: архив : архив журнала "625" : 1995 : #5

TDM-технология
Материал подготовлен по статье Лола Д.Лермана (Paul D. Lehrman), перевод Владимира Чеджемова

Вселенная Digidesign
Одно из самых значительных имен в области цифрового звука для компьютеров Macintosh фирма Digidesign. Начав с разработки сменных микросхем памяти (ROM) для drum-machine фирмы EMU, компания в настоящее время играет ведущую роль в области компьютерной записи и редактирования звука на хард-диске. Конечно, множество других компаний также производят цифровые аудиосистемы для Мас'а, но все они вместе взятые не превышают количества разработок Digidesign!

С недавнего времени компания двигается в сторону рынка недорогих устройств, выпустив систему многоканальной записи Session 8, первоначально разработанную для IBM-совместимых компьютеров, а сейчас - и для семейства Macintosh. Последняя разработка фирмы - Session 2,0, программа многоканальной записи для владельцев звуковой карты Audiomedia II и пользователей Power Mac A/V (для последних не требуется никаких дополнительных устройств, если ограничиться восемью дорожками). В области видео post-production, где важность высококачественного звука непрерывно возрастает, компания также действует достаточно активно и конкурирует с признанным лидером - компанией Avid Technology из Массачусетса.

Разработка конца 1994 года Pro Tools III - совершенно новая, заменяющая более раннюю многоканальную систему Pro Tools, которая до сих пор пользуюется большим успехом. С появлением Pro Tools III родилось новое поколение пользователей Digidesign: 1000 систем распродано в первые 2 месяца после выпуска (а на момент написания статьи - около 3500). Одновременно появилось новое поколение сопутствующих изделий, выпущенных различными компаниями, специализирующимися на разработках для систем Digidesign.

Мощность инструментария для работы со звуком поражает воображение и продолжает увеличиваться в геометрической прогрессии. В этой связи у пользователей возникает много вопросов типа: "Что такое plug-ins и чем они отличаются друг от друга?", "Должен ли я выбросить все, что я имею, и купить эти новые штуки?"

На эти и подобные вопросы отвечает данная статья. Здесь же будет сделана попытка объять вселенную Digidesign. He ищите в статье ответы на все вопросы - вселенная непрерывно расширяется и сегодняшняя последняя новость завтра устаревает прежде, чем Вы о ней узнаете. Но, по крайней мере, мы поможем Вам начать знакомство с миром Digidesign.

Что такое Plug-ins?
Цифровая обработка сигнала (Digital Signal Processing, или DSP), являющаяся составной частью продукции Digidesign, предоставляет заманчивые возможности. Одновременно с Digidesign, которая разрабатывает множество прикладных программ, ряд компаний Development Partners ("Партнеры по развитию"), разрабатывают собственные программы для Digidesign. Использование принципов DSP заманчиво по многим причинам. Во-первых, в цифровом виде Вы можете делать то, чего нельзя было сделать в аналоговом. Например, можно использовать фильтры с очень большой крутизной, преобразования с линейной фазовой характеристикой, эквалайзеры и лимитеры, которые словно "заглядывают вперед" и устраняют переусиления до того, как они случаются. Во-вторых, если кто-то уже создал "железо", нет нужды обременять себя разработкой блоков питания, принципиальных схем, заказных микросхем, управляемых усилителей и другой головоломной техники, которая всегда сопутствует созданию звукового процессора в виде автономной конструкции. Решается множество проблем, связанных с модернизацией - пользователю достаточно поменять программу, вместо того чтобы везти свою "железку" в сервисный центр. В результате мир Digidesign пополнился высококлассными компаниями разных стран - Англии, Канады, Франции и Израиля, которые до сих пор не играли важной роли в области профессионального цифрового звука. Это пример "нового мирового порядка" - когда важен только продаваемый продукт, а где он производится, не имеет значения.

У разработчиков программ для Digidesign есть выбор: создавать самостоятельные программы, которые мы будем называть дополнениями (add-ons), или разрабатывать программные модули, которые будут работать в среде собственной программы Digidesign. Последние и называются plug-ins.

Sound Designer
Sound Designer - это самый долгоживущий продукт Digidesign. Он впервые появился в качестве редактора сэмплеров фирмы Е-Mu и потом вошел в состав систем Sound Tools и Audiomedia. Он все еще используется для редактирования, мастеринга и т. д., где достаточно двух дорожек, и, кроме того, входит в комплект собственного продукта компании -воспроизводящей платы SampleCell. Co временем в программу были добавлены графические и параметрические эквалайзеры, растяжение и компрессия во времени, преобразование частоты сэмплирования и динамическая обработка: компрессор, лимитер и пороговое устройство.

Начиная с версии 2.4 (сейчас продается версия 2.81), в Sound Designer II появилась специальная группа SD II Plug-Ins. Чтобы установить plug-in, достаточно поместить программный модуль в эту группу. Функции plug-in затем появляются в виде дополнительных сообщений в DSP-меню программы Sound Designer. Работа со всеми plug-in программы происходит по одинаковой схеме. Выбирая нужный plug-in из меню, Вы открываете окно с функцией и устанавливаете его параметры. Если Вы выделили какую-то область звукового файла перед тем как открыть окно, то действие программы скажется только на этой области, в противном случае воздействию подвергнется весь файл. Кнопка Preview в окне "закольцовывает" звуковой файл. Если Вы меняете параметры, то и звук будет соответственно меняться; таким образом, можно слышать то, что Вы делаете. "Закольцованная" часть звукового файла находится в оперативной памяти (RAM). Считывать ее с диска в этой версии программы невозможно. Размер оперативной памяти (т.е. длина "закольцованного" отрезка) устанавливается программным параметром "RAM Buffer Size", который, конечно, ограничен размером памяти, выделенной для программы. Кнопка Bypass мгновенно отключает обработку, и таким образом Вы можете сравнить оригинальный файл с его обработанной версией. Кнопка Process делает изменения в звуковом файле постоянными и возвращает Вас в основное окно. Альтернативой "разрушающим" процессам может служить кнопка Playback. При нажатии на нее все изменения в обрабатываемом модуле сохраняются в отдельном небольшом файле и затем вызываются при воспроизведении. Сам звуковой файл не изменяется. В режиме Playback невозможно одновременно работать с несколькими модулями. Например, если вы хотите использовать и компрессор, и эквалайзер для одного и того же звукового файла, то, по крайней мере, одна из обработок должна стать постоянной.

TDM Plug-ins
TDM (Time Division Multiplexing), то есть мультиплексирование с разделением во времени, которое было дополнительной возможностью для ранних версий Pro Tools, сейчас стало стандартом для Pro Tools III. TDM - эта 256-канальная высокоскоростная шина цифрового звука, которая расположена внутри "Мака" и позволяет связать разные объекты Pro Tools в пределах компьютера - как программы, так и "железо". TDM дает возможность, используя Pro Tools, работать со стандартным для любой студии инструментарием : пэтчбэями, пультами, посылами и возвратами, а также с внешними обработками. TDM - настолько гибкая система, что основной задачей разработчиков было сделать ее понятной и удобной для пользователей. Самое очевидное решение этой задачи в настоящее время - это модульный пульт на экране монитора.
Эффекты используются в одном из двух вариантов: в пределах каждого модуля в виде insert (до 5 на каждый канал), или, если обрабатываются несколько сигналов одновременно, то можно использовать два (или больше) канальных посыла на внешнюю шину, которая подключается к обработке, а выход обработки подключить ко входу пульта.

Обработка в TDM-системе осуществляется и внешними модулями. Для этого неиспользуемые выходы интерфейса на корпусе Pro Tools обозначаются как внешние посылы, и к ним подключаются входы любого (цифрового или аналогового) звукового процессора, выходы которого подсоединяются к неиспользуемым входам Pro Tools. В случае 8-каналь-ного Pro Tools III это сделать существенно проще, чем со стандартным 4-канальным интерфейсом. Кстати, в последней версии ревербератора NuVerb фирмы Lexicon, который раньше подключался к системе Pro Tools через интерфейс AES/EBU, сейчас используется прямая адресация шины TDM.

Когда обработка производится внутри системы под управлением программы, то это означает, что используется встроенный модуль TDM. На экране монитора его можно найти внутри группы DAE, где находится сама DAE (Digital Audio Engine) - невидимая, но важная программа фирмы Digidesign.
В противоположность Sound Designer plug-ins, TDM plug-ins работает с дисковыми файлами в реальном времени и не разрушает исходный файл. Использование TDM plug-ins не является проблемой для тех, кто работал с внешними устройствами. Нужно указать путь сигнала на экранном пульте, после чего открывается окно и устанавливаются необходимые параметры. После закрытия окна обработка сохраняется и будет активной до тех пор, пока Вы ее не поменяете или не измените путь сигнала.

Возможна также работа с несколькими TDM plug-ins, так как каждая из них управляется в реальном времени с помощью специально предназначенной для этого DSP-микросхемы, которая расположена на DSP Farm-карте, входящей в состав Pro Tools III. В действительности, Вы можете использовать несколько копий одного и того же plug-ins, не покупая дополнительные программы. Например, использовать два различных ревербератора одновременно, инсталлировав один раз D-Verb. Но видеть Вы будете только один встроенный модуль.

Карта DSP Farm содержит 4 микросхемы DSP, и дополнительные микросхемы можно добавить, лишь установив дополнительную карту. Взаимосвязь между количеством plug-in, которые вы можете использовать, и мощностью вашей DSP Farm-карты не совсем прямая, потому что две микросхемы всегда используются главным пультом Pro Tools. Поэтому если Вы сконструировали очень сложный пульт, он будет использовать ресурсы третьей микросхемы и применить ее для других целей будет уже невозможно. Одна микросхема DSP поддерживает многозадачный режим, но эти задачи должны быть одного типа. Например, на одной микросхеме можно получить до 24 полос моноэквалайзера, или 12 полос стерео, или 8 динамических эффектов, или 6 модулированных линий задержек, но работать одновременно одна полоса эквалайзера с одним динамическим процессором или линией задержки не будут. Plug-in, разработанные Digidesign или Development Partner, обычно используют каждую из встроенных микросхем. Поэтому, если Вы действительно хотите работать с обработкой в реальном времени, купите дополнительные карты DSP Farm. Digidesign включил в состав Pro Tools сервисную программу Allocator, которая показывает, какие ресурсы DSP используются в данный момент.

Как и в Sound Designer, Вы можете использовать больше TDM-обработок, чем имеете ресурсов для работы в реальном времени, если будете обрабатывать файлы в статике. Например, если невозможно использовать одновременно компрессор и ревербератор, пропустите звуковую дорожку через компрессор, а затем полученный результат - через ревербератор. К сожалению, первая обработка изменит звуковую дорожку "разрушающим образом". Но тем не менее у этого метода есть два преимущества по сравнению с использованием аналоговых устройств. Во-первых, первоначальный файл будет доступен в любое время позже, если у Вас достаточно места на диске, а во-вторых, уровень шума после цифровой обработки почти не увеличится.

Некоторые plug-ins, например, разработанные фирмой Waves, требуют стереовходы и стереовыходы, следовательно, их нельзя просто вставить в разрыв звукового канала. Если необходимо использовать такой plug-ins при наличии моносигнала, то нужно или подать этот сигнал на оба канала стереошины, или пропустить сигнал через модуль обработки, который из моносигнала сделает стерео, например, через D-Verb. Установите вслед за этим модулем тот модуль, который Вам нужен, и включите в первом модуле режим Bypass. Теперь сигнал будет обрабатываться только вторым стереомодулем.

Plug-in
• Crystal River Engineering (TDM)
Эта компания разрабатывает инструментарий и технику для трехмерного звука с 1987 года для ряда заказчиков, работающих в области виртуальной реальности, включая NASA. Pro Tron - это TDM plug-ins для преобразования моно в стерео. Она стала первым изделием фирмы на рынке профессионального звука. При помощи запатентованной технологии Audio Reality можно управлять размером комнаты, размещением источника звука относительно пола, потолка и стен, акустическими свойствами материалов на стенах и Доппле-ровским смещением при симуляции движения. В программе существуют три различных режима прослушивания - для наушников, для колонок мультимедиа и для мониторов ближнего поля. Несколько модулей могут быть использованы одновременно (если Вы имеете достаточно DSP-ресурсов), чтобы обеспечить отдельную звуковую среду для каждого источника звука. Как утверждает фирма, обработка полностью совместима с монорежимом.

• Digidesign (SD II и TDM)
DINR (Digidesign Intelligent Noise Reduction) был первым plug-ins SD II и все еще является основным инструментом для многих пользователей, позволяющий удалить из записанного файла широкополосный шум и жужжание. Шумоподавление анализирует ту часть файла, где нет записанного материала (кроме шумов комнаты или окружающей среды), с последующим конструированием сложного фильтра для вырезания этого шума. Через этот фильтр затем пропускается исходный звуковой файл. Параметры фильтра редактируются в графическом окне. Вы также можете регулировать степень фильтрации. Устранение жужжания осуществляется с помощью одного или нескольких вырезных фильтров, которые точно настраиваются на центр подавляемой частоты. Можно использовать несколько фильтров, настраивая ширину полосы пропускания и расстояние между ними. Кроме того, для этой же цели можно воспользоваться гармониками основного фильтра. Управляя порогом срабатывания шумоподавителя, можно удалить шум при малых уровнях сигнала.

D-Verb - это реверберационный модуль для систем TDM с семью главными алгоритмами и с обычным управлением, включающим регулировку уровня прямого и ревербераци-онного звука, размера комнаты, времени затухания, коэффициента диффузии, параметров низкочастотного фильтра и высокочастотного затухания, времени первичной задержки. Этот модуль может быть сконфигурирован для работы со стерео- или моновходами и выходами. Кроме того, имеется возможность контролировать входной уровень сигнала, что особенно важно, так как разрыв всегда осуществляется до фейдера и перегрузка может стать серьезной проблемой.

DPP 1 - один из последних plug-ins, разработанных Digidesign - является процессором высоты тона для TDM. Он работает в реальном времени, в диапазоне 4 октав и с линией задержки на 125 миллисекунд с обратной связью. Грубое изменение высоты тона устанавливается с помощью нотной линейки, а тонкая подстройка в пределах +/- 50 центов осуществляется движковым регулятором. Параметры высоты тона или отношения тонов можно задавать и в виде числовых значений. Модуль работает со стерео- или моновходами. Несмотря на то, что он относительно прост в пользовании, с его помощью можно получить большое количество интересных эффектов.

• Jupiter Systems (SD II и TDM)
MDT(Multiband Dynamics Tool) в настоящее время существует в версиях SD II и TDM. Это очень мощный, ориентированный на визуальный контроль компрессор/лимитер. Вы можете создать свою собственную кривую компрессирования, просто рисуя ее на графике. Вы также можете установить до 30 пороговых значений, что поможет Вам с большой точностью регулировать форму кривой. Части кривой могут иметь отрицательный наклон (в этом случае при увеличении громкости звука на входе громкость на выходе уменьшается). Различные комбинации коэффициентов усиления, ограничения и пороговых значений позволят Вам сконструировать все, что Вы только захотите. Многочастотность модуля подразумевает разделение входного сигнала на 3 или 5 отдельных частотных диапазонов и настройку уровня каждого диапазона в соответствии с компрессионной кривой. Управление тоном, в котором действующий уровень диапазона не меняется, отсутствует, но кривая оказывает влияние на каждый диапазон. Это позволит Вам сконструировать де-эссер или лимитер, с действием, зависящим от типа музыки; басовый компрессор, который не изменяет спектр звука, множество других сложных эффектов.

JVP (Jupiter Voice Processor) - это динамическая обработка, имеющая такой же алгоритм, как и МОТ, но совершенно другой внешний вид. В действительности это четыре обработки в одной: компрессор/экспандер/гейт, де-эссер, трехполосный +/-24 дБ параметрический эквалайзер и 6-отводная задержка с панорамой. В противоположность недорогим устройствам, выполняющим те же функции,
JVP даст Вам большое количество управляемых значений. Модуль содержит 34 независимых параметра, отображаемых в четырех различных окнах. Как и в большинстве вставок, все параметры могут быть сохранены в отдельном файле.

• Q Sound Labs (SD II и TDM)
Эта фирма, расположенная в Канаде, выпустила два plug-ins для стереообработки. Принцип действия этих обработок основан на разработанной фирмой технологии Q System 2, которая преобразует моносигнал в стереофонический с расширенной стереобазой. Раньше этот эффект можно было получить, только используя автономные устройства ценой около 10.000 фунтов стерлингов. Представители компании утверждают, что технология Q System 2 применялась при записи такими артистами, как Роджер Уотерс и Стинг.

QXpander - это plug-ins для SD II, который расширяет звуковую картину при стереомик-шировании. Основное управление расширением и количеством моноинформации в миксе производится при помощи ползунковых или вращающихся регуляторов. Вам придется идти на компромисс между желанием расширить звуковую картину и необходимостью сохранить ее центральную часть. При помощи опции Dynamic Compensation, которая работает по принципу компрессора, можно автоматически изменять количество обработки в зависимости от силы монофонического сигнала. Низкочастотный усиливающий эквалайзер также помогает в тех ситуациях, когда стереообработка сильно подавляет центр звуковой картины.

Для системы TDM компания выпустила программный модуль QSys/TDМ, который может создать расширенное стереозвучание, используя до четырех моноисточников. Модуль локализует четыре источника в любом месте в пределах 180 градусов. Линия задержки до 30 миллисекунд на каждый канал сделает звуковую картину более просторной. Имеется также интенсивное управление панорамой: звуки могут перемещаться с помощью мыши, ее движения можно записать и редактировать. Когда эти движения воспроизводятся, их можно синхронизировать с SMPTE или тайм-кодом, а так же управлять ими с помощью MIDI сообщений.

• Steinberg (TDM)
Изготовители программы Cubase из Германии разработали два TDM plug-ins, которые будут выпущены в продажу в середине года. Программа De-clicker, как явствует из ее названия, удаляет щелчки и стуки из записи. Virtual FX Rack состоит из пяти plug-ins в одной упаковке. Это модуль хоруса, названный Halleluja, автопанорамный модуль - Pandora, эмулятор ревербератора - Plate Runner, расширитель звукового пространства - Stereo Wizard и утилита Y-Cable/Merger/Pather.

• Waves (SD II и TDM)
Израильская компания Waves была одной из первых, кто работал над plug-ins для SD II и TDM и сейчас продолжает занимать лидирующее положение в этой области. Все четыре продукта этой фирмы выпускаются в версиях для TDM, и для SD II . Это С1 - компрессор/гейт, Q10 - десятиполосный эквалайзер, L1 - пиковый ограничитель/"реквантайзер" и самый новый продукт - S1 - стереоимейджер. Модуль состоит из компрессора/лимитера, гейта/экспандера и фильтра. Время атаки компрессора регулируется вплоть до 0,01 миллисекунды, кроме того, можно полностью устранить перегрузки с помощью метода "Lookahead". Время затухания фиксируется либо зависит от характера звукового материала: если продолжительность звукового фрагмента короче определенной величины волны, то компрессор выключается быстрее.
Фильтр изменяется по параметрам ширины полосы пропускания, коэффициента 48 добротности и наклона характеристики. Он используется с любым динамическим модулем или одновременно с обоими в режиме предварительной фильтрации, а также в раздельном режиме, когда обрабатывается лишь определенная часть спектра, или в качестве управляющего фильтра. В последнем случае компрессор обрабатывает весь сигнал в зависимости от его части в выбранной частотной области. Модуль обычно работает в стереорежиме, но может быть установлен в режиме двойного моно, когда один канал управляет другим.
Q10 - это полностью параметрический 10-полосный эквалайзер, который может конфигурироваться в режимах стерео или двойного моно. Каждая полоса настраивается по нескольким параметрам: типу (пик или плоская характеристика), усилению (+/- 18 dB), частоте, добротности. Кривая характеристика может быть нарисована прямо на экране монитора. В модуль включена большая библиотека предварительных установок фильтра (например, "телефон", "AM радио") и несколько комбинаций для режимов псевдостерео.
Можно использовать автоматическую нормализацию и функцию ре-квантизации, которая устранит шум при обработке 16 или 20-битного файла.

Более существенная ре-квантизация обеспечивается в модуле L1 (Ultramaximizek). Производители заверяют, что модуль увеличивает "кажущееся разрешение" звука на 3 бита - таким образом, 16-битный файл будет звучать, как если бы он был записан в 19-битной системе, а 8-битный файл соответственно превращается в 11-битный. Предусмотрены два алгоритма квантизации: один обеспечивает малое искажение и высокую линейность, а другой - максимальное отношение сигнал/шум. В модуль также встроен пиковый ограничитель, работающий в режиме "Lookahead".

Последний модуль, SI (Stereo Imager), позволит использовать различные трюки при обработке звукового пространства. Он может уменьшать звучание на одной стороне звуковой картины и увеличивать на другой без изменения положения источников звука в центре, двигать звук из центра вправо или влево без нарушения стереобаланса и менять ширину звукового поля. Манипулировать модулем можно с помощью мыши на векторном дисплее.

Add-ons
Так мы называем программы, которые работают со звуковыми файлами формата Digidesign, но не устанавливаются внутрь главной программы. Они используются самостоятельно - Вы запускаете их, открываете звуковой файл, с которым хотите работать, выполняете все необходимые действия, закрываете файл и затем снова его открываете, но уже в Pro Tools или в Sound Designer.

Любая программа, работающая со звуковыми файлами, может называться Add-ons, но мы ограничимся обсуждением программ, специально разработанных для работы с "железом" Digidesign, а также с несколькими важными программами общего назначения.

• Hyperprism (Arboretum Systems)
Эта программа, созданная во Франции, является одной из наиболее очаровательных Add-ons, хотя и не полностью созрела для практического применения. Она предоставляет набор из 30 функций для преобразования аудиофайла, включая фильтры, тональный сдвиг, ринг-модуляцию, панораму, гипер-стерео, модуляцию амплитудной огибающей, фэйзеры, флэнждеры, и (вполне возможно) фотонное торпедирование. Этими функциями можно управлять в реальном времени одновременно в двух измерениях с помощью мыши в большом голубом окне. Чтобы убедиться, насколько это здорово -представьте сетку, где движение мыши по вертикальным линиям изменяет высоту тона сэмпла без изменения его длины, а движение по горизонтальным - наоборот, причем все это в реальном времени и без какой-либо "грязи" в звуке. Программа также запишет движения вашей мыши в виде кривой в окне.

Но у Hyperprism есть несколько недостатков. Вы не сможете исправить кривые после того, как они нарисованы, что затрудняет получение требуемой кривой движения. Специальная MIDI-версия программы позволяет управлять мышью с помощью внешнего контроллера или секвенсера через расширитель фирмы Opcode, но это неудобно. Хуже всего, что текущая версия программы не работает с Pro Tools III. В действительности она не работает даже со старым "железом" Digidesign, если только Вы не установите старую версию файла INIT в Вашу системную группу (хорошо работает версия 2.4, текущая версия - 2.81). Новая версия программы должна выйти в середине лета, и в ней, надеемся, будут решены проблемы совместимости. Кроме того, компания обещала выпустить встраиваемую версию формата TDM.

• Turbo Synth (Digidesign)
Это утилита, которая достаточно удобна, чтобы не кануть в лету. Выпущенная семь лет назад для немногочисленной, но фанатичной группы пользователей-синтезаторщиков, она в 1993 году трансформировалась в инструментарий для карты Sample Cell. Текущая версия не работает с Pro Tools III, но проблема совместимости будет решена, вероятно, когда Вы закончите читать эту статью. Turbo Synth можно представить, как аналоговый синтезатор в компьютере. Вы создаете звук, работая с модулями на экране, соединяя их в цепочки. Первый модуль - осциллятор, который может, например, начав генерировать синусоидальную форму волны, плавно перейти к пилообразной, прямоугольной и затем еще к какой-то более сложной. Вы можете проводить визуальный анализ гармоник любой волновой формы и изменять их спектральный баланс. Но что наиболее важно, Вы можете использовать сэмплированные волны - от одиночных циклов до всего звукового файла. Далее Вы можете воздействовать на полученный звук преобразователями высоты тона и времени звучания, резонаторами, смесителями, генераторами огибающих и другими устройствами. Все эти преобразования имеют свои внутренние параметры и производятся в 16-битном формате с выбираемой частотой сэмплирования. Полученный аудиофайл может быть загружен непосредственно в Sample Cell или сохранен в формате Sound Designer II для последующего использования в других программах.