![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Плата SoundBlaste.
В 1998 г. Creative Technology был выпущен удачный образец звуковой платы SoundBlaster Live!, ставший в дальнейшем стандартом де-факто. Версия Platinum 5.1 карты Creative SoundBlaster Live!, которая появилась к концу 2000 г., имела следующие гнезда и соединители (рис. 3.2): • аналогово-цифровой выход — либо сжатый сигнал в формате Dolby AC-3 SPDIF с 6 каналами для подключения внешних цифровых устройств или динамиков цифровых систем, либо аналоговая система громкоговорителей 5.1; • линейный вход — соединяется с внешним устройством типа кассетного, цифрового магнитофона, плейера и пр.; микрофонное гнездо — соединяется с внешним микрофоном для ввода голоса; • линейный выход — соединяется с динамиками или внешним усилителем для аудиовывода или наушниками; • соединитель джойстика/MIDI — соединяется с джойстиком или устройством MIDI; и может быть настроен так, чтобы соединяться с обоими одновременно; • CD/SPDIF-соединитель — соединяется с выводом SPDIF, расположенным на дисководе DVD или CD-ROM; • дополнительный аудиовход — соединяется с внутренними аудиоисточниками типа тюнера, MPEG или других подобных плат; • соединитель аудиоСD — соединяется с аналоговым аудио-выводом на CD-ROM или DVD-ROM, используя кабель аудиоСD; • соединитель автоответчика — обеспечивает монофоническую связь со стандартным голосовым модемом и передает сигналы микрофона к модему. Аудиорасширение (цифровой ввод-вывод) — соединяется с цифровой платой ввода-вывода (может располагаться в свободной нише накопителя на 5, 25", выходящей на переднюю панель компьютера), иногда называемой Live! Drive. Обеспечивает следующие соединения: • гнездо RCA SPDIF — соединяется с устройствами цифровой звукозаписи типа цифровой ленты и мини-дисков; • гнездо наушников — соединяется с парой высококачественных наушников; вывод динамика отключается; • регулировка уровня наушников — управляет громкостью сигнала наушников; • второй вход (линейный/микрофонный) — соединяется с высококачественным динамическим микрофоном или аудиоисточником (электрогитара, цифровое аудио или мини-диск); • переключатель второго входа (линейный/микрофон); • соединитель MIDI — соединяется с устройствами MIDI через кабель Mini DIN-Standard DIN; • инфракрасный порт (сенсор) — позволяет организовать дистанционное управление ПК; • вспомогательные гнезда RCA — соединяются с оборудованием бытовой электроники типа видеомагнитофона, телевизора или проигрывателя компакт-дисков; • оптический вход/выход SPDIF — соединяется с устройствами цифровой звукозаписи наподобие цифровой ленты или мини-дисков. Другие изготовители звуковых плат быстро восприняли идею относительно отдельного модуля разъемов ввода-вывода. Было разработано множество разновидностей — одни были размещены в отсеке для накопителей подобно Live! Drive, другие были внешними модулями, некоторые из которых были разработаны, чтобы действовать как концентраторы USB. Современные аудиокарты поддерживают также ряд стандартных возможностей моделирования, генерации и обработки звукового сигнала: • DirectX — предложенная Microsoft система команд управления позиционированием виртуального звукового источника (модификации — DirectX 3, 5, 6); • A3D — разработанный в 1997 г. NASA (National Aeronautics and Space Administration) и Aureal для использования в летных тренажерах стандарт генерации таких эффектов, как густой туман или подводные звуки. A3D2 позволяет моделировать конфигурацию помещения, в котором раздаются и распространяются звуки, вычисляя до 60 звуковых отражений (как в ангаре, так и в колодце); • ЕАХ (Environmental Audio Extensions) — предложенная Creative Technology в 1998 г. модель добавления реверберации в A3D с учетом звуковых препятствий и поглощения звуков; • MIDI (Musical Instrument Digital Interface) — протокол, разработанный в 1980-х гг., в соответствии с которым команды передаются по стандартному интерфейсу. В Windows MIDI-файлы могут воспроизводиться специальной программой-проигрывателем MIDI-Sequcncer. В этой области синтеза звука также имеются свои стандарты. Основным является стандарт МТ-32, разработанный фирмой Roland и названный в соответствии с одноименным модулем генерации звуков. Этот стандарт также применяется в звуковых картах LAPC и определяет основные средства для управления расположением инструментов, голосов, а также для деления на инструментальные группы (клавишные, ударные и т. д.) (рис. 3.3). MIDI Цифровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical Instrument Digital Interface или MIDI) появился в начале 1980-х гг. и был разработан, чтобы обеспечить стандартный интерфейс между пультами управления музыкой (наподобие клавиатур) и звуковыми генераторами (типа синтезаторов и «роботов-барабанщиков»). Кроме того, он первоначально был предназначен для работы через последовательное подключение, аналогичное стыку RS-232 [24, 25], и включал в себя как стандарт передачи информации, так и протокол электрических сигналов. На уровне электросигналов MIDI представляет полудуплексную токовую петлю (5 мА), которая пропускает последовательный поток данных по 8 битов на скорости передачи 31, 25 килобод. На уровне передачи информации MIDI представляет собой что-то вроде языка для того, чтобы описать музыкальные такты и эффекты в реальном масштабе времени. Он обеспечивает соединение более чем по 16 каналам, позволяя подключить до 16 инструментов MIDI к одному интерфейсу. Некоторые MIDI-интерфейсы имеют 16 выходов, позволяя одновременно обращаться к 256 инструментам. Интерфейс MIDI передает не звук, а команды, которые выполняет устройство-приемник. Инструменты соединяются стандартными разъемами 5-DIN. Например, если на клавиатуре нажата определенная клавиша, то передается команда Note On (включить ноту), которая заставляет принимающее устройство проиграть некоторую музыкальную ноту. Команда состоит из трех элементов: • байт состояния (Status Byte); • номер ноты (Note Number); • значение скорости нажатия клавиши (Velocity Value). Байт состояния содержит информацию о типе команды (в этом случае — «включить ноту»), а также на какой канал она должна быть послана (1 —16). Номер ноты описывает клавишу, которая была нажата (скажем, «ре» Большой Октавы). Значение скорости указывает силу, с которой эта клавиша была нажата. Принимающий инструмент будет исполнять эту ноту, пока не придет команда Note off (отключить ноту), которая содержит аналогичные данные. В зависимости от того, какой именно звук проигрывается, синтезаторы по-разному обрабатывают данные Velocity Value. Звук фортепьяно, например, становится громче, если клавиша нажата более сильно, а также изменяются тональные свойства. Профессиональные синтезаторы часто вводят дополнительные тембры, чтобы подражать звуку молоточков, ударяющих по струнам. Число голосов (MIDI-каналов) или полифония звуковой платы определяет максимальное количество элементарных звуков, которые плата может воспроизвести одновременно. Это число иногда указывают в названии звуковой карты, например-SB 16, AWE 64, SB PCI 64, SB PCI 128 и т. д. Существует несколько разновидностей стандарта MIDI — 6М, GS и т. д. Практически все современные звуковые адаптеры совместимы со стандартом GM (General MIDI — единый или общий MIDI). Постоянные контроллеры Continuous Controllers (CC) используются, чтобы управлять параметрами настройки: уровень звучания, эффекты, панорамирование (позиционирование стереозвука) и др. Многие устройства MIDI позволяют установить внутренние параметры для СС (до 128). На этой базе Ассоциация Изготовителей MIDI (MIDI Manufacturers Association — MMA) разработала спецификацию для синтезаторов, известную как General MIDI. MIDI секвенсоры. Первые приложения MIDI были рассчитаны на то, чтобы при игре на одной клавиатуре сочетать звуки, произведенные несколькими синтезаторами. Сегодня тем не менее это используется главным образом в секвенсорах, хотя MIDI также применяется и в системах театрального освещения и сопровождения как удобный способ управления множеством прожекторов и кино (видео) проекторов. По существу, секвенсор (sequencer) представляет собой цифровой магнитофон, который записывает и воспроизводит команды MIDI, а не аудиосигналы. Первые секвенсоры имели небольшую память и были способны к запоминанию только от 1 до 2 тыс. музыкальных тактов. С развитием секвенсоров совершенствовались и системы MIDI. He ограничиваясь только проигрыванием нот в MIDI, изготовители разработали способы управления индивидуальными звуковыми параметрами и встроенными цифровыми эффектами, используя постоянные контроллеры (СС). Большинство программ-секвенсоров — приложения на основе ПК, и имеют возможности корректировать эти параметры, используя графические слайдеры. Использование секвенсоров позволяет удобно редактировать музыкальные фразы и синхронизировать их с фильмом. При этом обеспечиваются экономичные возможности для разработчиков мультимедиа, предоставляющие слушателям высококачественный звук. Для записи оцифрованной музыки требуется не менее 10 Мбайт/мин, в то время как данные MIDI требуют только малую долю от этого. Сэмплер — синтезатор, у которого для хранения образцов звучания (сэмплов) вместо постоянной памяти (ROM) используется оперативная память большого объема (RAM). Пользователь перед каждым сеансом работы загружает в память уже готовые звуки, или записывает новые звуки точно так же, как на обычный магнитофон. Впоследствии все эти сэмплы воспроизводятся с разной высотой под управлением клавиатуры или секвенсора. Для изменения высоты тона сэмплов используются такие же алгоритмы, как и в программах типа Sound Forge, только они действуют в реальном времени. При формировании звуков в сэмплерах не используются алгоритмы компрессии, которые, например, позволяют «упаковать» в 4 Мбайт ROM 250—400 звуков разного тембра, как это происходит в синтезаторах. Кроме этого, синтезаторы ограничены тем набором звуков, который находится в ROM, а для сэмплеров выпускается огромное количество библиотек звуков на компакт-дисках, поэтому можно, имея всего лишь одно устройство, практически безгранично расширять его возможности. Помимо всех перечисленных достоинств, сэмплеры имеют одну очень важную черту — пользователь может создавать звук самостоятельно от первого до последнего шага. В сэмплере каждый звук создается в нескольких источниках, сигналы которых смешиваются между собой. Каждый такой источник принято называть леером (от англ. layer — слой). Главным элементом любого леера является генератор — именно в нем образуется звук при воспроизведении сэмпла. Иногда генератор сэмплера называют осциллятором. Сэмплы находятся в оперативной памяти устройства и извлекаются оттуда при поступлении соответствующей команды от программы управления. Генератор воспроизводит сэмпл с разной высотой, в зависимости от поступающей в него команды MIDI Note (MIDI нота). Причем, сэмпл может воспроизводиться как линейно, т. е. от чала до конца, так и зацикливаться. В последнем случае инструмент звучит ровно столько, сколько времени удерживается в Жатом состоянии клавиша на MIDI-клавиатуре. Помимо изменения высоты тона, генератор изменяет уровень воспроизводимого сэмпла в зависимости от сообщения Velocity (скорость нажатия клавиши). В сэмплере с помощью генератора низкой частоты (LFO — Low Frequency Oscillator) можно менять высоту воспроизведения сэмпла с некоторой периодичностью. Но в отличие от программного FM-синтезатора, частотой колебаний LFO сэмплера можно управлять в реальном времени с помощью MIDI-клавиатуры. Амплитудой колебаний LFO можно управлять с помощью генератора огибающей (Envelope Generator), создающего произвольную огибающую. Этот метод называется амплитудной модуляцией (AM — Amplitude Modulation). Но в любом сэмплере с помощью амплитудной модуляции можно управлять не только параметрами генератора низкой частоты, но и параметрами воспроизведения сэмпла. Например, если указано «время линейной атаки» 1 с, то после нажатия клавиши громкость сэмпла будет линейно возрастать от минимальной громкости к максимальной в течение 1 секунды. Если указывается время затухания (Release) 0, 5 с, то после отпускания клавиши сэмпл будет звучать указанное время, причем его громкость будет линейно уменьшаться. Естественно, можно «нарисовать» и более сложные огибающие. К сэмплу, который воспроизводится генератором с разной высотой и уровнем в зависимости от поступающих с клавиатуры команд MIDI Note (MIDI нота) и Velocity (Скорость нажатия клавиш), можно применить два вида модуляции: частотную и амплитудную. В первом случае будет периодически меняться высота воспроизводимого сэмпла относительно взятой на клавиатуре ноты, а во втором — его относительный уровень в течение времени звучания. Эквалайзер. Для управления тембром звука используются эквалайзеры — программно-аппаратные средства, способные понижать или повышать уровень разных частотных полос. При этом понижается или повышается относительный уровень разных гармоник сигнала, в результате чего мы в акустических системах слышим изменение тембра звука. Известно два основных типа эквалайзеров — графические и параметрические. Первые отличаются наличием фиксированного количества полос: их обычно бывает 15 (можно менять уровень каждой 2/3 октавы звукового диапазона) или 30 (можно менять уровень каждой 1/3 октавы звукового диапазона). На любой из полос уровень сигнала может опускаться или подниматься на Ю—15 дБ (см. рис. 3.7 — графический 10-полосный эквалайзер Winamp). Параметрические эквалайзеры, в отличие от графических, могут настраиваться на любую частотную полосу любой ширины и поднимать/опускать ее уровень. Единый (общий) стандарт MIDI (General MIDI) Ввод стандарта MIDI позволял музыкантам создавать аранжировки, используя любые инструменты MIDI, имевшиеся в наличии. Но когда созданные файлы проигрывались на другом синтезаторе, не было никакой гарантии, что звучание будет тем же самым, потому что различные изготовители могли назначить инструментам различные номера программ, так что фортепьяно, записанное на одном синтезаторе, может прозвучать как труба на другом и пр. В сентябре 1991 г. Ассоциация изготовителей MIDI (MMA) и Японский комитет стандартов MIDI (JMSC) положили начало новому этапу в технологии MIDI, приняв стандарт «Общая Система MIDI, уровень 1» (General MIDI System Level 1 — GM или GM1). Спецификация разработана, чтобы обеспечить необходимый уровень совместимости функционирования инструментов MIDI. GM1. Спецификация налагает ряд требований на совместимые звукогенерирующие устройства (клавиатура, звуковой модуль, звуковая плата, программные продукты), включая: • минимум 24 канала («голоса») должно быть доступно одновременно для звуков мелодии и ударных инструментов, или 16 каналов для мелодии плюс 8 для ударных; • поддерживаются все 16 каналов MIDI, каждый из которых способен воспроизвести различное число голосов (полифония) или различные инструменты (звук, аккорд, тембр); • минимум 16 различных тембров может выполняться одновременно, воспроизводя различные инструменты. Поддерживается как минимум 128 предварительно настроенных инструментов (номера MIDI-программ), соответствующих Инструментальной карте GM1 (GM1 Instrument Patch Map), и 47 звуков ударных, которые соответствуют Карте ударных GM1 (GM1 Percussion Key Map). Мелодический набор состоит из 16 групп инструментов по 8 в каждой группе (фортепиано, органы, струнные, духовые гитары, и т. п.). За всеми инструментами были закреплены конкретные номера, поэтому мелодия, записанная в GM, будет похоже звучать на разных GM-синтезаторах. GS (General Synthesizer) — стандартный набор тембров фирмы Roland, включает дополнительно к General MIDI новые наборы мелодических и ударных инструментов, различные эффекты (скрип двери, звук мотора, крики и т. п.), а также дополнительные способы управления инструментами через MIDI-контроллеры. Многие звуковые карты поддерживают GM по умолчанию, a GS — в порядке расширения. Стандарт XG (Extended General) фирмы Yamaha включает несколько сотен мелодических и ударных инструментов, применяемых профессиональными музыкантами. XG содержит значительно более развитые средства управления синтезом, чем GM и GS. Любой MIDI-канал может быть независимо от других установлен в режим мелодических или ударных инструментов. Использование стандарта XG позволяет создавать переносимые MIDI-файлы со звучанием, приближенным к профессиональному.
|