Сущность наиболее важных звуковых эффектов

Звуковые эффекты могут быть созданы аппаратным путем, и тогда их можно использовать в реальном времени, как, например, это сделано в высококачественных звуковых картах. Для этого в их состав включены цифровые сигнальные процессоры. Цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor — DSP) позволяет обрабатывать звуковые сигналы в реальном времени. В основе его принципа действия лежит аналого-цифровое преобразование сигнала с последующей обработкой, основанной на нескольких алгоритмах цифровой фильтрации и цифровой задержки. Правда, полноценный DSP чрезвычайно дорого стоит, поэтому применяется только в специализированных устройствах профессионального назначения. Сигнальные процессоры мультимедийных звуковых карт представляют собой устройства, значительно упрощенные по сравнению со своими старшими братьями. Обычно они ориентированы на создание эффектов в играх и обладают ограниченными возможностями с точки зрения применения эффектов в домашней музыкальной студии.
Выбор эффектов и управление их параметрами производится по MIDI с помощью контроллеров. В составе большинства музыкальных редакторов имеется соответствующий интерфейс, позволяющий управлять контроллерами эффектов различными способами. Чаще всего это делается путем "рисования" графика изменения параметра эффекта. Контроллер эффекта может быть также ассоциирован с одним из регуляторов виртуального микшера, входящего в состав музыкального или звукового редактора.
В компьютерных студиях звуковые эффекты часто создаются программным способом. И реализация эффектов, и управление ими осуществляется с помощью звуковых редакторов. Обработке подвергается заранее записанный в цифровой форме звуковой сигнал. Недостатком программной реализации некоторых звуковых эффектов является невозможность их использования в реальном времени, в процессе записи. Достоинство заключается в том, что отказ от обработки в реальном времени позволяет применять самые сложные алгоритмы, требующие больших временных затрат, поэтому число различных звуковых эффектов и число вариантов каждого эффекта в этом случае значительно превышает то, что достижимо при аппаратной реализации. Кроме того, имеется возможность практически неограниченного "вложения" эффектов один в другой. Предел устанавливается не техническими (точнее, не математическими) возможностями, а здравым смыслом и эстетическими критериями. Основной способ применения эффектов в Cubase SX — их применение в реальном времени. О том, как воспользоваться ими, мы расскажем на страницах книги. Сначала нужно получить хотя бы исходные представления о сущности основных звуковых эффектов: вибрато, тремоло, дилэй (delay), флэнжер (flanger), фэйзер (phaser), xopyc (chorus), реверберация (reverb).
Вибрато
В самом общем смысле суть эффекта вибрато заключается в периодическом изменении одного из параметров звукового колебания: амплитуды, частоты или фазы. Изменение параметра происходит с очень малой частотой — единицы герц. Различают амплитудное, частотное и фазовое вибрато. В любом случае результатом является обогащение спектра исходного звукового колебания. Читатели, знакомые с основами радиотехники, понимают, что, по сути дела, происходит модуляция звукового колебания низкочастотным сигналом. Законы физики неумолимы — спектр сигнала при этом действительно расширяется.
Кроме того, имеется еще и тембровое вибрато, о котором мы поговорим чуть позже.
Как и многие другие электронные звуковые эффекты, вибрато имеет свои естественные прототипы, уходящие корнями в народную и классическую инструментальную и вокальную музыку.
Владение приемом вибрато отличает очень хорошего певца от просто хорошего. Скрипка в руках талантливого музыканта потому и звучит так божественно, что, совершая едва заметные перемещения вдоль грифа пальцев, прижимающих струны, он осуществляет частотное вибрато. Тремоло (частный случай амплитудного вибрато) является основным приемом игры на мандолине.
Первоначально словом "вибрато" именовалась модуляция любого параметра звукового колебания. Но со временем некоторые из разновидностей этого эффекта получили свое название. Во многих публикациях по электронной музыке теперь под вибрато подразумевают только вибрато частотное. На наш взгляд это не совсем верно, следует различать амплитудное вибрато, частотное вибрато и тембровое вибрато. У фазового вибрато имеется специальное название — фэйзер (phaser).
Амплитудное вибрато и тремоло
Амплитудное вибрато включает в себя собственно амплитудное вибрато и тремоло.
Сущность амплитудного вибрато состоит в периодическом изменении амплитуды звукового сигнала. Частота, с которой это происходит, должна быть очень небольшой (от долей герца до 10—12 Гц). Если частота вибрато находится вне этих пределов, то необходимый эстетический эффект не достигается.
Тембр сигнала с амплитудным вибрато богаче по сравнению с тембром исходного сигнала. С таким спектром можно проделывать различные манипуляции, например, изменять уровни спектральных составляющих с помощью фильтров.
Степень проявления эффекта характеризуется глубиной вибрато: m = AS/S, где AS — максимальное изменение амплитуды сигнала с вибрато, S — амплитуда исходного сигнала. Диапазон допустимых значений глубины вибрато — от О до 1. Оптимальная с точки зрения художественного результата частота амплитудного вибрато составляет 6—8 Гц.
Особой разновидностью амплитудного вибрато является тремоло. Отличительные признаки тремоло: относительно высокая частота вибрации (10—12 Гц), максимальная глубина (т = 1) и импульсная форма результирующего сигнала.
В аналоговых устройствах амплитудное вибрато реализуется с помощью перемножителей сигналов. Существует много различных принципиальных схем устройств вибрато. Основная проблема аналоговых устройств — неполное подавление управляющего сигнала. При большой глубине вибрато это проявляется в виде ясно прослушивающегося "стука" с частотой модуляции.
Компьютерные музыканты встретятся с двумя вариантами реализации амплитудного вибрато: аппаратным и программным. Аппаратный способ предполагает наличие в структуре звуковой карты усилителей с управляемым коэффициентом усиления. Программный способ заключается в перемножении значений цифровых отсчетов звуковых колебаний со значениями отсчетов функции (обычно синусоидальной), описывающей управляющий сигнал.
При обработке вокальных партий нужно пользоваться амплитудным вибрато очень осторожно, глубина его не должна быть большой, а тремоло совсем недопустимо.
Частотное вибрато
Суть частотного вибрато заключается в периодическом изменении частоты звукового колебания.
В музыке частотное вибрато получило широкое распространение лишь после создания электронных музыкальных инструментов. Реализовать этот эффект на адаптеризированных акустических инструментах довольно сложно. Правда, у соло-гитары конструкция предоставляет такую возможность. Натяжение всех струн можно одновременно изменять с помощью специального механизма: подвижной подставки для крепления струн и рычага. Частотное вибрато здесь исполняется вручную.
Реализация частотного вибрато в электромузыкальных инструментах и синтезаторах проста и естественна. Работу всех узлов электронных музыкальных синтезаторов как аппаратных, так и реализованных программным путем, синхронизирует опорный генератор. Если изменять его частоту, то будут изменяться частоты и всех синтезируемых колебаний. В радиотехнике этот процесс называется частотной модуляцией. Если изменение частоты производится по периодическому закону, то в результате получается частотное вибрато. По существу дела, при частотном вибрато также расширяется спектр исходного сигнала, тембр перестает быть постоянным, а периодически изменяется во времени.
Красивое звучание получается только в том случае, когда глубина частотного вибрато (относительное изменение частоты звука) невелика. Как известно, в соответствии с хроматической гаммой введена единица музыкальных интервалов, в 1200 раз меньшая, чем октава — цент. Интервал между соседними полутонами в темперированной гамме равен в точности 100 центам. Колебание высоты тона при частотном вибрато не должно превышать нескольких десятков центов. В противном случае создается впечатление нарушения строя инструмента.
Частотное вибрато используется и само по себе и входит составной частью в более сложные звуковые эффекты.
Тембровое вибрато

Эффект тембрового вибрато также предназначен для изменения спектра звуковых колебаний. Физическая сущность этого эффекта состоит в том, что исходное колебание с богатым тембром пропускается через полосовой частотный фильтр, у которого периодически изменяется либо частота настройки, либо полоса пропускания, либо по различным законам изменяются оба параметра. При этом фильтр выделяет из всего спектра исходного колебания те частотные составляющие, которые попадают в "мгновенную" полосу его пропускания. Так как полоса пропускания "дышит" по ширине и "гуляет" по частоте, то тембр сигнала периодически изменяется.
Кроме автоматического тембрового вибрато используют еще и ручное (чаще даже "ножное" — с управлением от педали). Такой вариант эффекта известен под названиями "вау-вау".
Необыкновенно красиво звучит электрогитара, сигнал которой пропущен через блок тембрового вибрато, если цикл перестройки фильтра синхронизирован с моментом возникновения колебания струны. Звук каждого очередного взятого аккорда перетекает от одного края своей тембральной области до другого.
Если звуковая карта содержит перестраиваемые резонансные фильтры или хотя бы фильтры нижних частот с перестраиваемой частотой среза, то этот эффект может быть создан и аппаратным способом в реальном времени.