Гранулярный синтез. Как работает и как его использовать

Аудиокурс "Сам себе звукорежиссёр"

Гранулярный синтез. Как работает и как его использовать

Гранулярный синтез является одним из сравнительно новых изобретений для звуковой обработки. Этот способ произошел от техники сэмплирования и алгоритмов сдвига высоты тона. Его можно применять в целях создания уникальных звуковых образов.

Мы немного рассмотрим суть метода и некоторые виртуальные инструменты, в которых он реализован.

Краткий экскурс в историю

В основе большинства виртуальных синтезаторов лежит метод субтрактивного аналогового звукового синтеза. Генерация звука начинается в них с какой-то простой волны, но с большим количеством гармоник, например, с пилообразной или прямоугольной и дальнейшей ее обработки с помощью фильтров, осцилляторов LFO и изменений огибающей (ADSR).

Широкое распространение субтрактивного метода синтеза объясняется историческими и практическими нюансами. Исторические нюансы заключаются в том, что первые синтезаторы Moog и ARP базировались как раз на этом методе.

Практические же подразумевают привычку музыкантов к этой легкой для освоения технологии и их простое переключение с «железных» аналоговых синтезаторов на программные аналоги. Кроме того, для субтрактивного синтеза, реализованного в виртуальных инструментах, не требуется значительных вычислительных мощностей компьютера.

Не таким распространенным методом синтеза звука является частотная модуляция (FM-синтез). Эта технология впервые была реализована в начале 80-х компанией Yamaha в инструментах серии DX. Суть этого метода заключается в получении новых звуков из комбинаций некоторого числа синусоид.

Невзирая на куда меньшую стоимость FM-синтезаторов в «железной» версии по сравнению с аналоговыми, сразу же появились проблемы: освоение FM-синтеза более сложно, если сравнивать с аналоговым. В нем труднее добиться прогнозируемого результата, в «железной версии» в звучание FM-синтезаторов добавлялись неприятные металлические призвуки.

По этой причине программных версий FM-синтезаторов на порядок меньше, чем аналоговых вариантов.

И, наконец, третьим видом звукового синтеза, который лежит в основе гранулярного, является сэмплирование. Хотя сэмплирование представляет собой скорее запись и обработку готовых звуков, а не их синтез «с нуля», как это происходит в первых двух случаях.

Виртуальными инструментами, базирующимися на гранулярном синтезе, сегодня оснащены почти все компьютерные звуковые редакторы, а плагин Melodyne, пользующийся большой востребованностью в деле исправления проблемного вокала, полностью основан на этом методе.

Технология гранулярного синтеза

Вы никогда не задумывались, каким образом в компьютере можно вносить изменения в звуковые файлы? Например, растягивать звук в длину без сопутствующих изменений его высоты. Физические законы тут бессильны: при замедлении скорости вращения магнитофонной пленки в два раза ее звучание опустится вниз на октаву.

Рассмотрите рисунок внизу. Тут изображен фрагмент женского вокала, который записали в Pro Tools и сильно увеличили в масштабе, звук «у» в конце слова «you».

1

На рисунке вверху — часть обычного слова. Видно, что звук содержит несколько (на рисунке — два) отрезков, которые повторяются.

На рисунке посередине эту же часть растянули в длину с помощью плагина Time Stretch, не изменяя при этом высоту тона. Повторяющиеся фазы волны (фрагменты) были пересчитаны алгоритмом плагина и вставлены в нужном месте.

Третий рисунок показывает исходный звук, который был сдвинут с помощью плагина Pitch Shift на семь полутонов вверх. При этом не произошло существенных изменений в рисунке фрагментов фаз. Изначальную волну расширили в горизонтальном масштабе, чтобы видеть изменения в тоне, но алгоритм работы плагина остался таким же — пересчет волны и вставление повторяющихся фаз в нужных местах.

Этот алгоритм действует потому, что, несмотря на то, что мы слышим разные звуки, при существенно увеличенном масштабе видно, что они включают в себя периодически повторяющиеся волновые формы с постепенными переходами между ними.

Как раз эти повторяющиеся периоды и вырезаются компьютерным плагином, который затем вставляет их в нужное место и устанавливает плавный переход между старым и новым фрагментом.

Очень медленно произнесите свое имя вслух или мысленно — оно будет содержать несколько звуков. Представьте, что каждый звук в имени представляет собой отдельный сэмпл. Мысленно поместите эти отдельные сэмплы на смежные клавиши синтезатора, последовательное нажатие которых и выдаст звучание вашего имени.

Теперь представьте, что ваше имя разложили не на 5-7 смежных клавиш, а на 1000. Для правильного его «произношения» синтезатором нужно очень быстро и последовательно нажать все эти 1000 клавиш. Получается, звучание вашего имени нарезали на 1000 последовательных мини-сэмплов. Назовем их гранулами.

А теперь представьте, что одни клавиши-минисэмплы будут нажиматься быстрее, другие — медленнее. Какие-то останутся неизмененными, какие-то подвергнуться обработке эффектами. Также клавиши будут нажиматься не в последовательном порядке.

В этом случае ваше имя будет звучать очень необычно, причем более сильная обработка каждой клавиши-гранулы-минисэмпла все дальше отодвигает звучание от оригинала. А для незаметности переходов между клавишами-гранулами они будут сглажены примерно таким образом, как это было при изменении звучания слова в предыдущем примере.

В этом и заключается суть технологии гранулярного синтеза.

Подытожим: исходный звук разрезают на большое количество миниатюрных фрагментов — гранул, которые в дальнейшем подвергаются различной обработке, воспроизводятся в другом порядке или с разной скоростью. Каждая гранула имеет длину от 1/10 до 1/100 секунды.

Во избежание щелчков стыки между гранулами затушевывают, сглаживают. Подобное программное сглаживание известно как «smoothing». Таким образом, имея первоначальный звуковой фрагмент, можно получить абсолютно новые тембры.

При воспроизведении программой всех гранул первоначального звукового фрагмента в точной последовательности без применения обработок вы услышите неизмененный исходный фрагмент. Однако зависимо от специфики определенного виртуального инструмента воспроизведение гранул может происходить с любого места семпла.

Виртуальные инструменты, базирующиеся на гранулярном синтезе

Их количество уступает аналогичному показателю виртуальных аналоговых синтезаторов, но каждому из них стоит уделить внимание.

В сэмплере Intakt компании Native Instruments предусмотрена функция гранулярного синтеза в виде кнопки Time Machine. Она позволяет вносить изменения в скорость воспроизведения загруженного семпла. Однако основную работу делает функция Grain Size («размер гранул»). С ее помощью определяется размер гранул, на которые режется первоначальный звуковой фрагмент.

2

Функции гранулярного синтеза сэмплера Intakt.

Еще одной особенностью Intakt является то, что он обеспечивает удобную обработку звуков ударных. Отличие между барабанами или перкуссией и остальными инструментами заключается в очень коротком звучании отдельного семпла. Попытка нарезки семпла ударных на гранулы в других плагинах и последующего его виртуального растягивания наверняка спровоцирует появление щелчков на стыке гранул.

Дабы избежать подобных проблем Intakt нарезает сэмпл на гранулы различного размера, предварительно просчитывая разницу волновых форм каждой части, а потом высчитывая оптимальные размеры гранул.

Что-то подобное есть в редакторе Ableton Live, в котором выполнение функций гранулярного синтеза обеспечивают кнопки Beats, Tones и Textures:

3

В плагинах Melodyne и Intakt используется технология гранулярного синтеза уже применительно к готовым звуковым файлам. Однако существует инструмент, обеспечивающий более полную, синтезаторную схему работы со звуком — Malström.

Синтезатор Malström представляет собой составной элемент редактора Reason. В Malström не предусмотрена возможность загрузки готового семпла, но инструмент позволяет генерировать исходный звук из сотни волновых форм. Для этой цели в нем реализованы привычные осцилляторы-генераторы.

С помощью слайдера Index задается точка старта, с которой начнет воспроизводиться звук, а контролер Motion задает скорость перехода между гранулами. Характеристики гармоник звука являются прерогативой кнопки Shift, а Octave, Semi и Cent отвечают за сдвиг высоты тона в соответствии с шагом в октаву, полутон и цент.

4

На рисунке показана обработка в Malström исходного пресета AmbientChord2, который задан в осцилляторе А.

Если поставить эти регуляторы в ноль, то Malström будет вести себя как обычный синтезатор. Однако благодаря функциям гранулярного синтеза этот инструмент стает более гибким и может создавать звуки, которые не способны выдать другие инструменты.

Сегодня Malström по праву считается одним из лучших инструментов с функциями гранулярного синтеза.

В известном сэмплере Kontakt от компании Native Instruments функции гранулярного синтеза реализованы очень достойное. В отличие от Malström Kontakt не предоставляет возможность генерации волновых форм. Однако готовые сэмплы нарезать на гранулы в нем можно с помощью функции Grain Size.

Задать параметр сглаживания гранул для получения абсолютно уникального звучания исходных сэмплов позволяет Smooth. Доступ к этим функциям предоставляется в режиме Time Machine.

5

Сэмплер Kontakt.

В синтезаторе Absynth за функции гранулярного синтеза отвечают регуляторы Density (dens), задающий число гранул, и Size, определяющий их размер.

6

Возможность реализации технологии гранулярного синтеза присутствует и в программе Reaktor. Он позволяет построить синтезатор наподобие Malström или воспользоваться уже такими готовыми инструментами, как Triptonizer и Travelizer (см. рисунок ниже).

7

Координатное X/Y-поле определяет начало воспроизведения семпла и задает размер гранул. В верхнем окне с изображением основного семпла между двумя вертикальными линиями можно увидеть позицию воспроизведения на данный момент и размер гранул.

На левой панели — графическое изображение модуляции высоты тона и функции сглаживания стыков между гранулами. В программе реализован модуль Grain Cloud («облако гранул») и регулятор Distance, которых нет у Malström и Kontakt. Он определяет скорость переключения между гранулами во время их воспроизведения.

С помощью регуляторов Jitter можно привнести элемент случайности в такие параметры, как Pitch, Position, Length, Distance и Pan.

Travelizer являет собой очень сильный инструмент для обработки сэмплов, который стоит серьезно изучить.

8

На схеме изображено устройство инструмента Travelizer. Выбрать исходный сэмпл можно в левом внутреннем окне. В основном окне показаны виртуальные пути его обработки.

Во всех рассмотренных виртуальных инструментах предусмотрена работа преимущественно с готовыми сэмплами, предварительно загруженными в них перед обработкой. Однако существуют плагины, которые предоставляют возможность трансформации звучания в режиме реального времени с помощью технологии гранулярного синтеза.

Речь идет о программах Spektral Delay, KTGranulator и плагинах Pluggo, самым интересным из которых является Spektral Delay. Однако во время живых выступлений он может не совсем корректно работать на слабых компьютерах.

Гранулярный синтез представляет собой одно из последних изобретений в сфере обработки звука. Если работа с аналоговыми синтезаторами уже вызывает у вас скуку, если вы уже не можете придумать ничего нового и интересного для ваших сэмплов, то обратите внимание на технологию гранулярного синтеза. Огромное количество впечатлений и идей гарантировано.

_____________________

Автор: Саймон Прайс | Перевод: Ирина Кипаренко
Источник: журнал «Sound on Sound»

При копировании материала ссылка на сайт www.master-skills.ru обязательна!


Комментарии 

0 14.03.2013 23:31 sergrx
Спасибо! Было бы классно увидеть хорошую статью об Absynth!
Цитировать

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить