Все о MIDI

     Можно многократно автоматически повторять проигрыш нужного места пьесы, на ходу меняя звучащие оркестровые инструменты и вслушиваясь в их совместные тембровые окраски. Можно "резать", "клеить", переставлять и комбинировать различные фрагменты мелодии, ускорять или замедлять темп, балансировать звучание каждого инструмента в группе, менять тембр отдельных музыкальных фраз, приводя их в соответствие с общей задумкой.

     Это не абстрактная аннотация новых возможностей, а искренний восторг человека, у которого исполнилась мечта. Я — программист по роду занятий, инженер-акустик по образованию, всю свою жизнь связан с музыкой, играя в аматорских оркестрах на фортепиано, саксофоне, и сочинял свои пьесы, не надеясь услышать когда-нибудь их в серьезном оркестровом исполнении. Теперь я любовно "выписываю" пение саксофона на фоне скрипок, экспериментирую с барабанами, микширую инструменты, регулируя баланс уровней, панораму, реверберацию. Причем это вовсе не игрушки, поскольку обеспечиваемое при этом качество звука весьма высокое. Кстати сказать, известный демонстрационный джазовый be-bop, сгенерированный аудиокартой SW60XG от компании Yamaha, даже профессиональный музыкант едва отличит от "живой" записи.

     Иногда можно услышать мнение о том, что использование компьютерных технологий в музыке приводит к снижению общего профессионального уровня композиторов и никогда не даст результата, сравнимого с "живым" исполнением мелодии. Однако, замечу, что подобные возражения до сих пор слышал только от дилетантов либо от музыкантов, которые на практике не знакомы с возможностями компьютеров.

     В самом деле, вряд ли удастся точно имитировать манеру исполнения саксофонистов Стэна Гетца, Джонни Ходжеса и все оттенки звучания их инструментов с помощью электронного синтезатора. Никакая компьютерная музыка не доставит такого удовольствия, как посещение концерта изумительного гитариста Энвера Измайлова. Сама атмосфера зала способствует рождению неповторимых оттенков звука.

     Но речь идет вовсе не о замене "живого" исполнения "механическим". Компьютерные технологии имеют свою область применения в музыке и могут служить достижению трех важных целей. Во-первых, профессиональные музыканты с их помощью получают возможность в процессе сочинения мелодии выверять свои замыслы, слышать композицию не в воображении, а наяву. Это очень полезно для обучения аранжировке музыки. Таким образом удобно готовить демонстрационные версии своих произведений, чтобы предложить их кому-либо для исполнения.

     Во-вторых, множество музыкальных сочинений пишутся не для концертного исполнения. Музыка к кинофильмам, фоновые мелодии для радиопередач, танцевальная музыка постоянно сопровождают нас в жизни. Мы с радостью слушаем эти мелодии, но вряд ли рассчитываем получить от них такое же эстетическое наслаждение, как от знаменитых шедевров классической или джазовой музыки. Все эти произведения могут быть вполне достойно озвучены исключительно электронными средствами.

     И в-третьих, очень многие люди одарены музыкальными способностями, но не имеют профессиональной подготовки. Их знаний и опыта не хватает для того, чтобы самостоятельно исполнить свои сочинения так, чтобы кого-то ими заинтересовать. Компьютерные технологии позволяют таким людям реализовать свои мечты и, по крайней мере, самим насладиться собственным творчеством.
     

     Компьютер играет Баха

     Что же представляет собой компьютерная музыка, и какие средства нужны для ее создания? Как известно, человек слышит звук благодаря восприятию ухом периодического изменения давления воздуха, вызванного колебанием в музыкальном инструменте. Если уловить эти волны с помощью микрофона и вывести на экран осциллографа, то можно обнаружить, что их форма будет уникальной для каждого музыкального инструмента в конкретных условиях. Посмотрите, как выглядят колебания, вызванные звучанием кларнета, гитары с нейлоновыми струнами (игра медиатором) и джазовой гитары (игра пальцами), исполняющих ноту "до" первой октавы (рис. 1).

     Для компьютерной обработки звука, в том числе записи и хранения, необходимо преобразовать его в дискретную, цифровую форму. Оцифрованные аудиоданные представляют собой набор значений амплитуды звукового колебания, измеренных через определенные промежутки времени. Для качественного воспроизведения звуковых сигналов обычно выполняют по 44 тысячи замеров в секунду. Так, для хранения трехминутной мелодии, оцифрованной с такой частотой дискретизации, потребуется более восьми миллионов чисел. Конечно, объем данных можно и уменьшить, но либо за счет применения специальных методов сжатия информации, либо снижая качество записи. Но в любом случае при восстановлении звука из такой последовательности чисел форма выходного сигнала будет ступенчатой, хотя и окажется более или менее близкой к исходному аналоговому колебанию (рис. 2).

     Однако существует и другая, принципиально иная возможность хранения музыкальной информации в удобной цифровой форме. Объем данных при этом будет намного меньшим, но важнее всего то, что такой способ обеспечит огромные дополнительные возможности для создания и редактирования музыки. Речь идет о MIDI.
     

     Электронный "оркестр" на звуковой плате

     Аббревиатура MIDI расшифровывается как Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Этим термином обозначается общепринятый стандарт обмена цифровыми данными между устройствами, выполняющими синтез и обработку электронной музыки.

     Принципиальное отличие музыкальной информации, соответствующей стандарту MIDI, от обычного оцифрованного звука состоит в том, что она представляет собой не закодированные значения амплитуд звуковых колебаний, а команды, описывающие инструментальный состав оркестра, участвующего в воспроизведении композиции, и нотные партитуры для каждого из этих инструментов. Этот стандарт совместно установили в 1983 г. крупнейшие производители электронных музыкальных инструментов: Korg, Roland, Yamaha. Он обеспечил возможность взаимодействия синтезаторов и других электромузыкальных устройств, разработанных независимыми производителями.

     Откуда бы ни поступила на устройство команда MIDI, оно тут же сгенерирует звук, соответствующий ей. Таким образом, через этот интерфейс можно управлять целым электронным оркестром с одного пульта. Очень часто подобные устройства по своему внешнему виду напоминают клавиатуру пианино и соответственно называются MIDI-клавиатурами. Но на компьютере пульт управления чаще всего реализуется программно в виде специального приложения — секвенсора. На рис. 3 показан экран такой программы.

     Секвенсор и звуковая плата, по сути, представляют собой два соединенных вместе MIDI-устройства. Композитор с помощью секвенсора формирует MIDI-команды, которые передаются на звуковую плату. Последняя, исполняя полученную "партитуру", генерирует звуки заданного тембра, длительности и высоты. В окне секвенсора, изображенном на рис. 3, содержится лишь одна такая команда с числовыми параметрами, заставляющая аудиоадаптер синтезировать как раз тот самый звук кларнета ("до" первой октавы длительностью одна четверть и громкостью сто единиц), форму сигнала которого мы рассматривали раньше.

     Первоначально звуки, издаваемые электромузыкальными инструментами, были очень ненатуральными. Вследствие этого такие устройства использовались только для создания экзотических эффектов в композициях отдельных жанров музыки, и многие композиторы относились к ним несерьезно. Большие изменения в этой области произошли с появлением микропроцессоров. На основе цифровых технологий были созданы знаменитые синтезаторы — "Корги", "Роланды" и "Ямахи" — гордость или мечта многих музыкантов. Все они обеспечивают широкие возможности управления характеристиками звука, а набор инструментов, которым они могут подражать, широк и разнообразен. Кстати, эти звуки и в самом деле представляют собой фрагменты звучания настоящих инструментов, записанные с высоким качеством, и хранятся в так называемой волновой таблице (wave table) в памяти синтезатора.

     Иногда синтезатор содержит несколько различных образцов звука одного и того же инструмента, причем характером звучания каждого из них можно управлять. В результате, такими электронными средствами нетрудно с высоким качеством имитировать многотембровую партию, иногда даже существенно меняя манеру исполнения для каждого инструмента. И хотя существуют пьесы, в которых подобным образом невозможно абсолютно точно добиться желаемого результата, но синтезировать некий "полуфабрикат" для промежуточных целей удается практически всегда.

     Рабочее место компьютерного аранжировщика в наиболее типичном случае содержит следующие аппаратные и программные средства:

• собственно компьютер;
• звуковую плату с аудиотрактом высокого качества, синтезатором звуков, работающим с волновыми таблицами и входным MIDI-разъемом;
• высококачественные акустические колонки или наушники;
• MIDI-клавиатуру;
• программу-секвенсор;
• звуковой редактор для обработки сэмплов.

     Все эти компоненты сегодня доступны любому заинтересованному музыканту как по стоимости, так и по наличию на прилавках компьютерных магазинов.

     В такой рабочей станции звуковая карта является источником голосов различных инструментов, количество которых зависит от свойств табличного синтезатора, установленного на плате. Это число практически никогда не бывает меньше 128, включенных на сегодняшний день в стандарт General MIDI (см. таблицу "Перечень инструментов…"). Само собой разумеется, что качество звучания инструментов у разных аудиоадаптеров может различаться столь же кардинально, как и настоящих музыкальных инструментов производства разных фирм. Поэтому плату желательно выбирать не наобум, а предварительно ознакомившись с ее возможностями или прочитав авторитетный отзыв о них.

     Естественно, что звуковая плата, как и любое другое аппаратное устройство, нуждается в программном обеспечении. Музыкант, как правило, имеет дело с программой-секвенсором. Наиболее известными среди них являются Cakewalk Pro Audio, Cubase и Digital Orchestrator, каждая из которых существует в нескольких версиях. Следует заметить, что все эти программы от конкурирующих между собой фирм предоставляют пользователю разнообразные возможности, однако при этом их интерфейсы и приемы работы с ними очень похожи. Сегодня мы познакомим вас с секвенсором Cakewalk, но если вам по душе другая программа, не отчаивайтесь — радикально переучиваться не придется.
     

     Cakewalk Pro Audio — надежный помощник музыканта

     Секвенсор позволяет создавать, редактировать, сохранять, воспроизводить музыкальные композиции в виде последовательности MIDI-команд. Однако программировать их непосредственно вам не придется, пользовательский интерфейс секвенсора позволит вместо этого манипулировать более привычными для композитора-аранжировщика понятиями, объектами и величинами.

     Музыкант имеет возможность выбирать состав инструментов оркестра (рис. 4), видеть потактовую разметку их партий, предварительно регулировать относительный уровень громкости каждого из них, задавать размещение исполнителей в панораме оркестра, мгновенно транспонировать партию любого инструмента. Во время исполнения пьесы можно прослушивать соло выбранных инструментов или, наоборот, заглушать их, изменять темп игры, автоматически повторять избранный фрагмент, другими словами, вслушиваться в создаваемое произведение настолько детально, насколько вы пожелаете.

     Работая с отдельным инструментом в оркестре, композитору удобно обратиться к другому окну программы, показанному на рис. 5. В его левой части мы видим фортепианную клавиатуру, а на графиках по горизонтали откладывается время от начала исполнения пьесы. Здесь вы можете с высокой точностью (1/480 доля целой ноты) определить момент начала, длительность проигрывания и громкость (прямые линии внизу) каждого звука. Манипулируя мышью, можно добавлять ноты, исполняемые в нужный момент времени, а также в случае необходимости изменять любой из ее параметров. Из этого окна вы сумеете прослушать партию данного инструмента в желаемом темпе, тут же исправляя неудачные фрагменты.

     С партией ударных инструментов удобно работать в окне, показанном на рис. 6. Здесь в каждой строке отображена партия отдельного инструмента из состава ударной установки. можно также манипулировать нотами с помощью мыши, равно как и изменять их характеристики, например регулировать громкость каждого удара по любому инструменту, как, впрочем, и всей установки в целом.

     Для композитора, не представляющего своей работы без традиционного нотного стана, существует соответствующее окно (рис. 7). И здесь также можно с помощью мыши редактировать нотный текст. При проигрывании любого фрагмента произведения мы видим линию-курсор, которая перемещается по тексту, указывая играемые в данный момент ноты. Воспроизведение можно в любой момент остановить, изменить ноты и переиграть фрагмент, либо же заставить программу исполнить всю композицию сначала. Партитуру любого инструмента, как и всей пьесы, можно распечатать, выполнив небольшую предварительную настройку.

     Сведущие люди могут воспользоваться прямым доступом к коду партитуры в формате MIDI-команд, отображаемому в специальном в окне (рис. 8). Эти команды автоматически формируются секвенсором по мере работы композитора в любом из перечисленных окон, но, по сути, именно на их основе строятся все остальные формы представления произведения.

     После аранжировки как таковой, естественно, следует окончательная студийная работа по сведению всех дорожек с помощью микшера (рис. 9). На его виртуальной панели можно отрегулировать баланс громкости инструментов, интенсивность реверберации и хоруса для них, расстановку исполнителей в панораме оркестра. В секвенсоре можно одновременно открыть несколько окон (рис. 10) и мгновенно переключаться из одного в другое.

     Для людей, умеющих играть на фортепиано, будет полезно также приобрести MIDI-клавиатуру, которая обеспечит возможность поочередно проигрывать и записывать партии всех инструментов. При этом мы добавляем в партитуру каждый последующий голос, одновременно прослушивая его на фоне записанного нами ранее ансамбля. Новые инструментальные партии немедленно отображаются в отдельных окнах секвенсора.

     Современные секвенсоры позволяют микшировать MIDI-партитуры с оцифрованным звуком — сэмплами, записываемыми непосредственно с микрофонного или линейного входа звуковой платы, причем таких сэмплов можно накладывать одновременно несколько. Таким образом к синтезированному аккомпанементу можно дописать вокал, исполняемый собственным голосом.

     Итак, мы лишь слегка приоткрыли для вас окна в мир компьютерной музыки. Более подробную информацию по этой теме можно найти в перечисленных выше книгах, которые сейчас нетрудно приобрести в Украине.