Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БЕКИН_Д_ЖЕНАТОВ.doc
Скачиваний:
35
Добавлен:
24.08.2019
Размер:
4.5 Mб
Скачать

11.7. Аппаратные синтезаторы

По существу, MIDI-последовательность состоит из цифровых команд, посылаемых музыкальным инструментом. Они сообщают о произошедших событиях – нажатии или отпускании клавиши или педали, переключении регистра или инструмента и т.п. В этом смысле MIDI-последовательность сродни нотной записи. Устройство, которое по этим командам может воспроизвести звук, называется MIDI-синтезатором. На звуковой плате компьютера имеется такой синтезатор, но можно подключить ещё и внешний синтезатор.

Аппаратные синтезаторы различаются по методу синтеза. В настоящее время используются методы FM- и WT-синтезы. FM-синтез (от англ. Frequency Modulation – частотная модуляция) основан на использовании нескольких генераторов сигнала (операторов), обычно синусоидального, с взаимной модуляцией. Тембр звука получается искусственный.

Рисунок.11.1. Структура MIDI инструмента.

FM(Freqency Modulation) дословно переводится как частотная модуляция. Аппаратно это реализуется так: в аудиокарту встраивается некоторый чип, который содержит несколько генераторов звука, каждый из которых может сгенерировать определенную форму звукового сигнала, это шумы, синусоиды, меандры и пилообразные формы. Идея такого способа очень проста сложением волн разных форм, с изменением амплитуд, фаз, временных задержек и т.д. Таким образом происходит модулирование, имитация того или иного музыкального инструмента. Но получается только сигнал с подобными частотными характеристиками, для этого нужны следующие параметры (рисунок 11.1.):

Attack это время нарастания максимального уровня воспроизведения инструмента, оно необходимо для плавности переходов тональностей инструмента.

Release этот параметр определяет необходимое время звучания инструмента.

Sustain это время показывает продолжительность звучания ноты

Decay время затухания инструмента, т.е. как долго будет затухать инструмент, после того как клавиша на MIDI клавиатуре будет отпущена пользователем.

Устройства, предназначенные только для создания звука по MIDI-командам, не имеющие собственных исполнительских органов, называются тон-генераторами. Многие тон-генераторы имеют панель управления и индикации для установки основных режимов работы и наблюдения за ними, однако создание звука идет под управлением поступающих MIDI-команд.

Устройства, предназначенные только для формирования MIDI-сообщений, не содержащие средств синтеза звука, называются MIDI-контроллерами. Это может быть клавиатура, педаль, рукоятка с несколькими степенями свободы, ударная установка с датчиками способа и силы удара, а также - струнный или духовой инструмент с датчиками и анализаторами способов воздействия и приемов игры. Тон-генератор с достаточными возможностями по управлению может весьма точно воспроизвести оттенки звучания инструмента по сформированному контроллером MIDI-потоку.

На рис.5 приведена схема по которой работают все интерфейсы MIDI, независимо от способа получения звука.

WT-синтез (от англ. Wave Table - волновая таблица) основан на воспроизведении сэмплов - заранее записанных в WAVE-форме образцов звучания реальных инструментов (обычно одной ноты), которые перед воспроизведением должным образом преобразуются. Это уже более серьезная, перспективная и профессиональная аппаратная реализация MIDI. В оперативную память звуковой карты (RAM) записываются образцы звуков (обычно в формате PCM), и при обращении MIDI-команды к контроллеру происходит воспроизведение этого образца. В качестве образца можно записывать звуки реальных музыкальных инструментов, и, исходя из этого, можно добиться звучания идентичного настоящим инструментам. К примеру, звуковая карта позволяет использовать эту технологию, она имеет чип MPU8000, у которого есть 512 килобайт оперативной памяти, по сути дела это мало – всего 3 секунды для записи образцов, но допускается дополнительное расширение до 28 Мб, что позволило бы записать звук каждой клавиши классического рояля или поместить небольшой оркестр в компьютере, но к сожалению это дорогое удовольствие.

Этим достигается большая реалистичность звучания классических инструментов, но нужна память для хранения сэмплов. Кроме того, компьютер может по MIDI-последовательности синтезировать аналоговый аудиосигнал программой-синтезатором (но для его воспроизведения всё равно нужна звуковая плата).

Звуковая плата позволяет также вводить MIDI-последовательность от любого подключённого к ней музыкального инструмента и записывать её в виде MIDI-файла (расширения .mid, .rmi), который потом можно проигрывать уже без всяких внешних инструментов и включать в любые мультимедиа-программы. MIDI-файлы в сотни раз компактнее, чем аналогичные WAVE-файлы, поэтому их часто используют для создания музыкального фона в мультимедиа-программах и Web-страничках.

Любой MIDI-синтезатор может воспроизводить звучание более 150 различных музыкальных инструментов, имеющих свои номера (по англ. patch) и названия. Проигрывание идёт одновременно на 16 каналах (треках) - 16 инструментах (или, точнее, в 16 оркестровых группах, состоящих из одинаковых инструментов). На каждом канале одновременно может звучать несколько голосов – нот, извлекаемых на этом инструменте (их может быть до 32). Получается целый оркестр, в котором одновременно может звучать 512 голосов. Число голосов на одном канале характеризует полифонию синтезатора. На рис. 5 показан «пульт управления» одной из простых MIDI-программ, на котором видны все 16 каналов, назначенные на них инструменты и их номера, а также кнопки и регуляторы, с помощью которых можно изменить звучание записанного MIDI-файла, записать новый файл.

Создание MIDI-музыки на компьютере очень популярно среди музыкантов-профессионалов и любителей. Они используют специальные программы – музыкальные редакторы (или программы-секвенсоры), которые достигли высокого совершенства. В этих программах обычно нотная запись преобразуется в MIDI-последовательность (по англ. – sequence) и наоборот, чем и объясняется название программ.