Компьютерная студия записи и обработки звука

В. В. Кузнецов
Компьютерная студия записи
и обработки звука
Учебное пособие
Томск 2009
6
7
9
9
17
23
23
27
30
39
39
40
44
51
00 51
52
55
57
61
61
62
67
69
76
76
78
78
79
ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕОРИЯ ЗВУКА
1.1. Что такое звук?
1.2. Слуховая система
ГЛАВА 2. СОХРАНЕНИЕ ЗВУКА
2.1. Звукозапись
2.2. Звуковоспроизведение
2.3. Оцифровка звука
ГЛАВА 3. ЗВУК И КОМПЬЮТЕР
3.1. Звук в представлении компьютера
3.2. Звуковые карты
3.3. Настройка ПК
ГЛАВА 4. ОСНОВА ЗВУКОМОНТАЖА
4.1. Волновая форма
4.2. Нелинейный монтаж
4.3. Управление громкостью
4.4. Сведение звука
ГЛАВА 5. Как записать звук?
5.1. Хороший и плохой звук
5.2. Технические приёмы записи
5.3. А вы, друзья, как ни садитесь...
5.4. Форматы звуковых файлов
ГЛАВА 6. Обработка звука
6.1. Классификация аудиоэффектов
6.2. Эффекты временного сжатия/растяжения
6.3. Эффект изменения тона
6.4. Эффект моделирования отражения звука
Оглавление
6.5. Эффекты модуляции звука
6.6. Динамическая обработка звука
Глава 7. Спектральный анализ
7.1. Что такое спектр?
7.2. Синтез электронного звука
7.3. Частотная фильтрация
7.4. Очистка звука от шумов
Список литературы
Оглавление
82
87
94
94
100
101
104
108
00
1.1. Что такое звук?
Слух, являясь одним из пяти наших чувств, даёт нам колоссальные возможности восприятия мира и взаимодействия с ним. Благодаря слуху, мы можем ориентироваться в пространстве, вычислять расположения источника шума и, самое главное, передавать
информацию. Наиболее информативным, но далеко не единственным способом передачи является речь. Кроме информации, восприятие звуков несёт и эстетическую функцию в виде музыки
либо просто приятных слуху звуков. Медицина давно использует
специальные звуки либо в лечебных целях, либо для введения
пациента в требуемые фазы гипнотического состояния.
Слух — способность органом слуха воспринимать звуки.
Глава 1. Теория звука
Глава 1. Теория звука
Важную роль в восприятии звуков играет мозг. Он расшифро00
вывает дошедшие до нас звуки в понятные нашему воображению образы. Если же звук нам неизвестен (например, иностранное слово), то мы ассоциируем его звучание с уже знакомыми
нам словами.
Итак, слух (а точнее наша слуховая система) является своеобразным приёмником звуков — некоторого воздействия из внешней среды. Так что же такое звук и откуда он берётся? Точное
определение звука может звучать так:
Слух даёт нам колоссальные возможности восприятия мира и взаимодействия с ним.
Звук — это упругие волны, распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания
Теперь мы рассмотрим, что же это за волны, и что за колебания
они создают.
Как известно из школьной программы, звук — это волна, распространяемая в некой среде. А волна — это и колеблющаяся
верёвка, и струна, и круги на поверхности воды. Но как мы слышим эти колебания? И почему колебания струны более громкие,
чем колебания верёвки, а колебания воды мы вообще практически не слышим?
Давайте детально разберём колебание всё той же струны и выясним, откуда из неё берётся звук. Пусть на струну каким-то образом воздействуют: например, скрипач проводит по ней смычком.
В результате этого струна начинает колебаться (см. рис. 1.1 а, б).
Причём, чем сильнее либо быстрее нажимать на струну, тем
сильнее будут колебания, а частота (тон) этих колебаний будет
зависеть от её толщины, длины, степени натяжения и материала,
010 из которого она изготовлена. Обратите внимание, что максимальная интенсивность этих колебаний будет в центре струны (ведь её
концы жёстко закреплены). Так же, если на колеблющуюся струну более не воздействовать, то колебания «затухнут», и струна
возвратится в своё исходное состояние спокойствия.
Колебания струны тут же будут колебать молекулы воздуха, которые начнут своё движение в пространстве (см. рис. 1.1 в) причём, число и скорость движущихся от источника звука молекул
будут пропорциональны силе этих колебаний. Как раз такие колебания улавливаются и усиливаются нашей слуховой системой, в результате чего мы получаем ощущение звука.
«Переносчиками» звука являются молекулы среды.
Пучности
Глава 1. Теория звука
Направление
движения струны
а)
Направления распространения
звуковых волн
б)
Давление молекул
Затухающие звуковые волны
Максимальная
амплитуда
Период
Начальная
фаза
Частота=
1
Период
Время
в)
Рис. 1.1. Механизм образования звуковых волн
Если на каком-то расстоянии от источника звука периодически
регистрировать давление молекул на какое-то препятствие, то
мы получим график зависимости давления от времени (давление, как мы помним, измеряется в Паскалях). В данном случае
изображён гармонический закон изменения давления (рис. 1.1),
011
так как по этому закону колеблется струна. При ударе молотком
о стол, мы естественно получим одиночный всплеск, колебания
которого будут весьма сложны по форме.
Любой предмет, совершающий возвратно-поступательные
движения (удар молотком, струна рояля или гитары, наши
голосовые связки и т.д.), вызывает в воздухе (или в любой
другой субстанции) изменение его плотности.
Обратите внимание, что чем дальше от источника звука удаляется волна молекул, тем меньшей мощностью она обладает
(производит меньшее давление на препятствие). Это связано, вопервых, с потерей кинетической энергии молекулами, а во-вторых, с процессами столкновения молекул в процессе движения.
Таким образом, начиная с некоторого расстояния, звук пере012 стаёт быть нами слышен.
Так как звук — это волна, то и параметры его математического
описания должны быть такими же, как и у волны (рис. 1.1).
 Амплитуда — определяет мощность звуковой волны в заданный момент времени. Может определяться в различных физических единицах. Обычно обозначается латинской буквой A.
 Частота — определяет число колебаний звуковой волны в одну секунду. Определяется в герцах (Гц) и обозначается латинской буквой f, либо греческой ν (читается «ню»).
 Начальная фаза — фаза гармонического колебания, начиная
с которой производилось измерение. Определяется в градусах
и обозначается греческим символом φ0.