Слушаем и создаем музыку на мобильнике. Часть 1

Нередко в поисках нового альбома любимой группы или даже ансамбля (было и такое слово) приходилось заводить немыслимые связи в узкопосвященных кругах. Если вдруг человек обнаруживал в себе талант к музыке, он сколачивал союз единомышленников, копил деньги на инструменты, и создавалась очередная рок – или поп – группа.

Сегодня ситуация изменилась. Прорыв в области высоких технологий удешевил и компьютер, и телефон, более того, мобильный за счет своей функциональности и архитектуры превратился в младшего брата ПК. Появились новые цифровые форматы хранения музыки, емкость носителей информации неуклонно растет.

Все это привело к активному использованию компьютера как хранилища музыкальной коллекции, плеера и даже студии звукозаписи. Как и положено младшему брату, мобильный телефон неуклонно стремится догнать своего большого сородича. Прослушивание музыки с телефона перестало быть редкостью. Уже появляются функции создания рингтонов прямо в телефоне, уже имеют место попытки превратить телефон в синтезатор с настоящей клавиатурой.

Вместе с появлением возможности по обработке музыки при помощи компьютера и мобильного телефона возникает немало вопросов. Что собой представляют современные форматы? Как перекодировать звук из одного формата в другой? Как и где лучше писать музыку? Данный материал служит небольшим путеводителем по миру мобильного звука, и, я надеюсь, поможет решить основные проблемы в данной области.

Цифровой звук. Теория

Немного терминов

Прежде чем взяться за любое новое, незнакомое дело люди обычно изучают теорию, так и мы с вами работу с цифровым звуком начнем с самого начала.

Так уж получилось, что пространство вокруг нас наполнено воздухом, благодаря чему мы имеем прекрасную возможность дышать, не прибегая к каким-либо подручным средствам, вроде баллонов с кислородом. Воздух, как и все на этой планете, состоит из молекул, у которых есть одно интересное свойство – они стараются находиться друг от друга на одинаковом расстоянии, но, как показывает опыт, не всегда это получается. Молекулы воздуха практически постоянно находятся под воздействием внешних факторов. К таким факторам можно отнести наши с вами голосовые связки. Мы говорим и воздействуем на эти самые молекулы, они в свою очередь тревожат соседей и в результате в воздухе возникает попеременное уменьшение и увеличение плотности воздуха. Оно и называется звуковой волной. Почему волной? – спросите вы.

Дело в том, что ученые провели серьезный эксперимент: пока одна часть научной группы издавала разные звуки, вторая измеряла плотность воздуха в помещении. Затем был составлен график зависимости плотности воздуха от времени, в результате чего появился рисунок волны или, говоря по научному, синусоиды. Ученые, а впоследствии и простые люди, выяснили, что в воздухе происходят колебания, которые и воспринимаются нашим ухом как звук.



Количество колебаний в секунду называется частотой звука. Её условились измерять в Герцах. Один Герц (Гц) – 1 колебание в секунду. Ученые также выяснили, что звуки с разной частотой воспринимаются нами по-разному. Здесь все просто. Звуки с низкой частотой воспринимаются как низкие, с высокой - как высокие. Про средние частоты догадайтесь сами. Основная масса людей способна воспринимать звук в диапазоне от 20 до 20000 Гц.

Для пущей серьезности было введено еще одно понятие - амплитуда звуковой волны. Оно представляет собой разницу между самым высоким и самым низким значением плотности.

В ходе того же эксперимента ученые выяснили, что испускаемая звуковая волна оказывает некоторое давление на их барабанные перепонки и, чем больше давление, тем, по их мнению, выше громкость звука. Такое давление было немедленно названо звуковым и, как и положено любому другому давлению, стало измеряться в Паскалях. Но это еще не все.

Существует такое понятие, как сила или интенсивность звука, которое показывает поток звуковой энергии, прошедший в единицу времени через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению распространения волны. Сила звука находится в квадратичной зависимости от звукового давления. Непонятно? Просто при увеличении звукового давления в 100 раз, сила звука увеличивается в 10 раз, то есть сила звука равна изменению давления в квадрате.

Если создать музыкальный центр, на который помимо регулятора громкости поместить два индикатора для отображения звукового давления и силы звука, то мы придем к очевидному выводу, что существует достаточно странная связь между данными величинами. При увеличении громкости в 2 раза звуковое давление увеличивается в 10 раз, а сила звука в 100 раз. Такая зависимость, с легкой руки все тех же ученых, получила название логарифмической, а громкость принято измерять в логарифмических единицах – белах (Б). Правда, затем выяснилось, что бел слишком большая единица для отображения уровня громкости и было решено поделить его на 10 и назвать децибелом. Проще говоря, децибел это одна десятая бела.

Я смутно представляю ситуацию, когда родные и близкие просят меня прибавить громкость в телевизоре на пару децибелов. Современный обыватель измеряет громкость в каких-то своих единицах, в основном это палочки, черточки и циферки.

Переводим звуковые волны в цифры

Как уже неоднократно говорилось, люди хранят музыку на всевозможных носителях, куда ее соответственно кто-то записал. На сегодняшний день применяются два способы записи – аналоговый и цифровой.

В любом случае, звук должен первоначально превратиться в электрический сигнал, что достигается с помощью самых обычных микрофонов. Во время записи, на выходе микрофона, мы получаем так называемый аналоговый сигнал. Аналоговым он называется потому, что является электрической копией исходного.

Мы не будем вдаваться в подробности работы с аналоговым звуком, а посмотрим, как такой звук становится цифровым. Достигается это с помощью специальных устройств – аналогово-цифровых преобразователей (АЦП). Кстати говоря, такое устройство имеется в каждой музыкальной карте компьютера. Если в вашем телефоне есть функция диктофона, то знайте, АЦП имеется и там.


Профессиональные АЦП могут выглядеть так

При оцифровке звука возникла маленькая проблема – непрерывность звукового потока. Всем известно, что давление на микрофон меняется плавно, а не прыгает от одного значения к другому. Для решения данной задачи было решено поделить звуковой поток на много частей, то есть сделать его дискретным («discrete» — раздельный, состоящий из отдельных частей). Процесс оцифровки выглядит следующим образом: АЦП во время воспроизведения звука много раз в секунду измеряет сигнал, а результаты измерений записывает в виде чисел. Естественно, чем чаще происходят такие замеры, тем качественнее конечный результат. Частота, с которой происходят измерения, называется частотой дискретизации. Например, когда мы говорим, что частота дискретизации 44,1 кГц, то это означает, что сигнал измеряется 44 100 раз в течение одной секунды.

Современные форматы

Развитие мобильных технологий заставило перекочевать практически все форматы, разработанные для компьютера, в мобильный телефон. Однако существуют и специально созданные для мобильника форматы. Давайте рассмотрим каждый в отдельности.

Монофонические форматы:

Формат RTTTL (Ringing Tones Text Transfer Language)

Как следует из названия, это не совсем формат, а, скорее, язык написания музыкальной информации. Изобретен он был для пересылки с одного устройства на другое, чему способствует хранение информации в текстовом виде и использовался в телефонах Nokia.

Из чего состоит RTTTL? Из названия композиции, самих нот и различной информации к ним (длительность, высота и так далее).

Форматы iMelody и eMelody

Два формата - близнеца. Первый разработан irDa-ассоциацией и предназначался для вложения в EMS-сообщения. Как и RTTTL, он состоит из текстовой записи нот, правда, были добавлены команды для мигания кнопок и прочих спецэффектов. К тому же, в отличие от RTTTL здесь более расширенный заголовок.

eMelody – разработка фирмы Ericsson, созданная специально для собственных телефонов.

Стереоформаты:

MIDI

Назвать MIDI просто форматом у меня язык не поворачивается. В конце 70-х годов прошлого века появилась необходимость ввести единый стандарт для электронных музыкальных инструментов. Чем и занялись две организации - MIDI Manufacturers Association (ассоциация производителей MIDI-устройств) из США и Association of Musical Electronics Industry (Ассоциация разработчиков музыкальной электроники) из Японии.


У музыкантов слово MIDI ассоциируется с такими устройствами.

Сам формат представляет собой набор команд для устройства, где будет проигрываться музыка. Например, запускаем MIDI файл, в котором первой стоит команда сыграть ноту «До» на фортепиано. Компьютер или мобильник, нисколько не задумываясь, берет и играет эту ноту. В файле MIDI записаны практически все данные, которые могут содержаться в музыкальном произведении. Существуют различные вариации MIDI. Дело в том, что первоначально поддерживалось 128 инструментов, однако, благодаря компании Yamaha, появился формат MIDI XG, где количество инструментов могло достигать 600.

Именно в те годы появился намозоливший нам уши термин полифония, появившийся, кстати, гораздо раньше мобильников и даже синтезаторов. В музыке это просто-напросто многоголосие, то есть, когда одновременно звучит несколько инструментов или голосов. Активно даный термин стал использоваться в синтезаторах. Если говорили: синтезатор поддерживает 16-голосную полифонию, имели в виду, что одновременно на нем могли звучать 16 инструментов.

Какое-то время MIDI использовался и в игровых приложениях на компьютерах, однако впоследствии был заменен более прогрессивными форматами. Казалось бы, люди забыли про MIDI, однако активное развитие рынка мобильных телефонов позволило ему снова набрать популярность. Причиной того стал, несомненно, небольшой объем файлов в данном формате. Начали активно выпускаться телефоны с многоголосной полифонией, которая ежегодно наращивалась. Возникло такое понятие, как рингтон – мелодия, написанная или адаптированная специально для телефона.


Сегодня никого не удивишь телефоном с поддержкой MIDI

Как и синтезаторы, телефоны обладали разной полифонией. И одна мелодия могла по-разному звучать на телефоне с большей и меньшей полифонией. Тогда компаниями Nokia и BeatnikInc был введен SP-MIDI. Это разновидность обычного MIDI, где музыкальный материал записан таким образом, что будет звучать одинаково хорошо на телефонах с разной полифонией.

К еще одной разновидности MIDI можно отнести так называемый FeelSound, тот же MIDI, но с укороченным заголовком. Повстречался мне еще один потомок славного MIDI – формат Au-PMD. Он использовался на телефонах Trium Eclipse от Мицубиси и пора бы про него забыть, однако находятся энтузиасты в сети, даже сегодня создающие мелодии в этом формате.

У MIDI имеется одно слабое место – формат не может хранить запись голоса. А так хотелось бы услышать в любимой композиции если не голос любимого исполнителя, то хотя бы нечто отдаленно напоминающее его. Разработчики не остались в долгу и создали немало форматов с возможностью добавления к MIDI настоящего цифрового звука.

XMF (Extensible Music Format)

Формат разработан знакомой нам MIDI Manufacturers Association (MMA). Создатели решили включить в одно целое всем известный MIDI, DSL-инструменты и фрагменты цифрового звука в формате WAV или каком-либо ином.

Что такое DSL-инструменты? Это сэмплы, представляющие собой небольшие кусочки цифровой записи, которые впоследствии используются в разного рода синтезаторах. Например, решили вы создать синтезатор со звуком настоящего рояля. Берете микрофон и последовательно записываете звук каждой клавиши. Такой процесс называется сэмплированием. Затем каждой клавише синтезатора присваиваете соответствующий записанный звук.

По замыслу разработчиков, в данном формате появляется возможность одновременной нотной записи, как с MIDI, так и с DSL-инструментами, плюс возможность наложить записанный голос.

SMAF (Synthetic music Mobile Application Format), он же MMF

Данный формат разработан компанией Yamaha для работы на мобильных устройствах. Он также построен на сочетании цифрового звука и нотных команд. Ничего сверхъестественного и нового в этом формате нет. Правда, на сайте Yamaha что-то говорится о поддержке графической информации и даже текста, что может применяться в караоке, однако для нас с вами это не совсем актуально.

В следующей части речь пойдет о цифровых форматах и способах их перекодирования.


© Владимир Егоров, Mobiset.ru
Дата публикации статьи - 6 марта 2007 г.

Есть, что сказать? Пишите автору... (info@mobiset.ru)

Твитнуть

Наша группа ВКонтакте - присоединяйся!

Оперативная и эксклюзивная информация - в 140 знаках! Подписывайтесь на наш канал:
Читать @Mobiset

comments powered by Disqus

Смотрите также:

Слушаем и создаем музыку на мобильнике. Часть 3

Слушаем и создаем музыку на мобильнике. Часть 2