аудиопродукция (CD Digital Audio и DAT) реализуется в 16-битном формате.
После того как мы немного разобрались с разрядностью АЦП звуковой карты, пришло время поговорить о частоте дискретизации.
В процессе работы АЦП происходит не только квантование сигнала по уровню, но и его дискретизация во времени. Сигнал, непрерывно изменяющийся во времени, заменяют рядом отсчетов этого сигнала. Обычно отсчеты сигнала берутся через одинаковые промежутки времени. Интуитивно ясно, что если отсчеты отстоят друг от друга на слишком большие интервалы, то при дискретизации может произойти потеря информации: важные изменения сигнала могут быть "пропущены" преобразователем, если они произойдут не в те моменты, когда были взяты отсчеты. Получается, что отсчеты следует брать с максимальной частотой. Естественным пределом служит быстродействие преобразователя. Кроме того, чем больше отсчетов приходится на единицу времени, тем больший размер памяти необходим для хранения информации.
Проблема отыскания разумного компромисса между частотой взятия отсчетов сигнала и расходованием ресурсов трактов преобразования и передачи информации возникла задолго до того, как на свет появились первые звуковые карты. В результате исследований было сформулировано правило, которое принято называть теоремой Найквиста — Котельникова.
Если поставить перед собой задачу обойтись без формул и использования серьезных научных терминов типа "система ортогональных функций", то суть теоремы Найквиста — Котельникова можно объяснить следующим образом. Сигнал, представленный последовательностью дискретных отсчетов, можно вновь преобразовать в исходный (непрерывный) вид без потери информации только в том случае, если интервал межу соседними отсчетами не превышает половины периода самого высокочастотного колебания, содержащегося в спектре сигнала.
Из сказанного следует, что восстановить без искажений можно только сигнал, спектр которого ограничен некоторой частотой Fmax. Теоретически все реальные сигналы имеют бесконечные спектры. Спектры реальных сигналов, хотя и не бесконечны, но могут быть весьма широкими. Для того чтобы при дискретизации избежать искажений, вызванных этим обстоятельством, сигнал вначале пропускают через фильтр, подавляющий в нем все частоты, которые превышают заданное значение Fmax, и лишь затем производят дискретизацию. Согласно теореме Найквиста — Котельникова частота дискретизации, с которой следует брать отсчеты, составляет Fд = 2Fmax. Теорема получена для идеализированных условий. Если учесть реальные свойства сигналов и устройств преобразования, то частоту дискретизации следует выбирать с некоторым запасом по сравнению со значением, полученным из предыдущего выражения.
В стандарте CD Digital Audio частота дискретизации равна 44,1 кГц. Для цифровых звуковых магнитофонов (DAT) стандартная частота дискретизации составляет 48 кГц. Звуковые карты, как правило, способны работать в широком диапазоне частот дискретизации.
В последнее время становится все более популярным стандарт DVD-audio, где частота дискретизации может быть равной 44,1/48/88.2/96 кГц, разрешающая способность 16/20/24 бит, количество каналов — до 6.

1.4.2. Цифроаналоговое преобразование

Для воспроизведения звукового сигнала, записанного в цифровой форме, необходимо преобразовать его в аналоговый сигнал.
Цифроаналоговое преобразование в общем случае происходит в два этапа. На первом этапе из потока цифровых данных с помощью цифро-аналогового преобразователя выделяют отсчеты сигнала, следующие с частотой дискретизации. На втором этапе путем сглаживания (интерполяции) из дискретных отсчетов формируется непрерывный во времени аналоговый сигнал.
На выходе простейшего ЦАП сигнал представляет собой последовательность узких импульсов, имеющих многочисленные высокочастотные спектральные компоненты. На аналоговый фильтр в этом случае возлагается задача полностью пропустить сигнал нужного частотного диапазона (например, 20 Гц — 20 кГц) и по возможности наиболее полно подавить ненужные высокочастотные компоненты. К сожалению, аналоговому фильтру выполнить такие противоречивые требования не под силу. Поэтому цифровой сигнал сначала интерполируют, то есть вставляют дополнительные отсчеты, вычисленные по специальным алгоритмам, и тем самым резко увеличивают частоту дискретизации. При этом исходный спектр полезного сигнала не искажается, а сигнал оказывается дискретизированным на значительно более высокой частоте. Это приводит к тому, что побочные спектральные компоненты на выходе ЦАП далеко отстоят от частотных компонентов основного сигнала и, чтобы отфильтровать их, достаточно простого аналогового фильтра.
После первого этапа цифроаналогового преобразования информация о величине звукового сигнала имеется только в определенные моменты, соответствующие частоте дискретизации АЦП. Дополнительная информация о форме сигнала между отсчетами отсутствует. Задачей второго этапа цифро-аналогового преобразования является восстановление значения сигнала между отсчетами, или интерполяция.
Наибольшее распространение получили линейные методы интерполяции формы сигнала по его дискретным отсчетам, основанные на использовании цифровых фильтров. В исходную последовательность отсчетов сигнала вставляются дополнительные нулевые отсчеты. Новая полученная последовательность подается на интерполирующий цифровой фильтр, в котором нулевые отсчеты преобразуются в очень точно реконструированные отсчеты исходного сигнала. Затем для сглаживания и окончательного восстановления сигнал подается на простой аналоговый фильтр. Полученный в результате цифроаналогового преобразования звуковой сигнал, как правило, попадает в микшер звуковой карты.

0


Вы здесь » synthforum.ru » Статьи , Обзоры ,Учебники » Учебник по Cubase SX


Рейтинг форумов | Создать форум бесплатно © 2007–2017 «QuadroSystems» LLC