Тембр звука. Искажения тембра, способы управления тембром в тракте звукопередачи

Понятие тембра звука. Данная характеристика звука определяется ни чем иным как обертонами или дополнительными колебаниями, которые неизбежно возникают наряду с основным тоном. Причем следует заметить, что ноты одинаковые по высоте, но взятые на различных инструментах, или даже просто на различных струнах, например, гитары, имеют разное звучание именно из-за разного тембра. Благодаря этому параметру мы и можем наблюдать такое разнообразие звучаний инструментов ансамбля или оркестра. Всё это определяется материалом и формой звучащего тела, участвующими в образовании звука резонаторами, способом извлечения звука. Большое влияние на тембровую окраску звука оказывает также момент его возбуждения и угасания. В речи, благодаря Т., различаются гласные и другие сонорные звуки; основную роль при этом играют первая и вторая форманты. Характеризуясь именно Т., каждый звук речи может быть любой высоты и интенсивности. В то же время соотношение частоты основного тона с формантами и гармоническими обертонами определяет индивидуальные особенности речи говорящего; ведущая роль принадлежит здесь третьей и более высоким формантам. В речевой интонации благодаря Т. различают всевозможные оттенки эмоций: радость, неудовольствие, угрозу и т. п. Гармоническое искажение. Тембр звука зависит от присутствия в нём тех или иных гармоник. Именно по этой причине звук флейты отличается от звука кларнета. Под гармоническим дисторшном (искажением) понимают введение новых гармоник, связанных в музыкальном плане с уже присутствующими в оригинальном варианте сигнала. Это, несомненно, вызывает определенные изменения в тембре. Большой музыкальностью отличаются четные гармоники, которые обогащают звук, добавляют ему яркости и полноты. Большинство ламповых устройств генерируют искажения именно с четными гармониками.

Искажения с нечетными гармониками, генерируемые, например, магнитной аналоговой лентой, часто добавляют в звук грубые, резкие, острые призвуки. Тем не менее, продуманное количество таких гармоник способно также обогатить и углубить звучание. Хоть высокочастотные гармоники, сформированные аналоговым искажением, зачастую добавляют в звук «песок» и нарушают музыкальность, использование LP-фильтра (обрезного фильтра ВЧ), позволит сделать результат более приятным на слух. Следуют еще два очень важных вывода:

- тембр звучания музыки и речи изменяется в зависимости от изменения громкости и от транспонирования по высоте. При изменении громкости меняется восприятие тембра. Во-первых, при увеличении амплитуды колебаний вибраторов различных музыкальных инструментов (струн, мембран, дек и др.) в них начинают проявляться нелинейные эффекты, и это приводит к обогащению спектра дополнительными обертонами. Во-вторых, с увеличением уровня громкости изменяется чувствительность слуховой системы к восприятию низких и высоких частот (о кривых равной громкости было написано в предыдущих статьях). Поэтому при повышении громкости (до разумного предела 90…92 дБ) тембр становится полнее, богаче, чем при тихих звуках. При дальнейшем увеличении громкости начинают сказываться сильные искажения в источниках звука и слуховой системе, что приводит к ухудшению тембра. Транспонирование мелодии по высоте также меняет воспринимаемый тембр. Во-первых, обедняется спектр, поскольку часть обертонов попадает в неслышимый диапазон выше 15…20 кГц; во-вторых, в области высоких частот пороги слуха значительно выше, и высокочастотные обертоны становятся не слышны. Включение в схему микшерного пульта электрических фильт- ров различных типов дает звукорежиссеру возможность в необходимых случаях оперативно корректировать тембр звучания как отдельных инструментов, так и ансамбля в целом. Частотная коррекция (которую, если говорить строго, правильнее было бы назвать введением в тракт звукопередачи преднамеренных частотных искажений) используется сейчас при всех видах звукозаписи, но наиболее широкое распространение она получила при записях эстрадной и развлекательной музыки. Некоторая вольность, предоставляемая звукорежиссеру в выборе звуковых окрасок в этом случае, тенденция к использованию разнообразных звуковых эффектов и трюковых приемов для придания звучанию своеобразного блеска и оригинальности делают применение электрических фильтров при записи совершенно необходимыми. В обычных же случаях управление частотной характеристикой тракта звукопередачи может помочь сгладить возможные недостатки акустики студии (например, ее формантный характер), а также улучшить четкость звучания отдельных инструментов, искусственно подчеркивая характерные для них спектральные составляющие.

Основы синтеза звука

В основе различного звучания музыкальных инструментов лежит индивидуальная тембровая окраска. Порой, чтобы подчеркнуть особенность звучания музыкального инструмента, употребляют термин «голос». Голоса музыкальных инструментов настолько индивидуальны, что мы с легкостью можем различить их в звучании симфонического оркестра. Созданный с помощью музыкального инструмента звуковой сигнал состоит из нескольких характерных фрагментов — фаз. Так, например, при нажатии на клавишу рояля амплитуда звука сначала быстро возрастает до максимума, а затем немного спадает. Начальная фаза образования звука называется атакой (attack). Длительность атаки для различных музыкальных инструментов варьируется от единиц до нескольких десятков или даже сотен миллисекунд. После атаки начинается поддержка (sustain), в течение которой уровень сигнала примерно постоянен или плавно изменяется (в случае применения амплитудного вибрато). Ощущение высоты звука формируется как раз во время поддержки. Далее идет участок относительно быстрого затухания (release), величины сигнала. Огибающая колебаний во время атаки, поддержки и затухания называется амплитудной огибающей. Для создания электронного аналога реального звука, т.е. для синтеза звука, необходимо воссоздать огибающие гармоник, из которых состоит реальный звук. Обобщенно технология создания звука в электромузыкальных цифровых синтезаторах выглядит примерно следующим образом. С помощью цифрового устройства, использующего один из методов синтеза, генерируется так назы­ваемый сигнал возбуждения с заданной высотой звука. Он должен иметь спектральные характеристики, максимально похожие на характеристики звука имитируемого музыкального инструмента на стадии поддержки. Затем сигнал возбуждения подается на фильтры, имитирующие амплитудно-частотные характеристики излучающих звук поверхностей (корпус, дека и т. д.) реальных музыкальных инструментов, и фильтры, управляемые сигналом амплитудной оги­бающей, которые создают эффект наличия большого количества высокочастотных составляющих на стадии атаки и последующего их уменьшения на стадии затухания. Одновременно формируется огибающая сигнала с помощью умножения временных отсчетов сигнала на временные отсчеты образцовой для данного типа музыкального инструмента амплитудной огибающей. Дополнительно могут быть добавлены частотное и амплитудное вибрато. Далее сигнал может подвергнуться электронной обработке с целью создания эффектов реверберации, хоруса, флэнжера и др. Если синтезируется несколько одновременно звучащих различных музыкальных инструментов то большинство описанных операций выполняется для каждой ноты каждого инструмента отдельно. Результирующий сигнал получается путем суммирования в цифровом виде всех составляющих звуков и только после этого преобразуется из цифрового в аналоговый с помощью высококачественного ЦАП. Естественно, в конкретных реализациях цифровых синтезаторов музыкальных звуков некоторые этапы могут быть упрощены или вовсе отсутствовать, что, конечно, ухудшает качество звука. Обычно синтезаторы получают упрощенное название по типу примененного в них генератора сигнала возбуждения. Например, если применяется волновой табличный генератор, то и все устройство целиком может быть названо «wavetable synthesizer» - WT-синтезатор. Рассмотрим некоторые методы синтеза звука, применяемые в синтезаторах электронных музыкальных инструментов и в синтезаторах звуковых карт: Субтрактивный синтез звука. Субтрактивные инструменты являются основой, на которой построена индустрия программных и аппаратных синтезаторов. Что же мы имеем в виду, когда говорим «субтрактивный синтез»? Субтрактивный означает вычитательный. Для создания звука берется сложная необработанная звуковая волна, богатая гармониками, после чего осуществляется фильтрация, с помощью которой из этой волны удаляются «лишние» и усиливаются нужные частоты, получая в результате только желаемый тембр. Основной частью этого процесса являются разные фильтры. Популярность синтезаторов зависит от качества их фильтров. Таблично-волновой синтез.В течении многих лет существовала неразбериха относительно того, что считать таблично-волновым синтезатором. В то время как большое количество синтезаторов (и сэмплеров) используют сэмплы хранящиеся во внутренней памяти, некоторые эксперты предъявляют особые требования к инструменту, описываемому как таблично-волновой синтезатор. FM-синтез звука.Возможно, этот вид синтеза остался недооцененным. Но если вы освоите частотную модуляцию (Frequency Modulation — FM) со всеми ее операторами и алгоритмами, то больше вам будет нечего бояться. Также как и в случае с FM радио, эта технология основывается на использовании несущей волны (модулируемый сигнал) и модулирующей волны. Все что нужно, это чтобы эти сигналы были простыми синусоидами. В 1975 году истек патент на использование этой технологии, но еще спустя многие годы этот рынок оставался подконтрольным Yamaha, и только Yamaha. Аддитивный синтез. Как уже говорилось, на протяжении длительного времени индустрию электронной музыки возглавлял субтрактивный синтез. Эти синтезаторы были одними из первых добившихся коммерческого успеха, мало того, они и по сей день остаются одними из самых успешных. По своей природе субтрактивный синтез ограничен. Хотя с его помощью можно достичь очень много. Аддитивные синтезаторы работают по обратному принципу. Вместо того чтобы отрезать все лишнее от сложного сигнала, сложные звуки создаются путем нагромождения простых сигналов, изменяя при этом их высоту и амплитуду. Модульный синтез. Этот вид синтеза долгое время был доступен только профессиональным студиям, университетам и очень богатым музыкантам. В наши эти инструменты были воссозданы в программных продуктах, и стали еще мощнее, чем были. Модульный синтез беспрепятственно и интерактивно отображает сигнальный путь и маршрутизацию модуляции, что не всегда легко воспринимается. Это идеальный инструмент для образовательных целей. Многим музыкантам может просто не понадобится такое мощное орудие синтеза. Модульный синтез имеет много составляющих, и никто никогда не скажет, что это быстрый процесс. Выбор модульного синтезатора для быстрого создания баса или статического пэда вряд ли можно назвать мудрым решением. Но для тех, кто желает выйти за пределы ограничений традиционных синтезаторов, модульные модели могут предложить бесконечную палитру цветов и оттенков.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: