В предыдущих выпусках журнала я немного рассказал о компьютерных звуковых картах и
программном обеспечении для работы со звуковым и музыкальным материалом. Однако это
было рассчитано на читателей, так или иначе знакомых с цифровым звуком вообще и его
компьютерным приложением в частности; у большинства потенциальных пользователей этих
технологий возникли, скорее всего, закономерные вопросы вроде: "Частота дискретизации 44
кГц - это много или мало?", "Чем компьютерный WT-синтезатор отличается от обычного
клавишного?", "Можно ли компьютерной картой заменить профессиональную студию?" и т.п.
Поэтому сейчас я решил сделать "шаг назад" и поговорить о принципах и свойствах
цифрового звука и об использовании его в компьютерных системах.
Прежде всего, сам принцип представления звука в цифровой форме предполагает
уничтожение какой-то части информации в нем. Исходная, непрерывная кривая,
описывающая амплитуду звуковой волны, подвергается дискретизации - разбиению на
отдельные интервалы (отсчеты), внутри которых амплитуда считается постоянной; таким
образом фиксируются временные характеристики волны. Затем эти мгновенные значения
амплитуды еще раз разбиваются на конечное число значений - теперь уже по самой
величине амплитуды - и выбирается наиболее близкое из этих дискретных значений; так
фиксируются амплитудные характеристики. Если говорить по отношению к графику
(осциллограмме) звуковой волны, то можно сказать, что на него накладывается некая сетка -
крупная или мелкая, которая определяет точность преобразования волны в цифровую форму.
Мелкость временной сетки - частота дискретизации - определяет прежде всего частотный
диапазон преобразуемого звука. В идеальных условиях для передачи сигнала с верхней
частотой F достаточно частоты дискретизации 2F, в реальных же приходится выбирать
некоторый запас. Точность же представления самих значений амплитуды - разрядность
отсчетов - определяет в первую очередь уровень шумов и искажений, вносимых при
преобразовании. Естественно - снова для идеального случая, поскольку шумы и искажения
вносятся и другими участками схемы.
В начале 80-х, когда разрабатывалась система "компакт-диск", ориентированная для
бытового применения, по результатам экспертных оценок была выбрана частота
дискретизации 44.1 кГц и разрядность отсчета 16 бит (65536 фиксированных уровней
амплитуды). Этих параметров достаточно для точной передачи сигналов с частотой до 22
кГц, в которые вносится дополнительный шум на уровне примерно -96 дБ. На уровне
бытовой аппаратуры конца 70-х эти параметры выглядели довольно заманчиво - тем более,
что акустических систем, способных более-менее точно передать звук с такими
параметрами, тогда практически не существовало. В студийной работе использовалась та же
разрядность отсчета при частоте дискретизации 48 кГц, что в то время считалось вполне
достаточным.
За прошедшее время ситуация сильно изменилась - значительно возросло качество
передачи звука в студийных и бытовых системах, снова вошли в моду ламповые усилители
и схемы, когда-то признанные неэффективными, но вносящие в звук меньше искажений, чем
новые, и многие стали жаловаться на характерный "цифровой" призвук в музыке на
компакт-дисках, причиной которого явилась недостаточные разрядность отсчетов и прежде
всего - частота дискретизации. Дело в том, что при оцифровке сигнала с частотой
дискретизации F необходимо полностью удалить все его составляющие с частотами выше
F/2. Обычные аналоговые проигрыватели и усилители, для которых гарантировалась
передача диапазона до 20 кГц, на самом деле не вырезали из сигнала более высоких
частотных составляющих - их амплитуда просто постепенно спадала, и у качественных
аппаратов этот спад был более пологим, а звук - более естественным и прозрачным. Однако
при глубоком подавлении высших частот - даже тех, что неслышимы сами по себе - общая
звуковая картина меняется достаточно заметно для хорошей аппаратуры и тренированного
слуха.
Таким образом, весьма высокие еще для начала 90-х параметры цифрового звука "16
бит/44.1 кГц" сейчас могут считаться лишь минимально допустимыми для понятий
"качественный звук" и "Hi-Fi". В студийной работе происходит переход на стандарт "24
бита/96 кГц", который по теоретически достижимому качеству пока заметно перекрывает
возможности существующих звуковых систем. Внутри стандарта "компакт-диск",
ограниченного своими 16 разрядами и 44.1 кГц частоты дискретизации, используется
преобразование цифрового звука под большую частоту дискретизации и разрядность с
последующей интерполяцией промежуточных значений. Само по себе это не улучшает
качества звука, однако позволяет заметно снизить погрешности, возникающие из-за
неидеальности ЦАП, фильтров и прочих элементов тракта.
В обычной же компьютерной звуковой карте уже при простых записи-воспроизведении
трудно достичь даже качества хорошего проигрывателя компакт-дисков, не говоря уже о
том, чтобы полностью "вычерпать" потенциальные характеристики внедряемых сейчас более
высоких частот и разрядностей. Происходит это потому, что компьютерная карта во многом
является зависимым устройством, получая питание от источника компьютера и находясь под
влиянием разнообразных помех и наводок от прочих компьютерных компонент.
Подавляющее большинство карт имеют совмещенные на одном кристалле ЦАП и АЦП, что
снижает их помехозащищенность. Более "грамотное" проектирование звуковой карты -
введение корректирующих и помехоподавляющих цепей, стабилизации питания, вынос
чувствительных компонент за пределы компьютера - сразу же резко увеличивает ее
стоимость, что снижает объемы продаж и еще более поднимает продажную цену, которая
уже начинает приближаться к цене младших моделей студийных аппаратов. Покупка
"фирменных" компьютеров со сниженным уровнем помех также плачевно сказывается на
общей выгоде.
Примерно такая же картина складывается с параметрами компьютерных WT-синтезаторов: к
недостаткам собственно в качестве звука добавляется ограниченность тех или иных
возможностей, которые в автономных профессиональных аппаратах представлены более
полно. Нередко богатые аппаратные возможности синтезатора не поддерживаются должным
образом его программным обеспечением, а для пользователя-музыканта это равнозначно их
отсутствию. Чрезвычайно скудна документация, часто не освещающая до конца всех
возможностей - особенно в сравнении с пухлыми томами описаний профессиональных
инструментов.
Таким образом, возникает парадокс: главное преимущество компьютерных карт - их
сравнительно низкая стоимость по отношению к возможностям - с лихвой компенсируется
явно недостаточными по сегодняшним меркам качеством звука, аппаратных возможностей
по его обработке, уровнем программного обеспечения. К тому же многие серьезные
производители - Roland, Ensoniq, Yamaha - вполне умышленно ограничивают качество и
возможности выпускаемых ими компьютерных карт по сравнению с самостоятельными
изделиями. Поэтому у пользователей - прежде всего музыкантов - возникает справедливый
вопрос: оправдывает ли себя идея использования компьютера, или же в ней больше от
рекламных трюков на популярном нынче направлении?
Ответ прост: в современном процессе работы со звуком и музыкой без компьютера не
обойтись - кроме известных направлений чисто акустической музыки, исполняемой "живьем".
Другое дело - нужно правильно определить место компьютера в этом процессе. Было бы
неверно полагать, что можно полностью заменить профессиональную студию с кучей
серьезной и дорогой аппаратуры и звукоинженеров одним недорогим бытовым компьютером
с недорогой же звуковой картой. Однако с их помощью можно начать делать то, что
традиционно делалось только в "серьезных" студийных условиях - у себя дома или в
небольшой любительской студии. Можно изучить и освоить возможности синтезатора,
эффект-процессора, приемы воздействия на звук для получения желаемой его динамики и
окраски, научиться записывать, создавать и использовать собственные звучания,
подготавливать и сводить фонограммы. Для любителя и даже профессионала, не
требующего сверхвысокого качества звука, даже этого может оказаться вполне достаточно,
а остальные довольно скоро почувствуют ограниченность простой конфигурации - и весьма
легко смогут заменить ее на более сложную и качественную, причем чаще всего - с гораздо
меньшими потерями, чем при работе только с самостоятельными аппаратами. Вначале это
может быть замена на более серьезную и качественную звуковую карту, затем - на
автономные устройства с компьютерным управлением. Важно то, что при помощи
компьютера нужным с программным обеспечением можно "выжать досуха" практически
любой аппарат, для управления которым с его собственной панели просто-напросто не
хватает рук.
Кроме этого, многие профессиональные музыканты пользуются компьютерными картами для
создания так называемых "домашних заготовок" - как и многие писатели, архитекторы или
модельеры. В условиях дороговизны аренды студийного времени нередко оказывается
более выгодным спокойно подготовить дома "черновик", не обращая особого внимания на
несоответствие уровня шумов, прозрачность звука и натуральности имитации традиционных
инструментов студийным канонам, а затем уже принести его в студию, где опытные
специалисты быстро подберут аналогичные режимы работы "серьезной" аппаратуры, которая
исполнит то же самое с "настоящим студийным качеством". Такой подход позволяет
наиболее оптимально организовать разделение труда, оставив музыканту работу собственно
над музыкой, а звукоинженеру - над ее сведением и записью.
Мне часто приходится консультировать музыкантов и звукорежиссеров - как любителей, так и
профессионалов - в вопросах применения компьютеров в их работе. И нередко приходится
сталкиваться и с непонятным желанием получить все "в одном флаконе", соединив
принципиально несовместимые требования, и с разочарованием от того, что не получится,
купив недорогой компьютер, сразу же приступить к выпуску у себя дома компакт-дисков
мирового класса. Однако мне еще не приходилось видеть человека, который, хотя бы
наполовину разобравшись в звуковых возможностях компьютера, после этого смог бы
отказаться от его использования. В этом и состоит правильный подход: не заменить одним
инструментом все остальные, а применить его там, где ему самое место - только в этом
случае достигается наибольший эффект от вложения и средств, и усилий, и времени.