Ειδικές Εφαρμογές Πληροφορικής (Θεωρία) Α μέρος Λογισμικό Στούντιο Ηχογράφησης

Transcript

1 Ειδικές Εφαρμογές Πληροφορικής (Θεωρία) Α μέρος Λογισμικό Στούντιο Ηχογράφησης 2014

2 1. Λογισμικό Ένα πρόγραμμα (λογισμικό) αποτελείται από εντολές και πληροφορίες (δεδομένα) που ελέγχουν τις λειτουργίες του υπολογιστή. Το λογισμικό διακρίνεται σε δυο μεγάλες κατηγορίες: Λειτουργικό σύστημα Ένα σύνολο από προγράμματα τα οποία ελέγχουν και συντονίζουν τις λειτουργίες του υπολογιστή. Τα προγράμματα αυτά λειτουργούν ως σύνδεση μεταξύ του υλικού του υπολογιστή (π.χ. Επεξεργαστή, Μνήμη κτλ.) και των εφαρμογών. Στις μέρες μας, τα πιο διαδεδομένα λειτουργικά συστήματα για προσωπικούς υπολογιστές είναι τα Windows (Microsoft), το Mac OsX (Apple) και οι διάφορες παραλλαγές του Linux (ανοιχτού κώδικα) με πιο γνωστή το Ubuntu. Λογισμικό εφαρμογών Οι εφαρμογές είναι διάφορα προγράμματα όπως επεξεργαστές κειμένου, λογιστικά φύλλα, προγράμματα δημιουργίας γραφικών και επεξεργασίας εικόνων, ήχου, video κτλ. Καμία εφαρμογή δεν μπορεί να τρέξει χωρίς το λειτουργικό σύστημα. Προγράμματα, φάκελοι και αρχεία... Οποιαδήποτε επεξεργασία (πχ. ηχογράφηση, ενορχήστρωση) στον Η/Υ γίνεται μέσω ειδικών προγραμμάτων. Ένα πρόγραμμα αποτελείται από εντολές και πληροφορίες (δεδομένα) που ελέγχουν τις λειτουργίες του υπολογιστή. Υπάρχουν διαφορετικών ειδών μουσικά προγράμματα, τα οποία επιτελούν διαφορετικές λειτουργίες. Το κάθε πρόγραμμα παρέχει τη δυνατότητα εισαγωγής (πχ. ήχος από μικρόφωνο) και εξαγωγής δεδομένων τα οποία αποθηκεύονται σε κάποιο μέσο μόνιμης αποθήκευσης (πχ. σκληρός δίσκος) ή κατευθύνονται σε κάποια μονάδα εξόδου (πχ. κάρτα ήχου...). Με την αποθήκευση (εντολή save) δημιουργούμε ένα αρχείο, ή αλλιώς ένα σύνολο πληροφοριών στο οποίο μπορούμε να ανατρέξουμε ανά πάσα στιγμή. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι αρχείων, ανάλογα με το είδος της πληροφορίας που περιέχουν και το πρόγραμμα δημιουργίας τους και στο περιβάλλον του υπολογιστή διακρίνονται ως εικονίδια με κάποια συγκεκριμένη κατάληξη (πχ..wav,.jpeg,.doc,.html κτλ.). Τα αρχεία αυτά τα αποθηκεύουμε μέσα σε φακέλους για ευκολότερη οργάνωση (φανταστείτε τους διάφορους φακέλους που έχετε στο γραφείο σας για να ταξινομείτε τα έγγραφά σας). Μπορείτε να δημιουργήσετε τόσους φακέλους όσους χρειάζεστε για να ταξινομήσετε σωστά και λογικά τα αρχεία που βρίσκονται στον υπολογιστή σας. Οι φάκελοι και τα αρχεία βρίσκονται σε αποθηκευτικά μέσα, σε διάταξη δομής δέντρου όπου το μέσο αυτό είναι ο κορμός και οι φάκελοι και υποφάκελοι τα κλαδιά. 2

3 Είδη αρχείων που σχετίζονται με τον ήχο Τα πιο διαδεδομένα αρχεία που σχετίζονται με τον ήχο είναι.wav,.aiff Αρχεία ψηφιακού ήχου. Μπορεί να είναι μονοφωνικά ή πολυκάναλα και με διαφορετική ανάλυση και δειγματοληψία (βλ. 2 Θεωρία δειγματοληψίας)..mp3,.ogg,.wma Συμπιεσμένος ψηφιακός ήχος. Εδώ η πληροφορία περικόπτεται ώστε το αρχείο να καταλαμβάνει λιγότερο χώρο αποθήκευσης και να μεταφέρεται ευκολότερα μέσω διαδικτύου..mid Περιέχει κωδικοποιημένες εντολές midi και όχι ήχο. Τις εντολές αυτές μπορεί να τις μετατρέψει σε ήχο ένα synthesizer (το οποίο μπορεί να είναι και ένα πρόγραμμα στον υπολογιστή). Είναι κάτι σαν παρτιτούρα για ηλεκτρονικά όργανα..dv,.mpeg,.avi Αρχεία ψηφιακού video. Τα αρχεία αυτά περιέχουν συμπιεσμένη εικόνα και ήχο. Κατηγορίες Μουσικού Λογισμικού Τα μουσικά λογισμικά μπορούν να χωριστούν στις παρακάτω κατηγορίες, ανάλογα με τις λειτουργίες στις οποίες εξειδικεύονται: Ολοκληρωμένα προγράμματα πολυκάναλης εγγραφής (Digital Audio Workstations (DAW) Τα προγράμματα αυτά συνήθως αποτελούν ολοκληρωμένους σταθμούς εργασίας και κατά κύριο λόγω υποστηρίζουν δυνατότητες εγγραφής audio (ψηφιακός ήχος) και MIDI (εντολές που περιγράφουν νότες και παραμέτρους παραγωγής ήχου) σε πολλά κανάλια. Επίσης, συνήθως συνεργάζονται με υπο-προγράμματα (plugins), τα 3

4 οποία φορτώνονται στη μνήμη παράλληλα και χρησιμοποιούνται για την περαιτέρω επεξεργασία του ήχου. Μερικά παραδείγματα τέτοιων προγραμμάτων είναι τα Pro-Tools (avid), Cubase/Nuendo (Steinberg), Logic (Apple), Performer (MOTU), Sonar, Reaper, Ardur κ.α. ενώ το Live (Ableton) είναι μια παραλλαγή της κατηγορίας αυτής για ζωντανή εκτέλεση. Προγράμματα μουσικής σημειογραφίας Τα προγράμματα αυτά εξειδικεύονται στη δημιουργία παρτιτούρας μέσω της εισαγωγής και επεξεργασίας κωδικοποιημένων μουσικών συμβόλων σημειογραφίας. Τα προγράμματα αυτά υποστηρίζουν τη δυνατότητα αναπαραγωγής της παρτιτούρας μέσω του πρωτοκόλλου MIDI. Μερικά παραδείγματα τέτοιων προγραμμάτων είναι τα Finale και Sibelius. Προγράμματα επεξεργασίας ηχητικού σήματος (wave editors) Εξειδικευμένα προγράμματα ως προς την εγγραφή, αναπαραγωγή και επεξεργασία ψηφιακού ήχου. Σε αρκετές περιπτώσεις βρίσκονται ενσωματωμένα ή συνεργάζονται (παράλληλη εκτέλεση) με ολοκληρωμένα προγράμματα πολυκάναλης εγγραφής. Μερικά παραδείγματα τέτοιων προγραμμάτων είναι τα Wavelab, Sound forge, Peak, Audition. Προγράμματα σε μορφή plug-in Τα plug-ins είναι υπο-προγράμματα τα οποία δεν μπορούν να λειτουργήσουν αυτόνομα, αλλά φορτώνονται σε άλλα προγράμματα, ή με άλλα λόγια χρειάζονται την πλατφόρμα κάποιου άλλου προγράμματος ξενιστή (host) για να εκτελέσουν τις λειτουργίες τους. Συνήθως πρόκειται για μονάδες ηχητικής επεξεργασίας όπως εικονικές μονάδες εφέ (Reverb, echo), ισσοσταθμιστές συχνοτήτων (equalizers), αποθορυβοποιητές, μετατροπείς τονικού ύψους/διάρκειας κτλ., αλλά και μονάδες εικονικών συνθετητών (virtual synthesizers). Προγράμματα αυτόματης μουσικής συνοδείας Προγράμματα τα οποία ενορχηστρώνουν αυτόματα κάποια ακολουθία συγχορδιών που δίνεται από το χρήστη και δημιουργούν συνοδευτικά τμήματα χρήσιμα για την εξάσκηση κάποιου ζωντανού μουσικού οργάνου. Προγράμματα μουσικού προγραμματισμού Αυτά είναι ουσιαστικά γλώσσες προγραμματισμού εξειδικευμένες για ήχο. Με τέτοια προγράμματα μπορούμε να δημιουργήσουμε εξειδικευμένες μουσικές εφαρμογές (ακόμα και άλλα προγράμματα ή plug-ins). Κάποια έχουν γραφικό περιβάλλον (πιο φιλικά προς το χρήστη μουσικό χωρίς γνώσεις προγραμματισμού), κάποια μοιάζουν περισσότερο με κανονικές γλώσσες προγραμματισμού. Μερικά παραδείγματα είναι τα Max (cycling 74), Supercollider, pd (pure data). Δεδομένα μουσικών προγραμμάτων Στα μουσικά λογισμικά η διαχείριση της μουσικής πληροφορίας αφορά τη δημιουργία, αποθήκευση και μετάδοση ψηφιακών δεδομένων σε μια από τις 4

5 παρακάτω μορφές: AUDIO (ψηφιακή κυματομορφή) MIDI (Ψηφιακή επικοινωνία μεταξύ οργάνων και μουσική επεξεργασία μέσω κωδικοποιημένων εντολών) ΠΑΡΤΙΤΟΥΡΑ (ψηφιακή απεικόνιση με χρήση σημειογραφίας) Οι παραπάνω τρόποι με τους οποίους διαχειριζόμαστε τη μουσική πληροφορία μπορούν να συνδυαστούν ή/και να εφαρμόζονται ταυτόχρονα κατά τη διαδικασία της μουσικής επεξεργασίας σε ένα υπολογιστικό σύστημα. Για παράδειγμα η παρτιτούρα μετατρέπεται σε εντολές MIDI, οι οποίες με τη σειρά τους μπορούν να καθορίσουν τις παραμέτρους για τη δημιουργία και αναπαραγωγή ήχου (audio). Αντιστρόφως, μια κυματομορφή μπορεί να αναλυθεί και να μεταφραστεί σε πληροφορία MIDI και να καταγραφεί ως ψηφιακή παρτιτούρα. Οι παραπάνω διαδικασίες σε ορισμένες περιπτώσεις εκτελούνται ταυτόχρονα μέσα σε ένα μουσικό πρόγραμμα ή, σε άλλες περιπτώσεις, κατά σειρά (με σταδιακή αποθήκευση των πληροφοριών σε αρχεία δεδομένων) και μέσω διαφορετικών προγραμμάτων. 2. Ψηφιακός Ήχος - Δειγματοληψία Ο ήχος σε ηλεκτρική μορφή Ήχος παράγεται όταν ένα αντικείμενο (η ηχητική πηγή) πάλλεται και αναγκάζει τον αέρα γύρω του να κινηθεί. Η συχνότητα με την οποία η πηγή πάλλεται είναι η συχνότητα του ηχητικού κύματος που παράγει και μετριέται σε hertz (Hz) ή αλλιώς κύκλοι ανά δευτερόλεπτο. Με τη βοήθεια ενός μικροφώνου μπορούμε να μετατρέψουμε την ενέργεια αυτή (την αυξομείωση της πίεσης του αέρα) σε μία ανάλογα μεταβαλλόμενη ηλεκτρική τάση (αναλογικό σήμα). µικρόφωνο Μεταβαλλόµενη ηλεκτρική τάση πύκνωµα αραίωµα θετική αρνητική Τάση (V) 5

6 Κυμματομορφές Δειγματοληψία (Sampling) Οι υπολογιστές καταλαβαίνουν μόνο 2 καταστάσεις 1, 0 (περνάει, δεν περνάει ρεύμα). Για να αναπαραστήσουμε το ηχητικό σήμα (μια αναλογικά μεταβαλλόμενη ηλεκτρική τάση) σε έναν υπολογιστή πρέπει να το ψηφιοποιήσουμε. Αυτό γίνεται παίρνοντας τιμές (δείγματα) της έντασης του σήματος σε τακτά χρονικά διαστήματα. Η κυματομορφή (ένα αναλογικό (=συνεχόμενο) σήμα) μεταφράζεται σε μια σειρά από αριθμούς που αντιπροσωπεύουν την ένταση του κύματος στην κάθε χρονική στιγμή. Εφόσον μιλάμε πλέον για αριθμούς, αυτοί μπορούν να απεικονιστούν στο δυαδικό σύστημα και άρα σε μια σειρά από 0 και 1. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό (ADC analogue to digital conversion). 6

7 Συχνότητα δειγματοληψίας (sampling frequency) Αναφέρεται στο πόσα δείγματα παίρνουμε ανά δευτερόλεπτο και μετριέται σε Hertz (Hz). Συνηθισμένες συχνότητες δειγματοληψίας είναι οι: 22.05kHz, 44.1kHz (CD), 48kHz (DAT), 88.1kHz, 96kHz, 192kHz Θεώρημα του Nyquist Το θεώρημα των Nyquist Shannon Kotelnikov λέει ότι: Για να αποδοθεί σωστά ένα κύμα, πρέπει η συχνότητα δειγματοληψίας να είναι τουλάχιστον μεγαλύτερη από τη διπλή της μέγιστης συχνότητας του κύματος. Fs > 2 Fmax Όπου, Fs: συχνότητα δειγματοληψίας και Fmax: η μέγιστη συχνότητα του κύματος. Χωρίς να το αποδείξουμε ας δούμε τι συμβαίνει σε μερικές περιπτώσεις... Fs =F (άρα έχουμε 1 δείγμα ανά κύκλο του κύματος) Το αποτέλεσμα (πράσινο) είναι μια ευθεία (= δεν μοιάζει καθόλου με το αρχικό μας κύμα). Fs < 2 F Παρατηρήστε ότι η αποδιδόμενη συχνότητα (κόκκινο) είναι χαμηλότερη από την συχνότητα της πηγής (πράσινο). Fs = 2F (2 δείγματα ανά κύκλο του κύματος) Εδώ έχουμε σωστή απόδοση της αρχικής μας συχνότητας (κόκκινο). 7

8 Στην περίπτωση του ήχου η μεγαλύτερη συχνότητα που μας ενδιαφέρει είναι 20kHz (το πάνω όριο της ακοής μας). Άρα η ελάχιστη συχνότητα δειγματοληψίας που μας κάνει είναι κάτι παραπάνω από 40kHz ( δείγματα το δευτερόλεπτο). Aliasing Ένα ηχητικό κύμα όμως μπορεί να έχει αρμονικό περιεχόμενο και πάνω από τα 20kHz, άσχετο αν εμείς δεν μπορούμε να το ακούσουμε. Μια τέτοια συχνότητα (>20kHz) θα αποδοθεί σαν κάποια άλλη χαμηλότερη (πιθανόν < 20kHz και άρα ακουστή) που δεν υπήρχε στο αρχικό κύμα γιατί η συχνότητα δειγματοληψίας μας δεν επαρκεί για αυτήν. Αυτό λέγεται Aliasing (αναδίπλωση φάσματος). Η λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι να βάλουμε ένα φίλτρο Low Pass (χαμηλοπερατό) που θα κόψει τις συχνότητες πάνω από 20kHz πριν τη δειγματοληψία (anti-aliasing filter). Στην πράξη κανένα φίλτρο δεν μπορεί να κόψει μαχαίρι. Στην περίπτωση του CD λοιπόν αποφασίστηκε ότι ένα φίλτρο λογικού κόστους και ποιότητας θέλει περίπου 2.05 khz για να κόψει αρκετά το κύμα ώστε να αποφύγουμε το πρόβλημα, και έτσι προκύπτει η συχνότητα δειγματοληψίας του (44.1 khz = 2 * khz). Oversampling Μια τεχνική για να έχουμε καλύτερη ποιότητα (=καλύτερη προσέγγιση του πραγματικού σχήματος του κύματος) είναι το oversampling. Αν θεωρήσουμε λοιπόν ότι μεταξύ δύο δειγμάτων η καμπύλη της κυματομορφής προσεγγίζει την ευθεία (μια σχετικά λογική παραδοχή μιας και αυτά είναι ήδη αρκετά κοντά) μπορούμε να δημιουργήσουμε τεχνητά δείγματα ανάμεσα από τα πραγματικά, ώστε να ελαχιστοποιήσουμε τις σκάλες στην κυματομορφή. Αρα 8

9 όταν λέμε για έναν μετατροπέα ότι κάνει 128x oversampling εννοούμε ότι δημιουργεί 128 φτιαχτά δείγματα για κάθε ένα κανονικό. Ανάλυση (quantization ή bit depth) Είδαμε λοιπόν ότι το κάθε δείγμα είναι ένας δυαδικός αριθμός. Το πόσο μεγάλος μπορεί να είναι αυτός ο αριθμός εξαρτάται από το πόσα (δυαδικά) ψηφία θα έχει. 16bit = 16 ψηφία μέγιστος: (= στο δεκαδικό) 24bit = 24 ψηφία μέγιστος: (= στο δεκαδικό σύστημα) Για μια δεδομένη δυναμική περιοχή, όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός αυτός, τόσο περισσότερες υποδιαιρέσεις θα έχουμε σε αυτήν και άρα καλύτερη προσέγγιση της πραγματικής τιμής του δείγματος. Δυναμικό εύρος ενός ψηφιακού συστήματος (signal to error (S/E)) Το δυναμικό εύρος ενός συστήματος είναι η διαφορά μεταξύ ψηλότερης και χαμηλότερης έντασης που μπορεί να καταγράψει. Στα αναλογικά συστήματα η χαμηλότερη αυτή ένταση ορίζεται από το επίπεδο θορύβου (πχ. το φύσημα σε μια κασέτα ο θόρυβος καλύπτει τους χαμηλότερους 9

10 από αυτόν σε ένταση ήχους), σε ένα ψηφιακό σύστημα ορίζεται από το λάθος (quantization error) στη στρογγυλοποίηση των δειγμάτων (η μικρότερη διαφορά έντασης που μπορεί να αποδώσει). Ο λόγος σήματος/λάθους (Signal-to-error ratio) Δίνεται από τον τύπο S/E = 6N (σε db) όπου N: αριθμός bits. Άρα στα 16bit έχουμε S/E 97,8dB ενώ στα 24bit έχουμε 145,8dB (περίπου τόσο είναι και το δυναμικό εύρος του αυτιού μας). Ως μέγιστο ορίζουμε τα 0dB Fs 1 και ελάχιστο τα db Fs (16bit) ή τα db Fs (24bit). Αν το σήμα ξεπεράσει τα 0dB Fs έχουμε το λεγόμενο clipping. Στην ουσία δεν ορίζονται τιμές μεγαλύτερες από αυτήν (αντιστοιχεί στη μέγιστη τιμή που μπορεί να έχει ένα δείγμα (= ). Αυτό είναι μιας μορφής παραμόρφωση μόνο που είναι πολύ χειρότερη από την αναλογική γιατί δεν έχει κάποια αρμονική σχέση με το σήμα. ΑΠΑΓΟΡΕΥΕΤΑΙ να φτάσουμε στα 0 db Fs. Dither Για να καλύψουμε τα λάθη (errors) που προκύπτουν από τη στρογγυλοποίηση στο κοντινότερο ψηφίο, μπορούμε να προσθέσουμε πολύ λίγο λευκό θόρυβο (dither noise) στην έξοδο και μόνο σαν τελευταία επεξεργασία πριν τη μετατροπή σε αναλογικό σήμα. Αρχεία ήχου σε Η/Υ Το ψηφιοποιημένο σήμα μας μπορεί να αποθηκευτεί σε Η/Υ με τη μορφή αρχείων τύπου.wav ή.aiff. Τα αρχεία αυτά είναι πρακτικά μια τεράστια σειρά από 0 και 1 που αντιστοιχούν στα δείγματα το ένα μετά το άλλο. Χρησιμοποιούν κωδικοποίηση PCM (pulse code modulation). Τα αρχεία αυτά μπορούν να έχουν οποιαδήποτε συχνότητα δειγματοληψίας, ανάλυση και αριθμό καναλιών (πχ. αρχείο stereo.wav, 44.1kHz, 24bit). Μια επέκταση του.wav είναι το Broadcast wave (Bwf) το οποίο είναι ένα.wav με μια ένδειξη χρόνου (timestamp) που είναι ο χρόνος έναρξης του αρχείου στο πρόγραμμα όπου δημιουργήθηκε. Προτεινόμενη Βιβλιογραφία Μουσική Πληροφορική και Μουσική με Υπολογιστές, Θεόδωρος Λώτης, Ταξιάρχης Διαμαντόπουλος Κεφ. 2.3 Modern recording techniques, David M. Huber, Robert E. Runstein - Κεφ. 6 Sound Synthesis and Sampling, Martin Russ - Κεφ Digital and sampling, σελ db Fs ντεσιμπέλ που αναφέρονται σε ψηφιακό σήμα. 10

11 3. Λογισμικό τύπου Digital Audio Workstation (DAW) Τα προγράμματα αυτά, από τα τέλη της δεκαετίας του 80 όπου τα περισσότερα ξεκίνησαν σαν sequencer, στις μέρες μας έχουν εξελιχθεί σε εικονικά στούντιο και περιλαμβάνουν προσομοιώσεις όλων των μηχανημάτων που θα βρούμε σε ένα στούντιο ηχογράφησης, σε μορφή λογισμικού μέσα στον υπολογιστή μας. Οι βασικές εργασίες τους γίνονται σε δύο παράθυρα. Στο ένα έχουμε ένα πολυκάναλο καταγραφικό ήχου και στο άλλο μια κονσόλα. Το παράθυρο edit ή arrange Στο παράθυρο αυτό κάνουμε την επεξεργασία του κομματιού μας. Στα αριστερά έχουμε τα κανάλια και στον οριζόντιο άξονα έχουμε τον χρόνο. Στο σχήμα βλέπετε μια ανάλυση του αντίστοιχου παραθύρου στα Pro tools. Zoom buttons (page 449) Edit Mode buttons (page 445) Edit tools (page 448) Counters and Edit Selection indicators (page 486) Grid and Nudge values (page 132) Transport controls (page 134) Universe view (page 489) Edit Window Toolbar and menu (page 131) Timebase and Conductor rulers (page 663) Region List (page 211) Track List (page 175) Tracks (page 153) Edit Group List (page 669) Playlists Track View (page 535) MIDI Editor pane (Notation view) (page 138) Selected Region (page 475) Elastic Audio Warp Track View (page 763) MIDI Controller lanes (page 628) Automation (page 901) Edit Window Zoom buttons (page 133) 11

12 Κονσόλες ήχου Σκοπός τους είναι να έχουμε πλήρη έλεγχο πάνω στην ένταση, τη χροιά, τη μίξη και τη θέση στο χώρο όλων των σημάτων που έρχονται στις εισόδους της είτε αυτά προέρχονται από μικρόφωνα είτε από άλλες πηγές (synthesizers, cd players, κανάλια καταγραφικού στον υπολογιστή κτλ.) Επίσης είναι ένας τρόπος να στείλουμε τα σήματα αυτά εκεί που χρειάζεται (μαγνητόφωνα, ηχεία, μονάδες πολυεφέ κτλ.) Από πολύ απλές (μερικά κανάλια εισόδου που μιξάρονται σε ένα στέρεο) μέχρι πολύ μεγάλες με πολλά κανάλια και πιο πολύπλοκες πιθανές δρομολογήσεις του σήματος. Οι βασικές αρχές είναι οι ίδιες για όλες. Μια κονσόλα μπορεί να είναι αναλογική, ψηφιακή ή εικονική (software). Όλα τα προγράμματα τύπου DAW 2 έχουν μία τέτοια ενσωματωμένη! Κονσόλες ήχου βασικά μέρη Είσοδος καναλιού (channel input) Auxiliary sends EQ / inserts Pan pot I/O module Έξοδος καναλιού (Output routing) Fader Master section Κονσόλες σε software Ίδια λογική με τις hardware κονσόλες. Ο αριθμός των καναλιών δεν είναι σταθερός. Μπορούμε να δημιουργήσουμε όσα χρειαζόμαστε. Ο ρόλος τους μέσα σε ένα 2 Digital Audio Workstation. Πχ. Pro tools, Cubase/Nuendo, Logic κα. 12

13 εικονικό στούντιο είναι η δρομολόγηση και μίξη των εσωτερικών (κανάλια ηχογραφημένου ήχου, software synths, plugins) και εξωτερικών σημάτων (μικρόφωνα / εξωτερικά synths, εφέ κτλ. σε εισόδους/εξόδους της κάρτας ήχου). Pro Tools Channel strips (page 155) Track List (page 175) Group ID indicator (page 200) Input Monitoring / Record Enable (page 363 and page 358) Solo/Mute (page 189) Voice selector (page 184) Instrument View (page 837) Inserts (A E) View (page 838) Sends (A E) View (page 838) Track Path selectors (page 179 and page 186) Automation Mode selector (page 904) Pan knob (page 162) Volume fader (page 162) Level meter (page 163) Σύνδεση εσωτερικών εφέ (plug-ins) σε σειρά (insert) Παράλληλες συνδέσεις (sends) Επιλογή εισόδου εξόδου καναλιού Pan (θέση στη στερεοφωνία) faders AutoMatch indicator (page 913) Mix Group List (page 197) Delay Compensation View (page 839) Track Name (page 166) Track Comments View (page 837) Show/Hide Track List/Group List View (page 175) Mix Window View selector (page 836) Stereo Audio Track (page 154) Auxiliary Input (page 155) Mono Audio Track (page 154) Instrument Track (page 157) MIDI Track (page 157) Master Fader (page 156) 13

14 Ειδικές Εφαρμογές Πληροφορικής (Θεωρία) Cubase Logic 14

15 Input section Σε ένα τυπικό σύστημα βασισμένο σε κάποιο DAW αυτό βρίσκεται στην κάρτα ήχου, όχι μέσα στον υπολογιστή. Gain ρύθμιση στάθμης για τα αντίστοιχα κανάλια εισόδου. Main volume στάθμη εξόδου προς ηχεία / ακουστικά (αυτό δεν ανήκει στο input section, είναι έξοδος...) Phantom power (+48V) τροφοδοσία για πυκνωτικά μικρόφωνα Mic/Line input σύνδεση μικροφώνου ή εξωτερικής γραμμής. Διακόπτης επιλογής mic ή line DI input σύνδεση ηλεκτρικών οργάνων πχ. ηλ. κιθάρας Line/DI input σύνδεση εξωτερικής γραμμής (CD player, synth ) ή ηλ. οργάνου input auxiliary sends EQ pan pot fader Signal path (διαδρομή σήματος) Η διαδρομή που ακολουθεί το σήμα από το μικρόφωνο ή το κανάλι καταγραφής προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις που μπορεί να πάρει. Γενικά το σήμα πάει από το ένα μέρος στο επόμενο μέχρι να φτάσει στο τέλος. Η διαδρομή αυτή μπορεί να είναι από πολύ απλή (πχ. είσοδος μικροφώνου à κανάλι καταγραφής à μίξη με άλλα μικρόφωνα à ηχεία) μέχρι πολύ πολύπλοκη, με διακλαδώσεις στην πορεία του σε παράλληλες συνδέσεις προς εξωτερικά εφέ, ηχεία μόνιτορ μουσικών κτλ. Είναι πολύ σημαντικό να έχουμε πάντα στο μυαλό μας μια καλή εικόνα της διαδρομής του σήματος κάθε καναλιού, μέσα και έξω από την κονσόλα. Επίσης η στάθμη του σήματος πρέπει να είναι καλή (= αρκετά δυνατή αλλά χωρίς παραμορφώσεις) σε όλα τα στάδια αυτής της διαδρομής. 15

16 Inserts Στη διαδρομή του σήματος του καναλιού μπορούμε να παρεμβάλλουμε σε σειρά (insert) διάφορους επεξεργαστές. Αυτοί στην περίπτωση της software κονσόλας μπορεί να είναι εσωτερικοί (plug-ins) ή εξωτερικοί ( outboard πχ. compressors, eq.). Auxiliary sends Εκτός από το κανάλι μπορούμε να στείλουμε το σήμα παράλληλα και σε μια άλλη έξοδο για το περάσουμε μέσα από εφέ, ή να το στείλουμε σε μόνιτορ (προσωπικά ηχεία για μουσικούς στη σκηνή). Αυτό μπορεί να γίνει pre ή post fader, δηλαδή να πάρουμε το σήμα πριν το fader του καναλιού (άρα το fader δεν θα επηρεάζει το send) ή μετά από αυτό (αν χαμηλώσουμε το fader, το σημα στο send θα χαμηλώσει αντίστοιχα). Για μόνιτορ θέλουμε pre-fader ώστε η μίξη στο ηχείο του μουσικού να είναι ανεξάρτητη από την κεντρική μίξη, ενώ για εφέ θέλουμε συνήθως post-fader ώστε αν πχ. κλείσουμε (mute) το κανάλι να χαθεί αυτόματα και το εφέ του. Output bus (ή buss) Aux busses Mix bus Group busses 16

17 Με τον όρο bus γενικά αναφερόμαστε σε μια εσωτερική γραμμή μίξης (ένα νοητό καλώδιο πρακτικά) στην κονσόλα. Με τα send παραπάνω, ουσιαστικά στέλνουμε το κανάλι σε ένα βοηθητικό bus (aux bus). Στο σχήμα παραπάνω βλέπουμε τα τρία πιθανά busses σε μια κονσόλα. Στις software κονσόλες λόγω της ανοικτής αρχιτεκτονικής τους συνήθως έχουμε αριθμημένα busses τα οποία ανάλογα με το που θα τα συνδέσουμε έχουμε μια από τις παρακάτω τυπικές συνδεσμολογίες μιας κλασσικής κονσόλας (sub)group, aux και (main) mix. Pan, mute, solo (pfl), channel fader Pan: τοποθέτηση του σήματος του καναλιού στη στερεοφωνική εικόνα. Solo (S), (ή Pfl): pre fade listen, στέλνει στο monitor section μόνο αυτό το κανάλι χωρίς να επηρεάζει τις εξόδους για το πολυκάναλο ή το main mix Mute (M): κλείνει όλο το κανάλι. Fader: ρύθμιση στάθμης σήματος στην έξοδο του καναλιού. Επεξεργασία σήματος Αναλογική Ψηφιακή (DSP digital signal processing) Έλεγχος πάνω στα δυναμικά (compression, expansion.) και τα φασματικά (equalization) χαρακτηριστικά του ήχου, αναδημιουργία χαρακτηριστικών του χώρου (reverb), delay, αλλαγή τονικού ύψους, διάρκειας κτλ. Plug-ins Software επεξεργαστές που χρειάζονται κάποιο πρόγραμμα host που να υποστηρίζει το συγκεκριμένο format (πχ host: cubase, format: vst, ή host: pro tools, format: rtas, aax) Ουσιαστικά είναι προγράμματα που τρέχουν μέσα σε κάποιο άλλο πρόγραμμα Διάφορα formats: Vst, rtas, tdm, au, mas, directx Equalization (ισοστάθμιση) Έλεγχος πάνω στη σχετική ένταση διαφόρων συχνοτήτων μέσα στο ακουστικό φάσμα Μιλάμε για συν ή πλην κάποια decibel σε κάποια συχνότητα πχ. +4dB στα 5kHz. 17

18 ... στην πραγματικότητα μια περιοχή συχνοτήτων πάνω, κάτω ή γύρω από αυτήν τη συχνότητα. Το πόσο επηρεάζουμε την περιοχή αυτήν εξαρτάται από τον τύπο της καμπύλης (peaking, shelving), από το εύρος της (bandwidth ή Q) και το πόσο τονίζουμε ή κόβουμε τη συχνότητα αυτή. Παραμετρικοί ισοσταθμιστές Συνήθως 4 μπάντες (περιοχές συχνοτήτων), μπάσα, χαμηλά μεσαία, ψηλά μεσαία, πρίμα). Έλεγχος σε τρεις παραμέτρους σε κάθε μπάντα Συχνότητα, Q, gain. Συνηθισμένα σε κονσόλες, studio χρήση Χρήση των ισοσταθμιστών Γενικά με το αυτί! Χωρίζουμε το φάσμα σε τέσσερις μπάντες: Χαμηλά ( Hz) Τονικές και χαμηλότερες αρμονικές μπάσων οργάνων (μπάσο, μπότα από τύμπανα...) Τις αισθανόμαστε και τις ακούμε Αίσθηση δύναμης... Χαμηλά μεσαία ( Hz) Τονικές των περισσοτέρων οργάνων Δραματικές αλλαγές στη συνολική ενέργεια Μεγάλη ευαισθησία του αυτιού σε αυτή την περιοχή (μικρές αλλαγές -> μεγάλη διαφορά) ~200 Hz μπάσο «ζεστό», χωρίς απώλεια καθαρότητας Hz σαν από χωνί Υπερβολικός τονισμός είναι ενοχλητικός στα αυτιά Υψηλά μεσαία (1 5 khz) Επηρεάζει ψηλότερα όργανα Τονισμός - αίσθηση καθαρότητας, definition, brightness Υπερβολικός τονισμός στην περιοχή 1 2 khz τενεκεδένιος ήχος 2 4 khz σημαντική για την καθαρότητα του λόγου Τονισμός δίνει την αίσθηση ότι η μουσική είναι κοντύτερα Υπερβολικός τονισμός «ξύνει» τα αυτιά και είναι ενοχλητικό Ψηλά (5 20 khz) Αρμονικές οργάνων Τονισμός - brilliance σε έγχορδα, πνευστά Υπερβολικός τονισμός σε φωνές - σσσσσ Τονισμός γύρω στα 5 khz δίνει την αίσθηση ότι η μουσική είναι δυνατότερα - πχ. +6 db μπορεί να κάνει την γενική ένταση να «φαίνεται» 3 db δυνατότερη 5000 Hz δίνει την αίσθηση ότι είναι πιο μακριά 18

19 tips Ένας τρόπος να βρούμε τη συχνότητα που θέλουμε είναι να τονίσουμε πολύ και να αλλάζουμε τη συχνότητα μέχρι να τη βρούμε με το αυτί. Μετά μπορούμε να μειώσουμε το gain ώστε να έχουμε την επιθυμητή αλλαγή στον ήχο. Είναι καλύτερα να βάζουμε eq ακούγοντας όλα τα όργανα και όχι αυτό που πειράζουμε σε solo. Αυτό που μας ενδιαφέρει είναι το πως ακούγεται το όργανο μαζί με τα άλλα, όχι πως ακούγεται μόνο του. 19

20 Αν τονίζοντας μια περιοχή μας προτρέπει στο να τονίσουμε και τις άλλες, τότε καλύτερα να αυξήσουμε την ένταση με το fader, αν τότε δεν ακούγεται και τόσο καλά, μάλλον κάποια περιοχή θέλει κόψιμο. Γενικά καλύτερα να φτιάχνουμε τον ήχο όπως τον θέλουμε στην πηγή (με σωστή τοποθέτηση του μικροφώνου) παρά να προσπαθούμε να τον φτιάξουμε με eq. Καλύτερα να ηχογραφούμε flat ή με «απαλή» χρήση eq και να τα χρησιμοποιούμε κυρίως κατά τη μίξη. Αν τα χρειαζόμαστε κατά την ηχογράφηση για να ξεχωρίζουμε καλύτερα τα όργανα, μπορούμε να βάλουμε στο monitor mix (tape returns). DSP effects Ψηφιακές επεξεργασίες Συνδέονται συνήθως μέσω των aux send return Στέλνουμε το σήμα σε έναν επεξεργαστή και γυρίζουμε μόνο το επεξεργασμένο σήμα (100% wet) σε ένα άλλο (στέρεο συνήθως) κανάλι ο φυσικός ήχος βγαίνει από το αρχικό του κανάλι. Τις περισσότερες φορές σε μια πολυκάναλη ηχογράφηση τα εφέ είναι mono in stereo out. Delay Ο ήχος επαναλαμβάνεται μετά από κάποιο χρονικό διάστημα Από ms και πάνω το καταλαβαίνουμε σαν ξεχωριστή επανάληψη Μπορεί να προσδώσει βάθος και να «εμπλουτίσει» τον ήχο ενός οργάνου ή μιας ομάδας οργάνων Μπορεί να θολώσει τον συνολικό ήχο αν το χρησιμοποιήσουμε σε ολόκληρη τη μίξη feedback + delay Το σήμα γυρνάει πίσω και ξαναπερνάει από τον επεξεργαστή 100% - δεν χάνει ενέργεια ο ήχος δεν σταματάει ποτέ Μικρότερα ποσοστά η κάθε επανάληψη είναι χαμηλότερη σε ένταση από την προηγούμενη (άρα συνολικά ακούμε λιγότερες επαναλήψεις όσο λιγοστεύει το ποσοστό του feedback). Βασικές παράμετροι ενός delay: Delay time (tempo synced (το ορίζουμε με βάση το τέμπο) ή free (το ορίζουμε σε απόλυτο χρόνο (msec)). Feedback (ποσοστό % του αρχικού ήχου) 20

21 Οι επεξεργασίες που ακολουθούν βασίζονται στο delay αλλά συνήθως θα τις βρείτε στην κατηγορία modulation. Doubling Delay time ms - δεν το ξεχωρίζουμε σαν διαφορετικό ήχο Doubling (διπλασιασμός) νομίζουμε ότι παραπάνω από ένα όργανα παίζουν Τουλάχιστον μια υποκειμενική αίσθηση αύξησης της πυκνότητας του ήχου Μεγαλύτερο, πιο πυκνό, πιο γεμάτο... Comb filtering Επαναλήψεις < 15ms => comb filtering Αλλάζει το φάσμα του ήχου τονίζει και κόβει διάφορες συχνότητες Gain (db) Freq (Hz) Flanger - phaser Αν ο χρόνος επανάληψης ( < 15 ms) δεν είναι σταθερός Βασικές παράμετροι: Rate: ρυθμός αλλαγής delay time Depth: Εύρος αλλαγής Feedback Chorus (Χορωδία πολύς κόσμος που τραγουδάει το ίδιο πράγμα με τονικές και χρονικές μικροδιαφορές) Συνδυασμός δύο ίδιων (και συχνά καθυστερημένων (άρα - > delay) σημάτων που είναι λίγο ξεκουρδισμένα μεταξύ τους Chorus 21

22 Βασικές παράμετροι: Rate: ρυθμός αλλαγής delay time Depth: Εύρος αλλαγής Reverberation (αντήχηση) Η αίσθηση ότι κάτι βρίσκεται σε έναν συγκεκριμένο χώρο. Πολλές και πολύ συχνές ανακλάσεις από διάφορα εμπόδια στο χώρο ms Direct sound Early reflections Reverberation Τεχνητή αντήχηση Αλγοριθμικό reverb προσομοιάζουμε τις ανακλάσεις ενός χώρου Μπορούμε να έχουμε έλεγχο στις παραμέτρους του reverb Όχι τρομερά ρεαλιστικό αλλά μέρος του ήχου πολλών ηχογραφήσεων Sampling ή convolution reverb «σαμπλάρουμε» τον χώρο και συνδυάζουμε τον ήχο με αυτόν Πολύ ρεαλιστικό 22

23 Θέλει μεγάλη επεξεργαστική ισχύ Δύσκολος ο έλεγχος των παραμέτρων Βασικές: παράμετροι: Τύπος χώρου: hall, church, room. Decay: πόση ώρα κάνει να χαθεί ο ήχος. Pitch and time shifting Αλλαγή τονικού ύψους ή/και διάρκειας του ήχου Γενικά δουλεύουν καλά (= χωρίς προφανείς παρενέργειες στον ήχο) μέσα σε κάποια όρια που εξαρτώνται και από την ίδια την πηγή. Harmonizers, pitch correction, time-stretch.. Αυτοματοποίηση παραμέτρων μίξης (mixer automation) Όλες οι παράμετροι μιας μίξης (volume, pan, mute, send levels, παράμετροι plugins.) μπορούν να αυτοματοποιηθούν είτε καταγράφοντας τις κινήσεις μας στην 23

24 κονσόλα σε πραγματικό χρόνο είτε ζωγραφίζοντας τις στο παράθυρο edit/arrange (στο σχήμα φαίνεται μια τέτοια καταγραφή στο λογισμικό logic της apple). Αυτή η δυνατότητα τέτοιων προγραμμάτων μας βοηθάει να δημιουργήσουμε μίξεις με απόλυτο έλεγχο στις δυναμικές των διαφόρων μερών του κομματιού ή εσωτερικά σε κάθε φράση ή ήχο. Παλιότερα, στο αναλογικό στούντιο, ήταν πολύ συνηθισμένο στο τελευταίο στάδιο τις μίξης όλο το συγκρότημα να κάθεται πάνω από την κονσόλα και να κάνει αυτές τις κινήσεις καθ υπόδειξη του ηχολήπτη ή του παραγωγού, με την master ταινία να γράφει. Αν βέβαια κάποιος έκανε λάθος, τότε όλη η διαδικασία έπρεπε να γίνει από την αρχή. Στις μέρες μας αυτή η διαδικασία δεν απαιτεί τόσα εργατικά χέρια και μπορεί να γίνει με απόλυτη ακρίβεια και διορθώσεις επί διορθώσεων. Τρόποι αυτοματισμού (Automation Modes) Τα διάφορα Automation modes καθορίζουν το πως τα δεδομένα καταγράφονται και αναπαράγονται. Το Automation Mode επιλέγεται για το κάθε κανάλι ξεχωριστά. Off Mode Δεν αναπαράγονται δεδομένα αυτοματισμού. Read Mode Αναπαράγονται δεδομένα αυτοματισμού που έχουν καταγραφεί νωρίτερα ή έχουν δημιουργηθεί γραφικά. Write Mode Καταγράφονται δεδομένα αυτοματισμού καθ όλη τη διάρκεια της αναπαραγωγής, σβήνοντας προηγούμενα δεδομένα αυτοματισμού για τους αντίστοιχους χρόνους. Touch Mode Καταγράφονται δεδομένα αυτοματισμού μόνο για όση ώρα ακουμπάμε ένα fader ή άλλο control ή όσο έχουμε το πλήκτρο του ποντικιού πατημένο. Όταν το αφήσουμε, η καταγραφή δεδομένων σταματάει και το fader γυρνάει σε ότι τιμή έχει από προηγούμενα δεδομένα αυτοματισμού (άρα πρακτικά μπαίνει σε read mode). Latch Mode Σαν το Touch με τη διαφορά ότι η καταγραφή συνεχίζει αφού αφήσουμε το fader (κρατώντας την ίδια τιμή) μέχρι να σταματήσουμε την αναπαραγωγή. Προτεινόμενη βιβλιογραφία Μουσική Πληροφορική και Μουσική με Υπολογιστές, Θεόδωρος Λώτης, Ταξιάρχης Διαμαντόπουλος Κεφ. 5.4, 5.6, 5.7 Sound and recording : an introduction, Francis Rumsey, Tim McCormick,, Κεφ. 5 Mixers μέχρι σελ. 131, και Automation σελ Modern recording techniques, David M. Huber, Robert E. Runstein, κεφ. 13, The Art and Technology of Mixing και κεφ. 14, Signal processing Pro Tools Reference Manual στο μενού help 24

25 4. Wave editors Τα προγράμματα αυτά χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία δειγμάτων (samples) για samplers ή βιβλιοθήκες ήχων, και στο mastering ή γενικά όπου θέλουμε να επεξεργαστούμε στα γρήγορα κάποιον ήχο (ή κάποια ομάδα ήχων, όπως πχ. για να μετατρέψουμε το ρυθμό δειγματοληψίας σε όλα τα αρχεία ήχου ενός φακέλου). Τα προγράμματα αυτά είναι εξειδικευμένα στην επεξεργασία σε επίπεδο αρχείου ήχου και τείνουν να είναι γρηγορότερα στο χειρισμό (workflow) από τα DAW για κάποιες εργασίες όπως πχ. το τριμάρισμα (διαγραφή θορύβων από την αρχή και το τέλος μιας ηχογράφησης) σε εξωτερικές ηχογραφήσεις κα. Επεξεργασία στο φάσμα του ήχου Στις μέρες μας, τέτοια προγράμματα συχνά μας δίνουν τη δυνατότητα να επέμβουμε απευθείας στο φάσμα του ήχου όπως στο Audition της Adobe (στην παραπάνω εικόνα) και το Wavelab της Steinberg. Έτσι μπορούμε να αφαιρέσουμε μικρά ατυχήματα από ηχογραφήσεις, όπως πχ. βήχα σε μια συναυλία, ή μερικές φορές ακόμα και μια λάθος νότα μέσα σε μια συγχορδία. Οι δυνατότητες τέτοιων επεξεργασιών στη δημιουργική επεξεργασία και το σχεδιασμό ήχου είναι επίσης πολύ μεγάλες γιατί μπορούμε να απομονώσουμε μέρη μιας ηχογράφησης και να τα επεξεργαστούμε ξεχωριστά. 25

26 5. Λογισμικό για ζωντανή μουσική εκτέλεση Τα προγράμματα αυτής της κατηγορίας είναι στην πραγματικότητα DAWs με κάποια κλίση στη ζωντανή εκτέλεση. Στην κατηγορία αυτή είχαμε μέχρι πρότινος μόνο ένα πρόγραμμα, το Live της Ableton και μόλις πέρυσι εμφανίστηκε ο πρώτος ανταγωνιστής του, το Bitwig. Υπάρχει μια σαφής τάση προς τις διάφορες μορφές χορευτικής μουσικής χωρίς όμως να αποκλείονται και άλλα είδη μουσικής όμως. Η λογική σε αυτά τα προγράμματα είναι ότι όλες οι εργασίες πρέπει να είναι άμεσα και γρήγορα προσβάσιμες και έτοιμες για χρήση ακόμα και κατά τη διάρκεια ενός αυτοσχεδιασμού. Μπορείτε να εισάγετε μια λούπα και το πρόγραμμα να βρει και να συγχρονίσει αυτομάτως το τέμπο της με αυτό του κομματιού, ενώ δεν έχετε καθόλου διακοπή του ήχου αν πχ. εισάγεται ένα νέο plug-in σε κάποιο κανάλι. Λόγω αυτής της αμεσότητας στις λειτουργίες τους, έχουν βρει πολλούς οπαδούς ακόμα και για χρήση στο στούντιο στη θέση πιο κλασσικών DAWs. Γενικά μοιάζουν πολύ με τα κλασικά στούντιο προγράμματα αλλά μία σημαντική διαφορά είναι το λεγόμενο clip grid στο παράθυρο της κονσόλας, όπου έχετε έναν πίνακα με τους ήχους (clips) του session, τους οποίους μπορείτε να ταξινομήσετε σε φράσεις και να αναπαράγετε ζωντανά αφήνοντας ανοιχτή τη συνολική φόρμα του κομματιού. Μπορείτε για παράδειγμα να επαναλάβετε ένα ρεφραίν περισσότερες φορές ανάλογα με την ανταπόκριση του κόσμου ή να ηχογραφήσετε στη στιγμή ένα ριφ στην κιθάρα και να το λουπάρετε, αυτοσχεδιάζοντας με τα εφέ του κτλ. 26

27 Max for Live Τα τελευταία χρόνια, μέσα από τη συνεργασία των εταιριών Ableton (Live) και της cycling74 (Max) έχει προκύψει η δυνατότητα να τρέχετε το Max 3 μέσα στο Live. Αυτό ανοίγει τους ορίζοντες ως προς τις δυνατότητες και των δύο προγραμμάτων, τη δυνατότητα για νέες αυτοσχέδιες επεξεργασίες στο ζωντανό ήχο ή ακόμα και να ελέγξετε αλγοριθμικά το ίδιο το πρόγραμμα Live μέσω του Max. Από την άλλη πλευρά, το Live μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μία έτοιμη κονσόλα / πολυκάναλο καταγραφικό / εφεδιέρα για τις δημιουργίες σας στο Max. Προτεινόμενη βιβλιογραφία Μουσική Πληροφορική και Μουσική με Υπολογιστές, Θεόδωρος Λώτης, Ταξιάρχης Διαμαντόπουλος Κεφ. 5.5 Ableton Reference Manual και help->help view του Ableton Live. 3 Το Max είναι περισσότερο γλώσσα προγραμματισμού παρά πρόγραμμα καθεαυτό. Θα το γνωρίσουμε στο υπόλοιπο μισό του εξαμήνου. 27