Аппаратные средства для работы со звуковой информацией
Звуковая система компьютера выполняется в виде самостоятельных звуковых карт, устанавливаемых в слот материнской платы, либо может быть интегрирована на материнскую плату или другую карту расширения. Отдельные функциональные модули звуковой системы могут выполняться в виде дочерних плат, устанавливаемых в соответствующие разъемы звуковой карты. Дочерняя плата обычно расширяет базовые возможности звуковой системы.
В классическую звуковую систему входят:
· модуль записи и воспроизведения звука (осуществляет аналого-цифровое и цифроаналоговое преобразование звуковых данных);
· модуль синтезатора;
· модуль интерфейсов;
· модуль микшера;
· акустическая система – микрофон, колонки и т.п.
Первые четыре модуля, как правило, устанавливаются на звуковой карте. Каждый из модулей может выполняться в виде отдельной микросхемы или входить в состав многофункциональной микросхемы.
Программные средства обработки звуковой информации
К средствам программного ввода и обработки звуковой информации относятся в основном:
· музыкальные редакторы;
· синтезаторы звуков;
· системы автоматического распознавания речи;
· звуковые редакторы;
· голосовые навигаторы;
· программы диктовки, позволяющие преобразовывать речь в «письменный» текст;
· программы для улучшения качества фонограмм.
Наиболее популярными программными средствами для синтеза, обработки и воспроизведения звука являются Adagio, TiMidity, Playmidi, Tracker, Gmod, MikMod, XAudio, S3mod, Nspmod, Yampmod.
Создание (синтез) звука в основном преследует две цели:
· имитация различных естественных звуков (шум ветра и дождя, звук шагов, пение птиц и т.п.), а также акустических музыкальных инструментов;
· получение принципиально новых звуков, не встpечающихся в пpиpоде.
Обpаботка звука обычно напpавлена на получение новых звуков из уже существующих (напpимеp, голос pобота) либо пpидание им дополнительных качеств или устpанение существующих помех (напpимеp, добавление эффекта хоpа, удаление шума или щелчков).
Так же, как создание всевозможных анимационных эффектов и эффектов трехмерной графики базируется на использовании разнообразных математических методов, каждый из методов синтеза и обpаботки звука имеет свою математическую и алгоpитмическую модель. Именно это позволяет любой из них pеализовать на компьютеpе.
Пpогpаммы обpаботки цифpового звука (Adobe Audition, Sound Forge, Samplitude, Software Audio Workshop) дают возможность пpослушивать выбpанные участки, делать выpезки и вставки, амплитудные и частотные пpеобpазования, эффекты (эхо, фленжеp, дистошн), дpугих оцифpовок, частоты, генеpиpовать pазличные шумов, синтезиpовать.
Оцифровка звука
Чтобы звук перевести в цифровую форму, его надо оцифровать. Оцифровывают аналоговый сигнал путем измерения мгновенных уровней сигнала и последовательной записи этих значений в файл.
Между измерениями существуют интервалы, длительность которых определяется частотой дискретизации. Чем больше частота дискретизации, тем меньше интервал, тем точнее повторится форма исходного сигнала. То есть частота дискретизации определяет допустимый частотный диапазон входного сигнала. По теореме Котельникова она должна быть в два раза выше максимальной частоты измеряемого сигнала. Вот откуда взялась частота дискретизации 44 кГц. Это удвоенная частота слышимого человеком звука, теоретически.
Посмотрим еще раз на рисунок. Есть что-то неправильное. Ведь сигнал от одного замера до другого может измениться несколько раз, а это значит, что частота дискретизации выбрана гораздо ниже необходимой и в результате сигнал оцифруется с большими искажениями. Сигнал с необходимой частотой дискретизации будет выглядеть, как показано на следующем рисунке. Как видим, в этом случае разницей в замерах действительно можно пренебречь.
Другой важный параметр – разрядность преобразования. Он определяет точность замера мгновенной величины сигнала. Сигнал измеряется с шагом, соответствующим одному интервалу из максимального количества интервалов, на которые условно делится сигнал при измерении. Следовательно, точность преобразования составляет + 1 интервал. Обыкновенно применяют 8-, 16– и 20-битные преобразования. Разрядность преобразования определяется звуковой картой, а именно АЦП, с помощью которого оцифровывают сигнал.
На самом деле, видов «цифрового звука» – точнее, видов его представления в компьютере – может быть несколько.
Уже знакомый нам «оцифрованный звук» – аналог фотографии, точная цифровая копия введенных извне звуков. Это может быть сделанная с микрофона запись вашего голоса, копия звуковых дорожек с компактдиска и других источников. Как и фотография, такой звук занимает много места… впрочем, аппетиты фотографии по сравнению со звуком просто ничтожны! Одна минута цифрового звука, записанного с максимальным качеством, занимает около 10 мегабайт. Правда, существуют специальные методы сжатия, уменьшающие объем компьютерного звука в десятки раз! Но об этом позже.
Помимо «цифрового», существует еще и «синтезированный» звук – точнее, музыка в формате MIDI. Ну, с синтезаторами-то наверняка вы знакомы! Вкратце суть MIDI-технологии можно изложить так – компьютер не просто проигрывает нужную вам мелодию, а синтезирует ее с помощью звуковой карты. MIDI-мелодии – это всего лишь системы команд, управляющие звуковой картой, коды нот, которые она должна «изобразить» (с указанием инструментов, длительности и некоторых других параметров оной ноты). Эта технология идеальна для компьютерных композиторов, поскольку позволяет с легкостью изменять любые параметры созданной на компьютере мелодии – заменять инструменты, добавлять или удалять их, изменять темп и даже стиль композиции. И файлы с MIDI-музыкой – крохотные, всего в несколько десятков килобайт. Но и недостатки у MIDI есть – голос в MIDI– файле не запишешь, да и музыка хорошо звучит лишь на очень качественной звуковой карте. Перенесешь созданный тобой файл на компьютер соседа, оборудованный 10-долларовой карточкой – и будешь долго думать, куда это испарилась вся прелесть и красота мелодии. Правда, MIDI можно сравнительно легко перевести в формат цифрового звука – обратное преобразование, к сожалению, на сегодняшнем уровне развития компьютерной техники невозможно.
Наконец, существует и третий вид звука, с которым вы можете работать в домашних условиях – «трекерная» или «сэмплерная» технология, своего рода плод любви цифрового и синтезированного звука. При работе с программами этого типа вы будете «конструировать» музыкальную композицию из небольших периодически повторяющихся «кусочков» цифрового или синтезированного звука – петель или сэмплов. Именно по такому принципу создаются композиции в популярном сегодня стиле «хаус», «транс», «техно»…