Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Компьютерное самоиграйство

Архив
автор : Анатолий Левенчук   15.08.2002

Как правило, разные фирмы называют самоиграйки по-разному - интерактивная музыкальная рабочая станция, просто клавиатура, клавиатура с автоаккомпанементом, автоаранжировщик, интеллектуальный аранжировщик, виртуальный аранжировщик, и даже session partner.

Топовые модели

Как правило, разные фирмы называют самоиграйки по-разному - интерактивная музыкальная рабочая станция, просто клавиатура (keyboard - в отличие от серьезного synthesizer), клавиатура с автоаккомпанементом, автоаранжировщик, интеллектуальный аранжировщик, виртуальный аранжировщик, и даже session partner. Все эти названия подчеркивают наличие возможностей интерактивной (то есть в реальном времени) и во многом автоматической (интеллектуальной) работы с партитурой аккомпанемента. Все это - про одно и то же, только у разных производителей называется по-разному.

На сегодня самоиграйки преимущественно представлены интегральными клавишными инструментами. Вот их топовые модели:

  • Все инструменты Wersi модельного ряда OAS (OpenArt System)

  • Yamaha PSR 9000 Pro (в октябре 2002 года ее сменит Yamaha Tyros)

  • Solton Ketron SD 1

  • Roland VA-76

  • Technics KN6500 (будет заменена осенью 2002 года новой KN7000)

  • GEM Genesys (правда, ее еще ждем)

  • Korg KARMA (хотя это и не совсем обычная самоиграйка).

Все упомянутые модельные ряды имеют фортепианную/органную клавиатуру, а рэковая самоиграйка на рынке пока одна - это Ketron XD3 итальянской фирмы Solton (www.ketron.it/internazionale/prodotti/dettagli.asp?nome=ketronxd3).

Интегральные самоиграйки

Сегодняшняя интегральная самоиграйка - это специализированная компьютерная платформа, комбинирующая вычисления на универсальном процессоре с обработкой сигналов на спецпроцессорах. В их топовые модели штатно можно добавлять стандартные память и винчестеры, что с головой выдает в них тщательно замаскированные компьютеры, правда, с нестандартными архитектурами. Никому не известно, сколько пользователи переплачивают за эту нестандартность. В музыке сейчас царят компьютерные 70-е прошлого века.

У меня в комнате стоят несколько железных самоиграек - смею заверить, это гораздо хуже зверинца из компьютеров разной архитектуры периода середины 70-х прошлого века. Да, эти инструменты могут быть связаны «по MIDI», но этого явно недостаточно. Мобильные музыкальные стили сегодня такая же мечта, как портабельные программы и SQL-серверы году эдак в 1975-м.

Нужен еще пяток лет, чтобы взять хорошо смоделированный аналоговый звук MiniMoog от CreamWare или Natural Instruments и сыграть оживленными стилями Ketron, но c морфингом стилей как у Roland, плюс добавить карма-эффекты к подпевкам VariPhrase. Сегодня для стыковки всего этого нет стандартов, мы наблюдаем только прелюдию музыкальноинструментальной революции, конкурентная ее фуга еще впереди.

Платы расширения

Платы расширения (extension boards) - это вполне закономерный шаг по признанию синтезаторов и самоиграек музыкальными компьютерами. Действительно, интегральная самоиграйка предоставляет музыканту все необходимые средства создания звука и управления звуком, но не средства своего апгрейда. Это все равно что компьютер без возможности подключения PCI-плат или карточек PCMCIA. Ясно, что такое не могло продолжаться долго.

В типичном музыкальном магазине сейчас можно найти до ста плат расширения к проприетарным аппаратным интерфейсам крупных производителей - в основном это платы источников звука (см., например, www.pianomusician.com/keys_expansion_boards.htm). Старые классические синтезаторы прошли путь от полномасштабных интегрированных клавиатур через рэковые устройства к дополнительным платам для других, более современных синтезаторов (и - транзитом - к программам-плагинам, о которых речь дальше). Маршрут, который в свое время проделали и низкоразрядные микропроцессоры: сначала они были центром аппаратной вселенной, затем ядром всяких специализированных устройств типа модемов, а теперь компьютерные платы зачастую включают пару-тройку низкоразрядных трудяг, если только их функции снова не возвращают более мощному центральному процессору.

Конечно, как и на компьютерные платы середины 70-х, стандарта на такие платы расширения (иногда их также именуют аппаратными плагинами) нет. Есть внутрифирменные закрытые спецификации, разные для Roland, Yamaha, Korg и иногда даже разные для разных музыкальных платформ одного производителя.

Но уже очевидно: эволюция синтезаторов привела к тому, что они все больше и больше похожи на компьютеры нестандартной архитектуры - винчестер и CD-привод в них уже есть, оперативную память (в основном для оперативного хранения сэмплов) уже с десяток лет как можно добавлять, а сейчас стало можно добавлять и платы расширения.

Поэтому легко сделать следующий шаг, который может удешевить в десятки раз всю музыкальную технику, - перейти от проприетарных особых «музыкальных» архитектур к универсальным компьютерным. И тогда музыкальные платы расширения будут просто PCI-платами (или какая там шина будет в пятилетней перспективе). Впрочем, этот процесс уже начался.

Ускорители звука

Самоиграйки ближайшего будущего всенепременно сведутся к совместно работающему на базе фактических стандартов набору разнообразных компьютерных программ - собственно, самый топовый их модельный ряд Wersi OpenArt System уже во многом использует этот подход. Самоиграйками станут самые обычные персональные компьютеры (к этому моменту уже очень тихие), только с добавкой DSP-плат и MIDI-клавиатуры. А техномузыкальные стандарты дадут необходимую гибкость в подборе музыкантами (пользователями?) лучших функций от лучших инструментостроителей.

Пока же мир самоиграек живет в основном на специализированном железе, набитом DSP под самую завязку, а компьютерная ветка развивается главным образом в студийную сторону. Правда бум серьезных инструментов, реализованных на компьютере в последние пару лет, дает уверенность, что и самоиграйки неминуемо переселятся на эту платформу.

Процессу ускорения пересадки музыкального интеллекта на универсальные компьютеры немало способствует мода отделения клавиатур и управляющих поверхностей от собственно самих инструментов. Уже сейчас распространены рэковые версии для многих серьезных инструментов.

Главный же тренд последней пары лет - появление ускорителей звука: мощных универсальных DSP-плат, доступных для стандартных компьютерных архитектур (PC и Mac).

По аналогии с видеоускорителями ускорители звука представляют собой специализированные процессоры для высокоскоростной обработки цифрового звука. Универсальные они потому, что применяются как для генерации (синтеза) звука, так и для его обработки (включая микширование и эффекты) на всех стадиях работы с собственно звуковой субстанцией (обычно 32 бита, 96 кГц), а не с управляющими последовательностями.

Универсальные ускорители звука либо являются внешними (располагающимися в отдельных корпусах рядом с универсальным компьютером), либо представляют собой просто компьютерную PCI-плату.

Тем самым обычные компьютеры окончательно становятся профессионально-музыкальными: малый уровень шума достижим уже сейчас за счет упаковывания винчестеров в шумопоглотитель и применения малошумящих тихоходных вентиляторов, а вся профессиональная музыкальность достигается штатным добавлением плат DSP-ускорителей, АЦП/ЦАП, MIDI-интерфейсов и цифровых звуковых интерфейсов вроде S/PDIF.

Разнообразие DSP-плат пока обеспечивают всего три основные фирмы (мы не учитываем те DSP, которые установлены в звуковых платах наряду с АЦП/ЦАП):

  • Фирма Creamware выпускает серию DSP-плат Pulsar. Так, плата Pulsar XTC Pro Classic стоит примерно $900 и имеет 6 микросхем DSP SHARС.

  • TC Works предлагает до пятнадцати DSP-процессоров на плате. Так, плата Powercore 1.6 о пяти DSP стоит примерно $1100, модель с 15 процессорами обойдется уже в $3500 - но она легко физически моделирует аналоговые синтезаторы.

  • Universal Audio применила другой подход: у нее на плате один DSP-чип собственной разработки. Плата UAD-1 продается за примерно $800 и успешно конкурирует с собратьями от остальных конкурентов о пяти-шести DSP-чипах SHARK фирмы Analog Devices.

Не обольщайтесь: все три фирмы не раскрывают секреты программирования своих плат (ну, разве что паре-тройке компаний-партнеров) и предпочитают за дополнительные деньги продавать не спеша разрабатываемое собственное программное обеспечение.

Программы для DSP-ускорителей представляют собой неинтересные нам сейчас хосты-секвенсоры, цифровые звуковые станции (попросту - цифровые магнитофоны-микшеры для записи на диск и мастеринга) и софтверные плагины фактического стандарта VST (а также TDM в случае TC Works). Эти программы ценны тем, что не отъедают дефицитный для звуковых приложений вычислительный ресурс центрального процессора, хотя их выбор намного меньше, чем выбор программ, использующих только центральный процессор безплатного компьютера.

Применение DSP-плат позволяет достичь колоссального прорыва по соотношению стоимость/качество - это знают все музыканты, вкусившие прелести стандартной компьютерной архитектуры с ускорителями звука. Их можно понять: качество звука и производительность обработки не хуже, чем на специализированных железках (то есть честное реальное время - независимо от выполняемых работ), вместе с тем присутствуют большой экран, нормальная компьютерная клавиатура, развитое операционное обеспечение. Разве что… все это «развитое операционное обеспечение» - программы-секвенсоры. Программ-самоиграек, увы, пока на рынке не замечено.

Из внешних устройств можно указать рэковый chameleon (www.soundart-hot.com) с чипом Motorola DSP56303, который применяется в большинстве современных виртуальных аналоговых синтезаторов. Оно интересно прежде всего тем, что архитектура его открыта, и - если рекомендуемая цена в $795 не пугает - можно написать для этого устройства свою программу обработки звука.

Есть, конечно, и экзотический вариант наращивания вычислительной мощности обычного компьютера: наращивать ее можно другими компьютерами, используя интерфейс VST Link и аудиоплаты с интерфейсом S/PDIF. При этом разные VST-плагины могут работать в одном хосте, но на разных машинах (Mac или PC), а необходимая общая вычислительная мощность набирается простым увеличением числа отдельных компьютеров. Дорогое, конечно, решение - но оно есть. Ведь число плагинов, которые не могут использовать ресурсы DSP-плат и используют ограниченные вычислительные ресурсы центрального процессора PC или Mac, не поддается учету (их сейчас на рынке несколько сотен).

Можно предполагать, что через некоторое время универсальный музыкальный компьютер вынужден будет стать многопроцессорным, или даже кластерным, как уже происходит во многих музыкальных студиях.

Видеоускорители для музыкального компьютера тоже нужны - для отображения всевозможных видеорядов (аватары, учебные приложения с использованием аудиовизуальной синестезии, видеоклипы).

Но вера в то, что вообще не нужны ни аудиоускорители, ни видеоускорители, не умирает - вполне достаточно закона Мура и прогресса универсальных процессоров. Через несколько поколений очередной быстро дешевеющий 128-разрядный Нониум или G9 вкупе с 512-гигабайтной оперативной памятью вполне удовлетворят все потребности, которые сегодня с натугой покрывают специализированные ускорительные платы. Ждем-с - но помним, что в мозгу за обработку видео и аудио все-таки отвечают разные зоны…


C6713 DSP c плавающей точкой от Texas Instruments

  • 1350 MFLOPS/225 МГц за $26,85 (в партиях по 10тыс.штук)
  • 264 Кбайт on-chip SRAM (256 Кбайт L2, 8 Кбайт L1P/L1D)
  • Новый последовательный порт для многоканального аудио (McASP) поддерживает периферию I2S, передает S/PDIF
  • Пользователи могут определить последовательные порты либо как стандартные (McBSP), либо как оптимизированные для аудио (McASP)
  • Два порта I2C помогают упростить дизайн аудиоустройств
  • Код совместим со всеми процессорами семейства C67x DSP
  • 0,13-микронный технологический процесс обеспечивает рассеивание энергии менее, чем 1,2 Вт
  • Планируется поставка образцов в III квартале 2002 года.

Операционные системы

Все современные самоиграйки уже имеют операционную систему - каждая свою. Эта операционная система также с головой выдает спрятанный примитивный компьютер (часто - на универсальном процессоре Coldfire и нескольких DSP-чипах). Производители раз в год-полгода выпускают новые версии операционных систем для своих самоиграек, эти новые версии обычно доступны через интернет и существенно исправляют, меняют и дополняют функциональность инструментов.

Действительно, архитектурно трудно себе представить аппаратное обеспечение без операционной системы. В нашем случае это ОС реального времени - чтобы не допускать перерывов в звуке и поддерживать синхронизацию всех процессов генерации звуков и изображений, а также их обработки в реальном исполнительском времени. То есть операционной системой для самоиграек на базе универсального компьютера должна бы быть, например, QNX. Но поиск «QNX music» мало что приносит.

Разработчики предпочитают приноравливаться к задержкам самых распространенных операционных систем, а не лучших для музыкальных целей. На сегодня используются Windows, Mac OS и Linux - все остальные операционные системы практически отдыхают (даже BeOS).

Операционными системами самого общего музыкального пользования являются цветки букета Windows, ибо они являются инфраструктурой (обладают свойством повсеместности). Чем ближе к миру профессиональных музыкантов, тем больше используются различные Mac OS. Про Linux можно сказать только то, что эта система быстро развивается в музыкальном направлении, но невозможно себе представить музыканта-непрограммиста или домашнего любителя-непрограммиста, играющего на Linux-инструменте. Зато именно для Linux создается музыкально-ориентированный дистрибутив, причем вполне социалистическим способом - за бюджетные деньги Европейского Союза (www.agnula.org/project).

Увы, от дистрибутива до готового музыкального инструмента - дистанция огромаднейшего размера. Кстати, можно будет не удивляться, если появятся дистрибутивы и собственно музыкальных инструментов на базе универсального компьютера. Эти дистрибутивы будут жить на специализированном программном музыкальном интерфейсе для музыкальных плагинов, и этот интерфейс будет обслуживать и многопроцессорные, и кластерные системы (есть подозрение, что хорошей ОС реального времени, обслуживающей кластеры, мы не дождемся).

Впрочем, почему все в будущем времени? Все это происходит уже сейчас, хотя пока только для маленького подмножества требуемых нами функций идеальной самоиграйки.

Музыкальные хосты и плагины

MIDI - это машинный код универсального музыкального компьютера (www.midi.org). С одной стороны, MIDI представляет собой поток команд, управляющих универсальным музыкальным компьютером, а с другой стороны - это данные, которые могут храниться в файле. Для наших целей MIDI (и его многочисленные расширения типа GM2, ямаховского XG или роландовского GS) не подходит - получаемые на базе MIDI компонентные самоиграйки уж слишком ограничены по своим музыкальным возможностям и не могут претендовать на то, чтобы называться талантливыми инструментами. Поэтому придется обратиться к проприетарным спецификациям, которые в отличие от MIDI предполагают связь не столько железных, сколько программных компонент, и поэтому с самого начала являются софтверными API.

Все они подразумевают некоторую (сейчас в основном секвенсорную, для музыкоделов) программу-хост, которая может использовать или просто коммутировать ресурсы «подключаемых» к ней музыкальных плагинов. Плагины - это элементарные программные модули, которые умеют делать самые разные вещи: генерировать звук, обрабатывать его разными эффектами, принимать звук от внешних устройств, оживлять его. Можно считать, что в софтверном мире плагины эквивалентны музыкальным устройствам - с точностью до того, что экранный интерфейс отдельных плагинов зачастую имитирует именно корпус какого-нибудь музыкального инструмента или другого устройства, вместе со всеми его ручками, дисплеями, лампочками и клавишами. Другое дело, что отнюдь не все музыкальные плагины соответствуют реальному железу. Этого часто не скажешь по их интерфейсу - но на то и художники, чтобы не разрушать десятилетиями наработанные привычки музыкантов крутить ручки жестяных и деревянных ящичков.

С плагинами все очень просто: что нам стоит инструмент построить? Нарисуем - будем жить! Если только:

  • нашлись все необходимые плагины. Их уже сотни, но всех необходимых плагинов просто нет (например, плагинов для построения самоиграек. Хост-программы для плагинов - сплошь секвенсоры, не раскрывающие деталей своего внутреннего представления музыкальных данных, поэтому использовать плагины для создания стилевой машинки пока нельзя);

  • необходимые плагины могут работать в реальном времени - это возможно только в том случае, если вам нужны одна-две простеньких музыкальных функции, некритичных с точки зрения вычислительной мощности. Иначе приготовьтесь к нереальному времени (это как раз то, за что музыканты так недолюбливают плагинный мир). И считайте, что сильно повезло, если понравившийся плагин есть в варианте для DSP-платы;

  • у вас достаточно денег. Часто плагины стоят почти столько же, сколько железки, делающие со звуком аналогичные операции. Вряд ли вы найдете нужные вам взломанные плагины в Сети (хотя многие плагины давно и успешно взломаны, но только самые расхожие).

В общем, все хорошо - осталось дождаться, пока кто-нибудь не выпустит либо плагин-самоиграйку (подсмотрев внутренние структуры нынешних хост-программ), либо хост-программу-самоиграйку. После чего нужно будет тщательно разобраться со всей пресетной механикой, ибо пресеты одного плагина, конечно, никогда не подойдут к другому. Связываться же с фиксированным набором «запчастей» для плагинной самоиграйки совсем не хочется: всегда будет желание добавить к талантам идеального инструмента свеженький эффект или даже серьезный инструмент, для которого вчера и названия-то не было…

Cамые распространенные плагин-форматы - это VST (Virtual Studio Technology) фирмы Steinberg, майкрософтовский Direct X (только для Windows), MAS (MOTU Audio System, только для Macintosh) фирмы Mark of The Unicorn, TDM фирмы Pro Tools System (эти плагины обязательно требуют наличия DSP-карт фирмы Pro Tools). Конечно, это не весь список. Можно добавить сюда такие форматы, как HDTM, RTAS, Premiere и т.д.

Из новинок стоит упомянуть ямаховскую Open Plug-in Technology (www.yamahasynth.com/pro/opt/intr1.html), которая ни в коей мере не является открытой (попробуйте-ка получить спецификацию этого формата!) и служит для унификации соединения в одно целое железных устройств и программных плагинов под чутким руководством секвенсорного хоста (пока только Sonar 2.0).

За новостями в области компьютерного звука и плагинов в частности можно сходить, например, на www.crmav.com. Хотя подобных ресурсов в Сети множество, поглядев на ключевые слова, можно легко найти и другие (типа www.harmony-central.com).

Но это все ресурсы для музыкантов, и сведений о плагинах стандарта LADSPA (plugin.org.uk) вы там не найдете. Хосты и плагины LADSPA с открытыми исходниками создаются в сообществе разработчиков аудиопрограмм для Linux (LAD, Linux Audio Developers). Эти программы крайне популярны в среде программистов, но музыканты ими пока не пользуются.

Многие фирмы разрабатывают плагины не с одним интерфейсом, а сразу с несколькими. Это важно, ибо дает возможность использовать один и тот же плагин в разных программах-хостах. Музыканты ведь привыкают не столько к использованию каких-то плагинов (многие из них в значительной мере одинаковы по функциям), сколько к использованию тех или иных программ-хостов.

Вывод очевиден: наша талантливая самоиграйка - это еще никем не написанная специализированная для исполнительских применений программа-хост для музыкальных плагинов. Все ее таланты - это плагины различных разработчиков. Плагины, умеющие использовать DSP-платы и даже соседние компьютеры.

По-русски говорить о самоиграйках практически нельзя. Поэтому, да простят меня читатели, в тексте мало славянских корней. Переводить галоши в мокроступы мне не хочется. Пусть уж presets остаются пресетами, а не «предустановками»… Основные языки для данной предметной области - английский, немецкий и итальянский. Попробуйте поискать в интернете тексты по синтезаторной тематике, и вы будете удивлены количеством немецко- и италоязычных текстов. Века идут, а музыкальная геополитика мало меняется - только русскоязычных материалов пока в Сети маловато. Это не значит, что Россия оскудела музыкальными талантами. Просто российские инструментостроители предпочитают сейчас иметь англоязычные вебсайты.


Нельзя сказать, что не делается попыток создания музыкальных платформ. Так, фирма CreamWare создала специальную платформу Noah, предназначенную для моделирования синтезаторов (www.creamware.de/en/products/noah/default.asp). На этой аппаратной (в клавиатурном и рэковом вариантах) платформе, поступающей в продажу весной 2003 года, будут доступны сразу девять программных синтезаторов, включая знаменитый MiniMoog, звучание которого удалось-таки повторить «в ноль» за счет использования избыточных DSP-мощностей Noah. Но спецификация этой интереснейшей музыкальной платформы закрыта, поэтому конкуренции, быстрого снижения цен и сопутствующего бурного развития в этом месте ожидать не приходится.


Groovebox (ритмоящик) занимает промежуточное место между самоиграйками для музыкантов, в которых можно сыграть мелодию и задать ее гармоническое сопровождение, и генераторами ритмов для диджеев, жонглирующих лупами (фразовыми сэмплами) и связанными с ритмом звуковыми эффектами (фильтрами, искажениями, задержками, эхом и т. д.).

Впрочем, признание диджеев музыкантами является продолжением традиций авангардной классики - вспомните тишину Джона кейджа! Это программное произведение именно для диджейского направления в музыке, ибо в этом опусе есть атональный луп «тишина» и ритм, отсчитывающий те самые 4' 33".

Поэтому можно считать грувбоксы специализированными авангардными самоиграйками для современной музыки ритма и тембра (иногда называемой танцевальной музыкой). Ранние грувбоксы практически игнорировали мелодическую и гармоническую музыкальные составляющие, но сейчас это уже не совсем верно.

Диджеев много, поэтому грувбоксы выпускаются многими фирмами. Пик собственно грувбоксов пришелся на зиму 2001 года, в нынешнем 2002 году эти устройства уже приходят под разными другими именами - PhraseLab, Dance Module, Command Station и т.д. - сливаясь с мейнстримом самоиграйкостроения.

По мере признания того, что музыка - это не только аккорды с мелодией, грувбоксы все больше и больше позиционируются как музыкальные инструменты. Так, современный софтверный грувбокс Ableton Live уже называется не иначе, как сэмплерный инструмент (www.ableton.com) и предназначен в том числе для живого музицирования.

Наша талантливая самоиграйка, конечно, должна включать все возможности по управлению ритмами и звуками (в случае грувбоксов даже не «звуками», а сложнее: звуковыми фразами с применением ритмозависимых эффектов) плюс давать полный контроль за исполняемой мелодией и гармонией стилевого автоаккомпанемента. То есть хорошая самоиграйка просто включает возможности грувбокса в себя - как это уже делают топовые модели типа Wersi OpenArt и Ketron 1 SD.

Особнячком как от самоиграек, так и от грувбоксов стоит Korg Karma (Kay Algorithmic Realtime Music Architecture) - ибо функция карма делает с мелодией и гармонией примерно то же, что грувбоксы делают с ритмом и звуком: генерирует бесконечные вариации на заданную музыкантом тему.

В том же направлении идут устройства E-MU - некоторая помесь серьезных инструментов и не менее серьезных грувбоксов.

© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2022
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.