Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Информатика 2015

6.3. Звуковые редакторы

Сантехник открыл крышку канализационного люка

и громко крикнул: — Тройной интеграаааал!!!.

Удивлённое эхо в ответ не произнесло ни звука...

Анекдот

Звуковые редакторы предназначены для вырезания, копирования, вставки и удаления аудио фрагментов, соединения нескольких звуковых дорожек в одну, плавного увеличения или снижения уровня громкости, записи музыкальных произведений, речи, природных звуков, удаления шумов, пауз, щелчков, усиления, ослабления или нормализации звука, озвучивания компьютерных игр, фильмов, телевизионных и радио передач, реставрации старых фонограмм, анализа звуковых волн, создания разнообразных звуковых эффектов (например, эха), конвертирования форматов звуковых файлов, изменения темна воспроизведения, вариации стереобазы, фильтрации, регулировки амплитудно-частотной характеристики с помощью эквалайзера, объединения нескольких звуковых дорожек (многоканальный режим), выполнения нотной записи произведения, формирования фоновых звуков и т.д.

При редактировании звуки заменяются визуальными образами, над которыми производятся операции преобразования. Графическое представление звука позволяет даже рисовать звуки с помощью специального карандаша. Графическое изображение звукового процесса называется сигналограм- мой (иногда осциллограммой), звуковой дорожкой или греком.

Перед рассмотрением возможностей звуковых редакторов напомним некоторые важные понятия, которые используются в физики, музыке и акустике.

Звук — волнообразные колебания газа или жидкости, воспринимаемые слуховыми органами людей или животных. Звук характеризуется интенсивностью и спектром звуковых частот.

Интенсивность звука — физическая величина, характеризующая средний ноток энергии через единицу площади волнового фронта в единицу времени.

Звуковой спектр — графическое представление зависимости энергии звуковых колебаний от частоты. Звуковой спектр — это амплитудно- частотная характеристика волнового процесса.

Громкоегь звука — величина, определяющая субъективное слуховое ощущение людей. Ощущение громкости звука зависит от интенсивности звука, частоты звуковых колебаний (звукового спектра) и возраста человека. Люди слышат звуки в диапазоне частот примерно от 16 Гц до 20 кГц. Причём с увеличением возраста частотный диапазон сужается. Наибольшая чувствительность людей к звуковым колебаниям наблюдается в диапазоне частот от 1 до 4 кГц.

Гармонические колебании — колебания, при которых звуковая волна изменяется с течением времени но синусоидальному или косинусоидальному закону.

Амплитуда гармоническою колебания - это наибольшее отклонение сигнала от положения равновесия.

Период колебаний — наименьший промежуток времени, через который система, совершающая колебания, снова возвращается в состояние, в котором она находилась в начальный момент времени. Измеряется период в секундах.

Частота колебаний — величина обратная периоду колебаний. Измеряется частота в герцах.

На практике гармонические колебания встречаются редко (их можно создать лишь искусственно с помощью электромузыкальных инструментов, звуковых редакторов MIDI или генераторов синусоидальных колебаний). Однако, любые негармонические и даже непериодические сигналы можно разложить на множество частотных составляющих (математики говорят: разложить в ряд Фурье). Есть возможность технически решить и обратную задачу: сформировать сигнал заданной формы путём суммирования множества гармонических колебаний разной частоты.

Шум — совокупность большого числа колебаний с близкими амплитудами, но различными частотами.

Тембр характеризуется распределением энергии по гармоникам и характером изменения этого распределения во времени. Очевидно, что тембр определяется спектром звука.

Число звуковых редакторов велико: от простейших программ, позволяющих вести лишь запись и воспроизведение, до профессиональных продуктов, способных производить сложнейшие преобразования звукового сигнала (например, удаление вокала и создание минусовки).

Перечислим некоторые их них: Sound Forge, Sony Vegas Pro, Audacity, Adobe Audition, GoldWave, Cakewalk Sonar.

Редакторы позволяют работать со звуковыми файлами популярных форматов: WAV, MP3, OGG, AU, AIFF, WMA, WMV, MPG, MPEG, IRCAM MIDI, MOD и др.

На рисунке показан пользовательский интерфейс звукового редактора Audacity.

Вверху располагается Главное меню (Файл, Правка, Вид, Управление, Дорожки, Создание, Эффекты, Анализ, Справка). Ниже слева находится Панель транспорта (шесть круглых кнопок для включения записи, воспроизведения, паузы, перемотки, остановки). Панель инструментов позволяет выделить нужный фрагмент аудио клипа, изменить огибающую, нарисовать сигнал, произвести масштабирование. С помощью Панели индикаторов можно оценить значения уровней записи и воспроизведения. Панель редактирования используется для выполнения стандартных операций копирования, вырезания, вставки, обрезки, заполнения тишиной, отмены, восстановления, синхронизации звуковых дорожек, изменения масштаба. Панель микшера позволяет' выставить уровни записи и воспроизведения. Панель выделения служит для индикации времени начала и конца выделения. Панель транскрипции предназначена для изменения скорости воспроизведения. Панель устройств используется для выбора устройств записи и воспроизведения.

Рассмотрим несколько операций ио преобразованию звукового сигнала с помощью редактора Audacity.

Звуковые редакторы позволяют подавлять шумы, созданные при записи фонограмм. На рисунке показана сигналограмма звукового процесса (волновая форма). По горизонтали откладываются временные метки (в секундах), по вертикали - нормированный уровень громкости.

На верхнем рисунке в паузах между звуками виден шум (например, от вентилятора ЭВМ, транспорта на улице и т.п.). На нижнем рисунке виден результат очистки звуковой волны от шума.

Для удаления шума нужно предварительно создать образ шума. Для этого на сигналограмме выделяется фрагмент с записью шума. Затем в пункте «Эффекты» выбирается опция «Удаление шума». На нервом этапе создаётся модель шума, а на втором этапе производится его удаление.

Рассмотрим ещё один пример (создание эффекта реверберации).

Реверберация — это процесс постепенного уменьшения интенсивности звука при его многократных отражениях в замкнутом пространстве (большое количество эхо, медленно затухающих из- за поглощения звуковых волн стенами, предметами и воздухом).

Программа позволяет выбрать несколько моделей для формирования различных видов послезвучания, например, имитация акустики большого помещения, храма, кафедрального собора.

При необходимости пользователи могут самостоятельно смоделировать акустические свойства некоторого помещения путём настройки соответствующих параметров.

Следующий пример показывает

возможности спектрального анализа звука с помощью Audacity.

На рисунке показана визуализация звуковой волны, которая создаётся при звучании первой струны семиструнной гитары. Как видно из сигнало- граммы, через 4...5 секунд колебания струны практически затухают.

Детальное рассмотрение звуковой волны показывает, что форма колебаний существенно отличается от синусоидальной формы. Этот факт, а также затухающий характер звука говорят' о том, что в спектре данных колебаний будет присутствовать большое число частотных составляющих.

Спектральный (амплитудно-частотный) анализ показал, что, действительно в спектре данной волны присутствует множество частотных составляющих разной интенсивности (непрерывный спектр).

Чтобы получить изображение спектра в Audacity нужно последовательно пройти пункты «Анализ» и «Построить график спектра».

На графике спектра по горизонтальной оси отложены частоты, а по вертикальной оси - их уровни интенсивности, выраженные в относительных логарифмических единицах (децибелах).

Относительный логарифмический уровень интенсивности вычисляется по формуле:

где I— интенсивность данного звука, 1о— интенсивность, соответствующая порогу слышимости.

Из рисунка видно, что наибольшее значение по уровню имеют составляющие с частотами около 294 Гц (метка 2). Именно на эту частоту была настроена первая струна гитары (нога ре первой октавы). На первый взгляд кажется удивительным, что большие значения имеют составляющие с частотами около 147 Гц (метка 1). Эго собственная частота колебаний четвёртой струны. Объяснить это можно тем, что струна 4 настраивается на отаву ниже по сравнению со струной 1. По этой причине четвёртая струна «откликнулась» на звуковые колебания первой струны (субгармоника первой струны совпадает с резонансной частотой четвёртой струны). Таким образом, не коснувшись четвёртой струны мы возбудили в ней колебания.

На графике наблюдается ещё несколько локальных максимумов. Их положение на оси частот совпадает с частотами гармоник резонансных частот первой и четвёртой струн. Сведения о других составляющих, выделенных метками, приведены в таблице.

Метка

Частота,

Гц

Уровень,

дБ

Струна

Г армоника

1

147

-22

4

1

2

294

-12

1(2)

1(2)

3

441

-18

4

3

4

598

-26

1(4)

2(4)

5

735

-43

4

5

6

882

-39

1(4)

3(6)

Данные в таблицы нужно трактовать следующим образом. Частота 147 Гц является собственной (резонансной) частотой струны 4 (первая гармоника). Частота 294 Гц является собственной частотой первой струны (первая гармоника первой струны и вторая гармоника четвёртой струны). Частота 441 Гц - эго третья гармоника четвёртой струны. 598 Гц - вторая гармоника первой струны и четвёртая гармоника четвёртой струны и т.д.

Амплитудно-частотную характеристику звукового файла можно скорректировать с помощью эквалайзера. На рисунке показан двадцати полосный эквалайзер звукового редактора Sound Forge Pro 11.0.

Привлекательной возможностью редактора (секвенсора) Cakewalk Pro Audio является возможность создания музыкальною произведения с помощью нотной записи. Написанную многоканальную партитуру можно прослушать, а затем повторно отредактировать.

Секвенсор — устройство или компьютерная программа, способные запоминать все сообщения, формируемые при исполнении музыкального произведения. Прообразом секвенсора было механическое пианино с перфолентой, на которой записывалась исполняемая музыкантом композиция. Современные секвенсоры записывают не только партии одного пианино, но и партии остальных инструментов (включая ударные). При этом, как правило, партии отдельных инструментов записываются на отдельную дорожку (на отдельный трек).

Любопытной особенностью формата MIDI является то, что музыкальные композиции записываются с помощью управляющих сигналов (команд) [33]. Эти команды определяют высоту, момент начала звучания, длительность, громкость исполняемой ноты. Тембровую окраску звука обеспечивает звуковая карта, на которой хранятся фрагменты звуков (семплы). Музыка в формате MIDI не является оцифровкой аналогового сигнала. Такая форма музыкальных файлов обеспечивает высокую степень сжатия передаваемой информации. Файлы формата MIDI занимают в памяти на два-три порядка меньше места, чем звуковые файлы формата WAV и MP3.

Образно технологию MIDI можно представить гак.

На передающей стороне находится дирижёр, который формирует управляющие сигналы. Эти сигналы определяют высоту, длительность, громкость, последовательность звучания нот, очерёдность игры различных инструментов и т.п. Сигналы но каналу связи передаются на приёмную сторону. На приёмной стороне находится оркестр, который играет под управлением этих сигналов. Таким образом, сами звуки не передаются по каналу связи. По этой причине размеры MIDI-файлов небольшие.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы