Цифровой звук. Реальный мир стр.237

Рис. 9.26. Классический вариант прямоугольного колебания — меандр (слева); при сужении (сокращении длительности) импульса (справа) происходит изменение спектра прямоугольного колебания и, соответственно, тембра звука (энергия гармоники основной частоты уменьшается, перераспределяясь между высшими гармониками)

импульса происходит снижение энергии гармоники основной частоты, которая перераспределяется между высшими гармониками. В спектре прямоугольного колебания, состоящего из коротких импульсов, когда интервал между импульсами значительно превышает длительность импульсов, имеются все гармоники, и четные, и нечетные, а не только нечетные, как в случае классического прямоугольного колебания — меандра.

В программе SoundSchool параметр, характеризующий ширину импульса, обозначен названием “symmetry”, но в большинстве синтезаторов используется другая терминология — “pulse width” (ширина импульса) или “duty cycle” (коэффициент заполнения). В одних синтезаторах предусмотрена непрерывная регулировка этого параметра, а в других — только возможность выбора одного из нескольких заданных значений. Далее в этой главе мы будем иметь дело с этим параметром при изучении способа модуляции, получившего соответствующее название — широтно-импульсная модуляция.

Огибающие

Клавиатура, по сути, — это всего лишь ряды клавиш, точнее — клавиш, оснащенных датчиками скорости нажатия-отпускания, и ее функция по большому счету сводится к включению и выключению звука нот. Простой электронный звуковой сигнализатор, например, в микроволновой печи работает аналогичным образом: он включается — и вы слышите звук, оц выключается — и звук прекращается. Разница лишь в том, что звуки инструментов, ласкающие слух, куда сложнее.

Возьмем, например, акустическое пианино: клавиши в нем действуют аналогично клавишам клавиатуры. Нажимаем клавишу — и молоточек бьет по струне. Отпускаем клавишу — и демпфер гасит вибрации струны, а, соответственно, исчезает и звук. Клавиатура огромного концертного рояля Steinway, как ни крути, — это всего лишь заурядный набор выключателей, но звук у этого рояля выдающийся! Резкая, мощная атака при нажатии клавиши, сдвиг спектра звука после удара по клавише; плавное угасание звучания струны, пока клавиша нажата; и после отпускания клавиши фетровый демпфер ложится на струну, мягко гася ее вибрации.

Короче говоря, звук, создаваемый акустическими инструментами, изменяется во времени. В технологии синтеза звука необходим инструмент придания поведению звука во времени более сложного характера, а не просто “внезапно возник и так же внезапно оборвался”. В инструментах синтеза звука, от первых аналоговых синтезаторов и до новейших программных синтезаторов, для моделирования характера изменения звука во времени в электронных инструментах используется технология огибающей (envelope).

Что такое огибающая

Огибающая (рис. 9.27) — это линия, описывающая изменение такого параметра звука, как громкость, во времени. В синтезаторах для создания огибающих используются специальные генераторы огибающих — специальные модули, вырабатывающие управляющие сигналы, которые используются для изменения громкости звука. Генератор огибающей не создает звукового сигнала, он просто управляет чем-то еще. Представьте себе, что вы дирижируете виолончелистом — вы делаете движение рукой вверх, чтобы он играл громче, а когда хотите, чтобы виолончелист играл тише, делаете движение рукой вниз. Рука дирижера — это эквивалент управляющего сигнала генератора огибающей: она задает огибающую сигнала (кривую изменения громкости во времени), которую исполнитель преобразует в громкость звука (фактический уровень звука).