Spacializace Jiří Lukeš HAMU, katedra skladby – 3. ročník
1. Úvod Technologie Spacializace se zabývá modelováním zvuku ve virtuálních či reálných prostorech. Je pevně spjata s dlouhým vývojem elektroakustické hudby v průběhu zejména druhé poloviny dvacátého století. Stejně, jako u celé řady dalších avantgard napříč uměním, i zde hraje velkou roli neustálý technologický vývoj. Teprve byla
s rozvojem real-time elektro-akustické performance, která
podmíněna
technologickým
zázemím
prudkého
rozvoje
výpočetní techniky, mělo smysl uvažovat o vzájemné interakci znějícího zvuku a prostorových parametrů, které se v tomto zvuku následně odrážejí tak, že mohou tyto procesy probíhat v reálném čase. V roce 1991 vznikl v Ircamu1 projekt za účelem vytvoření virtuálního akustického procesoru Spat~ , který by skladatelům, performerům a zvukovým designérům umožňoval kontrolu nad šířením zvuku ve virtuálních če reálných prostorech. Výzkumy se odehrávaly
ve
zvukových
laboratořích
Ircamu,
částečně
také
zahrnovaly patenty pro signálový processing vyvinuté v Télécom Paříž. Dalším úkolem bylo optimalizovat vytvořené skripty a patche do uživatelského rozhraní programu Max/MSP2 tak, aby byly uživatelsky dostupné a ovladatelné v reálném čase. Tak byla umožněna
uživatelská
kontrola
multikanálových
systémů
ve
studiích, popř. koncertních sálech. Další moduly umožňují 3D reprodukci pro sluchátka (binaurální poslech), stereo/kvadrofonní systémy, vektorově směrovaný zvuk, a konečně systém Ambisonic. Jedním ze zásadních nástrojů pro modelování zvuku v prostoru je nástroj Spat~, o kterém detailně pojednává tato publikace. Analýza toho, jakým způsobem probíhá kontrola parametrů u tohoto 1 Ircam – Institut de recherche et coordination acoustique/musique, [online] - http://www.ircam.fr 2 Max/MSP – software/programovací jazyk pro práci s real-time zvukem, obrazem a videem, [online] – http://cycling74.com
nástroje pak může sloužit k dalšímu tvůrčímu rozvinutí daných tezí např. v instrumentačním procesu, což v praxi přináší zpětné promítnutí nových technologií do technologií starých – řekněme „analogových“...
2. Spat~ Spat~ je modulární objekt pro Max/MSP, který představuje spatializační procesor, jenž v reálném čase integruje lokalizaci zvuku v prostoru spolu s akustickými parametry tohoto prostoru.
Tento
procesor přijímá akustické/syntetické zvuky, na které následně v reálném
čase
aplikuje
spatializační
parametry.
Výsledný
multikanálový zvuk je distribuován do prostoru prostřednictvím nainstalovaného
reprosystému.
Modifikovatelnost
spatializačních
parametrů v reálném čase činí z této technologie de facto nový zvukově-prostorový nástroj... Hlavní výhodou procesoru je fakt, že není navržen pro konkrétní práci s konkrétní sestavou, tedy je více či méně univerální. Umožňuje korigovat v reálném čase akustické nedostatky prostoru. Dalším důležitým parametrem je zpracování dvou základních parametrů (pozice zvuku v prostoru a délka dozvuku) jedním procesorem. To umožňuje vzájemné prolnutí těchto dvou parametrů a následně k věrohodnějšímu modelování zvuku v prostoru. Zpětně promítnuto je Spat~ schopen imitovat danou akustiku prostoru, v kterém se právě nachází.
3. Podrobný popis Spat~ modulů Celý Spat~ procesor je tvořen knihovnou objektů, která se dále dělí na tři základní kategorie: DSP objekty, low-level control objekty a high-level control objekty.
3.1 DSP objekty - Source~ modul, Room~ modul, Pan~ modul, Out~ modul Tento
systém
čtyř
modulů
přijímá
vstupní
instrumentální/syntetický signál, výstupem jsou dva signály jdoucí do Room~ modulu. První signál se nazývá face, nese informaci o směrové charakteristice zdroje zvuku. Omni singál nese akustickou informaci o rozptylu zvuku do všech směrů, která je následně Room~ modulem transformována do parametru dozvuku. Dalším zpracovává
důležitým
parametrem
parametr
různých
je
tzv.
vzdáleností
“pre-delay”, zdrojů
který
zvuku
od
posluchače. To má logicky za následek tvorbu tzv. Dopplerova efektu, tj. změna výšky zvuku v závislosti na změně polohy zdroje od posluchače. Pro jemné spektrální korekce obsahuje Room~ modul vestavěné ekvalizéry obou singálů (face a omni signál). Room~ má za úkol realizovat reverb signálu. Na vstupu přijímá dva signály, na výstupu je sedm signálů, které jsou děleny do tří kategorií: center – signály zahrnující přímý zvuk sides – levý a pravý signál (směrový zvuk) surround – čtyři signály zahrnující rozptyl zvuku v místonsti Výstupní signál představuje rozšířený 3/2 formát prostorového zvuku. Časová struktura, která má přímý vliv na příp. spektrální korekci vstupního signálu, je určena čtyřmi parametry. direct – přímý zvuk bez zpoždění, výstup center early – drobné odrazy mezi sides signály (lze nezávisle ovládat dobu a intenzitu odrazu obou signálů) cluster – vzorek pozdějších odrazů distribuovaných mezi čtyři surround kanály reverb – signál, který tvoří reverb pomocí zpoždění parametru decay Pro krátké odrazy platí časy v rozmezí 20 – 40 ms, pro dlouhé odrazy 40 – 100 ms, 100 ms a více pro dozvuk...Tato čísla jsou odvozena ze studií akustiky koncertních síní.
Pan~ modul přijímá na vstupu sedm výstupních signálů z modulu Room~. Ovládací interface modulu je rozdělen na dvě části: lokalizace zdroje zvuku a nastavení reprosoustavy.
Z
výše
uvedeného
obrázku
je
patrné,
že
hlavní
parametry
reprosoustavy jsou úhel natočení a vzdálenost od zdroje zvuku. Konstrukce procesoru počítá s umístěním všech reproduktorů v rovnoměrné
horizontální
poloze.
Pokud
dojde
k
modifikaci
vzdálenosti zdroje, neprojeví se to bzprostředně na hlasitosti zvuku. Decoder~ je modul, který realizuje časové a spektrální korekce výchozího signálu před jeho zasláním do reprosoustavy. Výstupní filtry provádí ekvalizaci frekvenční odezvy reproduktoru separátně.
Různé nastavení delaye (zpoždění) rovněž moduluje
odlišné akustické situace, které mohou v prostoru nastat.
4. Spat_OPer modul Jádro Spat_OPer modulu tvoří rozhraní, které je uživatelsky ovladatelné při hraní v reálném čase. I tento modul se vnitřně dělí na čtyři části: percepční hodnocení akustické kvality lokalizace virtuálního zdroje záření zvuku vysílané virtuálním zdrojem (směrovost) konfigurace reprosoustavy
Ovládání procesoru je realizováno pomocí zpráv, které dále ovládají parametry DSP. Percepční hodnocení kvality zvuku je úzce spojeno s celkovou architekturou sálu, ve kterém zvuk zní, poloha posluchače a poloha zdroje zvuku, směrovost zdroje zvuku. Další percepční faktory úzce souvisí opět s architekturou sálu.
5. Závěr Technologický výzkum akustiky hudebních síní a nahrávacích studií
bezesporu
patří
k
bytostně
technologickým
aspektům
přemýšlení o hudbě jako takové. Aby mohla být naměřená data, která
jsou
číselně
kodifikována,
nějak
prakticky
využita
pro
hudebníky a hudební performery, musí existovat rozhraní mezi živou osobou – interpretem, a technologií na straně druhé. Právě toto rozhraní představuje procesor Spat~, který byl v této stati podrobně rozebrán.
Z výše uvedených charakteristik je patrné, že tento
procesor je přístupný pouze úzké skupině hudebníků – performerů, kteří navíc jsou schopni ovládat Max/MSP. Stále více mi však dochází, že i pro ty ostatní “klasicky” smýšlející hudební skladatele, performery je tato technologie přínosná. Řečeno jejich terminologií, procesor Spat~ umožňuje různým způsobem “instrumentovat” zvuk v prostoru v závislosti na jeho akustických danostech. Tady bych chtěl poukázat na fakt, jakým způsobem může dnes technologie obohatit
–
osvěžit
klasický
způsob
práce
např.
s
vokálně-
instrumentální hudbou prostřednictvím jistého ovládnutí způsobu práce s akustickými danostmi prostoru. Tak jej chápu i já ve své dosavadní instrumentální tvorbě. Pro mne je zásadní fakt, jakým způsobem skladatel zachází s tím, jak ovlivnit percepci daného díla posluchači. Spacializace je jedna z technologií, která organicky zprostředkovává akustickou percepci díla. Právě ona „asociace hudební materie s prostorem“ je pro mne jedním z klíčových prvků a vede mne k bližšímu studiu spacializace. Podobný problém lze pozorovat také u osvětlení prostoru, v kterém
hudba zní. Právě zde spatřuji zatím velké rezervy. V budoucnu bych si dokázal představit např. určité rozšíření akustického procesoru Spat~ o další modul, který by řešil dynamický vývoj osvětlení sálu během koncertu/performance. Né však separátně, ale v rámci závislosti dané akustiky na celkovém osvětlení prostoru. To by přispělo k celkově lepšímu ovládání percepčního prostředí. Jak je známo, přítomnost světla má vliv na celkový průběh biorytmu člověka, tudíž má jistý vliv i na percepci uměleckého díla.
Literatura Spatialisateur - The Spat~ Processor and its Library of Max Objects. Paříž - Ircam 1995, rev. 2006
Current Technologies and Compositional Practices for Spatialization: A Qualitative and Quantitative Analysis. In: Computer Music Journal, str. 10–27, Massachusetts Institute of Technology, 2011
