Урок 15. Сирены поют хором

(c)Юрий Петелин
http://www.petelin.ru

Виден был уже остров сирен. Залепил я воском уши моим спутникам, а они так крепко привязали меня к мачте, что не мог я двинуть ни одним суставом. Быстро плыл наш корабль мимо острова, а с него неслось чарующее пение сирен. О, плыви к нам, великий Одиссей! - так пели сирены, - к нам направь свой корабль, чтобы насладиться нашим пением. Не проплывет мимо ни один моряк, не послушав нашего сладостного пения. Насладившись им, покидает он нас, узнав многое...

Этими словами в книге "Легенды и мифы Древней Греции" пересказывается одно из приключений Одиссея, описанных Гомером. В наши дни по поводу этой легенды существует много самых разных мнений. Кто-то воспринимает поэму "Одиссея" как романтическую сказку, а кто-то всерьез анализирует методы вождения судов, вроде бы изложенные в поэме. Есть и те, что считают Одиссея никудышным руководителем, который, погубив корабли и команду, многие годы скрывался от гнева соплеменников, а когда страсти окончательно улеглись, вернулся домой и, чтобы как-то объяснить свое длительное отсутствие, наплел с три короба.

Словом, миф об Одиссее, как и всякий миф, предоставляет широчайшее поле для анализа, толкований, фантазирования. Рискну и я высказать свои предположения о... причине столь мощного воздействия пения сирен на слушателей.

В представлении многих людей, в том числе и тех, кто воплощал образ мифологических сирен в музыке, в качестве основных отличительных признаков голосов этих полуптиц-полуженщин вольно или невольно присутствуют чарующая красота и, главное, необычайная мощь звучания. Но, думается, дело здесь не только и не столько в силе голоса каждой отдельно взятой сирены. Скорее всего, способность воздействовать на психику человека возникает из-за того, что сирены поют хором. Если голоса у сирен действительно столь мощные, что начинают "доставать" моряков на довольно большом расстоянии (едва остров появился на горизонте), то физика их воздействия на слух значительно усложняется: возникает нелинейный эффект. Свойства среды и слухового рецептора оказываются зависимыми от самих колебаний. Из-за нелинейности характеристики какого-либо элемента среды возникают комбинационные колебания. Например, если на вход нелинейного элемента подается единственное синусоидальное колебание, то на его выходе появятся колебания с частотами (гармониками) в 2, 3, 4, 5,... раз больше частоты исходного колебания. Если же подать колебания двух частот, возникнет бесчисленное количество колебаний, частоты которых равны суммам и разностям всех гармоник двух исходных колебаний.

Гомер ничего не говорит о том, сколько сирен одновременно заводили свою роковую песню. Похоже, их было много. Это означает, что в спектре их чарующего вопля присутствовало бесчисленное количество достаточно мощных комбинационных инфразвуковых колебаний. Известно, что такие колебания при определенных условиях "самосинхронизируются" с ритмами головного мозга. В малых "дозах" подобные колебания могут усилить эмоциональное воздействие музыки, сделать ее субъективно более приятной и желанной. Эффект зависит, среди прочего, от конкретных значений частот. От длительного и интенсивного воздействия колебаний одних частот возникают теплые, успокаивающие ощущения, другие частоты вызывают у человека возбуждение, агрессивность. Впору и в самом деле привязать себя к мачте или, за неимением таковой, к батарее центрального отопления, чтобы не натворить разных бед в состоянии звуконаркотического опьянения!

Существуют специальные программы, формирующие колебания, которые, по замыслу разработчиков, должны синхронизироваться с ритмами активности головного мозга. Об одном из подобных средств вы могли прочитать в "Магии ПК" №9/2001. Однако на практике получить такой эффект очень трудно. Наверное, для того чтобы возник эмоциональный резонанс, необходима очень точная и тонкая подстройка параметров колебаний под свойства слуха и сознания конкретного человека. Эффект будет мягче, разнообразнее и стабильнее, если вместо единственного "прицельного" по частоте колебания формировать множество колебаний со случайными частотами, постоянно меняющимися, но находящимися в некотором характерном диапазоне. Реальным генератором таких сигналов может служить большой хор певцов, а идеальным - хор сирен.

Конечно, в распоряжении начинающего компьютерного музыканта нет ни обычного хора, ни хора сирен, но зато есть достойная замена - звуковой эффект, который носит не требующее перевода название "хорус".

Хорус как таковой 

Хорус (Chorus) проявляется как эффект исполнения одного и того же звука или всей партии не одним инструментом или певцом, а несколькими. Искусственно выполненный эффект является моделью звучания настоящего хора.

В том, что хоровое пение или одновременное звучание нескольких музыкальных инструментов украшает и оживляет музыкальное произведение, сомнений, вероятно, нет ни у кого. С одной стороны, голоса певцов и звуки инструментов при исполнении одинаковой ноты должны звучать одинаково, и к этому стремятся и музыканты, и дирижер. Но из-за индивидуальных различий источников звук все равно получается разным. В пространстве, тракте звукоусиления и в слуховом аппарате человека эти слегка неодинаковые колебания взаимодействуют, образуются так называемые биения. Спектр звука обогащается и, самое главное, течет, переливается.

Можно считать, что предельным случаем хоруса является одновременное звучание слегка отличающихся по частоте двух источников - унисон. Он был известен задолго до появления электронных синтезаторов. В основе сочного и живого звучания двенадцатиструнной гитары, аккордеона, баяна, гармони лежит именно унисон. В аккордеоне, например, звук каждой ноты генерируется узлом, содержащим два источника колебаний (язычка), специально настроенных "в разлив" - с небольшой разницей в частотах (единицы герц). В двенадцатиструнной гитаре звук извлекается одновременно из пары струн, а разница в частотах образуется естественным путем, из-за невозможности идеально одинаково настроить обе струны. Наличие ничтожной разницы в частотах голосов певцов или инструментов и служит причиной красивого звучания унисона (для двух голосов) или хоруса (для голосов, числом более двух).

В цифровых электромузыкальных инструментах, напротив, частоты пары генераторов могут быть абсолютно равными друг другу. В таком звучании отсутствует жизнь - оно слишком правильное. Для оживления электронного звучания и для создания впечатления игры нескольких инструментов и используют хорус.

Существует довольно много разновидностей алгоритмов хоруса, но все они сводятся к следующему:

• Исходный сигнал разделяют на два или несколько каналов
• В каждом канале спектр сигнала сдвигают по частоте на определенную величину. Частотные сдвиги очень малы (доли герца) и в ряде случаев изменяются во времени
• В каждом канале сигнал немного задерживают во времени, причем величина задержки может меняться (поэтому хорус относится к числу эффектов, основанных на задержке сигнала)
• Каждый из каналов позиционируют в свою точку на стереопанораме
• Сигналы, полученные таким способом, складывают.

В итоге получается сигнал, в котором звуковые волны как бы "плывут" с разными скоростями. Спектр сигнала непрерывно изменяется, причем период полного цикла этого изменения столь велик, что повторяемость спектральных свойств сигнала не ощущается. Хорус настолько украшает звучание инструментов, что ныне имеется практически в каждом синтезаторе и во многих звуковых картах. Обработка аудиосигнала звуковыми редакторами позволяет получить очень много разновидностей этого эффекта, но чрезмерное увлечение им может привести к ухудшению разборчивости звучания голоса, к "засорению" акустической атмосферы композиции.

Хорус в Cool Edit Pro 2 

Было бы странно, если бы в мощном звуковом редакторе Cool Edit Pro 2 отсутствовал эффект, давно ставший классическим. Окно эффекта Chorus открывается командой Effects > Delay Effects > Chorus....

Вы можете обогатить звучание композиции, имитируя одновременное исполнение партии несколькими голосами или инструментами. Кроме всего прочего, хорус - это еще и один из способов создания эффекта присутствия, то есть выделения голоса певца или звука инструмента на фоне аккомпанемента. Вы можете также использовать хорус, чтобы создать эффект псевдостереофонического звучания монофонического аудиотрека или обогатить гармонию вокальной партии.

В Cool Edit Pro 2 применяется метод прямого моделирования эффекта Chorus: из каждого исходного голоса формируются новые голоса, звучание которых отличается от оригинала за счет неглубокой модуляции частоты и сдвига по времени, а также псевдослучайного интонирования. Пространственную протяженность и даже некоторую объемность эффекту придает наличие обратной связи в алгоритме обработки. Рассмотрим опции окна Chorus.

Окно эффекта Chorus звукового редактора Cool Edit Pro 2

В группе Chorus Characteristics сосредоточены опции, определяющие параметры эффекта. В поле Thickness_Voices указывается количество голосов, участвующих в формировании эффекта. Для управления параметрами хоруса служат следующие движковые регуляторы (слайдеры) и поля ввода:

• Max Delay - максимальное временное рассогласование (задержка) голосов. Рекомендуется устанавливать эту величину в пределах 15-35 мс. При очень маленьком ее значении все голоса начнут объединяться в оригинал, и могут возникнуть неприятные ощущения. При слишком больших значениях параметра слушателю может показаться, что запись воспроизводится магнитофоном, который начал "зажевывать" ленту
• Delay Rate - частота модуляции времени задержки
• Feedback - глубина обратной связи
• Spread - дополнительная задержка каждого голоса (до 200 мс). При больших значениях этого параметра отдельные голоса начинают звучать в разное время. Малые значения дополнительной задержки придают эффекту характер унисона нескольких голосов
• Vibrato Depth - глубина вибрато (модуляции по частоте, см. "Магия ПК" №11/2002)
• Vibrato Rate - частота вибрато

В группе Stereo Chorus Mode находятся опции, от которых зависят стереофонические свойства эффекта.

Если флажок Average Left & Right сброшен, то исходные сигналы левого и правого каналов будут обрабатываться эффектом по отдельности. Существовавший до обработки стереообраз звука претерпит минимальные искажения. При установленном флажке сформируется некий усредненный стереообраз, так как обрабатываться будет смесь канальных сигналов. По сути дела, сначала программа до основания разрушит исходный стереообраз, сформировав моносигнал, а затем придаст ему стереофоничность за счет разноса отдельных голосов по панораме.

Если обрабатывается монофонический аудиофайл, то флажок Average Left & Right следует сбросить, чтобы избежать бессмысленной траты времени на преобразование моносигнала в моносигнал.

При установленном флажке Add Binaural Cues в сформированный сигнал добавляются задержки, разные для правого и левого каналов. Тогда голоса, исходящие из различных точек панорамы, будут появляться в различные моменты времени.

Расположенные ниже этих флажков движковый регулятор и поле ввода предназначены для выбора протяженности эффекта на стереопанораме (ширины стереополя). Если движок находится в положении Narrow Field (введено число 0), все голоса будут помещены в центр стереопанорамы. При установке движка в положение 50% они расположатся на панораме равномерно слева направо. Например, если имитируется хор из 5 голосов, то голоса панорамируются в следующие позиции:

• Первый голос - в крайнюю левую точку панорамы
• Второй голос - посредине левой части панорамы
• Третий голос - в центр панорамы
• Четвертый голос - посредине правой части панорамы
• Пятый голос - в крайнюю правую точку панорамы

Если параметру, определяющему протяженность стереоэффекта, задать значение больше 50%, то по мере передвижения движка вправо голоса начнут смещаться к крайним точкам панорамы: левые переместятся еще левее, а правые - правее. В случае работы с нечетным числом голосов один голос будет всегда находиться точно в центре панорамы. При четном числе голосов в центре не будет ни одного голоса. Половина голосов окажется в правой части панорамы, половина - в левой.

Если движок находится в положении Wide Field (значение параметра - 100%), все левые голоса будут помещены в крайнюю левую точку, правые - в крайнюю правую точку.

В группе Output сосредоточены регуляторы и поля вода, с помощью которых можно выбрать пропорцию смешивания обработанного эффектом (Wet Out) и исходного (Dry Out) сигналов.

При установленном флажке Bypass на выход эффекта независимо от состояния регуляторов группы Output подается только обработанный сигнал.

Если установить флажок Highest Quality (but slow), то для реализации эффекта будет использован алгоритм, обеспечивающий более высокое качество (меньший уровень искажений), однако время, необходимое для вычислений, возрастет.

Звуковой редактор Cool Edit Pro 2 отличается большим количеством интересных пресетов (заранее установленных наборов значений параметров эффектов). Для хоруса это:

• 5 Voices (Pro), 5 Voices Sing, Another Dimension - варианты хора из пяти голосов
• Amateur Chorus, Thick Chorus - варианты хора из 12 голосов
• AcousticDuet, Duo - варианты дуэтов
• Electro-Voice - имитация электронного звучания голоса
• Flying Saucers - такие звуки, по мнению разработчика, издают летающие тарелки
• More Sopranos, Soprano Chorus - варианты хора из голосов сопрано
• Quadra Chorus Quartet - варианты квартета
• Rich Chorus, Rich Chorus In Unison - варианты хора с насыщенным звучанием
• Thick Chorus, Wide & Thick - варианты большого хора с широким стереополем
• TrippyVox - хор из 5 голосов, необработанный сигнал на выходе эффекта отсутствует.

Хорус в SONAR 2.1 

В музыкальном редакторе SONAR 2.1 есть несколько видов хоруса, реализуемых в соответствующих окнах: Chorus (mono), Chorus и FxChorus. Первый из них достался программе в наследство от очень ранних версий Cakewalk Pro Audio. Эффект утратил актуальность по причине монофоничности. Два остальных эффекта стереофонические. В определенном смысле они дополняют друг друга, так как несколько отличаются параметрами, доступными для регулирования. Замечу, что FxChorus - наиболее современный DX-плагин, поддерживающий динамическое управление параметрами эффекта с помощью специальных графиков - огибающих.

Эффекты в SONAR 2.1 можно применять как в реальном времени, так и путем пересчета данных на выделенном треке. Во втором случае окна эффектов содержат две вкладки. Опции вкладки Mixing (одинаковой для всех эффектов) позволяют определить характер взаимодействия исходного и обработанного цифрового звука, а все настройки эффекта расположены на вкладке Settings. Команда Process > Audio Effects > Cakewalk > Chorus... вызывает окно Chorus.

Вкладка Settings окна эффекта Chorus музыкального редактора SONAR 2.1

Регулятор Dry Mix (%) предназначен для управления уровнем громкости необработанного сигнала, ретранслируемого на выход эффекта, а Wet Mix (%) - обработанного сигнала на выходе эффекта. Если выключатель Link этой группы опций выключен, то регулировать эти параметры можно независимо друг от друга, если же включен, то увеличение значения одного параметра приведет к уменьшению значения другого, и наоборот.

Left Delay (ms) и Right Delay (ms) - регуляторы интервала времени между повторениями сигналов левого и правого каналов соответственно. Если выключатель Link не активен, то регулировку этих двух параметров можно выполнить независимо. В противном случае регуляторы Left Delay (ms) и Right Delay (ms) будут объединены в группу, и задержка для обоих каналов будет одинаковой.

Cross Feedback Mix (%) - регулятор коэффициента перекрестной обратной связи (когда сигнал с выхода левого канала подается на вход правого, а сигнал с выхода правого канала - на вход левого). Чем выше значение коэффициента перекрестной обратной связи, тем больше количество повторов сигнала и шире стереобаза источника звука.

Left Feedback Mix (%) и Right Feedback Mix (%) - регуляторы уровня сигналов обратной связи левого и правого каналов. Чем выше значения этих параметров, тем больше количество повторов сигнала.

LFO Depth - регулятор глубины модуляции времени задержки (в миллисекундах). Максимальное время задержки сигнала составляет 80 мс. Выбор слишком высоких значений LFO Depth может привести к фальшивости звучания. Тонкий и приятный на слух эффект хорового исполнения может быть получен лишь при небольших значениях этого параметра.

LFO Rate (Hz) - регулятор частоты модуляции времени задержки сигналов (в герцах).

Triangular и Sinusoidal - переключатели формы модулирующих сигналов (треугольная или синусоидальная).

С помощью выключателя Bypass можно сравнить звучание фрагмента композиции до и после обработки (если он активен, эффект выключен).

Команда Process > Audio Effects > Cakewalk > FxChorus... вызывает окно диалога FxChorus.

Вкладка Settings окна диалога эффекта FxChorus музыкального редактора SONAR 2.1

Эффект FxChorus позволяет оживить звучание голоса певца или музыкального инструмента: создается впечатление, что партия исполняется дуэтом, трио, квартетом и даже квинтетом. Фактически эффект объединяет в себе 4 хорус-процессора, поэтому кроме исходного голоса можно сформировать еще до 4 голосов. Параметры каждого из них вы можете устанавливать независимо. Отмечу, что эффект поставляется с большим количеством довольно интересных готовых пресетов. Как же создать свой собственный новый вариант эффекта?

Обратите внимание на четыре столбца, VOICE 1 - VOICE 4. В каждом из них (сверху вниз) расположены следующие элементы:

• Индикатор и поле ввода уровня усиления сигнала данного голоса (изменяется в пределах от 0,00 до 1,00)
• Кнопка on включения данного голоса (голос включен, если она окрашена в зеленый цвет, и выключен, если в серый)
• Кнопка Set включения режима редактирования параметров данного голоса ("нажатое" состояние кнопки индицируется пунктирной рамкой и увеличением яркости)
• Слайдер gain, предназначенный для регулировки уровня усиления сигнала данного голоса (щелчок на слайдере равноценен нажатию кнопки Set)

Столбец GLOBAL содержит:

• Индикатор-поле ввода уровня усиления сигнала смикшированных голосов (изменяется в пределах от 0,00 до 2,00)
• Кнопку G включения режима одновременной регулировки с помощью единственного слайдера уровня усиления всех голосов
• Слайдер регулировки уровня усиления микса сигналов голосов

Как только вы тронете слайдер, расположенный в столбце GLOBAL, регуляторы уровней усиления голосов окажутся сгруппированными. При изменении положения слайдера GLOBAL остальные слайдеры будут отслеживать его перемещение. Если слайдер GLOBAL перемещать в небольших пределах, то пропорция, в которой микшируются голоса, сохраняется. Однако как только из-за значительного перемещения слайдера GLOBAL какой-нибудь из слайдеров голосов достигнет своего нижнего или верхнего положения, характер связи данного слайдера со слайдером GLOBAL изменится: они будут двигаться не только синхронно, но и в одинаковых пределах. Диапазон изменения значений параметра GLOBAL в два раза превышает диапазон изменения уровня усиления любого голоса. Поэтому после двух-трех перемещений слайдера GLOBAL от минимума до максимума и обратно движение всех пяти слайдеров окажется жестко синхронизированным. Подвигайте слайдер GLOBAL, и вы поймете логику взаимодействия данных регуляторов.

Итак, одновременно можно редактировать параметры только одного голоса, выбранного кнопкой Set. Какие параметры доступны для редактирования? Ответ на вопрос дает анализ элементов (полей ввода и маленьких слайдеров), входящих в группу VOICE SETTINGS:

• delay (ms) - запаздывание сигнала выбранного голоса относительно исходного
• mod depth - глубина модуляции времени запаздывания сигнала выбранного голоса относительно исходного (при небольшом периодическом изменении рассогласования между голосами во времени возникает ощущение переливчатости и живости звучания голосов)
• pan - панорама выбранного голоса (эффект особенно впечатляет, когда голоса виртуального хора разнесены по стереопанораме)
• mod freq. - частота модуляции времени запаздывания сигнала выбранного голоса относительно исходного

При небольших значениях параметров delay (ms), mod depth и mod freq. вы сможете получить красиво звучащую имитацию хорового исполнения партии. Если значение delay (ms) велико, хор распадется на отдельные голоса, исполняющие партию с заметной несогласованностью во времени. Большие значения параметров mod depth и mod freq. следует выбирать только в том случае, когда вы специально хотите внести в звучание исходного голоса существенные специфические искажения.

Слайдер и поле ввода группы MIX LEVEL предназначены для регулирования пропорции между уровнями исходного и обработанного эффектом сигналов в выходном миксе. Причем, в левом положении слайдера (dry) на выход проходит только необработанный сигнал, в правом (wet) - только обработанный. Слайдер и поле ввода группы OUTPUT LEVEL служат для регулирования уровня выходного сигнала.

Кнопка Bypass позволяет изменять маршрутизацию сигнала. Если она нажата, то сигнал пропускается в обход эффекта, если отпущена - через эффект.

Найденные опытным путем удачные сочетания параметров голосов можно сохранить в пресете. Как обычно, для этого в раскрывающемся списке Preset: нужно набрать имя пресета и нажать кнопку с изображением дискеты.

Итак, вы познакомились с тремя реализациям хоруса. Теперь, задумав поразить воображение слушателей музыкой, проникающей в душу, вы обойдетесь и без сирен, и без хора армейского ансамбля. Много возможностей - труднее сделать выбор: глаза разбегаются. Поэтому прислушайтесь к совету. Если работа ведется исключительно с оцифрованным звуком, целесообразно воспользоваться эффектом, входящим в состав программы Cool Edit Pro 2. Если часть композиции записана на аудиотреках, а часть на MIDI-треках, то лучшим решением будет применение хоруса музыкального редактора SONR 2/SONAR 2.1. О подробностях работы с этими мощнейшими и по-своему уникальными программами читайте в книгах "Cool Edit Pro 2. Секреты мастерства" и "Виртуальная звуковая студия SONAR". Если же в ходе применения эффектов вы столкнетесь с какими-то непонятными для вас явлениями, присылайте свои вопросы на форумы нашего сайта.