СРЕДСТВА КОМПЬЮТЕРНОЙ АУДИО-ТЕХНОЛОГИИ

Звук — физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде. В узком смысле под звуком имеют в виду эти колебания, рассматриваемые в связи с тем, как они воспринимают-ся органами чувств животных и человека[1].
Как и любая волна, звук характеризуется амплитудой . Обычный человек способен слышать звуковые колебания в диапазоне частот от 16—20 Гц до 15—20 кГц[2]. Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком; выше: до 1 ГГц, — ультразвуком, от 1 ГГц — гиперзвуком. Громкость звука сложным образом зависит от эффективного звукового давления, частоты и формы колебаний, а высота звука — не только от частоты, но и от величины звукового давления.
Среди слышимых звуков следует особо выделить фонетические, речевые звуки и фонемы (из ко-торых состоит устная речь) и музыкальные звуки (из которых состоит музыка). Музыкальные звуки содержат не один, а несколько тонов, а иногда и шумовые компоненты в широком диапазоне частот.
Аппаратные средства обработки звуковой информации
Даже первые электронно – вычислительные машины отличались от калькуляторов и больших компьютеров тем, что они могли издавать звуки с помощью маленького динамика, установленного в их корпусе. И хотя акустические возможности PC были более чем скромными, уже на заре компьютерной эры появились музыкальные редакторы, с помощью которых можно было создать «звуковой файл» для подключения к той или иной программе, написанной пользователем.
В 1989 г. , как только появились звуковые карты, перед пользователями открылись новые перспективы. Появилась новая (звуковая) подсистема – комплекс программно-аппаратных средств, предназначенный для:
• записи звуковых сигналов, поступающих от внешних источников, например микрофона или магнитофона. В процессе записи входные аналоговые звуковые сигналы преобразуются в цифровые и далее могут быть сохранены на винчестере PC;
• воспроизведения записанных ранее звуковых данных с помощью внешней акустической системы или головных телефонов (наушников). При воспроизведении звуковой сигнал счи-тывается с носителя информации, преобразуется из цифрового в аналоговый и направляется к акустической системе;
• микширования (смешивания) при записи или воспроизведении сигналов от нескольких ис-точников;
• одновременной записи и воспроизведения звуковых сигналов;
• обработки звуковых сигналов – редактирования, объединения или разде¬ления фрагментов сигнала, фильтрации, изменения его уровня и т.п.;
• управления панорамой стереофонического звукового сигнала (кажущимся расположени-ем источников звука) и уровнем сигнала в каждом канале при записи и воспроизведении;
• обработки звукового сигнала в соответствии с алгоритмами объемного (трехмерного – 3DSound) звучания, что позволяет получить объемное звуковое поле даже при использова-нии обычной стереофонической аку¬стической системы;
• генерирования с помощью синтезатора звучания музыкальных инструмен-тов (мелодичных и ударных), а также человеческой речи и любых других звуков;
• управления работой внешних электронных музыкальных инструментов через специ-альный интерфейс MIDI (Musical Instrument Device Interface);
• воспроизведения звуковых компакт-дисков;
• выполнения таких операций, как управление компьютером и ввод текста с помощью мик-рофона.
Аппаратные средства для работы со звуковой информацией
Звуковая система компьютера выполняется в виде самостоятельных звуковых карт, устанавливаемых в слот материнской платы, либо может быть интегрирована на материнскую плату или другую карту расширения. Отдельные функциональные модули звуковой системы могут выполняться в виде дочерних плат, устанавливаемых в соответствующие разъемы звуковой карты. Дочерняя плата обычно расширяет базовые возможности звуковой системы.
В классическую звуковую систему входят:
• модуль записи и воспроизведения звука (осуществляет аналого-цифровое и цифроаналоговое преобразование звуковых данных);
• модуль синтезатора;
• модуль интерфейсов;
• модуль микшера;
• акустическая система – микрофон, колонки и т.п.
Первые четыре модуля, как правило, устанавливаются на звуковой карте. Каждый из модулей мо-жет выполняться в виде отдельной микросхемы или входить в состав многофункциональной мик-росхемы.
Программные средства обработки звуковой информации
К средствам программного ввода и обработки звуковой информации относятся в основном:
музыкальные редакторы;
o синтезаторы звуков;
o системы автоматического распознавания речи;
o звуковые редакторы;
o голосовые навигаторы;
o программы диктовки, позволяющие преобразовывать речь в «письменный» текст;
o программы для улучшения качества фонограмм.
Наиболее популярными программными средствами для синтеза, обработки и воспроизведения звука являются Adagio, TiMidity, Playmidi, Tracker, Gmod, MikMod, XAudio, S3mod, Nspmod, Yampmod.
Создание (синтез) звука в основном преследует две цели:
• имитация различных естественных звуков (шум ветра и дождя, звук шагов, пение птиц и т.п.), а также акустических музыкальных инструментов;
• получение принципиально новых звуков, не встpечающихся в пpиpоде.
Обpаботка звука обычно напpавлена на получение новых звуков из уже существующих (напpимеp, голос pобота) либо пpидание им дополнительных качеств или устpанение существую-щих помех (напpимеp, добавление эффекта хоpа, удаление шума или щелчков).
Так же, как создание всевозможных анимационных эффектов и эффектов трехмерной графики ба-зируется на использовании разнообразных математических методов, каждый из методов синтеза и обpаботки звука имеет свою математическую и алгоpитмическую модель. Именно это позволяет любой из них pеализовать на компьютеpе.
Пpогpаммы обpаботки цифpового звука (Adobe Audition, Sound Forge, Samplitude, Software Audio Workshop) дают возможность пpослушивать выбpанные участки, делать выpезки и вставки, амплитудные и частотные пpеобpазования, эффекты (эхо, , фленжеp, дистошн), дpугих оцифpовок, частоты , генеpиpовать pазличные шумов, синтезиpовать .