DAW (digital audio workstation) — программа для записи, создания, редактирования и сведения звука. В ней записывают голос и гитару, пишут партии нотами для виртуальных инструментов, подбирают громкость каждой партии и сохраняют готовый трек в файл. Окна программ отличаются, но основные элементы у них похожи: дорожки, клипы, шкала времени, микшер и экспорт.
Устанавливать программу для чтения не нужно: опыты ниже работают в браузере и показывают упрощённые версии этих элементов. Перед прослушиванием уменьшите громкость устройства; звук включается только кнопкой. Если слушать сейчас неудобно, рисунки и подписи описывают тот же результат.
Примеры программ
- REAPER работает в Windows, macOS и Linux. Это полноценная программа для многодорожечной записи аудио и MIDI, редактирования и сведения. Она не бесплатна: первые 60 дней можно пользоваться всеми функциями, затем нужна лицензия. Для личного использования или дохода до 20 000 долларов в год она стоит 60 долларов, коммерческая — 225 долларов (Cockos: покупка).
- GarageBand — бесплатная программа Apple для Mac, iPhone и iPad. В ней можно играть на программных инструментах, записывать, расставлять партии и сводить их (Apple: GarageBand для Mac).
- LMMS — бесплатная программа с открытым исходным кодом для Linux, Windows и macOS. Она рассчитана прежде всего на сочинение: в ней есть piano roll, встроенные синтезаторы, сэмплы и эффекты (LMMS).
- Ableton Live и Logic Pro — платные программы, часто встречающиеся в учебниках и видеоуроках. Дальше в статье примеры конкретного поведения взяты из руководства Ableton Live 12.
Одни и те же элементы в программах называются по-разному, а детали их поведения различаются. Особенности конкретной программы в статье отмечены отдельно.
Проект, дорожки и клипы
Проект (project) хранит всё, что относится к одной песне: дорожки, ноты, ссылки на записанные файлы, настройки инструментов и микшера. Дорожка (track) — горизонтальная полоса для одной партии: ударных, баса, голоса. На дорожке лежат клипы (clips) — фрагменты с нотами или записанным звуком. Их можно перемещать, копировать и обрезать.
Шкала времени (timeline) идёт слева направо. Над ней — линейка в тактах (bars): при музыкальной сетке клипы удобно ставить по долям, а не по секундам. Про такт и темп подробно рассказывает обзор теории музыки. Курсор воспроизведения (playhead) показывает текущую позицию. Кнопки транспорта (transport) запускают и останавливают воспроизведение. Повтор фрагмента (loop) заставляет курсор возвращаться к началу выбранного участка: так удобно много раз слушать два такта, пока подбираете партию.
Для изменения параметров и прослушивания нужен JavaScript.
Попробуйте. Нажмите «Пуск» и проследите за курсором: мелодия вступает только на третьем такте, потому что её клип стоит там. Выберите повтор тактов 3–4: курсор будет возвращаться к началу мелодии, пока вы не остановите воспроизведение. «Стоп» возвращает курсор в начало проекта.
Записанный звук обычно хранится в отдельных аудиофайлах, а проект ссылается на них. В руководстве Ableton Live 12 прямо сказано, что клипы содержат ссылки на файлы на диске, а не сами звуковые данные (Ableton: Managing Files and Sets). Если перенести только файл проекта на другой компьютер, программа может не найти записи. Для переноса используйте функцию сбора файлов проекта, если она есть в вашей программе.
Управление дорожкой
Слева у каждой дорожки находится шапка (track header) с регуляторами. Их часто дублирует микшер (mixer) — окно, где дорожки стоят столбиками.
- Уровень (volume) меняет громкость дорожки в децибелах (decibel)децибел (decibel) — Логарифмическая единица отношения двух величин: для амплитуд L = 20 lg(A/A₀), для мощностей — 10 lg(P/P₀). Смысл числа задаёт опорная величина.. 0 дБ означает «без изменения», −6 дБ — примерно вдвое меньшую амплитуду (amplitude)амплитуда (amplitude) — Наибольший модуль отклонения колеблющейся величины от равновесного значения. Для синусоиды обозначается A; единицы совпадают с единицами сигнала.. Почему уровень удобнее считать в децибелах, объясняет статья об уровне сигнала.
- Панорама (pan)панорама (pan) — Положение слухового образа слева направо в стереополе. перемещает звук между левым и правым динамиками.
- Mute выключает дорожку.
- Solo оставляет слышимыми только дорожки с включённым Solo. Остальные замолкают, но их настройки не меняются.
Попробуйте на рисунке 1. Включите Solo у баса: остальные дорожки побледнеют, их статус покажет причину тишины. Добавьте Solo ударным — теперь слышны две дорожки. Выключите Solo и нажмите Mute у аккордов. Затем уведите панораму мелодии вправо до упора и послушайте в наушниках. Уровень, панорама, Mute и Solo меняются во время звучания без остановки.
В опыте панорама сохраняет суммарную мощность: в центре каждый канал примерно на 3 дБ тише, чем крайний канал при полном сдвиге. Так работает панорама Web Audio (W3C: StereoPannerNode). В DAW закон панорамы (pan law) может быть другим, а иногда его выбирают в настройках проекта.
Solo тоже ведёт себя по-разному. В нашем опыте Solo нескольких дорожек складывается. В Ableton Live по умолчанию новое Solo снимает предыдущее, а несколько дорожек отмечают с клавишей Ctrl или Cmd либо после отключения Exclusive Solo в настройках (Ableton: Mixing).
Подготовка к записи (record arm) отмечает дорожки, на которые попадёт звук или MIDI при нажатии кнопки записи. Мониторинг (input monitoring) определяет, слышите ли вы входной сигнал через программу. Режимы мониторинга в Ableton Live (Ableton: Routing and I/O):
- «Авто» (Auto) включает прослушивание входа, пока дорожка подготовлена к записи и на ней не играют клипы;
- «Вход» (In) делает вход слышимым всегда;
- «Выкл.» (Off) отключает прослушивание входа через программу.
Режим «Выкл.» нужен, например, когда вы слушаете акустический инструмент прямо в комнате или пользуетесь прямым мониторингом аудиоинтерфейса. Сигнал, прошедший через компьютер, приходит с задержкой (latency)задержка (latency) — Время прохождения сигнала через тракт от входа до выхода. Включает буферизацию, драйвер, преобразователи и алгоритмы; длительность одного блока не равна полной задержке.. О задержке блока подробнее рассказывает статья об аудиоданных.
Пустая дорожка «Голос» в опыте показывает эти состояния кнопкой R и списком «Мониторинг». Микрофон (microphone)микрофон (microphone) — Устройство, преобразующее звуковые колебания в электрический сигнал. В идеальной модели напряжение на выходе пропорционально звуковому давлению. не запрашивается: статус описывает, что произошло бы в программе.
Автоматизация (automation) записывает изменение параметра во времени. На дорожке она выглядит как линия с точками перелома. Нажмите A у мелодии: появится линия, а регулятор уровня станет недоступен и будет двигаться сам — мелодия плавно нарастает за первый такт. В Ableton Live ручное движение автоматизированного регулятора временно отменяет автоматизацию, пока её не включат снова (Ableton: Automation).
MIDI и инструмент
MIDI (Musical Instrument Digital Interface) — способ передавать музыкальные события, а не звук. Сообщение о нажатии (Note On) содержит номер ноты и силу нажатия (velocity), каждое от 0 до 127. Сообщение Note Off завершает ноту; Note On с силой 0 тоже считается отпусканием (MIDI Association: Summary of MIDI 1.0 Messages). В программе ноты хранятся в MIDI-клипе (MIDI clip): у каждой есть высота, начало, длительность и сила нажатия (Ableton: Editing MIDI).
Звук появляется, когда ноты попадают в виртуальный инструмент (virtual instrument): синтезатор или сэмплер на той же дорожке. Тот же клип можно отправить другому инструменту, и партия зазвучит по-новому. Как синтезатор превращает номер ноты в частоту (frequency)частота (frequency) — Число полных колебаний за секунду. Обозначается f и измеряется в герцах; 1 Гц означает одно колебание в секунду. и форму волны, объясняют обзор звука и статья об осцилляторах.
Ноты редактируют в piano roll — сетке, где по вертикали откладывается высота, а по горизонтали время. Слева обычно рисуют клавиатуру, поэтому строки совпадают с клавишами.
Для изменения параметров и прослушивания нужен JavaScript.
Попробуйте. Нажмите «Послушать», затем добавьте ноту в пустую клетку: она сразу прозвучит. Нажмите на ноту — она станет выбранной. Измените длину и силу нажатия; повторное нажатие удаляет ноту. С клавиатуры сеткой управляют стрелки, Enter или пробел и Delete.
Задание. Нажмите «Очистить такт» и соберите спускающуюся фразу: G4 на первую долю длиной 1/4, E4 и F4 восьмыми на вторую долю, D4 на третью долю и C4 на четвёртую, обе длиной 1/4. Послушайте, затем сравните последнюю ноту с силой 60 и 120. В нашем инструменте сила нажатия меняет только громкость. Настоящие инструменты могут менять и тембр (timbre)тембр (timbre) — Свойство слухового ощущения, по которому различают два звука одинаковой высоты и громкости. Зависит от состава спектра и его изменения во времени., например делать удар ярче.
MIDI-клип и аудиоклип
Аудиоклип (audio clip) содержит записанные отсчёты (sample)отсчёт (sample) — Значение сигнала в один момент дискретизации, одно число. В звукозаписи его также называют сэмплом.: изменение давления, превращённое в числа. Как это происходит, показывает обзор звука. MIDI-клип содержит только ноты. Поэтому одинаковые на слух клипы по-разному реагируют на изменения.
Для изменения параметров и прослушивания нужен JavaScript.
Попробуйте. Прослушайте оба клипа без изменений: фраза одна и та же. Выберите «+2 полутона» и прослушайте оба снова. В режиме «Как плёнка» аудиоклип стал не только выше, но и короче. Переключите режим на «С растяжением»: длительность вернётся, но появится зернистость и лёгкое дрожание. Затем выберите темп 125 BPM (beats per minute, BPM)темп в BPM (beats per minute, BPM) — Число метрических долей в минуту. При расчёте задержки нужно знать, какую длительность ноты считают одной долей. и инструмент «Яркий синтезатор». MIDI-клип пересчитается без потерь, а инструмент аудиоклипа не изменится.
У MIDI-клипа высота, темп и инструмент независимы: программа просто сыграет те же события по-другому. У аудиоклипа есть только звук. «Как плёнка» означает чтение записи с другой скоростью: если ускорить её на четверть под 125 BPM, высота поднимется почти на 4 полутона. Похожий режим в Ableton Live называется Re-Pitch: он меняет скорость воспроизведения, как проигрыватель винила (Ableton: Audio Clips, Tempo, and Warping).
Растяжение по времени (time stretching) меняет длительность без смены высоты, а сдвиг высоты (pitch shifting) — наоборот. Программа режет запись на короткие кусочки и складывает их с другим шагом. В опыте использован самый простой вариант такого алгоритма, поэтому искажения хорошо слышны. DAW используют более сложные режимы и подбирают их к материалу. В Ableton Live, например, Beats предназначен для ударных, Tones — для голоса и одноголосных инструментов, Texture — для звуков без ясной высоты, Complex — для целых композиций. Чем сильнее изменение, тем заметнее остаются следы обработки.
Аудио при этом можно резать, переставлять, менять по громкости и добавлять в начале и конце плавное нарастание и затухание (fade): высота и темп от этого не меняются. Распознать ноты в записи и перенести их в MIDI иногда можно. Ableton Live, например, умеет создавать MIDI-клип из мелодии, гармонии или ударных. Результат приблизительный: он зависит от чёткости атак и качества записи, и обычно его приходится править (Ableton: Converting Audio to MIDI).
Вокал записан при 100 BPM, проект перевели на 125 BPM в режиме «как плёнка». Что услышит слушатель и что можно сделать вместо этого?
Голос станет выше: скорость выросла в 1,25 раза, это почти 4 полутона. Чтобы сохранить высоту, нужен режим растяжения по времени. Он изменит длительность ценой артефактов, заметность которых зависит от материала и степени изменения. Можно также перезаписать партию в новом темпе.
Путь сигнала
Звук дорожки проходит цепочку блоков. На пути сигнала (signal flow) MIDI-дорожки сначала стоят ноты клипа, затем инструмент, эффекты (effects), регуляторы уровня и панорамы дорожки и, наконец, общий выход (main output). В Ableton Live общий выход называется Main; по умолчанию туда приходят сигналы всех дорожек (Ableton: Mixing). У аудиодорожки первый блок — уже звук клипа или входа.
Для изменения параметров и прослушивания нужен JavaScript.
Попробуйте. Выберите блок «MIDI-клип»: на рисунке останется список событий, а кнопка прослушивания выключится — звука здесь ещё нет. Перейдите к «Инструменту» и смените его. Затем выберите «Эффект» и сравните эхо и перегруз. Эхо добавляет повторы через восьмую, перегруз срезает вершины волны. На «Дорожке микшера» поднимите уровень до +6 дБ, затем откройте «Общий выход». Мелодия сложится с басом, и пик на рисунке станет выше.
Порядок блоков влияет на результат. Например, громкость после эффекта перегруза меняет только громкость, а громкость перед ним — ещё и силу искажения. На общем выходе сигналы дорожек складываются, поэтому сумма может превысить 0 dBFS (decibels relative to full scale)dBFS (decibels relative to full scale) — Уровень цифрового сигнала в децибелах относительно полной шкалы. Для пиковых значений 0 dBFS соответствует её границе; формат с плавающей точкой допускает значения выше неё. Соглашение об опоре RMS указывают отдельно., даже если каждая дорожка в отдельности тише. Оставляйте запас и следите за измерителем общего выхода.
Экспорт
Пока проект открыт, звук рассчитывается из клипов, инструментов и эффектов. Экспорт (export, render) записывает результат в файл: обычно весь общий выход, иногда каждую дорожку отдельно. В Ableton Live для этого есть команда Export Audio/Video. В ней выбирают частоту дискретизации (sample rate)частота дискретизации (sample rate) — Число отсчётов в каждом канале за одну секунду, то же число кадров аудиоданных в секунду. Измеряется в герцах: 44 100 Гц означает 44 100 отсчётов на канал в секунду., разрядность (bit depth)разрядность (bit depth) — Число бит для представления одного квантованного отсчёта. B бит дают 2ᴮ кодов; при равномерном квантовании шаг зависит также от полного диапазона сигнала. — 16, 24 или 32 бита — и формат (Ableton: Managing Files and Sets): WAV (WAVE file)WAV-файл (WAVE file) — Звуковой файл со структурой RIFF и типом формы WAVE. Чанк fmt описывает параметры звука, чанк data содержит отсчёты; обычно это несжатый PCM., AIFF (Audio Interchange File Format)AIFF (Audio Interchange File Format) — Формат звукового файла Apple на основе контейнера IFF: чанки COMM с параметрами и SSND с отсчётами PCM, числа записаны старшим байтом вперёд., FLAC (Free Lossless Audio Codec)FLAC (Free Lossless Audio Codec) — Формат сжатия звука без потерь: блоки PCM кодируются предсказанием по предыдущим отсчётам и остатком в кодах Райса. Описан в RFC 9639. или MP3 (MPEG-1/2 Audio Layer III)MP3 (MPEG-1/2 Audio Layer III) — Формат сжатия звука с потерями: гибридный банк фильтров, психоакустическая модель, неравномерное квантование и коды Хаффмана в кадрах по 1152 отсчёта..
Для дальнейшей работы и архива выбирайте формат без потерь, например WAV или FLAC. MP3 подходит для прослушивания и пересылки. Чем отличаются эти форматы, объясняет статья о сжатии звука, а устройство WAV разобрано в отдельной статье. Перед экспортом прослушайте фрагмент целиком и проверьте пик на общем выходе.
Первый фрагмент
Соберите короткий фрагмент в любой DAW. Нужные действия есть во всех программах из начала статьи, хотя кнопки и меню называются по-разному.
- Создайте проект и задайте темп 100 BPM, размер 4/4.
- Добавьте MIDI-дорожку с инструментом и создайте клип длиной в два такта. Соберите в piano roll фразу из рисунка 2 или свою; повторите её во втором такте с другой последней нотой.
- Добавьте вторую MIDI-дорожку для баса и поставьте по одной длинной ноте C2 на каждый такт.
- Включите повтор двух тактов. Подберите уровни так, чтобы мелодия была слышна над басом, и немного разведите партии панорамой. Проверьте каждую партию через Solo.
- Добавьте на мелодию эффект эха и сравните звук с ним и без него.
- Экспортируйте общий выход в WAV и прослушайте файл в обычном плеере.
Если сразу захочется больше, следующий шаг — обзор теории музыки: аккорды и ритм помогут превратить два такта в куплет.
MIDI-дорожка молчит, хотя курсор проходит по клипу с нотами. Какие причины стоит проверить по пути сигнала?
Пройдите цепочку по порядку. Есть ли на дорожке инструмент? Не выключены ли Mute или Solo другой дорожки? Не опущен ли уровень и не стоит ли автоматизация на минимуме? Направлен ли выход дорожки в общий выход? Не выключен ли звук устройства? Сила нажатия 0 тоже означает отпускание, а не тихую ноту.
Источники
- Cockos. REAPER и покупка лицензии — назначение программы, платформы, 60 дней ознакомления, цены лицензий и условия скидочной лицензии.
- Apple. GarageBand для Mac и страница в Mac App Store — возможности, платформы и бесплатное распространение.
- LMMS — бесплатная программа с открытым кодом, платформы, piano roll, синтезаторы и эффекты.
- MIDI Association. Summary of MIDI 1.0 Messages — Note On, Note Off, номера нот и сила нажатия 0–127.
- Ableton Live 12 Manual: Editing MIDI — содержимое MIDI-клипа, piano roll, длина и сила нажатия нот.
- Ableton Live 12 Manual: Mixing — Mute, Solo и Exclusive Solo, подготовка к записи, уровень, панорама, общий выход Main.
- Ableton Live 12 Manual: Routing and I/O — режимы мониторинга In, Auto и Off, задержка при мониторинге через программу.
- Ableton Live 12 Manual: Automation and Editing Envelopes — автоматизация, линии с точками перелома и ручная отмена автоматизации.
- Ableton Live 12 Manual: Audio Clips, Tempo, and Warping — режимы Beats, Tones, Texture, Re-Pitch и Complex.
- Ableton Live 12 Manual: Converting Audio to MIDI — преобразование мелодии, гармонии и ударных в MIDI и условия точности.
- Ableton Live 12 Manual: Managing Files and Sets — экспорт, параметры файла и ссылки клипов на файлы.
- W3C. Web Audio API: StereoPannerNode — равномощная панорама, используемая в опыте.
- SANDYNE Learn — ориентир компоновки опытов: шапка дорожки, piano roll, сравнение клипов и цепочка сигнала. Объяснения и реализация подготовлены для этого сайта.
Связи
Связи списком
Ссылается на
- Аудиоданные в программах: представление отсчётов, каналы, кадры и буферы
- Звук в пространстве: панорама, задержка, реверберация и мид-сайд
- Как устроен звук: первый обзор
- Микширование сигналов: усиление, фаза и запас уровня
- Осцилляторы синтезатора: формы, расстройка и саб-осциллятор
- Теория музыки: ноты, ритм и гармония
- Уровень сигнала: децибелы, dBFS, пик, RMS и LUFS
- Устройство WAV-файла: RIFF, чанки, fmt и data
- Форматы сжатия звука: AIFF, FLAC и MP3