*************************************
ГЕЙТЫ И ЭКСПАНДЕРЫ
Шумы являются проблемой на всех этапах записи. Они генерируются электронным оборудованием, магнитной лентой, ошибками квантования (в цифровых системах). Причиной шумов может быть плохое экранирование, цепи заземления, угольные гитарные звукосниматели. Кроме перечисленных, в запись могут попасть также немузыкальные шумы: шорох переворачиваемых нотных листов, скрип стульев, шум аудитории и т.д.
Если шум уже добавлен к электрическому сигналу, не существует способа устранить его позже. Например, запись музыки может содержать много шумов ленты, и невозможно избавиться от них при помощи какого-либо фильтра без того, чтобы не потерять часть полезного сигнала. Что же в таком случае остается делать? Ответ таков: "Если нельзя устранить шум, спрячь его".
Если загрязнение шумами не слишком сильное, то есть шанс, что они будут слышны только во время тихих пассажей. Это дает подсказку, как с ними бороться. Трудно это делать в готовом миксе, так как периоды тишины встречаются неравномерно; но можно попробовать исправить ситуацию с шумами в отдельных треках. Возьмем, к примеру, вокал: между словами и фразами существуют паузы. Если в этих местах понизить уровень сигнала, то уровень шумов тоже понизится. Наверное, вы уже знакомы с этой операцией, если вам приходилось выводить фейдеры перед началом песни, чтобы вступление звучало чисто. Однако делать это вручную в каждой паузе на каждом треке было бы невозможно.
Решение проблемы появилось, когда был изобретен электронный переключатель, реагирующий на уровень входного сигнала (гейт, пороговый шумоподавитель). Как и в компрессоре, точка перегиба устанавливается вручную; гейт выключает ("запирает") сигнал, когда его уровень падает ниже точки перегиба. Иными словами, компрессор обрабатывает сигнал выше точки перегиба, а гейт - ниже ее. Простые гейты могли находиться либо в состоянии "включен" ("отперт"), либо в состоянии "выключен" ("заперт"): переходного состояния у него нет.
Из-за этого существует опасность, что тихие сигналы потеряются в процессе шумоподавления. Так работали первые пороговые шумоподавители. Их действие (иногда довольно грубое) можно слышать в старых фильмах, где при помощи них пытались устранить звук ветра и шумов на заднем плане. Даже самый простой гейт имеет индикатор, показывающий, когда гейт заперт, когда открыт. Обычно имеется один индикатор, но может быть больше.
Атака и восстановление
Чтобы решить проблему с потерей тихих звуков, более поздние гейты были снабжены регулятором времени восстановления. В результате вместо выключения сигнала, как только его уровень станет ниже точки перегиба, гейт стал позволять сигналу затухать в течение времени, которое выбирается вручную. Электронный переключатель был заменен усилителем, управляемым напряжением (VCA) - таким же, как тот, что используется в компрессоре. Применение усилителя значительно улучшило работу гейта: теперь шум не выключается и включается резко (что на слух звучит еще хуже, чем постоянный шум на заднем плане). Сигналы с низким уровнем затухают естественным образом.
После точки перегиба важнейшим параметром гейта является время восстановления; регулятор времени атаки позволяет установить, сколько времени требуется, чтобы гейт открылся после того, как уровень сигнала перешел через точку перегиба. Если он открывается слишком быстро, низкочастотные звуки могут быть искажены (в процессе работы цепи гейта); на слух это прозвучит как щелчок. Если немного уменьшить (замедлить) время атаки, проблема исчезнет.
Если гейт открывается слишком медленно, звук малого барабана теряет атаку; поэтому для таких звуков устанавливается быстрое время атаки. Максимальное время может быть несколько десятков микросекунд; минимальное - десятки миллисекунд. Творческие возможности гейта широки, его даже применяют в качестве формирователя огибающей (при больших значениях времени атаки). Поэтому в современных гейтах предусмотрена возможность изменения времени атаки в более широких пределах, чем это требуется чисто для коррекции.
В некоторых гейтах есть дополнительный регулятор, который называется "floor" ("пол") или "ratio" ("отношение"). Эта функция позволяет части сигнала проходить, даже если гейт заперт. В студийной практике это используется, когда требуется сохранить в записи реальную акустику помещения, в том числе шумы, но в миксе их слишком много. Гейт помогает уменьшить их уровень, но совершенно не устраняет. (Используется также при озвучивании фильмов, когда диалог записывался на шумной улице, и желательно сохранить часть звуков, но снизить их уровень, чтобы речь была слышна более ясно).
В современных гейтах может встретиться регулятор "hold" ("удержание"). Он бывает также в компрессорах. Его функция состоит в том, чтобы не позволять гейту в течение определенного времени переходить в фазу восстановления после того, как уровень входного сигнала станет ниже точки перегиба. При быстром времени восстановления это используется для запирания (обрезания) реверберации или собственных шумов студии в современной музыке. Более короткий "hold" используется для устранения постоянных качаний уровня входного сигнала.
Цикл "атака-удержание-восстановление
Если сигнал, поступающий на вход гейта, имеет медленно затухающую волнообразную форму, то постоянное изменение уровня сигнала звучит как "дребезг". В этом случае применяется гистерезистный шумоподавитель.
Вкратце работу такого гейта можно описать следующим образом: какой бы высоты ни была выбрана точка перегиба, после которой гейт открывается, сигнал должен упасть несколько ниже этой точки, прежде чем гейт начнет закрываться опять. Это выглядит так же, как если бы было две точки перегиба - одна для отпирания гейта, вторая - для запирания. На практике это означает, что входной сигнал изменяется по уровню в несколько больших пределах, чем разница между точками, прежде чем происходит переключение гейта. Такой сигнал, например, получается из синтезатора - затухающий тон с амплитудной модуляцией LFO (низкочастотный генератор). В большинстве гейтов величина гистерезиса фиксирована, и регуляторов управления этим параметром нет.
Side Chain
Как и в компрессоре, в гейте имеется боковая цепь, которая измеряет уровень входного сигнала и сравнивает его с высотой точки перегиба. Когда уровень сигнала превышает точку перегиба, цепь генерирует контрольный сигнал для открывания гейта - с той скоростью, которую задает регулятор время атаки. Когда уровень сигнала становится ниже точки перегиба, гейт закрывается в соответствии с величинами времени удержания и восстановления. Если вы знакомы с работой синтезатора, то вы видите, что здесь есть сходство с установкой параметров огибающей.
Основой гейта является усилитель, управляемый напряжением. В некоторых цепях есть аттенюатор, управляемый напряжением, основанный на полупроводнике типа FET. Подробно рассматривать механизм не имеет смысла. Досаточно сказать, что он делает свою работу тихо, быстро и не вносит искажений.
Как и компрессор, гейт может работать со стереомиксом. Для этого в нем имеется соединительный переключатель. Оба канала переключаются одновременно, даже если сигнал в одном канале громче, чем в другом. Это делается для того, чтобы не происходило смещения, как могло бы случиться, если бы каналы работали независимо. На практике, однако, редко требуется подключать гейт в режим стерео - кроме тех случаев, когда надо обработать сигнал с выхода стереоревербератора или эхо-камеры, чтобы создать эффект gated reverb ("обрезанная реверберация").
В некоторых случаях гейт, как и компрессор, может быть подключен так, чтобы управление шло от внешнего сигнала через боковую цепь. Тогда один сигнал будет вызывать запирание другого: например, бас-барабан, запирающий бас-гитару (чтобы уплотнить звук). Если бас-гитара сыграла чуть раньше, звук не пройдет через гейт, пока не сыграет бас-барабан. Далее звук бас-гитары будет затухать в соответствии с величиной времени удержания и восстановления. Так можно сделать звук короче, чем в оригинале.
Многие гейты имеют режим "ducking". При отсутствии внешнего сигнала в side chain действие точки перегиба получается обратным: сигналы, уровень которых превышает точку перегиба, заставляют гейт закрываться. При помощи регулятора "floor" можно установить величину ослабления; тем самым будет создан обратный динамический эффект, при котором самые громкие звуки будет ослаблены (до уровня тихих).
В side chain можно включить эквалайзер, чтобы гейт быстрее реагировал на определенные частоты. Например, это может понадобиться, когда вы используете звук малого барабана для переключения гейта. Если микрофон снимает также звук хай-хэта, то гейт будет переключаться к тому же и в паузах между ударами малого барабана. При помощи эквалайзера можно отфильтровать частоты хай-хэта, чтобы не происходило ложного переключения. Во многих гейтах есть переключатель "listen" ("прослушивание"), что позволяет слышать на выходе гейта сигнал, поступающий в боковую цепь. Это нужно для настройки эквалайзера на слух.
В гейтах бывают встроенные фильтры. Обычно это один hi-pass и один low-pass, оба с острыми характеристиками вырезания частот. Важно помнить, что эти фильтры не влияют непосредственно на сигнал на выходе, их функция состоит в том, чтобы влиять на цепь переключения гейта.
Применение
Из всех звуковых процессоров гейт является, пожалуй, единственным, чье присутствие становится очень заметным, если установки сделаны неправильно. Неверно выбранная точка перегиба или слишком короткое затухание приводят к тому, что сигнал будет спонтанно запираться и отпираться (на слух это звучит как неправильное подключение или даже как страшные искажения). Правильно поступить так: установите точку перегиба как можно ниже (тогда не будет происходить ложного переключения), после чего регулируйте время удержания и восстановления так, чтобы затухание, присущее звуку, не было обрублено гейтом. Вообще время атаки должно быть быстрым (но не должно быть щелчка); медленная атака применяется для создания спецэффектов. Для экспандер-гейта (см. ниже) высота точки перегиба, как правило, не имеет основного значения; но на практике нет явной разницы между экспандер-гейтом и обычным гейтом.
Если сигнал безнадежно зашумлен, не следует ожидать, что гейт исправит положение, не привнеся некоторых боковых эффектов. Будьте внимательны при записи, следите за уровнем сигнала, постарайтесь свести к минимуму шум источника сигнала, и тогда гейт поможет вам превратить хорошую запись в исключительно хорошую. Обычно в студийной практике при сведении применяют несколько гейтов (по одному на каждыйтрек). Двадцать четыре трека могут дать значительное количество шума, поэтому полезно иметь возможность заглушить шум во время пауз в записанном сигнале.
Подключать гейт для создания эффекта "gated reverb" стало непопулярным, так как большинство современных цифровых эффектов могут выполнять эту процедуру (имеется соответствующий пресет). Тем не менее, такое подключение делается, когда в записи присутствует естественная реверберация (барабаны, записанные в живой комнате). В этом случае импульсом переключения гейта служит звук "сухого" барабана (в side chain), сигнал с внешних микрофонов проходит через гейт (обычно стерео). Время удержания устанавливается в пределах 0,5 с; время атаки и восстановления - очень быстрое. В результате получается характерный "обрубленный" звук ударных. На рисунке 5 показано, ка произвести такое подключение на практике. Эффект будет сильнее, если сигнал с внешних микрофонов сильно закомпрессировать перед подачей их на вход гейта.
Гейт используется также для очищения сэмплировнных звуков, изменения огибающей сэмплов, уменьшения акустического прохождения сигналов с соседних источников звука. Гейт не является универсальной панацеей от всех шумов, но если им правильно пользоваться, он сделает свое дело неплохо.
Все чаще и чаще встречаются гейты, которые работают по принципу экспандера (процесс, прямо противоположный тому, что делает компрессор). Когда уровень сигнала становится меньше точки перегиба, он не отключается, а происходит ослабление уровня.
Обычный гейт вообще не открылся бы, если бы уровень сигнала был постоянно чуть ниже точки перегиба. В экспандере на выход сигнал проходит, но уровень его уменьшается. Чем ниже уровень входного сигнала, тем меньше он на выходе. Отношение расширения (expander ratio) 1:2 означает, что если уровень сигнала на входе экспандера упадет на 1 дБ, на выходе он будет уменьшен на 2 дБ. Сигналы, прошедшие через экспандер, звучат странно: все пики слишком громкие, все тихие звуки почти не слышны; но это происходит только с теми звуками, уровень которых ниже точки перегиба, и на слух это менее искусственно, чем то, что делает гейт.
Общий результат работы экспандер-гейта не слишком отличается от чистого гейта, но точки переключения становятся менее навязчивыми.
При отношении меньше чем 1:1,5 можно использовать экспандер-гейт для незаметного увеличения динамического диапазона тех сигналов, уровень которых меньше точки перегиба. Если точка перегиба слишком высока, тогда происходит обработка всего сигнала. Это применяется, когда надо восстановить естественную динамику перекомпрессированного звука.
Динамический шумоподавитель
Это НЕ гейт! Действие системы основано на том, что большинство естественных звуков богато высокочастотной составляющей в самом начале, когда амплитуда максимальна и фильтр открыт: все гармоники проходят без ослабления. Когда звук начинает затухать, высокие частоты исчезают быстрее, поэтому фильтрация не звучит неестественно. Другими словами, чем тише становится сигнал, тем меньше в нем высоких частот. Тем
самым уменьшение шумов не вызывает потерю в яркости звучания всей музыки (если не перестараться). Динамический шумоподавитель иногда используется в комбинации с экспандер-гейтом для создания системы шумоподавления с одним выходом. Он позволяет уменьшить высокочастотную составляющую сигнала, уровень которого понижается.
Чем больше падает уровень сигнала, тем тише становится сигнал на выходе экспандер-гейта. Обычно секции экспандера и фильтра имеют раздельные регуляторы высоты точки перегиба. В отличие от обычных гейтов, эта система хорошо применяется как для обработки целого (!) микса, так и для отдельных треков и инструментов.
Технические характеристики
Как и компрессор, гейт обрабатывает целый аудиосигнал, поэтому его характеристики имеют большое значение: любой недостаток будет отрицательно влиять на выходной сигнал. Электронный шум и искажения гейта должны быть минимальны. Частотная характеристика гейта должна охватывать весь диапазон аудиочастот, так как гейт применяется для самых разных целей. Важно также, чтобы цепь электронной регулировки уровня работала без щелчков (при быстром открывании и закрывании гейта). Щелчок будет всегда, когда сигнал резко пропускается или запирается, но в тех случаях, когда на входе нет сигнала (сигнал подается в боковую цепь или ключевой вход (key input)), щелчков не должно быть.
Соединение
Гейт является процессором. Поэтому он всегда включается в линию сигнала, никогда - в петлю посылов/возвратов. Обработка сигнала при помощи гейта может происходить либо перед записью, либо после нее (при микшировании). Лучше делать это во время сведения (убираются шумы ленты). Также преимущество включения гейта только при микшировании заключается в том, что неверные установки всегда можно изменить, в то время как сигнал, уже записанный с неверными установками параметров, не восстановим в своем первозданном виде. Только когда на один трек пишут несколько сигналов (например, при записи ударной установки с большим количеством барабанов), предпочитают включать гейт в процессе записи.
Кроме тех случаев, когда надо создать эффект "gated reverb", не пропускайте через гейт сигнал, имеющий в своем составе реверберацию, иначе часть затуханий будет потеряна. Если сперва обработать сигнал гейтом, а потом подмешать к нему реверберацию, то получится хороший результат: не только затухания будут присутствовать в полной мере, но к тому же реверберация поможет скрыть некоторые недостатки (нестабильность) работы гейта.
ПРИМЕНЕНИЕ ГЕЙТОВ
Вокал
Большинство вокальных звуков имеют достаточно быструю атаку и медленное затухание. Исключение составляют те слова, которые заканчиваются на жесткие согласные. Если гейт открывается очень быстро, возникает опасность, что на словах с мягкой атакой будет звучать щелчок. Лучше время атаки установить равным не более 1 миллисекунды. Это достаточно быстро, чтобы атака звука проходила без потери, и одновременно достаточно медленно, чтобы не было щелчка.
Время восстановления должно быть 0,5 с. Это сводит к нулю риск потери окончаний слов с мягким затуханием, и этого хватает, чтобы отрезать все ненужные шумы после тех слов, что кончаются внезапно. На длинной ноте, которая имеет неравномерный уровень, гейт может отпираться и запираться, производя "дребезжание"; чтобы устранить это, надо увеличить время удержания. "Дребезг" является проблемой только тогда, когда время восстановления мало; но нельзя исправить положения просто путем удлинения времени восстановления, так как тогда сигнал может кончиться прежде, чем закроется гейт, и шумы будут проходить.
Аналогичная проблема существует с точкой перегиба. Чем меньше ее высота, тем лучше результат; но если она установлена слишком низко, появляется вероятность того, что шумы и ненужные звуки будут переключать гейт. Поэтому лучше постараться, чтобы от источника шло мало шумов, чем ожидать, что гейт сотворит чудо.
Кстати, если компрессировать вокал одновременно с пропусканием его через гейт, то лучше гейт поставить перед компрессором; если он стоит вторым, то уменьшенный в результате действия компрессора динамический диапазон сигнала делает трудным правильную установку высоты точки перегиба.

_____________________
ЦИФРОВЫЕ ЭФФЕКТЫ
Вступление
Большинство компрессоров и гейтов устроены на основе аналоговых цепей. Большая часть всех эффектов, которые применяют изменение времени в любой форме, основаны на цифровой электронике (дилэи, ревербераторы, pitch shifters (устройства сдвига высоты сигнала), процессоры мультиэффектов и т.д.). Прежде чем рассматривать работу какого-либо конкретного процессора, надо иметь представление о том, как вообще работает цифровая система (это поможет понять многое из того, что написано в технической документации таких устройств).
На вход цифрового процессора поступает аналоговый сигнал (например, музыка). Сперва этот сигнал должен быть преобразован в цифровой вид. Аналоговый сигнал - это изменение напряжения пропорционально изменениям состояние источника сигнала и изменениям окружающей среды. В случае со звуком аналоговый сигнал - это изменение напряжения, пропорциональное изменению звукового давления. Например, вибрации струны вызывают быстрые частые изменения звукового давления, и на выходе микрофона появляется переменное напряжение.
Цифровая система работает с двоичными числами - единицами и нулями; в цепи это - присутствие или отсутствие номинального постоянного напряжения. Преобразование аналогового сигнала в цифровой - это измерение напряжения аналогового сигнала через равные промежутки и получение двоичного кода.
Каждая секунда звучания сигнала может быть выражена в виде нескольких десятков тысяч чисел, каждый из которых соответствует конкретному моменту времени. Как кинолента: каждый следующий кадр немного отличается от предыдущего. Когда лента быстро проходит через проектор, возникает впечатление о движении. То же самое со звуком: если имеется достаточное количество моментальных измерений в секунду, то можно восстановить оригинальный звук.

Теория сэмплирования (дискретизации)
Процесс измерения и перевода в цифровой вид отдельных частей входного сигнала называется сэмплированием. Делается множество срезов сигнала; высота этих срезов измеряется. Срезы (сэмплы) имеют ровную вершину, то есть они не точно соответствуют форме волны. Отсюда следует, что чем тоньше срезы, тем более точно (или менее искаженно) они описывают сигнал.
Теория сэмплирования слишком сложна, чтобы рассматривать ее в данной книге. Основные понятия таковы: для правильного воссоздания сигнала на выходе частота сэмплирования должна быть по крайней мере в два раза больше частоты высшей гармоники данного сигнала. Однако на практике частота дискретизации превышает высшую гармоника в два с половиной - три раза. Таким образом, чтобы сэмплировать сигнал, содержащий гармоники до 10 кГц, частота дискретизации должна быть 30 кГц.
Чтобы создать временную задержку в 1 с, потребуется память, в которую записываются эти 30 000 сэмплов. Они записываются в RAM (память с произвольным доступом). Память 30 килобайт содержит 1 секунду звучания инструмента с частотой верхней гармоники 10 кГц. Путем постоянного обновления содержимого памяти и вывода его вовне (считывания) можно создать задержку длительностью 1 с. Если это надо сделать для сигнала с верхним пределом 20 кГц, то потребуется объем памяти 60 килобайт.
Нужно не только выбрать правильную частоту дискретизации. Важно также разрешение (resolution). Цифровые номера, соответствующие сэпмлам, группируются по шагам (step). Число возможных шагов зависит от того, сколько бит может пропускать АЦП (аналого-цифровой преобразователь). 8 бит - 2 в 8 степени групп (шагов) = 256. Это значит, что громкий сигнал может состоять из 256 шагов, а тихий - из меньшего количества. Это считается плохим уровнем разрешения. Это - искажения квантизации.
Искажения квантизации звучат как шум, но, в отличие от аналоговых шумов, он исчезает вместе с сигналом. Использование 12- и 16-битовых устройств позволяет улучшить разрешение. В большинстве современных цифровых устройств применяется 16-битовая система (например, компакт-диск). Каждый бит - это 6 дб динамического диапазона; следовательно, 8-битовая система позволяет воспроизвести только 48 дБ (совсем как кассетный магнитофон без Dolby). 16-битовая система позволяет пропустить динамический диапазон 96 дБ, что для аудиоцелей является отличным показателем. 12-битовая система - это 72 дБ, что позволяет применять ее для многих эффектов.
Итак, чем выше частота сэмплирования, тем больший частотный диапазон охватывает система (тем лучше частотная характеристика). Но чем выше частота, тем больше сэмплов можно получить, и тем больший объем памяти требуется для хранения данных. Следовательно, такое устройство либо дорого стоит, либо его время задержки не слишком большое (у цифровых дилэев и сэмплеров).
Ранние DDL не отличались ни высокой частотой сэмплирования, ни большим временем задержки. Современные недорогие аппараты имеют ширину полосу 15 кГц и по меньшей мере 1 с задержки. Если устройство позволяет создать длинную задержку, то всегда можно сделать и более короткую - либо путем отключения части памяти, либо путем повышения частоты дискретизации. В современных аппаратах применяются оба метода. Память включается и отключается при помощи переключателя "range", частота сэмплирования изменяется при помощи регулятора "fine".
Цифровой ревербератор - более сложная система, чем цифровая задержка. В нем происходит работа микропроцессора с высоким быстродействием - работа с цифровыми данными для создания тысячи индивидуальных отражений, из которых создается естественно звучащая реверберация. Цифровой ревербератор появился только через три года после появления цифрового дилэя. Цифровой ревербератор не требует такой ширины полосы, как цифровая задержка; вполне хватает 10 кГц (для его работы без сильного изменения сигнала).
Цифровая задержка
В любой студии должен быть дилэй. Когда-то он был простейшим преемником ленточного ревербератора (магнитофона, лента на которм соединена в кольцо). Потом в нем появились регуляторы модуляции, при помощи которых стало возможным создавать различные эффекты - от эхо и дублирования до хоруса, флэнджера, искусственной двойной дорожки, вибрато и сдвига фазы.
Входной сигнал проходит через регулятор "gain" (обычно здесь же имеется измерительная система для точной регулировки уровня). Требуется точно установить уровень сигнала, чтобы не было шумов и искажений. После этого сигнал разделяется, часть его идет прямо на выходной регулятор "mix", где комбинируется с задержанным сигналом.
На входе линии задержки стоит аналого-цифровой преобразователь. Здесь сигнал преобразуется в последовательность чисел, которые затем поступают в память. Запись в память и чтение из нее в большинстве устройств управляется микропроцессором, который в свою очередь управляется регулятором "range". Тем самым большая или меньшая часть памяти подключается в работу (в зависимости от величины задержки, которую надо получить). С цепью также взаимодействуют таймер, устанавливающий частоту дискретизации, и генератор модуляции.
Изменяя частоту дискретизации, можно отрегулировать время задержки (обычно более 2:1). При помощи регулятора модуляции устанавливается циклическое изменение высоты сигнала с той скоростью и глубиной, которые требуются для создания эффектов "хорус", "флэнджер", "вибрато". Форма модулированной волны обычно треугольная или синусоидальная. Обе формы дает мягкую развертку, но считается, что синусоидальная форма волны является предпочтительной.
Сигнал в цифровом виде вызывается из памяти и проходит через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), где он опять становится аналоговым и подмешивается к незадержанному сигналу.
Существует еще один параметр - feedback (обратная связь). Регулятор обратной связи отсылает часть сигнала с выхода обратно в линию задержки, тем самым получается повторяющееся эхо. Величина обратной связи должна быть меньше единицы (целого сигнала), иначе каждое новое эхо будет возрастать по уровню, а не затухать. Может получиться неуправляемый вой. В некоторых моделях есть переключатель фазы, что при очень коротком времени затухания сообщает сигналу едва заметное изменение тона (в частности, в эффектах "флэнджер"). В зависимости от положения переключателя, флэнджер усиливает или зачеркивает (вычитает) часть изменений.
Создание эффектов
Самый простой эффект - это одиночная задержка. Регуляторы глубины и скорости модуляции, а также регулятор обратной связи должны быть установлены на минимум. Регулятор "range" определяет время задержки. Далее при помощи ручки "fine" можно подобрать такое время задежки, чтобы оно соответствовало темпу песни (от 20 мс - короткое эхо - до задержки в 1 и более секунду). Чтобы такое одиночное повторение превратилось в настоящее повторяющееся эхо, надо регулировать ручку "feedback". Сигнал с выхода подается опять в линию задержки; время затухания устанавливается регулятором обратной связи.
Эффект "хорус" имеет характерный звук и часто применяется для обработки гитары, бас-гитары и клавишных инструментов. Чтобы добиться этого эффекта, надо установить время задержки равным нескольким десяткам миллисекунд и ввести модуляцию 3 Гц. Для лучшего результата прямой и задержанный сигналы должны быть смешаны в равной пропорции. Глубина модуляции должна быть небольшой, иначе эффект будет звучать грубо.
Свое название этот эффект получил потому, что он содает впечатление о нескольких инструментах, играющих вместе одну и ту же ноту. Он вносит временную и высотную разницу, которая всегда есть, когда несколько человек пытаются сыграть одно и то же. Кроме того, эффект "хорус" позволяет сделать звучание электронных инструментов более натуральным. Дело в том, что синтезированные сигналы имеют четко структурированную форму волны, чего не существует в естественных звуках. При помощи хоруса можно заставить дешевый электроорган звучать совсем как настоящий (pipe organ).
Если еще уменьшить задержку (до нескольких миллисекунд) и убрать необработанный сигнал из микса (при помощи регулятора "mix"), то получится настоящее высотное вибрато, которое можно использовать для обработки инструментов и вокала. Если вернуть необработанный сигнал, то получится эффект, похожий на сдвиг фаз; если к этому добавить немного обратной связи, то получится флэнджер. Эффект "флэнджер", как и многие другие, трудно описать словами, но он мгновенно узнается на слух. Этот эффект получил широкое применение в музыке 60-х и начала 70-х годов в качестве "психоделической" обработки для рок-песен.
Флэнджер звучит лучше, если частота модуляции невелика (около 1 с), а глубина модуляции чуть больше, чем для хоруса. Изменение времени задержки будет влиять на высоту тона и гармоники таким образом, что пики флэнджера и переключение фазы обратной связи могут дать новые интересные звуковые решения. Не следует перегружать вход большим количеством обратной связи, так как добавление ее к сигналу происходит перед поступлением сигнала в аналого-цифровой преобразователь, и в этом случае внутренний сигнал становится слишком большим.
В хорошем устройстве цифровой задержки имеется кнопка "hold" ("удержание"). Она как бы "замораживает" сигнал, который хранится в памяти устройства, и запускает его по кругу (как в магнитофонном ревербераторе). После того, как кнопка нажата, новые сигналы не добавляются в память. В чистом виде это мало используется, но если в устройстве есть блок приема переключающих импульсов (trigger), то тогда хранящийся в памяти сигнал может быть включен каждый раз, когда придет управляющий сигнал MIDI. Это является основой примитивного сэмплера, при помощи которого можно получить короткие ударные звуки, которые включаются (запускаются) импульсом от ритм-машины или подобного переключающего устройства.
Программирование
Практически все современные цифровые устройства (кроме самых дешевых) являются программируемыми и могут работать с МИДИ (по крайней мере можно осуществлять управление комбинациями тембров). Вообще возможность программировать является важным моментом, тем более в случае с цифровой задержкой. Это позволяет создать несколько эффектов одного типа. Что касается хоруса, флэнджера, искусственной двойной дорожки и вибрато, то программа, однажды созданная, скорее всего не потребует внесения изменений при работе с другим материалом. С другой стороны, чистая задержка должна быть точно подобрана, потому что большинство эффектов, основанных на задержке, связаны с темпом музыки. Но и в этом случае возможность программировать позволяет хранить в памяти устройства несколько разных дилэев, созданных для разных темпов.
Простейшее МИДИ-управление устройством цифровой задержки позволяет присвоить эффект определенному тембру синтезатора. Если вы сменили инструмент, эффект будет автоматически вызван по МИДИ. Этот процесс более подробно описан в глава о МИДИ.
Технические характеристики
Цифровая задержка - гибкое устройство: некоторые эффекты создаются путем добавления задержанного сигнала к необработанному, другие эффекты - например, вибрато - работают только с задержанной частью сигнала. Поэтому хороший DDL должен иметь ширину полосы, равную ширине аудиоспектра (по меньшей мере 16 кГц). Для большинства эффектов "эхо", "сдвиг фазы", "флэнджер", "хорус" достаточно иметь ширину полосы 12 кГц.
Важно, чтобы качество сигнала было хорошим, поэтому 16-битовые устройства предпочтительнее, чем 12-битовые или 8-битовые. Только 16-битовая цифровая задержка может иметь малый уровень шумов и искажений. Именно поэтому она применяется в профессиональной записи, а для демо годится 12-битовый DDL.
Соединения
Поскольку большинство эффектов, связанных с задержкой сигнала, создается путем подмешивания необработанной части к обработанной, то цифровая задержка подключается к выходам "effect" (посылы/возвраты на эффекты) на микшерном
пульте. В особенности это важно, если вы хотите обработать одним и тем же эффектом несколько треков. В этом случае можно установить DDL в режим "delay only": на выходе эффекта только задержанный сигнал, который далее возвращается в пульт через точку возврата с эффектов или через свободный входной канал. Куда панорамировать задержанный сигнал решайте сами.

Если есть линия задержки, то скорее всего есть и регулятор обратной связи - для создания многочисленного эха, что в комбинации с изменением высоты тона позволяет получить некоторые интересные эффекты. Установив сдвиг высоты входного сигнала на полтона вверх, каждое следующее эхо будет повышаться на полутон относительно предшествующего до тех пор, пока не станет настолько высоким, что не будет слышно. И наоборот: сдвиг сигнала на полтона вниз вызовет понижение эха. Такое спиральное изменение тона, конечно, звучит неестественно, но может быть использовано в особых случаях. Сдвиг на четыре полутона дает эффект арпеджио уменьшенного септаккорда. Но чтобы придать звуку едва заметное "мерцание", нужно небольшое изменение высоты тона. Короткое время задержки (менее 100 мс) придает звуку металлический оттенок. Если здесь применить спиральное повышение тона, то можно совершенно скрыть натуральное звучание: слушатель никогда не догадается, какой инструмент играет.
Даже в недорогих гармонайзерах обычно имеется возможность одновременной установки двух разных сдвигов. Таким образом, если на входе одна нота, то на выходе - аккорд из трех. Можно сделать октавное удвоение (вверх и вниз). Такие модели обычно имеют разные выходы для каждого из измененных звуков (гармоний), что позволяет создать интересный стереоэффект.
Управление по МИДИ
Другие модели умеют возможность получения МИДИ-информации от секвенсера или клавиатуры для установки величины сдвига. Обычно сделано так, что среднее "до" не вызывает изменения высоты тона, клавиша "ре" соответствует повышению на полтона и так далее. Это означает, что та нота, которая извлекается на клавиатуре, не связана непосредственно с той нотой, что будет на выходе гармонайзера; она указывает только на величину сдвига. Этот способ работы позволяет получить в реальном времени разное количество гармоний.
Например, если информация о сдвиге заложена в синтезаторе, синхронизованном с лентой, то вокальная партия, записанная на ленте, может быть обработана на этапе сведения, и получится трехчастная гармония.
В последнее время стали применять цепь слежения за высотой входного сигнала (pitch following circuitry). Несмотря на то, что цепь работает только с моносигналами, такие гармонайзеры широко используются. Процессор знает, какая нота поступает на вход, и делает вычисления сдвига, чтобы получить заданную гармонию. Если в компьютере есть библиотека ладов, достаточно задать гармонайзеру ключ и лад (тональность и тип гаммы). Все дальнейшее происходит автоматически: создаются правильные гармонии в реальном времени.
Технические характеристики
В техническом описании гармонайзера обычно указано, какова максимальная величина изменения высоты тона, максимальное время задержки и ширина полосы частот. Но там не сказано, как звучит гармонайзер. Он звучит тем лучше, чем эффективнее работает система устранения glitches. Поэтому все недорогие модели звучат плохо, причем каждая по-своему.
Основная проблема - эффект расстройки, вызванный модуляцией частоты секции на выходе. Причем этот эффект нельзя устранить никаким регулятором. Чем больше сдвиг, тем хуже эффект. На практике это означает, что сигнал, сдвинутый более чем на полутон, должен быть смешан с частью необработанного сигнала, чтобы скрыть эффект расстройки. Это не относится к ударным и перкуссии, так как у этих инструментов слишком короткий звук, и расстройка не будет слышна. Вообще, чем сложнее звук, тем меньше слышны побочные эффекты. Например, "чистая" электрогитара будет искажена гораздо сильнее, чем гитара с эффектом "дисторшн" или "хриплый" саксофон.
Даже если гармонайзер устанавливает временные характеристики (time scale) входного сигнала, звук выходного сигнала будет изменяться в зависимости от изменения высоты точно так же, как это происходит при изменении скорости ленты. Это означает, что голос становится "кукольным" при сдвиге высоты вверх на большой интервал, или делается "замогильным" при понижении. Это используется как спецэффект, но в обычной музыке мало применимо.
Выбор частотной характеристики зависит от того, должен ли выходной сигнал быть смешан с необработанным или используется сам по себе. Во втором случае следует приобрести гармонайзер с полосой частот 12 кГц. Если вы собираетесь использовать сигнал только смешанным (как это обычно и делается), то купите устройство с шириной полосы 10 кГц или даже меньше. Как и при выборе цифровой задержки, помните, что число бит определяет шум устройства, поэтому лучше покупать 16-битовую модель.
Другой важный фактор, который оказывает влияние на качество работы гармонайзера, - время обработки (processing delay). Эта характеристика должна быть достаточно короткой, чтобы гармонии начинали звучать в тот же момент, когда появился основной сигнал, то есть менее 10 мс. Если время обработки длиннее, то при помощи такого гармонайзера можно получить хорошую искусственную двойную дорожку или быстрое эхо, следующее сразу за сигналом; но вы не сможете избавиться от этих эффектов, когда они вам будет не нужны.
Соединения
Гармонайзер подключается точно так же, как DDL, то есть через посылы на обработку. Возврат может быть сделан через точку возврата на пульте или через свободный канал. Если требуется использовать гармонайзер только в одном канале, тогда имеет смысл подключить его через точку разрыва данного канала. В этом случае баланс между "сухим" и обработанным сигналами устанавливается регулятором "mix" гармонайзера. Если гармонайзер имеет два выхода, то можно подать сигнал со второго выхода через свободный канал.
ПРИМЕНЕНИЕ ГАРМОНАЙЗЕРОВ
Наиболее популярный способ использования гармонайзера заключается в том, что сигнал слегка расстраивают относительно исходной высоты. Тем самым получается эффект, похожий на "хорус".
Если гармонайзер имеет два выхода, на каждый из которых поступает отдельная гармония, то обычно делают так: один из сигналов немного повышают (на 5-10 центов), второй понижают на такую же величину. Потом сигналы панорамируются вправо и влево, "сухой" сигнал остается в центре. В результате получается хороший хор по всей стереобазе. Такой прием часто испольуется для обработки вокала, струнных и духовых инструментов. Эффект "хорус", который получается на выходе гармонайзера, звучит гораздо более натурально, чем сигнал с выхода модулированного DDL или устройства "хорус", так как гармонайзер не вносит модуляции высоты звука (волнообразного изменения). Сигнал с выхода гармонайзера всегда чуть выше или чуть ниже, чем "сухой" сигнал, как это часто бывает, когда два инструмента, играющие одно и то же, немного расстроены друг относительно друга.
О том, как создать искусственный дабл-трек, уже было рассказано в главе о линиях цифровой задержки. Можно сделать то же самое при помощи гармонайзера, применив задержку измененных сигналов от 20 до 100 мс, причем для каждого сигнала должна быть своя величина времени задержки. Преимущество этого способа заключается в том, что даже дешевый гармонайзер справится с этой задачей без проблем (расстройка слишком мала, чтобы возникли побочные эффекты). Повышение на несколько полутонов позволит создать параллельные гармонии, но это мало используется в музыке, кроме тех случаев, когда эти интервалы - октавы, кварты или квинты. Более сложные гармонии могут быть созданы при помощи гармонайзера, управляемого МИДИ-секвенсером или МИДИ-клавиатурой.
Новое поколение "умных" гармонайзеров со встроенным устройством слежения за высотой входного сигнала могут автоматически создавать правильные гармонии. Но они могут работать только с моно-сигналом на входе. Если на вход такого гармонайзера поступает сигнал со сложной формой огибающей, они могут не справляться со своей задачей. Единственное преимущество такого гармонайзера состоит в том, что при работе с ним не требуется особого музыкального образования. Нужно только задать тональность и тип гаммы. В остальном же эффективность работы ограничена гаммами, имеющимися в памяти, и тем фактом, что гармонизация все же получается не совсем такая, как это сделал бы живой музыкант.
Интервалы в октаву могут быть смешаны с исходным сигналом, причем их уровень должен быть меньше, - чтобы добавить басов в область низких частот, или высоких частот в верхний край диапазона. В случае с вокалом уровень гармоний должен быть очень мал, иначе голос будет звучать искусственно.
Добавление октавы снизу - очень популярное средство для обработки электрогитары. Это звучит так, как если бы бас-гитара играла рифы вместе с лидер-гитарой. Добавление октавы сверху дает эффект электронной 12-струнной гитары. Но уровень обработанного сигнала должен быть много меньше уровня "сухого", иначе расстройка будет слышна. Только очень сложные гармонайзеры не имеют побочных эффектов, но они дорого стоят.
Добавление параллельных квинт и кварт к партии духовых инструментов звучит интересно. Лучше это делать с резкими звуками, а не с чистыми, длящимися.
Область, где применение гармонайзера полностью оправдало себя, - обработка ударных. Метод был изобретен Тони Висконти в работе над альбомом Дэвида Боуи "Let's Dance". При помощи гармонайзера был создан глубокий звук малого барабана: в микс добавлялась гармония, сдвинутая вниз относительно исходной высоты сигнала, после чего на слух подбиралась точная настройка (сдвиг). Некоторое время обработки (processing delay) гармонайзера придает плотность сигналу. Это можно применять также для обработки бас-барабанов и томов.
"Спиральный эффект", который получается путем комбинации сдвига высоты тона и обратной связи, обычно звучит немузыкально и почти не применяется в традиционной поп-музыке. Можно попробовать применить его для обработки электрогитары: из обычного касания (скольжения) медиатора по струне может получиться нечто совсем новое и неузнаваемое. Чем короче время задержки, тем быстрее сигнал будет уходить за пределы слышимости. Этот звук трудно описать, но, услышав его однажды, вы его запомните. Он часто используется в саунд-треках научно-фантастических фильмов.
*****************************
УПРАВЛЕНИЕ ПО МИДИ
Вступление
Большинство современных устройств эффектов работает с МИДИ, то есть позволяет производить вызов пресетов или программ из памяти при помощи МИДИ-информации о смене тембра. Эта информация - точно такая же, какая используется, например, в синтезаторах для изменения тембра. Соответственно, и процесс смены тембра - точно такой же.В студийной практике такая возможность дистанционного управления эффектами позволяет частично автоматизировать сведение. Для этого должны быть выполнены два условия: 1) имеется МИДИ-секвенсер, синхронизованный с многоканальным магнитофоном при помощи трека time code, и 2) секвенсер посылает инструкции о смене программы в нужные моменты времени. Для начала эти моменты надо запрограммировать.
Большинство МИДИ-управляемой аппаратуры имеет так называемую карту распределения (assignment table). Это позволяет, сделать так, что любое сообщение МИДИ о смене тембра будет вызывать любую программу. Если у вас этого нет, то тембр 10 всегда будет вызывать программу 10, и так далее. В студийной работе таких проблем не возникает, так как всегда можно записать то изменение программы, которое требуется, в секвенсер:система создавалась с учетом требований "живого" исполнения, поэтому определенные тембры клавиатуры могут быть назначены для работы с эффектами, имеющими другой номер программы. При работе с скевенсером "живьем" или в студии совершенно необязательно делать переприсвоение номеров.
Между прочим, одни производители предлагают количество МИДИ-программ от 0 до 126, а другие - от 1 до 127. Таким образом, может получиться, что вы выбираете тембр 11 на клавиатуре, а на вашем DDL вызывается программа 10. Приходится учитывать эту особенность при программировании секвенсера.
При работе с МИДИ устройство эффектов подключается так же, как синтезатор, сэмплер или ритм-машина. Требуется задать номер МИДИ-канала, при этом он должен быть свободен (то есть не используется для управления другим инструментом). Если вы подключаете несколько эффектов, управляемых через МИДИ, то нужно убедиться, что они работают на разных каналах, иначе все они изменят номер программы одновременно.
Распределив МИДИ-каналы, можно играть песню и вставлять в список редактирования секвенсера (edit list) инструкции о смене программы в тех местах, где это требуется. Например, вам надо, чтобы короткая реверберация была в самом начале песни, а потом - в припевах - должна быть более длинная.
Как это сделать - зависит от типа секвенсера. Проще всего подключить клавиатуру, которая даст прямой доступ к изменению номера тембра, и включить секвенсер на запись. В тот момент, когда вы выберете новый тембр на клавиатуре, его номер запишется в память секвенсера.
Работая описанным выше способом, надо учитывать несколько особенностей. Во-первых, в цепь не следует включать более двух или трех МИДИ-модулей (через разъемы MIDI Thru), так как это приведет к искажению МИДИ-сигнала, и от этого могут быть самые неожиданные вещи: выпадение нот и т.д. Более надежный способ - использовать MIDI Thru box.
Во-вторых, большинство МИДИ-эффектов не могут переключаться с одной программы на другую моментально. На короткое время выходной сигнал может прекратиться, пока система меняет программу. Чтобы избежать этой проблемы, следует делать изменение номера тембра во время пауз в партии данного инструмента; в зависимости от типа устройства, время может быть 1 с и больше. Если же у вас имеется устройство эффектов с очень высоким быстродействием, то вам повезло, и вы сможете применять последовательно несколько разных типов реверберации в одной только партии, например, малого барабана ("gated reverb" на последнюю четверть каждого такта, другие программы - в другие моменты).
При помощи МИДИ можно не только изменять программы, но и включать/выключать эффекты (обычно программа 00).
Управление параметрами
Некоторые устройства эффектов предусматривают возможность управления различными параметрами от МИДИ-клавиатуры - например, колесо pitch bend может регулировать время задержки DDL или глубину эффекта "хорус". Это тоже можно записать в память секвенсера. При этом помните, что динамические изменения занимают больше компьютерной памяти, чем простые изменения программы.
Конкретный способ управления параметрами зависит от типа устройства обработки, поэтому почитайте описание.
В настоящее время на рынке появились устройства, которые, будучи включены в точку разрыва, могут делать MIDI-muting или (более дорогие) - позволяют управлять уровнем сигнала (или даже эквалайзером) при помощи МИДИ. Большинство управляется секвенсером, и если его синхронизовать с лентой, то можно регулировать уровень сигнала, идущего с ленты. Например, простое заглушение (mute) используется для того, чтобы отключить трек до начала на нем музыкальной партии (позволяет устранить лишние шумы); можно включать и выключать посылы на обработку и возвраты.
При помощи системы mute можно получить автоматические уровни и автоматический эквалайзер, подавая один и тот же сигнал в два канала пульта и переходя от одного к другому в нужной точке включением одного и отключением другого (mute). Получатся разные уровни, разные частотные характеристики в двух каналах. Это дает гибкость в работе.
Большинство таких МИДИ-вспомогательных устройств работает по системе "snapshot": вы устанавливаете комбинацию mutes (или уровней) и присваиваете этому набору номер тембра МИДИ. После чего можно создать другую комбинацию установок и присвоить другой номер, и так далее. Во время сведения установки вызываются в нужной последовательности при помощи МИДИ-информации о смене тембра точно так же, как вы могли бы менять тембр синтезатора или переключать программу в МИДИ-эффекте.
******************************************************