ˇ P. J. Vejvanovske ´ho Krome ˇr ˇ´ıˇ Konzervator z Materi´ aly pro v´ yuku IKT v hudbˇe (2015/2016)
Reprodukce a digitalizace zvuku
ˇ ska Adam Siˇ
1
Elektrifikace zvukov´ ych vln
Zvuk, potaˇzmo zvukov´e vlny, nejsou nic jin´eho nˇeˇz zmˇeny tlaku prostˇred´ı, nejˇcastˇeji prostˇred´ı plynn´eho (vzduch), jeˇz fyzicky (mechanicky) spojuje zdroj vlnˇen´ı s uˇsn´ım bub´ınkem posluchaˇce. Tyto zmˇeny tlaku mus´ıme jeˇstˇe pˇred procesem digitalizace nˇejak elektricky modelovat, neboli zpˇr´ıstupnit hardwaru poˇc´ıtaˇce. Nab´ız´ı se vyuˇz´ıt zmˇen napˇet´ı, kter´e lze rovnˇeˇz charakterizovat pomoc´ı sloˇzen´ ych sinusoid. Pokud postav´ıme tlakov´ ym vln´am (opakovan´emu zvyˇsov´an´ı a sniˇzov´an´ı tlaku ve smˇeru od zdroje vlnˇen´ı) do cesty nˇejak´ y pˇredmˇet, napˇr´ıklad list pap´ıru nebo pohyblivou membr´ anu mikrofonu, nutnˇe zaˇcne tento pˇredmˇet vibrovat na stejn´e frekvenci, jakou m´ a zdroj zvuku. Zvukov´e vlny tedy lze pˇrev´est na mechanick´e pohyby pˇredmˇetu dopˇredu a dozadu (ve smˇeru od zdroje a ke zdroji zvuku). Zb´ yv´ a tedy elektrifikovat, tj. zaznamenat pomoc´ı zmˇen napˇet´ı, tento pohyb.
Dynamick´ y mikrofon Z principu elektromagnetick´e indukce v´ıme, ˇze stejnˇe jako elektrick´ y proud vyvol´ a vznik magnetick´eho pole, tak magnetick´e pole vyvol´av´a proud ve vodiˇci. Zmˇeny magnetick´eho pole v bl´ızkosti vodiˇce (nejl´epe c´ıvky) tud´ıˇz vyvol´avaj´ı podobn´e zmˇeny napˇet´ı na konc´ıch vodiˇce. Cel´ y princip elektrifikace tlakov´ ych vln je zn´ azornˇen na obr´ azku 1. Je nutn´e dodat, ˇze tento princip pouze ilustrativnˇe popisuje fungov´an´ı dynamick´eho mikrofonu, stejnˇe jako jednoduch´ ych reproduktor˚ u (elektromagnet bud’ pˇritahuje nebo odpuzuje membr´anu). Technick´a ˇreˇsen´ı dneˇsn´ıch model˚ u 1
Obr´ azek 1: Sch´ema dynamick´eho mikrofonu. jsou samozˇrejmˇe mnohem sofistikovanˇejˇs´ı. Probl´em tohoto principu elektrifikace je rovnˇeˇz nasnadˇe, mal´e zmˇeny magnetick´eho prostˇred´ı vyvol´avaj´ı tak´e mal´e zmˇeny napˇet´ı na v´ ystupech c´ıvky (cel´ y mechanismus dnes prakticky funguje d´ıky moˇznostem vyrobit velmi siln´e permanentn´ı magnety). Dynamick´e mikrofony (bez potˇreby nap´ ajen´ı) nejsou velmi citliv´e a potˇrebuj´ı zesilovaˇc sign´alu, kter´ y vˇzdy pˇrid´ av´ a urˇcit´ y ˇsum. Menˇs´ı citlivost je ale moˇzn´e br´at i jako v´ yhodu, napˇr´ıklad pˇri z´ aznamu hlasit´eho zpˇevu nebo hlasu pˇri venkovn´ım pouˇzit´ı.
Kondenz´ atorov´ y mikrofon Jen pro u ´plnost dodejme, ˇze nejkvalitnˇejˇs´ıho z´aznamu zvuku dosahuj´ı tzv. kondenz´ atorov´e mikrofony. Kondenz´ator (kapacitor) je elektronick´a souˇc´astka, kter´a m˚ uˇze z´ıskat a drˇzet urˇcit´ y n´aboj podle sv´e kapacity. Princip kondenz´atorov´eho mikrofonu (viz obr. 2) spoˇc´ıv´a v tom, ˇze je memb´ana mikrofonu spojena s jednou elektrodou kondenz´ atoru. Pˇri pohybu t´eto elektrody doch´az´ı ke zmˇenˇe kapacity kondenz´ atoru, kterou lze pˇrev´est na zmˇeny napˇet´ı, pokud je cel´ y obvod nap´ajen proudem. Kondenz´ atorov´e mikrofony tedy, na rozd´ıl od dynamick´ ych, potˇrebuj´ı nap´ ajen´ı. Jsou ale daleko citlivˇejˇs´ı neˇz dynamick´e, a proto jsou pouˇz´ıv´any pro profesion´ aln´ı z´ aznam zvuku v nahr´avac´ıch studi´ıch nebo jako mˇeˇr´ıc´ı pˇristroje.
Obr´ azek 2: Sch´ema kondenz´atorov´eho mikrofonu.
2
Charakteristiky mikrofon˚ u Mikrofony m˚ uˇzeme rozliˇsovat napˇr. podle citlivosti, ˇsumu, nebo frekvenˇcn´ıho rozsahu, kter´ y jsou schopny zaznamenat, a dalˇs´ıch (elektrick´ ych) vlastnostn´ı. Pro bˇeˇznou hudebn´ı praxi ale vyzdvihneme charakteristiku smˇerovou. Tato charakteristika ud´ av´ a, z jak´ ych smˇer˚ u mikrofony pˇrij´ımaj´ı zvukov´e vlny. Z´akladn´ı je vˇsesmˇerov´ a (kulov´ a) charakteristika (obr. 3a); zvuk je sn´ım´an stejnˇe intenzivnˇe ze vˇsech smˇer˚ u kolem mikrofonu. Tyto mikrofony jsou vhodn´e napˇr. pro odposlouch´ av´ an´ı (tzv. ˇstˇenice). Pro z´aznam hlasu zpˇev´aka na koncertu by ale takov´ y mikrofon urˇcitˇe nevyhovoval, kromˇe zpˇevu by pochopitelnˇe stejnˇe intenzivnˇe zaznamen´ aval i reakce div´ak˚ u pod p´odiem. Pro toto pouˇzit´ı tedy mus´ıme zvolit napˇr. mikrofon se srdcovou (obr. 3b) nebo u ´zce smˇerovou charakteristikou (obr. 3c), kter´ y zaznamen´a nejintenzivnˇeji zvuky pˇred mikrofonem a tlum´ı zvuky z pozad´ı (dodejme, ˇze toto plat´ı pro zvuky vyˇsˇs´ıch frekvenc´ı, hlubok´e t´ ony bezpeˇcnˇe rozvibruj´ı jak´ ykoliv mikrofon v libovoln´em smˇeru).
Obr´ azek 3: Smˇerov´e charakteristiky mikrofon˚ u. Popsan´e principy zaruˇcuj´ı sn´ım´an´ı a reprodukci zvuku na tzv. analogov´e b´azi. Mnohdy, aˇc uˇz to v dneˇsn´ı dobˇe neb´ yv´a zvykem, poˇc´ıtaˇc (a digitalizaci) v r´amci hudebn´ı produkce nemus´ıme v˚ ubec vyuˇz´ıt.
2
Digitalizace zvuku
Jiˇz v´ıme, ˇze probl´em digitalizace zvuku je vlastnˇe probl´em digitalizace elektrick´ ych impuls˚ u r˚ uzn´ ych kmitoˇct˚ u a pr˚ ubˇeh˚ u. K probl´emu tedy m˚ uˇzeme pˇristoupit v´ıcem´enˇe teoreticky, pˇriˇcemˇz v´ ysledek digitalizace zvuku je vlastnˇe soubor ˇc´ıseln´ ych hodnot urˇcit´eho form´atu. Je zˇrejm´e, ˇze budeme zaznamen´avat hodnoty elektrick´eho napˇet´ı (kop´ıruj´ıc´ı v´ ych´ ylen´ı membr´any pˇri z´aznamu) v jednotliv´ ych ˇcasov´ ych okamˇzic´ıch. Pˇri kaˇzd´em mˇeˇren´ı je tˇreba zvolit pˇresnost, pˇri tzv. vzorkov´ an´ı zvuku se prakticky vyuˇz´ıv´a nˇekolik bitov´ ych hloubek: • 8 bit˚ u (tj. 256 r˚ uzn´ ych hodnot) se pouˇz´ıv´a pˇri digitalizaci telefonn´ıch hovor˚ u v s´ıti GSM/GPRS, • 16 bit˚ u (tj. 65 536 hodnot) se pouˇz´ıv´a pˇri fin´aln´ı produkci hudby na kompaktn´ım disku (CDDA, compact disc digital audio), 3
• 24/32 bit˚ u (16 milion˚ u resp. 3 miliardy hodnot) pouˇz´ıvaj´ı profesion´aln´ı studiov´e zvukov´e karty. Ot´ azkou z˚ ust´ av´ a jak ˇcasto je potˇreba mˇeˇren´ı prov´adˇet, tj. kolik vzork˚ u za sekundu z´ısk´ avat. Lze pˇredpokl´ adat, ˇze ˇcasov´e rozliˇsen´ı bude (podobnˇe jako u dvaceti pˇeti filmov´ ych obr´ azk˚ u za vteˇrinu) urˇceno rozliˇsovac´ımi schopnostmi lidsk´eho ucha. Bˇeˇznˇe se ud´ av´ a, ˇze ˇclovˇek slyˇs´ı zvuky od 20 Hz do 20 000 Hz (tj. 20 kHz), aˇckoliv rozd´ıly mohou b´ yt u jednotlivc˚ u velmi velk´e a k zhorˇsov´an´ı sluchu doch´ az´ı v dospˇelosti v´ıcem´enˇe nepˇretrˇzitˇe a pomalu sniˇzuje horn´ı hranici slyˇsen´eho rozsahu frekvenc´ı. Kmit´an´ı pod slyˇsitelnou hranic´ı naz´ yv´ame infrazvuk, nad slyˇsitelnou hranic´ı ultrazvuk. Podrobnosti k tˇemto kmit´an´ım jsou zaj´ımav´e, ale moment´ alnˇe (naneˇstˇest´ı) mimo z´ajem tohoto textu. ˇ ım delˇs´ı vlna v ˇcase, t´ım v´ıce Zvolme jako pˇr´ıklad vzorkovac´ı frekvenci 8000 Hz. C´ bude bˇehem jej´ıho pr˚ ubˇehu zmˇeˇreno vzork˚ u. Kaˇzd´ y jeden kmit t´onu o frekvenci kolem 400 Hz (v jednoˇc´ arkovan´e okt´avˇe) bude zaznamen´an pˇribliˇznˇe 20 kr´at. T´ on ze ˇctyˇrˇc´ arkov´e okt´ avy okolo 4000 Hz bude ale pˇri sv´em pr˚ ubˇehu zaznamen´ an pouze 2 kr´ at. Pr´ avˇe dva vzorky i pro tu nejkratˇs´ı vlnu (nejvˇetˇs´ı frekvenci v z´ aznamu) jsou povaˇzov´ any za minimum, vzorkovac´ı frekvence mus´ı b´ yt tedy alespoˇ n dvakr´ at vˇetˇs´ı, nˇeˇz nejvˇetˇs´ı frekvence v z´aznamu1 . Parametry digitalizace urˇcuj´ı ˇcipy nazvan´e AD/DA pˇ revodn´ıky na zvukov´e kartˇe poˇc´ıtaˇce. V praxi se pouˇz´ıv´ aj´ı n´ asleduj´ıc´ı vzorkovac´ı frekvence: • 8 kHz pro GSM/GPRS, • 44,1 kHz pro CD, • 96/192 kHz pro profesion´aln´ı zpracov´an´ı zvuku.
3
Zvukov´ e form´ aty
Z´ akladn´ı pˇredstavu o digitalizaci zvuku n´am d´a form´at CDDA uˇzit´ y pˇri lisov´an´ı kompaktn´ıch disk˚ u. Prakticky se jedn´a o surov´a (RAW) data z´ıskan´a pˇri procesu popsan´em v pˇredchoz´ı ˇc´ asti. Prvn´ı kompaktn´ı disky mohly pojmout aˇz 74 minut2 stereo z´aznamu pˇri vzorkovac´ı frekvenci 44, 1 kHz a 16 bitov´e hloubce. Kaˇzdou vteˇrinu stereo z´aznamu tvoˇr´ı 2 × 44100 × 2 B = 176400 B = ˜ 172 kB dat, coˇz je 10 MB za minutu. Prakticky s hudebn´ımi soubory v poˇc´ıtaˇci pracujeme ve form´atu WAVE. Jde o CDDA data opatˇren´ a hlaviˇckou s u ´daji o parametrech digitalizace, uloˇzen´a v souborech s pˇr´ıponou .wav (proces kop´ırov´an´ı dat z CD do pamˇeti poˇc´ıtaˇce se oznaˇcuje jako ripov´ an´ı z angl. ripping). 1 Shannon˚ uv teor´ em: Pˇresn´ a rekonstrukce spojit´ eho, frekvenˇ cnˇ e omezen´ eho sign´ alu z jeho ” vzork˚ u je moˇ zn´ a tehdy, pokud byla vzorkovac´ı frekvence vyˇsˇs´ı neˇ z dvojn´ asobek nejvyˇsˇs´ı harmonick´ e sloˇ zky vzorkovan´ eho sign´ alu.“ zdroj: Wikipedia, cit. 21.12.2015. 2 Kapacita disku 74 minut je navrˇ zena s ohledem na d´ elku nahr´ avky Beethovenovy 9. symfonie z roku 1951. http://www.dutchaudioclassics.nl/The cd laser/ (cit. 21.12.2015)
4
Moˇ znosti komprese Zvukov´ a data v t´eto kvalitˇe a velikosti pˇredstavovala jeˇstˇe v ned´avn´e dobˇe probl´em pˇri pˇrenosu nebo archivaci. I dnes se jako daleko praktiˇctˇejˇs´ı jev´ı datov´ y tok v ˇr´ adu jednotek mega byt˚ u (MB) za minutu. Z hlediska kvality bˇeˇzn´ ych zaˇr´ızen´ı pro reprodukci zvuku a omezen´ ych schopnost´ı lidsk´eho ucha lze mnoˇzstv´ı zvukov´ ych dat stlaˇcit“ pomoc´ı ztr´ atov´ e ” komprese. Tato komprese je uplatnˇena u form´at˚ u MP3, OGG Vorbis nebo WMA. Pouze OGG je form´ at otevˇren´ y a svobodn´ y. V praxi se u tˇechto soubor˚ u pouˇz´ıvaj´ı datov´e toky 128 kbps3 , 192 kbps nebo 320 kbps. Komprimovat data lze i bezztr´ atovou kompres´ı (angl. lossless). Pro zvukov´a data existuje svobodn´ y form´ at FLAC, vhodn´ y napˇr´ıklad pro z´alohov´an´ı CD disk˚ u. P´ar des´ıtek minut bˇeˇzn´eho hudebn´ıho alba zab´ır´a ve FLAC form´atu p´ar set mega byt˚ u.
4
Synt´ eza zvuku
Synt´ezou zvuku v tomto ˇcl´ anku m´ın´ıme pˇredevˇs´ım digit´aln´ı synt´ezu zvuku. Je vˇsak potˇreba podotknout, ˇze prvn´ı syntez´atory4 byly vesmˇes analogov´e a dneˇsn´ı digit´ aln´ı softwarov´e syntez´ atory jejich ˇcinnost ˇcasto simuluj´ı. Z pˇredchoz´ıho textu plyne, ˇze synt´eza (generov´an´ı) zvuku spoˇc´ıv´a ve v´ ypoˇctu hodnot zvukov´ ych dat, tj. souˇctu hodnot r˚ uzn´ ych sinusoid. Je vhodn´e podoknout, ˇze sloˇzen´ı v´ıce zvuk˚ u i nestejn´ ych frekvenc´ı a f´az´ı bude vˇetˇsinou hlasitˇejˇs´ı neˇz vstupy a v´ ysledn´ y zvuk je tedy ˇcasto nutn´e tzv. normalizovat (viz ˇc´ast o programu Audacity), coˇz vr´at´ı jeho hlasitost do p˚ uvodn´ıho rozsahu. Pokud generujeme zvuk tvoˇren´ y jednou jednoduchou sinusoidou, dostaneme zvuk, kter´ y m˚ uˇzeme slyˇset v telefonn´ım sluch´atku pˇri r˚ uzn´ ych signalizac´ıch stavu hovoru (obr. 4a). Kromˇe z´akladn´ı sinusoidy se pouˇz´ıvaj´ı dalˇs´ı typy kˇrivek. Pr˚ ubˇeh ve tvaru troj´ uheln´ıku (angl. triangle) zn´azornˇen´ y na obr. 4b se spolu s ostatn´ımi zm´ınˇen´ ymi od poˇc´atku pouˇz´ıv´a na analogov´ ych i dig´atln´ıch syntez´ atorech r˚ uzn´ ych v´ yrobc˚ u. Sawtooth (ˇcesky zub pily) zn´azornˇen´ y na obr. 4c,d zn´ı ponˇekud ostˇreji neˇz z´ akladn´ı tvar sinusoidy. Mezi dalˇs´ı uˇz´ıvan´e typy patˇr´ı square (ˇcesky ˇctverec) na obr. 4e, nebo random na obr. 4f.
Obr´ azek 4: Tvar (pr˚ ubˇeh) t´onu. 3 1 kbps = 1 kilo bit per second = 1000 bit˚ u za sekundu. Tok 128 kbps tvoˇr´ı pˇribliˇ znˇ e 0, 9 MB dat kaˇ zdou minutu. 4 Napˇ r´ıklad kultovn´ı syntez´ atory Moog ze 60. let. http://www.moogmusic.com/news/earlyyears-moog-synthesizer (cit. 21.12.2015)
5
I na jednoduch´ ych syntez´ atorech je zvuk obvykle tvoˇren nˇekolika nez´avisl´ ymi oscil´ atory a n´ aslednˇe modifikov´an filtry, obaly nebo n´ızkofrekvenˇcn´ımi oscil´atory. Obal t´ onu (ob´ alka, angl. envelope) je vlastnˇe v´ yvoj jeho hlasitosti po dobu jeho trv´ an´ı. Nejˇcastˇeji uˇz´ıvan´ ym modelem je typ ADSR (viz obr. 5), coˇz je zkratka slov attack (n´ abˇeh), decay (´ utlum), sustain (podrˇzen´ı) a release (dozn´ıv´an´ı). Tvar vˇsech ˇc´ ast´ı m˚ uˇze b´ yt urˇcen dynamikou stisku kl´avesy, ˇc´asti ADS probˇehnou po stisku kl´ avesy, ˇc´ ast R pokraˇcuje po uvolnˇen´ı kl´avesy. N´ızkofrekvenˇcn´ı oscil´ ator oznaˇcovn´ y LFO se v synt´eze pouˇz´ıv´a, pokud chceme doc´ılit d´ele trvaj´ıc´ıho pulzuj´ıc´ıho zvukov´eho efektu. T´ımto zp˚ usobem lze v principu napodobit vibrato nebo tremolo, v praxi se pouˇz´ıv´a k vytv´aˇren´ı wobble“ ” efekt˚ u zn´ am´ ych z elektronick´e taneˇcn´ı hudby. V praxi uˇz´ıvan´e efekty uvedeme jen heslovitˇe: delay (zpoˇzdˇen´ı), echo (ozvˇena), chorus (sbor), reverb (prostor), atd. Z´ajemce o problematiku m´a moˇznost nahl´ednout do aktu´ aln´ı technick´e literatury5
Obr´ azek 5: ADSR obal (ob´alka) t´onu.
4.1
Elektrick´ e hudebn´ı n´ astroje
V prvn´ı polovinˇe dvac´ at´eho stolet´ı vznikly prvn´ı ˇcistˇe elektrick´e hudebn´ı n´astroje, tzv. elektrofony6 . Nejzn´amˇejˇs´ı z nich jsou Theremin rusk´eho vyn´alezce Lva Tˇermena (na z´ ap. zn´ am´ y pod jm´enem L´eon Theremin) a Martenotovy vlny, kter´e navrh francouzsk´ y celista Maurice Martenot. Theremin7 je n´ astroj, sest´ avaj´ıc´ı ze dvou ant´en a elektrick´eho syntez´atoru. Pokud hr´ aˇc pˇribliˇzuje ruce k jedn´e nebo druh´e ant´enˇe, m˚ uˇze ovl´adat v´ yˇsku nebo s´ılu (hlasitost) t´ onu. Hr´ aˇc se tedy n´astroje pˇri tvoˇren´ı t´on˚ u nedot´ yk´a8 . Martenotovy vlny9 jsou n´ astroj s klaviaturou volnˇe uchycenou tak, aby na n´ı 5 Pˇ redstaven´ a t´ emata jsou v ˇ cesk´ em jazyce zpracov´ ana online napˇr´ıklad na t´ eto adrese: http://elektronicka-hudba.telotone.cz/clanky/syntezator (cit. 30.12.2015). 6 V Sachs-Hornbostelovˇ e klasifikaci hudebn´ıch n´ astroj˚ u. 7 Srv. heslo Theremin alespoˇ n na ˇ cesk´ e, anglick´ e a nˇ emeck´ e Wikipedii. Kdy byl n´ astroj vynalezen? 8 Pamelia Kurstin The untouchable music of the theremin“ na konferenci TED.com, 2002. ” http://www.ted.com/talks/pamelia kurstin plays the theremin (cit. 21.12.2015) 9 Na Wikipedii Ondes Martenot, v ˇ cesk´ e mutaci heslo zat´ım chyb´ı. (cit. 21.12.2015)
6
bylo moˇzn´e vibrac´ı ruky simulovat vibrato t´onu. Na klaviaturu se hraje pravou rukou, pˇriˇcemˇz palec nav´ıc posouv´a lankem doleva nebo doprava. Lev´a ruka ovl´ ad´ a panel tlaˇc´ıtek10 .
5
Programy pro zpracov´ an´ı zvuku (Audacity)
V dneˇsn´ı dobˇe je mnoho aplikac´ı pro zpracov´an´ı a synt´ezu zvuku dostupn´ ych pˇr´ımo z internetov´eho prohl´ıˇzeˇce online11 . V t´eto ˇc´asti pˇredstav´ıme svobodn´ y software Audacity, pomoc´ı kter´eho si m˚ uˇzeme teoreticky pˇredstaven´e efekty prakticky vyzkouˇset. Mezi z´ akladn´ı funkce programu patˇri stˇrih zvuku, aplikace filtr˚ u a konverze digit´ aln´ıho zvuku mezi r˚ uzn´ ymi form´aty. Audacity m´a mnoho filtr˚ u, efekt˚ u a n´ astroj˚ u, kter´ ymi m˚ uˇzeme vytv´aˇret nebo modifikovat zaznamenan´ y zvuk. Mezi z´ akladn´ı filtry patˇr´ı napˇr´ıklad generov´an´ı t´on˚ u r˚ uzn´ ych tvar˚ u, nastaven´ı obal˚ u, zmˇena hlasitosti/tempa/transpozice, normalizace, ozvˇena, odstranˇen´ı ˇsumu, atd. Na obr. 6 je v´ yˇrez obrazovky programu s otevˇren´ ym zvukov´ ym projektem. Vˇsimnˇete si z´akladn´ıch ovl´adac´ıch prvk˚ u (pauza, pˇrehr´at, stop, pˇresun na zaˇc´ atek a na konec a nahr´av´an´ı), n´astroj˚ u vpravo nahorˇe (v´ ybˇer, obal, kresleni, lupa a ˇcasov´ y posun) a ovl´adan´ı hlasitosti a tlaˇc´ıtek ztlumit a s´olo u kaˇzd´e stopy.
Obr´ azek 6: Obrazovka programu Audacity. Pokud m´ ame k dispozici v´ıcekan´alovou zvukovou kartu, nebo pokud se spokoj´ıme s postupn´ ym nahr´ av´ an´ım jednotliv´ ych stop pˇres standardn´ı linkov´ y nebo mikrofonn´ı vstup na bˇeˇzn´e zvukov´e kartˇe, m˚ uˇzeme program Audacity pouˇz´ıt jako jednoduch´e nahr´ avac´ı studio s moˇznost´ı z´akladn´ıho masteringu. Pro pˇresn´e 10 Jean
Laurendeau. http://www.youtube.com/watch?v=Yy9UBjrUjwo (cit. 21.12.2015) vˇsechny zmiˇ nme napˇr´ıklad: audiosauna.com, soundation.com nebo audiotool.com (cit. 30. 12. 2015). 11 Za
7
nahr´ av´ an´ı m˚ uˇzeme napˇr´ıklad vyuˇz´ıt gener´ator tik˚ u metronomu (v menu Vytvoˇren´ı → Pˇr´ıdavn´e moduly → Click Track), kter´e m˚ uˇzeme um´ıstit do paraleln´ı stopy a pˇri nahr´ av´ an´ı stopy tento metronom (i s ostatn´ımi nahran´ ymi stopami) poslouchat ve sluch´ atku. Na konec t´eto ˇc´ asti i cel´eho textu uvedeme pˇr´ıklad rozboru zvukov´ ych vln, kter´ y n´ am umoˇzn´ı l´epe pochopit moˇznosti synt´ezy zvuk˚ u napodobuj´ıc´ı re´aln´e zvuky pˇr´ırody nebo hudebn´ıch n´ astroj˚ u napˇr´ıklad v elektronick´ ych n´astroj´ıch podporuj´ıc´ıch standard General MIDI. Hudebn´ı n´astroje lze z hlediska umˇel´e synt´ezy t´ onu rozdˇelit do dvou kategori´ı. Ty, kter´e vytv´aˇr´ı t´on u ´derem (bic´ı, kl´avesov´e, drnkac´ı) a ty, kter´e tvoˇr´ı t´ on po celou dobu jeho trv´an´ı (smyˇccov´e, dechov´e). Realistick´e ztv´ arnˇen´ı d´ele znˇej´ıc´ıho tvoˇren´eho t´onu nen´ı v˚ ubec jednoduch´e, nav´ıc klasick´e syntez´ atory se vˇetˇsinou ovl´adaj´ı klaviaturou, kter´a z hlediska dynamiky obvykle umoˇzn ˇuje zmˇeˇrit s´ılu stisku kl´avesy pˇri u ´hozu12 . U t´on˚ u produkovan´ ych n´ astroji u ´derov´ ymi je synt´eza v´ yraznˇe jednoduˇsˇs´ı. T´on vykazuje pr˚ ubˇeh, kter´ y lze simulovat ob´ alkou ADSR. Barva t´onu je d´ana zastoupen´ım jednotliv´ ych vyˇsˇs´ıch harmonick´ ych frekvenc´ı. Toto zastoupen´ı lze u re´aln´eho t´onu zmˇeˇrit a tento t´ on n´ aslednˇe umˇele napodobit tzv. FM synt´ezou. Pro synt´ezu t´onu urˇcit´e barvy potˇrebujeme zn´at procentu´aln´ı zastoupen´ı co nejv´ıce alikvotn´ıch t´ on˚ u. Z re´ aln´eho z´ aznamu t´ onu zahran´eho na klav´ır, respektive jeho kr´atk´e souvisl´e ˇc´ asti (obr. 7), lze algoritmicky zjistit zastoupen´ı alikvotn´ıch t´on˚ u procesem Fourierovy frekvenˇcn´ı anal´ yzy (obr. 8). Jedn´a se o docela komplikovan´e matematick´e operace13 , ale d´ıky programu Audacity m˚ uˇzeme tento rozbor prov´est pro libovolnou zvukovou kˇrivku (v menu Rozbor → Kreslit spektrum). Ke generov´ an´ı realistiˇctˇejˇs´ıch t´ on˚ u se pouˇz´ıv´a pamˇet’ovˇe i v´ ypoˇcetnˇe n´aroˇcnˇejˇs´ı Wavetable synt´eza, zaloˇzen´ a na nahran´ ych t´onech re´aln´ ych n´astroj˚ u (samplech).
12 Pro u ´plnost lze zm´ınit slovn´ıkov´ e heslo Keyboard expression“ na anglick´ em internetu, ” nebo technologii AfterTouch. 13 Podrobnˇ eji na adrese http://physics.muni.cz/∼cerm/fourier.html (cit. 31. 12. 2015).
8
Obr´ azek 7: Pr˚ ubˇeh t´onu hran´eho na klav´ır.
Obr´ azek 8: Frekvenˇcn´ı anal´ yza t´onu.
9
