2.2.1 Класифікація студій звукозапису
Студія звукозапису - це місце де творчі ідеї, з абстрактної уявної форми, в результаті якихось процесів (звукозапис, аранжування), переходять в відчутний продукт (музичну композицію) на матеріальному носієві. Студії звукозапису бувають: професійні, напівпрофесійні, домашні. У кожної свої завдання і відповідне оснащення. Найвищі вимоги за характеристиками пред'являються професійним.
Домашня студія, в більшості випадків, зібрана на базі одного досить потужного комп'ютера і звукової карти з невеликою кількістю зовнішніх примочок, в одній з кімнат, обвішаної килимами, квартири. Підходить, через низку причин (неможливість розігнати комбік, зовнішні шуми і т. Д.), Мабуть тільки для створення демо, робіт з музичними ідеями і експериментами і т. Д.
Напівпрофесійна студія має легку акустичну обробку приміщення, а також мікшерну консоль і більшу кількість зовнішніх приладів. Підходить для дикторського запису, радіомовлення та інше.
Професійна студія звукозапису, це:
1 Насамперед, приміщення, спроектоване за спеціальними акустичними вимогам. Якщо не вдаватися в фізику, воно не повинно бути максимально заглушено, а мати певну кількість відображень у звуковому спектрі. Це стосується всіх модулів (вокальних, інструментальних, мікшерських, мастерингових, аранжувальних і т.д.), але для кожного з них вимоги до кількості та спектру цих відображень різні.
Модулі мають бути максимально звукоізольовані один від одного. Професійна студія звукозапису відрізняється реалізацією цих вимог.
2 Наступною характеристикою професійній студії звукозапису є комплекс високотехнологічного професійного обладнання, скомутованого в єдине ціле, що дозволяє отримати сигнал високої якості з подальшою його обробкою.
Обладнання може бути різним як по класу (не обов'язково висока ціна характеризує рівень характеристик приладу), так і по типу (аналогове, цифрове і т.д.), але воно має бути правильно скомутовано і налаштовано. Це дозволить домогтися максимальної віддачі кожного приладу в ланцюжку і отримати на виході якісний продукт.
Також досить загальноприйнятою є наступна класифікація студій (цифри після букви "С" - студія вказують на площу приміщення в кв. М.). Радіомовлення: велика (С-1000), середня (С-450), мала (С-250) і камерна (С-150) музичні студії; літературно-драматична студія (С-100); заглушена студія (С-50) і мовна дикторська студія (С-24-36). По телебаченню: велика (С-450-600), середня (С-300), мала (С-150) і дикторська програмна (С-60-80) телевізійні студії.
2.3 Використовувані формати
Самими поширеними форматами звукових записів є формати FLAC, mp3 та midi. Кожен з цих форматів має своє призначення в сфері запису та опрацювання звуку. Перші два формати використовуються для кінцевого продукту студії. Формат midi використовується секвенсорами для програмування або редагування музичних партій.
FLAC (Free Lossless Audio Codec) є кодеком для стиснення аудіо даних. Як випливає з назви, FLAC здійснює стиснення даних, залишаючи при цьому їх ідентичними оригіналу, таким чином, жодна частина даних не втрачається - це і є основним завданням алгоритмів стиснення без втрат. Цифрова аудіо запис (така як CD-Audio трек), стиснута у формат FLAC може бути розпакована в абсолютно ідентичну копію аудіо даних. Ступінь стиснення формату FLAC, як правило, варіюється від 50 до 60% від оригінального розміру.
FLAC підходить як для щоденного прослуховування записів, так і для архівування, так як має підтримаю тегів, вбудованих обкладинок і швидкої зміни місця відтворення. Безкоштовність і відкритість формату роблять його добре підтримуваним різним програмним забезпеченням. Підтримка відтворення на різних пристроях досить обмежена на даний момент, але, тим не менш, формат підтримується великою кількістю апаратних пристроїв.
Перевагами даного формату є:
1 Портується на багато систем і платформ
2 Вихідний код відкритий і легко ліцензований
3 Швидке декодування, висока незалежність якості від рівня стиснення
4 Зіпсовані файли можуть бути частково відновлені
5 Апаратна підтримка різними програвачами.
Формат MP3 - потоковий формат. Це означає, що передача даних відбувається потоком незалежних окремих блоків даних - фреймів. Для цього вихідний сигнал при кодуванні розбивається на рівні по тривалості ділянки, іменовані фреймами і кодуються окремо. При декодуванні сигнал формується з послідовності декодованих фреймів.
У форматі MP3 використовується алгоритм стиснення з втратами, розроблений для істотного зменшення розміру даних, необхідних для відтворення запису і забезпечення якості відтворення звуку, близького до оригінального (на думку більшості слухачів), але з відчутними втратами якості при прослуховуванні на якісній звуковій системі. При створенні MP3 із середнім бітрейтом 128 кбіт / с в результаті виходить файл, розмір якого приблизно дорівнює 1/11 від оригінального файлу з CD-Audio. Саме по собі нестиснене аудіо формату CD-Audio має бітрейт 1411,2 кбіт / с. MP3-файли можуть створюватися з високим або низьким бітрейтом, який впливає на якість файлу-результату. Принцип стиснення полягає в зниженні точності деяких частин звукового потоку, що практично невиразно для слуху на повсюдно поширеною апаратурі низькою вірності відтворення звуку (наприклад, домінуючу більшість портативних пристроїв, звукових карт, музичних центрів, автомагнітол та інше не спеціальної апаратури), а також для людей старшого віку, у зв'язку з природними незворотними віковими змінами слухового апарату, проте в більшості випадків чітко помітні на спеціальній апаратурі високої вірності відтворення.
MIDI на відміну від інших форматів це не оцифрований звук, а набори команд (програються ноти, посилання на програються інструменти, значення змінних параметрів звуку), які можуть відтворюватися по-різному залежно від пристрою відтворення. Зручність формату MIDI як формату представлення даних дозволяє реалізовувати пристрої, що виробляють автоматичну аранжування по заданих акордам, а також додатки 3D-візуалізації звуку. Крім того, такі файли, як правило, мають на кілька порядків менший розмір, ніж оцифрований звук порівнянного якості.
Стандартний MIDI-файл (SMF - Standard MIDI File) - це спеціально розроблений формат файлів, призначений для зберігання даних, записуваних і / або виконуваних секвенсором, секвенсор може бути як програмою для комп'ютера, так і апаратно виконаним модулем.
У цьому форматі зберігаються стандартні MIDI-повідомлення (тобто статус-байти і відповідні їм байти даних), а також тимчасові мітки або маркери для кожного повідомлення (тобто послідовності байтів, що вказують, яку кількість умовних одиниць часу (імпульсів, тиків) необхідно почекати перед тим, як виконати наступне подія MIDI). Цей формат дозволяє зберігати інформацію про темп, тимчасовому дозволі, вираженому в кількості тиків на одну четвертну тривалість (або в тимчасових одиницях, що припадають на одну секунду, у форматі SMPTE), позначення розміру, інформацію про музичні ключах, а також зберігати назви треків і патернів . Формат передбачає можливість збереження в одному файлі декількох патернів і треків таким чином, що програми-додатки можуть вибирати з усього набору збереженої інформації ту, яка буде зрозуміла даному додатку.
Як правило, трек являє собою аналог музичної партії, наприклад партії труби. Аналогом паттерна може служити весь набір партій, узятих разом, наприклад сукупність партій труби, ударних, фортепіано і т. Д., Які використовуються в даному творі або його частини і виконуються одночасно.
2.4 Технологія отримання якісного звукозапису
Для отримання високоякісного звукозапису необхідно працювати з аналоговим сигналом, який після обробки буде перетворено в цифровий.
Для отримання такого сигналу його потрібно правильно записати і обробити перед тим, як перетворювати його в цифровий. Для цього використовується реампінг.
Реампінг - це своєрідний запис сигналу, який передбачає подальшу фізичну обробку чистого від спотворень сигналу. Найчастіше він застосовується для бас гітар і електрогітар. Реампінг абсолютно неможливо провести без так званого директ боксу (Direct Box або DiBox). Це пристрій для перетворення сигналу в балансний низькоомним з вихідного високоомного. Завдяки йому при використанні довгих кабелів для гітари абсолютно відсутній ризик виникнення сторонніх шумів.
Через директ бокс спочатку записується «сухий» гітарний сигнал. Потім з звукової карти знову ж через DiBox він відправляється на якісний підсилювач, де звук відтворюється з потрібними настройками і перевантаженням, знімається професійним мікрофоном і записується.
Загалом, ця технологія має безліч плюсів. По-перше, стає можливим редагувати звук вже записаної доріжки, тоді як «живий» запис не може зазнавати змін. По-друге, реампінг дозволяє зберегти живий запис в разі якихось помилок або збоїв. Наприклад, коли готовий гітарний звук погано лягає на мікс, збережені реампінгом через директ бокс доріжки відтворюються на іншому підсилювачі і можливо з іншими настройками.
У цій процедурі є й мінуси. Якщо первинний запис проводилася через директ-бокс і відповідно реампінг, через двократне перетворення АЦП-ЦАП і відсутності узгодженості різних ланок ланцюга можуть з'явитися спотворення. Це, наприклад, різні шуми, фазові, (не) лінійні спотворення. Але ця проблема вирішувана - під час запису потрібно всього лише використовувати підвищену розрядність, а також директ-бокс, який погодить опір безпосередньо в лінію - в аудіопристрої або мікшерний пульт.
Процес включає кілька етапів.
1. Сигнал з гітари роздвоюється директ боксом. Виходять балансний і небалансний сигнали. Балансний безпосередньо включається в аудіо-інтерфейс, небалансний - в педаль дисторшна або овердрайву або будь-який інший прилад для обробки сигналу (можна безпосередньо в комбік).
2. У другий канал звукового інтерфейсу включають сигнал з перевантаженням. Його надалі можна використовувати, щоб контролювати рівень якості виконання. Чистий сигнал гітари унеможливлює здійснення цього контролю належним чином.
3. Паралельно записуються і монтуються перевантажена і чиста доріжки. Після монтажу перевантаженої доріжки звук повинен бути без зайвих клацань і сплесків. Тоді реампінг іншої доріжки теж пройде успішно.
4. Рівень сигналу на вході аудіо-інтерфейсу встановлюється приблизно 0 dB.
2.5 Перетворення сигналу
2.5.1 Перетворення аналогового сигналу в цифровий
Звук являє собою розповсюджуючусь найчастіше в повітрі, воді або іншому середовищі хвилю з безперервно змінюється інтенсивністю і частотою.
Людина може сприймати звукові хвилі (коливання повітря) за допомогою слуху у формі звуку розрізняючи при цьому гучність і тон.
Чим більше інтенсивність звукової хвилі, тим голосніше звук, чим більше частота хвилі, тим вище тон звуку.
Рисунок 2.5.1.1 Коливання звукових хвиль
Для перетворення будь-якого аналогового сигналу в цифрову форму необхідно виконати три основні операції: дискретизацию, квантування і кодування.
2.5.1.1 Дискретизація
Для того щоб комп'ютер міг обробляти звук, безперервний звуковий сигнал повинен бути перетворений в цифрову дискретну форму за допомогою часової дискретизації. Безперервна звукова хвиля розбивається на окремі маленькі часові ділянки, для кожного такого ділянки встановлюється певна величина інтенсивності звуку.
Таким чином, безперервна залежність гучності звуку від часу A (t) замінюється на дискретну послідовність рівнів гучності. На графіку це виглядає як заміна гладкої кривої на послідовність "сходинок".
Рисунок 2.5.1.1.1 – Часова дискретизація звуку
Частота дискретизації. Для запису аналогового звуку і його перетворення в цифрову форму використовується мікрофон, підключений до звукової карти. Якість отриманого цифрового звуку залежить від кількості вимірювань рівня гучності звуку в одиницю часу, частоти дискретизації. Чим більша кількість вимірювань проводиться за I секунду (чим більше частота дискретизації), тим точніше "драбинка" цифрового звукового сигналу повторює криву аналогового сигналу.
Частота дискретизації звуку - це кількість вимірювань гучності звуку за одну секунду.
Частота дискретизації звуку може лежати в діапазоні від 8000 до 48000 вимірів гучності звуку за одну секунду.
Глибина кодування звуку. Кожній "сходинці" присвоюється певне значення рівня гучності звуку. Рівні гучності звуку можна розглядати як набір можливих станів N, для кодування яких необхідна певна кількість інформації I, яке називається глибиною кодування звуку.
Глибина кодування звуку - це кількість інформації, яка необхідна для кодування дискретних рівнів гучності цифрового звуку.
У процесі кодування кожному рівню гучності звуку присвоюється свій 16-бітовий двійковий код, найменшому рівню звуку буде відповідати код 0000000000000000, а найбільшому - 1111111111111111.
Чим більше частота і глибина дискретизації звуку, тим якіснішим буде звучання оцифрованого звуку. Найнижча якість оцифрованого звуку, відповідне якості телефонного зв'язку, виходить при частоті дискретизації 8000 разів в секунду, глибині дискретизації 8 бітів і запису однієї звукової доріжки (режим "моно"). Найвища якість оцифрованого звуку, відповідне якістю аудіо-CD, досягається при частоті дискретизації 48 000 разів на секунду, глибині дискретизації 16 бітів і запису двох звукових доріжок (режим "стерео").
Необхідно пам'ятати, що чим вище якість цифрового звуку, тим більше інформаційний об'єм звукового файлу. Можна оцінити інформаційний обсяг цифрового стереозвукового файлу тривалістю звучання 1 секунда при середній якості звуку (16 бітів, 24000 вимірювань в секунду). Для цього глибину кодування необхідно помножити на кількість вимірювань в 1 секунду й помножити на 2 (стереозвук):
16 біт × 24 000 × 2 = 768 000 біт = 96 000 байт = 93,75 Кбайт.
2.5.1.2 Квантування
Квантування - процес заміни реальних значень сигналу наближеними з певною точністю. Таким чином, при оцифровуванні фіксується амплітуда сигналу через певні проміжки часу і реєструються отримані значення амплітуди у вигляді округлених цифрових значень.
Коли звук квантується на занадто малу кількість рівнів амплітуди, результат сприймається як якесь спотворення, яке іноді називають шумом квантування, оскільки його найгірший прояв - неприємне шипіння. Це також призводить до того, що неголосні фрагменти не чути, а сам звук стає нечітким (як у мобільному телефоні, коли ви потрапляєте в область слабкого сигналу). Шум квантування добре помітний тоді, коли звук дискретизується за допомогою 8 біт (256 рівнів), а не за допомогою 16 біт (65 536 рівнів), які використовуються для звукозапису на компакт-дисках.