Цифровой звук и MIDI

MIDI (.mid) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical Instrument Digital Interface). Этот стандарт разработан в начале 80-х годов для электронных музыкальных инструментов и компьютеров. Интерфейс MIDI представляет собой протокол передачи музыкальных нот и мелодий. Но данные MIDI не являются цифровым звуком – это сокращенная форма записи музыки в числовой форме.

Данные цифрового звука (в отличии от MIDI) действительно представляют собой звук, записанный в виде тысяч единиц, называемых квантами или сэмплами (samples). Цифровые данные представляют амплитуду (или громкость) звука в дискретные моменты времени. Звучание цифровых данных не зависит от устройства воспроизведения и поэтому их звучание всегда одинаково. Но за это приходится расплачиваться большими объёмами звуковых файлов.

Цифровой звук – это форма записи звука, а MIDI-данные – это форма представления звука. MIDI-данные по отношению к цифровым данным – то же самое, что и векторная графика по отношению к растровым изображениям. Т.е., MIDI-данные зависят от устройств воспроизведения звука, так же как вид векторных графических изображений зависит от принтера или экрана монитора.

MIDI-файл представляет собой последовательность команд, которыми записаны действия, например, нажатие клавиши на пианино или поворот регулятора. Эти команды, посылаемые на устройство воспроизведения MIDI-файлов, управляет звучанием. Небольшое MIDI-сообщение может вызвать воспроизведение звука или последовательности звуков на музыкальном инструменте или синтезаторе, поэтому MIDI-файлы занимают меньший объём, чем эквивалентные файлы оцифрованного звука.

По сравнению с цифровым звуком MIDI имеетряд преимуществ:

· MIDI-файлы занимают меньший объём памяти (в среднем в 200-100 раз), и размеры этих файлов не влияют на качество звучания, поэтому занимают малый объём оперативной памяти и не требуют больших ресурсов центрального процессора;

· в некоторых случаях звучание MIDI-файлов лучше, чем цифровых аудиофайлов, но при этом источник звучания MIDI-файлов должен быть высокого качества;

· можно менять длину MIDI-файлов, изменяя темп звучания, при этом сохраняются качество и громкость звучания. MIDI-файлы можно легко редактировать на уровне отдельных нот. Можно манипулировать небольшими сегментами MIDI-композиций (с точностью до милисекунд), что невозможно в случае цифрового звука.

Основной недостаток MIDI-файла вытекает из его достоинств. Поскольку MIDI-данные не являются сами по себе звуком, то воспроизведение будет настолько точным, насколько устройство воспроизведения MIDI-данных идентично устройству, которое использовалось для создания исходного файла. Даже звук MIDI-инструмента в соответствии со стандартом GM зависит от электронного устройства воспроизведения и используемого при этом метода. MIDI-звук не используется для воспроизведения голоса.

Основное преимущество цифрового аудио перед MIDI-звучанием в том, что качество воспроизведения звука всегда постоянно. Можно быть уверенным, что качество цифрового звука будет таким же в конце работы над проектом, каким оно было в начале разработки. Это и является причиной, по которой цифровой звук используется чаще, чем MIDI-данные, для записи звуковых дорожек мультимедиа.

Существует две причины, по которым всегда следует работать с цифровым звуком:

· более широкий выбор программ и систем, которые поддерживают работу с цифровым звуком. Можно оцифровывать звук, который поступает от микрофона, синтезатора, устройств воспроизведения звука с магнитных лент, радио и телевидения, компакт-дисков, т.е. от любого источника звука, добиться вполне приличного качества, даже сидя дома. Форматы цифрового звука целесообразно применять для записи речи;

· для подготовки и создания цифровых звуковых элементов не требуется знание музыкальной теории, чего не скажешь о MIDI-данных.

Если вы хотите создать самостоятельное музыкальное произведение, то для решения этой задачи наиболее подходит MIDI-технология. Однако этот процесс потребует знания музыкальной грамоты, умения играть на фортепиано, хорошего музыкального вкуса и, безусловно, мастерства музыканта. По завершению процесса лучше сохранить результаты в WAV-формате, чтобы впоследствии использовать произведение в мультимедиа-проектах.

Рассмотрим наиболее распространенные форматы звуковых файлов:

WAVE (.wav) – наиболее широко распространенный звуковой формат. Используется в ОС Windows для хранения звуковых файлов. В его основе лежит формат RIFF (Resource Interchange File Format), позволяющий сохранять произвольные данные в структурированном виде. Для записи звука используются различные способы сжатия, поскольку звуковые файлы имеют большой объём. Самый простой способ сжатия – импульсно-кодовая модуляция (Pulse Code Modulation, PCM), но не обеспечивающий достаточно хорошего сжатия. Этот способ был несколько усовершенствован, и на его основе разработаны еще два метода – DPCM и ADPCM, обеспечивающие более сильное сжатие с приемлемым качеством.

AU (.au,.snd) – формат звуковых файлов, используемый на рабочих станциях фирмы Sun и операционной системе NeXT. Получил широкое распространение в Internet (на ранней стадии сети играл роль стандартного формата для звуковой информации).

MPEG-3 (.mp3) - формат звуковых файлов, один из наиболее популярных на сегодняшний день. Был разработан для сохранения звуков, отличных от человеческой речи. Используется для оцифровки музыкальных записей. При кодировании файлов применяется психоакустическая компрессия, при которой из мелодии удаляются звуки, не воспринимаемые человеческим ухом. Ранние версии (MP1 и МР2) обеспечивают худшую компрессию, но однако менее требовательны к ресурсам. Характеристики процессора напрямую влияют на качество звучания, - чем слабее процессор, тем больше искажения звука.

MIDI (.mid) Существуют несколько разновидностей стандарта MIDI:

General MIDI (GM) – первая разработка фирмы Roland, унифицирующая набор MIDI-инструментов. Определяет, что синтезатор должен иметь 128 мелодических тембров с возможностью воспроизведения звуков разной высоты и 46 ударных инструментов. За всеми инструментами закреплены номера.

General Standart (GS) – общий стандарт фирмы Roland, определяющий набор тембров. Помимо элементов стандарта General MIDI включает в себя дополнительные наборы мелодических и ударных инструментов, а также различные эффекты (скрип двери, звук мотора, крики и т.д.).

Extended General (XG) – новый стандарт фирмы Yamaha, включающий несколько сотен мелодических и ударных инструментов, ставший альтернативой формату GS.

MOD (.mod) – музыкальный формат, в нем хранятся образцы оцифрованного звука, которые затем можно использовать как шаблоны для индивидуальных нот. Файлы в этом формате начинаются с набора образцов звука, за которыми следуют ноты и информация о длительности. Каждая нота воспроизводится с помощью одного из приведенных в начале звуковых шаблонов. Такой файл невелик и имеет структуру, базирующуюся на нотах. Это облегчает его редактирование с помощью программ, имитирующих традиционную нотную запись. Он, в отличии от MIDI-файла, полностью задаёт звук, что позволяет воспроизводить его на любой компьютерной платформе.

IFF (.iff) - формат звуковых файлов, первоначально разработанный для компьютерной платформы Amiga. Сейчас используется на компакт-дисках в формате CD-I.

AIFF (.aiff) - формат для обмена звуковыми данными, используется на компьютерных платформах Silicon Graphics и Мас. Во многом напоминает формат Wave, однако позволяет использовать оцифрованный звук и шаблоны.

RealAudio (.ra,.ram) – формат, разработанный для воспроизведения звука в Internet в реальном масштабе времени. Разработан фирмой RealNetworks. Распространяемая бесплатно программа сжатия позволяет преобразовывать 8- и 16-битные аудиофайлы в формат RealAudio. Полученное качество в лучшем случае соответствует плохонькой аудиокассете, поэтому для более качественной записи музыкальных произведений формат mp3 предпочтительнее.

Программы для работы со звуком можно условно разделить на две большие группы:

программы-секвенсоры (sequence software);

программы, ориентированные на аудиотехнологии записи звука, так называемые звуковые редакторы.

Именно секвенсорная, или MIDI-технология, является массовым способом создания музыки. Секвенсоры служат для программирования, т.е. для кодировки музыкальных пьес. Именно с их помощью создаются аранжировки: «прописываются» отдельные партии, назначаются тембры инструментов, вводятся тонкие нюансы, музыкальные штрихи (акценты громкости, отклонения от настройки, модуляция и т.д.). Эффективное использование секвенсора требует от композитора-аранжировщика специальных инженерных знаний. У нас в стране наиболее популярны программные секвенсоры двух фирм: Steinberg SoftWare und Hardware (семейство секвенсоров Cubase, созданного раньше по времени и работающего тогда на очень редкой машине Atari) и Twelve Tone Systems (семейство секвенсоров Cakewalk – действительно массовый и один из самых удобных продуктов для IBM-совместимых ПК, появление которого совпало с массовой компьютеризацией в России). По разным причинам не столь популярны у нас секвенсоры других ведущих производителей: Opcode Systems, Emagiv, Voyetra Technologies Inc., Mark of the Unicorn. В одних случаях это объясняется ориентацией на платформу Мас, в других – ценами и способом распространения, но главное все же заключается в привычках музыкантов. Помимо журнальных публикаций появляются книги (как переводные, так и российских авторов[1]), в которых идет речь о программном обеспечении для создания музыкальных произведений на ПК.

Другой вид программного обеспечения ориентирован на аудиотехнологии записи музыки. С ростом производительности обычных компьютеров и емкости устройств хранения данных появилась возможность для рядового пользователя записи звука на жесткий диск в реальном времени. Новые технологии позволяют музыканту значительно экономить на оборудовании, а сам компьютер превращается в цифровой музыкальный магнитофон. Самой распространенной программой в России этого типа стала программа SAW (Innovative Quality Software), выпускаемая в различных модификациях. Кроме записи и воспроизведения программы дополняются опциями редактирования звука: отрисовка кривых громкости, регулировка баланса, функции удаления, копирования, вставки, фильтрации и пр. Сюда же переносятся приемы, давно отработанные на студийном оборудовании – микшерах, эквалайзерах. Однако хотя «комбайны» и удобны в работе, но их отдельные функции не так мощны, как в специализированных продуктах, поэтому чаще всего многоканальная запись осуществляется в SAW, а обработка сигналов выполняется в специализированных звуковых редакторах, например, в Cool Edit (фирмы Syntrillium) для улучшения качества фонограмм, Sound Forge (фирмы Sonic Foundry), WaveLab (фирмы Steinberg), позволяющим вести обработку звука в реальном времени. Следует обратить внимание и на редактор для цифровой обработки и нелинейного монтажа звука Wave for Window компании Turtle Beach, неоднократно признанный пользователями как лучший программный продукт для работы со звуком. В новейших редакторах появились функции (такие как, смещение настройки без изменения темпа, синтез аккорда из одной ноты), студийные аппаратные аналоги которых стоят тысячи долларов. Однако проблема заключается в том, что многие сложные операции в звуковых редакторах не выполняются в реальном времени. Однако по мере увеличения вычислительной мощности ПК этот недостаток станет неактуальным.

Ведущие производители предлагают программные продукты, в которых обе технологии интегрированы. В процессе создания музыки часть партий «прописывается» в MIDI и воспроизводится звуковыми модулями, а часть представляет собой акустическую запись. Таким образом, два главных подхода не конфликтуют, а дополняют друг друга.

Существует подкласс программных продуктов, называемых генераторами стилей, для тех, кто мечтает сочинять на компьютере музыку, но не желающих разбираться в её структуре и основных законах. Музыку генерируют на основе исходных данных – гармонии и выбранной стилевой модели. По этому принципу построены такие продукты, как Jammer Professional for Windows (фирмы Soundtrek), Yamaha Visual Arranger for Windows (фирмы Yamaha), Voyetra Digital Orchestrator Plus, SuperJam (фирмы Blue Ribbon Sound Works), Band in a Box (фирмы PG Music), Rhythm Brainz Plus (фирмыMediatech Innovation). Однако мнения о таких программах композиторов весьма неоднозначны – одни уверяют, что автогенерация сковывает творческую фантазию, другие отмечают колоссальную базу музыкальных данных.

Наиболее благоприятный путь для начинающих компьютерных композиторов – это использовать генератор стилей для создания музыкальной основы произведения, а затем добавить мелодию с помощью одной из программ-секвенсоров. На общем фоне выделяется программа Jammer Professional for Windows.

Для людей, незнакомых с музыкальной грамотой, есть ещё один способ сочинять музыку. Это использование специальных программ – трекеров (от Track - дорожка). Трекер в чем-то аналогичен многодорожечному магнитофону, в нем с помощью команд на каждой дорожке записываются звучания инструментов или музыкальные отрывки, называемые сэмплами. Можно менять параметры сэмплов (громкость, частоту), изменять свойства групп сэмплов. Уникальность данной методики создания музыки в том, что можно составлять композиции, просто слушая, как звучит тот или иной инструмент, и выбирая подходящий звук. Среди программ этой группы наиболее известны Scream Tracker, Impulse Tracker, Fast Tracker. Последняя из названных считается наиболее распространенной и многофункциональной.

Рассмотрим группу вспомогательных программ-проигрывателей звуковых файлов:

условно-бесплатная программа WinAmp является лидером среди музыкальных проигрывателей. Первоначально могла работать только с файлами формата MPEG (MP2, MP3), но позднее добавилась и поддержка других форматов (MOD,WAV, VOC, CD-Audio и многие другие). При этом как MPEG-проигрыватель она превосходит остальных конкурентов. Для нее имеются подключаемые модули (Plug-ins) от независимых разработчиков. Последние версии позволяют менять интерфейс программы. В программе имеется встроенный эквалайзер и редактор списка песен.

Unreal Player - одна из программ-конкурентов выше названной. С её помощью можно проигрывать файлы следующих форматов - MP2, MP3, MOD,WAV, MID, CD-Audio и другие. Есть особенность в интерфейсе – дисплей проигрывателя с анимацией. Существует набор подключаемых модулей с визуальными и аудиоэффектами. Программа имеет редактор списка песен, регулятор громкости, позволяет использовать сменные интерфейсы.

Yamp – была одним из первых музыкальных плееров, в котором можно было полностью поменять интерфейс. При этом могут использоваться любые формы для окна и кнопок. Поддерживает форматы MOD, AVI, MP1, MP2, MP3, CD-Audio. Одной из особенностей является поддержка архивов ZIP и RAR. Распространяется бесплатно.

NAD – одна из наиболее компактных программ для воспроизведения файлов в форматах МР2 и МР3, показала отличную работоспособность на слабых компьютерах. В составе имеет эквалайзер, редактор списка песен, регулятор громкости, занимает мало места на экране. Основной недостаток – поддержка только MPEG-формата. Но зато при этом не оказывает ощутимой дополнительной нагрузки на центральный процессор, чем не могут похвастаться даже признанные лидеры. Распространяется бесплатно.

Wplay – условно-бесплатная,. Поддерживает форматы МР2, МР3, CD-Audio и дает при этом хорошее качество звука. Оставляет позади многих конкурентов по эффективности использования вычислительных ресурсов. Программа предлагает собственный формат интерфейсов, дающий дизайнерам полную свободу для творчества. В состав входят эквалайзер, редактор списка произведений, поддерживающий списки для WinAmp, регуляторы громкости и баланса. Есть возможность записи звуковых дорожек компакт-дисков в виде файлов формата МР3 и WAV внутри программы, но эта функция работает только после регистрации программы.

Cowon Jet-Audio for Windows 95/ NT – мощный проигрыватель для CD, цифрового звука, MIDI и цифрового видео. Программа включает в себя:

· проигрыватель компакт-дисков;

· проигрыватель цифрового звука в форматах WAV, MP3 и других;

· проигрыватель MIDI-файлов (MID, MOD и т.д.);

· проигрыватель цифрового видео (AVI, MPG, QTM, RM и т.д.);

· микшер, имеющий шестиполосный графический эквалайзер для звука в формате MPEG;

· панель дистанционного управления;

DSP-компонент, позволяющий применить эффекты трехмерного звучания к звуку в формате MPEG и цифровому видео. Трехмерные звуковые эффекты позволяют имитировать акустику в комнате, в концертном зале, на стадионе. Все это можно услышать на обычной звуковой карте.

Дата добавления: 2014-01-11