3.3. Музичне комп’ютерне програмне забезпечення

Безумовно, серцем кожної студії, а також головним інструментом сучасного електронного композитора та аранжувальника є комп’ютер. За останні 20 років можливості комп’ютерного аранжування зросли в десятки разів. Сучасні програмні технології дозволяють максимально наближено та реалістично відтворювати звуки живих інструментів та вантажних аналогових синтезаторів за допомогою спеціальних бібліотек сем плів та, власне, семплерів. Це стало можливим, завдяки значному збільшенню масивів жорстких дисків на комп’ютерах. Наприклад, бібліотека симфонічного оркестру «Vienna» має розмір понад 70 Гб, а про безчисленні бібліотеки для створення електронної танцювальної музики, годі й говорити.

Головним середовищем для створення музики за допомогою комп’ютера є секвенсор.

Секвенсор (від лат. sequestro – відокремлювати) – електронний пристрій, який, маючи великі сервісні можливості – до 8 звукових доріжок (треків) з монітором, показники розташування пісень, функцію дистанційної синхронізації, накопичувачі, старт, стоп, входження в запис, метроном тощо, – дозволяє програмувати автоматичне відтворення фрагментів музичних творів.

Як відомо, на сьогоднішній день для створення електронного аранжування, використовують програмне забезпечення на двох платформах:

РС (Microsoft Windows) та МАС (Apple Mac OS або Macintosh). Для кожної з цих двох платформ, в сфері комп’ютерного аранжування, сформувалася своя власна специфіка роботи. Так, аранжувальники, які працюють на базі платформи «РС» переважно використовують програмне забезпечення (секвенсори) «Steinberg Cubase» або «Ableton Live», тоді як ті, хто працює на платформі «МАС» зазвичай використовують секвенсер «Logic» від «Apple». Проте, існують також вийнятки, оскільки «Cubase» та «Ableton Live» реалізовані для обидвох платформ «РС» та «МАС», в той час як «Logic» реалізован тільки під платформу «МАС», оскільки даний секвенсор є також продуктом компанії «Apple». Існує також мультиплатформений секвенсор «Pro Tools», що, зазвичай, використовують для зведення живих інструментів або для монтажу звукового рядо до кінофільмів. Флагманом серез систем «Pro Tools» є програмно-апаратний комплекс «Pro Tools HD» – в такому випадку, робота секвенсора тісно взаємодіє із цілою низкою спеціальних зовнішніх пристроїв. Системи «Pro Tools HD» є досить дорогим задоволенням в музичній індустрії і тому, нажаль, окупаються дуже рідко.

Охарактеризуємо найпопулярніші хости на сьогоднішній день.

Cubase – серія комп’ютерних програм багатоканального зведення, що включають в себе MIDI-секвенсер і Аудіоредактор, створена німецькою фірмою Steinberg. Перша версія, що працювала на комп’ютері Atari ST, була запущена 1989 року (див. Додаток Г).

В секвенсорі Cubase запис та створення музичних композицій відбувається в спеціальних проектах (сесіях), що складаються з MIDI, аудіо, інструментальних, групових та ефекторних доріжок (каналів). Програма дозволяє змікшувати всі треки у звуковий файл формату .wav, мр3, ААс, тощо

Слід зазначити, що хоча і стандарти MIDI і стандарти збереження аудіо інформації підтримують переважна більшість сучасних секвенсорів, імпортування чи експортування цілісного проекту між Cubase та іншою подібною програмою багатоканального зведення, наприклад Logic Pro, Pro Tools, Digital Performer, або Cakewalk виглядає проблематичним.

Починаючи з версій 1996–97 року, Cubase підтримує роботу з VST-плаґінами, що були розроблені тією ж компанією Steinberg, і невдовзі стали стандартом для майже всіх програм багатоканального зведення.

Logic Pro – професійна програма для створення музики компанії Apple inc., орієнтована на роботу з операційними системами Mac OS X. Logic Pro є частиною програмного комплексу Logic Studio. До шостої версії розроблявся німецькою фірмою Emagic і так само був доступний для платформи Windows . До версії X, не мав вбудованих інструментів графічної пітч – корекції, як це було реалізовано в конкуруючій DAW Cubase фірми Steinberg, функція носить назву «VariAudio». Версія 10.xx вже має інструмент Flex Pitch, який має рівний функціонал в порівнянні з VariAudio. Також в десятій версії був кардинальним чином перероблений інтерфейс програми.

FL Studio (раніше Fruity Loops) – редактор-секвенсор для написання музики, створений в 1998 році програмістом Дідьє Дембреном (також відомим під псевдонімом «gol»), який розробляв цю програму вісім років, і що випускається компанією Image-Line Software. Музика створюється шляхом запису і зведення (звукозапису) аудіо-, або MIDI-матеріалу. Готова композиція може бути записана у файл з розширенням WAV, MP3 або OGG. Програма написана мовою програмування Delphi

У програмі міститься 4900 звукових ефектів, які допомагають як складати, так і редагувати музику. В наш час [Коли?] продуктом компанії користуються близько 80 тисяч користувачів по всьому світу.

Названий на честь героя фільму «Хакери» – Фруктової Петлі.

FL Studio є доріжковий патерн секвенсором, де створення музики відбувається в панелях Piano Roll, Step Sequencer і потім здійснюється збірка у вікні Playlist, та кінцева обробка у вікні Mixer. Є великий набір вже готових інструментів і безліч ефектів, які можуть бути задіяні в режимі реального часу.

Редактор Piano Roll використовується для написання складних поліфонічних партій. По суті Piano Roll є нотним станом, але в більш доступній формі: можна писати партитуру, керуючись лише власним слухом. Редактор представлений у формі віртуальної клавіатури піаніно і містить 128 клавіш. Кожна клавіша є нотою. Використовуючи такий тип візуального редактору, можна обійтися без додаткових позначень знаків альтерації та пауз, що значно спрощує створення партитури.

Плейлист цього редактору розмежований розділами. Ці розділи позначають часовий період звучання ноти. Тобто клавіатура – це вісь Y, а часовий розмежовувач – це вісь Х.

Головна складова проекту композиції – генератор (канал).

Генератор синтезує або відтворює звук. Генераторів в проекті композиції може бути необмежена кількість. Кожен генератор володіє своїми налаштуваннями, унікальним звуком, що імітує будь-який інструмент. Для генераторів програмуються нотні партитури, записувані в Piano Roll. Партитури у FL Studio мають кінцеву довжину. Шматочки партитур (патерни) складаються в послідовності (розташовуються в потрібному порядку в списку відтворення) у вікні Playlist. Звук кожного генератора може бути оброблений за допомогою безлічі ефектів.

Як генератор можна підключити будь-який VST або DXi плагін. Окрім того, FL Studio можна використовувати в інших музичних редакторах в якості VST або DXi плагіна.

Ableton Live – програмне забезпечення для діджеїв і музикантів, засноване на техніці звукових петель. Програма має два режими – для створення музики в студійному режимі (режим «Arrangement»), та реальному часі (режим «Session»). В режимі «Arrangement» створення композиції відбувається шляхом створення міді- і аудиокліпів, поступово просуваючись по шкалі часу вперед (аналогічно Cubase, Logic, Sonar). Режим «Session» дозволяє не лише зводити два треки, а створити цілу композицію з нуля в режимі реального часу.

«Ableton Live» підтримує технології ASIO, Core Audio, VST, Audio Units і ReWire, а також має кілька власних інструментів і набір аудіо-ефектів.

Cakewalk Sonar – є цифровою звуковою робочою станцією (DAW), призначена для запису, зведення, редагування музики й відео, має гнучкі можливості для зміни й корекції аудіо матеріалу. Назва програми походить від Сонар, що є абревіатурою від англ. Sound Navigation And Ranging (дослівно – звукові навігації та побудови). Еволюційним попередником Sonar’a був програмний пакет Cakewalk того ж виробника (тоді фірма-виробник називалася англ. Twelve Tone Systems), проте можливості останнього вичерпувалися роботю з MIDI-матеріалом.

Основні можливості програми:

• багатоканальний запис і недеструктивна обробка звуку з подвійною точністю 64bit;

• необмежена кількість треків;

• підімкнення зовнішніх пристроїв: мікшери, MiDi-контролери тощо;

• технологія фірми Roland – V-vocal для незалежного редагування параметрів вокалу pitch, formant, time;

• застосування ефектів стерео та об’ємного звуку (surround) Sonitus, Voxengo, Kjaerhus Audio;

• підтримка форматів інструментів: DX/DXi, VST/VSTi, ReWire;

• мова скриптів CAL (Cakewalk Application Language);

• зручний freeze треків;

• збереження даних можна здійснювати у вигляді проекту з розширеням (*.cwx). Існує можливість також мікшувати матеріал та зберігати в аудіоформаті *wav, експорту MIDI-матеріалу в форматі *mid тощо.

• зараз SONAR X1 є останньою версією програми. Ціна програми варіюється залежно від комплекту програми – дорогого продюсерського варіанту або дешевшого студійного.

Reason – популярне музичне програмне забезпечення шведського виробника Propellerhead Software. Емулює низку апаратних синтезаторів, семплерів, звукових процесорів, секвенсерів та мікшерів. Reason може використовуватися як довершена віртуальна музична студія, або як колекція віртуальних інструментів для гри наживо або керування з іншої програми.

Reason 1.0 був випущений в листопаді 2000. Дизайн програми імітує студійну стійку (рек), в яку користувач може монтувати інструменти, ефект-процесори і мікшери. Цими інструментами можна як із вбудованого секвенсера так і зі сторонньої програми, наприклад Pro Tools, Logic, Cubase чи GarageBand за допомогою проколу ReWire.

Версія 3.0 включає такі модулі:

Subtractor: субтрактивний синтезатор

Malstrom: a graintable синтезатор

NN-19: цифровий семлер,

NN-XT: просунутий семплер, що дозволяє здійснювати різні модуляції семпійованого сигналу

Dr Rex: пристрій програвання лупів для нарізки коротких керованих семплів

Redrum: драм-машина з 64-кроковим секвенсером, з бібліотекою семплів та ефектів.

Звуки цих пристроїв можуть бути маршрутизовані або через два мікшери, або прості програми злиття чи розщеплення. Блок ефектів включає дисторшн, реверберацію, хорус, вокодер та ефекти майстерингу. Пристрій Combinator, представлений у версії 3.0, дозволяє комбінувати різні модулі в одному. Також є пристрій для комбінування з програмою ReBirth.

Інтерфейс Reason’а включає команду Toggle Rack, яка дозволяє швидко гортати список модулів. Тут користувач може маршрутизувати віртуальні аудіо та контрольні кабелі між різними частинами устаткування у різний спосіб. Цей кабель дозволяє створити складні ланцюги ефектів або модулювати одним пристроєм інший у різні способи.

Reason не може записувати аудіотреки або підключати плагіни.

Reason 4, випущений 26 вересня 2007 включає низку вдосконалень, зокрема Thor, потужний модуляційний синтезатор; RPG-8, програмний арпеджіатор реального часу; ReGroove, деквантизатор; а також деякі вдосконалення секвенсеру, зокрема підтримку складних ритмів. Також включена векторна автоматизація, нова доріжка для редагування зразку в режимі arrange view, папки-треки, лічильник тактів та підтримку кількох проб.

Pro Tools – сімейство програмно-апаратних комплексів студій звукозапису для Mac і Windows , виробництва компанії Digidesign .

З 2010 року (Pro Tools 9) змінено поділ на різновиди програми і взаємодія її з Аудіоінтерфейс різних виробників.

Існують кілька різновидів комплексів Pro Tools (до 2010 року випуску), що використовують різне апаратне забезпечення:

Pro Tools | HD – використовують спеціалізовані карти розширення HD Core і HD Accel виробництва Digidesign, які, в основному, і обробляють оцифрований звуковий сигнал практично в реальному часі. Використання DSP (цифрових звукових процесорів) дозволяє звести затримку (latency) обробленого сигналу до зневажливо малої величини (порядку одиниць-десятків семплів), що забезпечує неперевершені зручність і гнучкість системи Pro Tools | HD при записі. Крім того, використання DSP звільняє CPU (центральний процесор комп’ютера) від величезного навантаження з перерахунку аудіо-сигналу і збільшує в рази швидкодію і надійність всієї системи в цілому.

Pro Tools M-Powered – використовують звукові карти (зовнішні аудіоінтерфейси) виробництва компанії M-Audio і є Host-based системами (обробними звук за рахунок ресурсів CPU), в яких карта є просто пристроєм введення-виведення. Основний недолік Host-based систем – наявність великої (вельми відчутною на слух) затримки (latency), зумовленої необхідністю заганяти в оперативну пам’ять великі блоки аудіосигналу, щоб CPU зумів їх якісно обробити. У результаті цього фактора дешевизна Pro Tools M-Powered «виходить боком» при записі «живих» інструментів і голоси, що автоматично переводить цю систему в розряд «для домашнього використання».

Pro Tools LE використовують звукові карти (зовнішні аудіоінтерфейси ) виробництва компанії Digidesign і так само є Host-based системами, з усіма притаманними їм і описаними вище недоліками.

У всіх варіантах системи Pro Tools використовуються адаптовані «під залізо» версії одного і того ж програмного забезпечення. Наслідком цього є повна сумісність і переносимість проектів на різні версії Pro Tools.

Плагіни. В електронному середовищі для створення музичних композицій, надважливу роль після секвенсора відіграють саме плагіни. Плагін (Plug-In) – своєрідна «програма в середині іншої програми». незалежно компільований програмний модуль, що динамічно підключається до основної програми, призначений для розширення або використання її можливостей. Належить до загального програмного класу додатків. Плаґіни, зазвичай, виконуються у вигляді динамічних бібліотек.

Щодо музичного комп’ютерного програмного забезпечення, то тут у вигляді плагінів реалізовані:

• віртуальні інструменти (синтезатори, семплери, ромплери, драм-машини, тощо)

• засоби для опрацювання звуку

• ефекти

• художні ефекти

Кожний секвенсор має свій особистий стандарт плагінів.

Розглянемо, з якими стандартами плагінів працюють найпопулярніші секвенсори:

• Steinberg Cubase – VST / VSTi / VST3

• Fruity Loops – VST / VSTi / VST3

• Ableton Live – VST / VSTi / VST3

• Logic – AU

• Reason – DX / DXi

• Pro Tools – RTAs

• Pro Tools HD – RTAs / TDM /TDM2

Розглянемо кожен з цих форматів більш детально:

VST (Virtual Studio Technology) – стандарт плагінів звукових ефектів та програмних синтезаторів, запроваджений в 1996 р. фірмою Steinberg.

Робота з VST-інструментами (VSTi), здійснюється через так звану програму-хост (англ. host), наприклад секвенсер, в середовищі якого запускається плагін. До найвідоміших програм-хостів належать такі програми як Ableton Live, Cubase, FL Studio, Reaper та Sonar. VST-плаґіни можна підключити і до несумісних з цим стандартом програм, використовуючи спеціальні адаптери. Наприклад існують VST-RTAS адаптери, що уможливлюють підключення VST-плаґінів до програми Pro Tools або VST-AU адаптери, що уможливлюють підключення VST-плаґінів до Logic Pro, яка працює під Mac OS X.

Інструменти VST мають, як правило, власний інтерфейс, що включає різноманітні контролери подібні до контролерів апаратних синтазаторів, якими музикант може керувати в реальному часі.

Політика Steinberg, спрямована на видачу безкоштовних ліцензій фірмам на використання технології VST своїх розробках стала причиною того, що цей стандарт став основним на ринку музичного програмного забезпечення.

В 1999 була впроваджена нова версія технології, що позначається як VST 2.0.

AU (Audio Units) – архітектура розширень систеного рівню, що постачає Core Audio в Mac OS X. AU – множина API-сервісів, що постачаються операційною системою для генерації, обробки, та отримання, або іншого маніпулювання потоками аудіо в майже-реальному-часі з мінімальною затримкою.

DX (DirectX) – це набір API функцій, розроблених для простого і ефективного вирішення завдань, пов’язаних з ігровим і відеопрограмуванням під Microsoft Windows. Найширше використовується при написанні комп’ютерних ігор. Пакет засобів розробки DirectX під Microsoft Windows безкоштовно доступний на сайті Microsoft. Незважаючи на те, що зараз DirectX включений в стандартний набір ПЗ Windows, свіжі версії DirectX часто поставляються разом з іграми. Це пов’язано з регулярним оновленням API, і версія, включена в ОС Windows часто є не останньою. Найсвіжішою версією є DirectX 11.

RTAS (Real-Time AudioSuite) – нове покоління плагінів AudioSuite, формат аудіо-плагінів, розроблений компанією Digidesign для програми «Pro Tools».

Плагіни RTAS ресурсозалежні, тобто використовують ресурси центрального процесора комп’ютера, і їхнє застосування обмежене тільки потужністю процесора. Як і TDM, плагіни RTAS підтримують повну автоматизацію. Вони доступні на платформах Digi ToolBox і Digi 001 (будь-яка система з Pro Tools LE) для Mac і Windows.

Формат модулів RTAS був спеціально створений для Pro Tools LE (крім плагінів AudioSuite). RTAS-модулі в TDM-системі за рахунок буферизації працюють із нульовою затримкою – затримка переміщається на старт. У комплект поставки входять еквалайзери, затримки, компресори від Digidesign разом із модулями третіх фірм.

TDM (Time Division Multiplexing – система розділених у часі потоків) і RTAS (Real Time AudioSuite – обробка центральним процесором комп’ютера в «реальному часі»). TDM плагіни призначені для Pro Tools HD і використовують обчислювальну потужність HD Core і HD Accel і працюють тільки при їх наявності.

Проаналізуємо принцип роботи та різновиди плагінів на прикладі технології VST. При наявності відповідного апаратного забезпечення та драйверів, а саме звукової карти, що підтримує протокол ASIO, VST-плаґіни можуть використовуватися у реальному часі. ASIO обходить повільніші засоби Windows’, забезпечуючи меншу затримку. Існує три 3 типи VST плаґінів:

VST інструменти (англ. VST instruments). Це – VST-плаґіни, що генерують звук. Звичайно це віртуальні синтезатори або семплери. Одним із перших VST-інструментів був Neon VSTi (див. скріншот), що був включений у Steinberg’s Cubase. На сьогоднішній день існує багато VST-інструментів як вільних, так і комерційних. Деякі, як наприклад Native Instruments’ Pro-53, відтворюють зовнішній вигляд та звук синтезаторів минулого (в даному разі Prophet-5).

VST ефекти (англ. VST effects)

Це – VST-плаґіни, що здійснюють обробку звукового сигналу, наприклад ефекти реверберації або фейзеру. Інші плаґіни використовуються для візуального спостереження властивостей звукового сигналу без його редагування. Більшість плаґінів дозволяють поєднувати декілька ефектів у певний ланцюг. На сьогоднішній день існує багато VST-ефектів як вільних, так і комерційних.

VST MIDI ефекти (англ. VST MIDI effects)

Це – VST-плаґіни, що обробляють MIDI-повідомлення перед тим, як MIDI-дані потрапляють на інші VST інструменти або апаратні пристрої; вони дозволяють. наприклад транспонувати музику або генерувати арпеджіо.

Таким чином, принцип роботи аранжувальника в секвенсорі базується на програмуванні нотних партій для синтезаторів та семплерів за допомогою технології «MIDI»

MIDI (Musical Instrument Digital Interface) – стандарт передачі інформації між електронними музичними інструментами, розроблений 1983 року, що уможливлює комунікацію електромузичних інструментів, комп’ютера та іншого MIDI-сумісного обладнання, здійснювати з одного інструменту управління іншими.

MIDI не передає звукової інформації – натомість MIDI працює з «повідомленнями», такими як висота та динаміка взятої на інструменті ноти, контрольні сигнали для таких параметрів як гучність, панорама, сигнали відліку часу для синхронізації темпу тощо. Як електронний протокол, MIDI відзначається надзвичайно широким поширенням.

Принципи роботи MIDI

MIDI описує апаратний інтерфейс, який дозволяє з’єднувати синтезатори та комп’ютери різних виробників, описує протоколи зв’язку для передавання даних від одного пристрою до іншого. MIDI-пристрої можуть взаємодіяти з програмним секвенсером, та посилати інформацію на синтезатор звукової карти комп’ютеру. Запис та відтворення MIDI базується на пакетах даних, кожний з яких відповідає MIDI-повідомленню (англ. MIDI-events).

Пристрій для запису та редагування MIDI-повідомлень називається секвенсером (від англ. sequence – послідовність). MIDI-повідомлення можна вводити через MIDI-клавіатуру (в реальному часі або в покроковому режимі), або ж різноманітними способами з клавіатури чи мишею у програмі-секвенсері. Послідовність MIDI-повідомлень може бути збережена як MIDI-файл (файл має розширення *.mid) на будь-якому цифровому носії інформації.

При відтворенні MIDI-секвенсер посилає MIDI-повідомлення на звуковий модуль – зовнішній синтезатор, синтезатор звукової карти, або інший програмний синтезатор тощо, що відтворює це повідомлення як звук відповідно до записаних параметрів цього повідомлення.

Комутація MIDI пристроїв

Фізичний MIDI-інтерфейс використовує DIN 5/180° роз’єми. Оптронові роз’єми використовуються для запобігання Замикання через землю між підключенними пристроями. Логічна схема функціонування MIDI являє собою кільцеву топологію з трансивером всередині кожного пристрою. Фізично та логічно трансивери відділяють вхідний та вихідний контури, завдяки чому MIDI повідомлення, які отримує пристрій з мережі не призначаються для їх ретрансляції у вихідний контур (MIDI-OUT). Така технологія спричиняє затримку, відчутною на слух у достатньо великих MIDI-мережах.

Сучасні MIDI-пристрої мають три роз’єми – вхідний роз’єм MIDI-IN, через який пристрій отримує повідомлення ззовні та два вихідних роз’єми – MIDI-OUT та MIDI-THRU. Різниця між MIDI-OUT та MIDI-THRU портами полягає в тому, що сигнал з MIDI-OUT генерується безпосередньо на самому інструменті, тоді як MIDI-THRU порт видає точну копію сигналу, який отримує пристрій через вхідний порт MIDI-IN.

Інтерфейс з трьома роз’ємами мають також деякі звукові карти, проте інші потребують зовнішнього інтерфейсу, це може бути ігровий порт, роз’єм DA-15, USB-порт, FireWire або ethernet.

Сьогодні більш сучасне обладнання має тенденцію до відмови від традиційних MIDI на користь технології USB, що значно спрощує та полегшує апаратну комутацію та надає змогу використовувати багаточисленні пристрої з мобільними ПК та звуковими картами, в яких відсутній MIDI вхід/вихід. (ноутбуками), наприклад, під час живого виступу музиканта чи ді-джея.

USB (Universal Serial Bus) – укр. універсальна послідовна шина, призначена для з’єднання периферійних пристроїв. Символом USB є чотири геометричні фігури: квадрат, трикутник, велике коло та мале коло.

Кодування MIDI повідомлень

Формат MIDI розроблений таким чином, щоб будь-який секвенсор міг зберігати у файлах як стандартизовані команди, так і специфічні для тією чи іншої програми. При цьому при завантаженні файлів MIDI незрозуміла іншим програмам-додаткам інформація не призводить до непорозумінь, а просто ігнорується.

Кожна MIDI команда складається зі статусного байту і байту даних, або, в залеєжності від типу команди – кількох байтів даних. Для того, щоб пристрій міг безпомилково відрізнити статусний байт від байту даних – прийнято, що кожен старший біт статусного байту має значення «1», а кожний старший біт байту даних – «0». У байті даних решта 7 біт відведено для кодування значення того чи іншого параметру, що дозволяє закодувати 128 різних значень. У статусному байті наступні три біта кодують тип повідомлення, а останні 4 біта – один з 16 каналів повідомлення або тип системного повідомлення.