Маневры виртуального аналога

Попытки создания электронных музыкальных инструментов восходят к 1870-м годам, но только в середине 60-х годов прошлого века в США появились первые коммерчески успешные синтезаторы, созданные Робертом Мугом.

Немного истории

Попытки создания электронных музыкальных инструментов восходят к 1870-м годам, но только в середине 60-х годов прошлого века в США появились первые коммерчески успешные синтезаторы, созданные Робертом Мугом. К концу десятилетия многие популярные исполнители (например, Beach Boys и The Beatles) уже вовсю использовали такие инструменты. Кроме того, появились музыканты, чьи работы базировались на электронном звучании (достаточно назвать Жан-Мишеля Жарра), а позже сформировались целые направления электронной музыки (Synthpop/Eurodicso). Во многом благодаря им производство синтезаторов расцвело конце семидесятых - начале восьмидесятых годов. Тогда же появился первый полифонический (то есть умеющий воспроизводить одновременно больше одной ноты) инструмент - бессмертный Prophlet-5.

Однако со временем интерес к электронной музыке угас, производство недорогих синтезаторов почти прекратилось, и в результате музыканты новой волны, нахлынувшей в начале девяностых с распространением молодежных танцевальных стилей House и Techno, оказались без современных инструментов. Возобновить изготовление старых моделей производители не могли, хотя бы потому, что уже не выпускались их ключевые компоненты. Начался повальный спрос на подержанные «ретро»-инструменты, и до сих пор многие музыканты покупают раритеты по совсем не бросовым ценам: скажем, легендарный Roland TB-303 сейчас можно встретить за 800-1000 долларов за немидированный вариант.

Ситуация не менялась до 1995 года, когда «авантюра» мелкой шведской компании Clavia, представившей первый «виртуальный аналоговый» (а попросту - цифровой) синтезатор Nord Lead, переросла в массовое наступление цифры на исконные территории старого доброго аналога. Аппарат использовал принципиально новую идею - цифровую эмуляцию аналогового синтеза.

Цифровая атака

В этом инструменте классические концепции совмещены с современными технологиями: вместо аналоговых цепей заработали сигнальные процессоры - «хитро» запрограммированные, чтобы воссоздавать теплоту и красочность звука реальных прототипов. На лицевой панели - множество ручек и кнопок, позволяющих в реальном времени управлять настройками - совсем как у аналоговых собратьев. Nord Lead имел обновляемую ОС и память и полностью управлялся по интерфейсу MIDI. В настоящее время Clavia производит несколько модификаций синтезатора, ставшего классикой. Самая продвинутая модель линейки - Nord Lead 3 - имеет 4-частную мультитембральность и 20-голосную полифонию с динамическим распределением голосов, а также множество вкусностей, например, частотная модуляция нового типа - Sinus Modulation и 10-осцилляторный унисон без уменьшения многоголосия.

Воодушевленные успехами Clavia, многие производители выпустили собственные цифровые «игрушки». Среди них и три кита синтезаторного бизнеса: Korg с монофоническим Prophecy и полифоническим Z 1, Yamaha с AN 1x и Roland с JP8000. Однако больше преуспели небольшие молодые фирмы вроде Access Music и Novation.

Синтезатор первой из них, с устрашающим названием Virus в модификации C (эта модель вышла в марте), обеспечивает 32-голосную полифонию при 16-частной мультитембральности, имеет шесть аудиовыходов (24-разрядные ЦАП), два аудиовхода (18-разрядные АЦП; входной сигнал можно пропустить через фильтры, усилитель и эффект-процессоры). Хорошо продуман интерфейс с 32 ручками, 35 кнопками и 69 светодиодами. По «аналоговости» звучания инструмент, пожалуй, уступает синтезаторам Clavia, но его возможности (мультитембральность, полифония, эффекты) и невысокая цена компенсируют этот недостаток.

Фирма Novation, начинавшая когда-то с MIDI-клавиатур и TB-303-подобного аналогового синтезатора Bass Station (очень неплохого, кстати), вышла на рынок в 1998 году с цифровым аппаратом Supernova (в настоящее время производится Supernova II). Секция эффектов впечатляет: каждая из восьми программ имеет независимую обработку (Distortion, Comb Filter, EQ, Reverb, Chorus/Flanger/Phaser/Ensemble, Delay). Многие считают Supernova лучшим среди цифровых инструментов в плане похожести на аналоговые эталоны, а уж что касается эффектов - тут ему равных нет.

Линия обороны

Классическая схема синтезатора (мы говорим о самом распространенном, субтрактивном синтезе) такова: простейшие волны - «пила», «пульс» и т. д. - нужного тона генерируется осцилляторами (VCO, voltage controlled oscillator) и смешиваются в микшере, где можно регулировать их относительные уровни. Затем сигнал поступает на вход частотного фильтра (VCF, voltage controlled filter). Фильтр ослабляет некоторые гармоники и усиливает другие (по принципу эквалайзера). Например, LP-фильтр подавляет частоты выше частоты среза (cutoff) и может усиливать какой-то диапазон гармоник непосредственно перед срезом (это явление называется резонансом). Оба параметра регулируются, причем, частота среза может меняться после нажатия клавиши, модулируясь огибающей (envelope, например ADSR) фильтра. Далее сигнал идет на усилитель (VCA, voltage controlled amplifier), имеющий собственную огибающую. Тут вырисовывается динамика громкости звука. Кроме того, в цепи обычно присутствуют низкочастотные осцилляторы (LFO, low-frequency oscillator). Они используются для модуляции, например, частоты тона (для вибрато), длины пульса или частоты среза фильтра, чтобы не давать тембру «застаиваться» и заставить его менять окраску во время игры.

Наметанный глаз легко увидит возможность исполнения всего этого в паре тысяч строк программного кода, однако всё гораздо сложнее; математические абстракции, реализованные в полупроводниках, не тождественны реализованным в цифре. Рынок программ для PC кишит чуть ли не сотнями таких, с позволения сказать, «синтезаторов», однако звук, создаваемый ими, по выхолощенности и безжизненности может состязаться с сигналом «занято» в телефонной трубке (за редким исключением). Тут два критических момента: осцилляторы и фильтры. Волны аналоговых осцилляторов никогда не бывают такими прямолинейными, как бесхитростные цифровые, в них всегда присутствуют (приятные для слуха) искажения, случайные гармоники. Аналоговые фильтры звучат мягко и открыто, ущербность цифры особенно заметна на свисте при высоких значениях резонанса.

Таким образом, создание «виртуального аналога» - это не просто тупой перевод диаграммы в программу, это эмуляция аналоговых цепей на разных стадиях синтеза, то есть задача из области физического моделирования. Здесь требуется серьезное программирование и мощные сигнальные процессоры. К сожалению, несмотря на все потуги производителей цифровых инструментов приблизиться к звуку настоящих аналоговых инструментов их детища могут звучать похоже, очень похоже, но все-таки не совсем так… Впрочем, это особое «цифровое» звучание имеет своих приверженцев.

Арсенал

Внутреннее программное убранство цифровых синтезаторов схоже, поэтому покажем его только на примере одного, самого нового аппарата - Access Virus С. Для каждого голоса имеется три осциллятора (они могут генерировать пилообразную, пульсовую, треугольную или синусоидальную волны плюс 62 специальных типа волн), субосциллятор и шумовой генератор. Есть ринг-модулятор, возможна жесткая синхронизация осцилляторов и частотная модуляция (FM). Фильтры: два независимых с крутизной среза до 36 дБ на октаву (режимы LP, HP, BP и BR) и возможностью параллельного включения. Две огибающие ADSTR, три LFO с 68 формами волны, модуляционная матрица 27х90, шестнадцать независимых программируемых арпеджиаторов. И конечно же, эффекты: хорус/фленджер, ревербератор, фейзер и линия задержки, трехдиапазонный эквалайзер на каждую программу, независимые эффекты типа дисторшн.

Из общего ряда выделяется одно перспективное направление, разрабатываемое Clavia и реализованное в синтезаторе Nord Modular, представленном в 1997 году. Этот аппарат не ограничивает пользователя фиксированной архитектурой от разработчиков. В специальной компьютерной программе (есть версии для Windows и Mac OS) он позволяет собирать по принципу конструктора свой инструмент из модулей - осцилляторов, фильтров и прочих. Гибкость потрясающая: в Сети можно найти около десятка тысяч (!) пресетов для него, да и никто не мешает сконструировать сколько угодно собственных синтезаторов. Это наиболее прогрессивная область для цифровых аппаратов, из тех, где аналогу с цифрой пока не сравниться.

В сердце инструмента - четыре сигнальных процессора, обеспечивающих 4-частную мультитембральность (есть дешевый усеченный вариант синтезатора с одним DSP - однотембральный MicroModular), со специальной дочерней картой к нему можно добавить еще четыре процессора. Вся внутренняя обработка идет в формате 24/96, на четырех аудиовыходах стоят 18-битные ЦАП. На панели (назначение всех управляющих элементов определяется пользователем) - 18 ручек плюс кнопки и текстовый ЖК-экран размером 2х16. Обновляемая операционная система хранится во флэш-памяти, число слотов памяти для патчей может доходить до 891 в зависимости от сложности патчей.

Редактор патчей похож на небезызвестный программный синтезатор Reactor от Native Instruments. В распоряжении пользователя 107 модулей: осцилляторы, фильтры, секвенсоры, LFO, генераторы огибающих, эквалайзеры и многое другое. Естественно, из всего этого можно собрать миллионы виртуальных инструментов - каких угодно, что дает широчайшее разнообразие звуков. Можно, например, построить классический синтезатор с тремя осцилляторами, LP4-фильтром, двумя ADSR и LFO, можно сделать FM-пианино, собрать полифонический Prophet, Oberheim, Yamaha, можно создать тысячи и тысячи уникальных синтезаторов. А еще сквозь собранный инструмент можно пропустить любой звук из внешнего источника…

К несчастью, не обошлось без большой ложки дегтя. По причине, ведомой одной только Clavia, на борту Modular’а нет оперативной памяти. Вообще. Конечно, есть кое-что на чипах DSP, но этого смехотворно мало: хватает максимум на 1/400 секунды, так что о задержках, хорусах, реверберации и прочих эффектах можно забыть.

Контратака

В звуке цифровых инструментов есть нечто, чего нельзя получить от аналога, - холодный и отстраненный (или жесткий агрессивный) звук. Иногда это полезно. Реальные аналоговые инструменты часто приходится сэмплировать из-за их малой (а то и вообще никакой) полифонии и отсутствия поддержки MIDI. Они очень капризны (например, осцилляторы расстраиваются при изменении температуры), сильно шумят. Возможности цифры неизмеримо шире (в мультитембральности, полифонии, эффектах, а особенно в управлении по MIDI и запоминании программ), надежность - выше, цена - ниже. Благодаря чему цифра и завоевала свою нишу.

Тем не менее, не брезгуя дополнять свою коллекцию цифровыми аппаратами, многие музыканты все же предпочитают аналог. Почему? Можно долго «рулить» звук на каком-нибудь Nord Lead, производящем очень хорошее впечатление при первом прослушивании, но, хоть обломай все ручки, так и не добиться той пробивной силы и теплоты, которую запросто, играючи выдает, например, несчастный измусоленный Mini Moog с тридцатилетним стажем. К тому же у аналоговых инструментов есть своя индивидуальность, это даже различимо на слух, а с годами их звучание меняется, становится еще более «живым».

Многие производители стали объявлять о выходе новых полифонических аналоговых инструментов. К примеру, сравнительно недавно появился прекрасный синтезатор Alesis A6 Andromeda c двумя аналоговыми микросхемами (одна для осцилляторов, вторая - для фильтров), обеспечивающий 16-голосную полифонию. Строго говоря, это цифро-аналоговый синтезатор: огибающие, LFO и эффекты (кроме Distortion) сплошь цифровые, устройство работает под управлением процессора Coldfire, имеет обновляемую операционную систему, полностью управляется по MIDI, может сохранять настройки (положения 72 аналоговых ручек и 144 кнопок, в памяти может храниться до 128 пользовательских программ в дополнение к 256 фабричным пресетам), имеет графический ЖК-дисплей (640х240). Однако цена (около 3,5 тыс. долларов), чуть ли не вдвое превышающая среднюю цену цифровых инструментов, заставляет задуматься.

Подготовка к осаде

Сейчас, спустя семь лет после появления первого VA, можно взглянуть на них трезво. Говорить о тотальной победе цифры не приходится (хотя в конце девяностых многие считали, что дело идет к тому), по крайней мере эпоха сосуществования затянется надолго. В среднем настроение музыкантов такое: клавишники «старой закалки» с самого начала наблюдали за цифровыми инструментами со скептическим любопытством, теперь любопытство сменилось неприятием. Молодые электронщики, с большим энтузиазмом взявшиеся за «виртуальный аналог», все чаще выражают разочарование, возвращаясь «к основам» или обращая взор на аналоговые синтезаторы новой волны.

Один музыкант провел такую параллель: в свое время все смотрели фильм «Jurassic Park» и удивлялись «натуральности» динозавров, однако сейчас, по прошествии времени (и с развитием технологии компьютерной анимации), все выглядит не столь реалистично.

Пока неясно, станут ли алгоритмы цифровых синтезаторов настолько совершенными, что от цифру от аналога отличить на слух станет невозможно. Вроде бы ничто не мешает производителям совершенствовать и совершенствовать свои продукты, благо DSP с каждым годом все мощнее. Люди, имеющие контакт с высококлассным и профессиональным звуком, всегда тяготели к аналогу, будь то меломаны или музыканты. Взять приступом сердца последних цифре не удалось. Посмотрим, получится ли взять измором.