Для чего композитору нужен компьютер
Компьютерное развитие музыки
Компьютеры неразрывно связаны с нашей жизнью, они применяются во всевозможных сферах деятельности и жизни человека, расширяют возможности, значительно упрощают работу. С их помощью люди изобретают новые технологии, добиваются прогресса в науке, познают космос и делают множество полезных, важных открытий. Точно также применение компьютерных технологий повлияло и на развитие искусства. В частности — появление электронной музыки.
Молодой американский инженер, изобретатель и футуролог Рэймонд Курцвейл отличился новаторским подходом к конструированию. Он создал читающую машину для слепых. В основе был заложен метод, позволяющий устройству читать практически любые печатные документы. На занятиях по информатике Курцвейл столкнулся с довольно сложной задачей из области искусственного интеллекта. Он пытался понять, как запрограммировать компьютер, чтобы тот мог улавливать общность в различных версиях одного и того же объекта? Способность распознавать образы помимо остального, давала компьютеру возможность узнавать и печатные буквы, независимо от шрифта.
На то время уже существовала система распознавания букв, применяющаяся еще с конца 50-х, когда банки начали использовать «магнитные чернила» для записи чисел на персональных чеках. Но для работы со считывающим устройством подходили только стилизованные шрифты. От универсальной же системы чтения текстов требовалось распознавание до 300 наиболее распространенных шрифтов различных форм и размеров, независимо от текстуры, цвета бумаги, пятен, клякс и т.д.
В 1973 г. Курцвейл занялся разработкой читающей машины. Он собрал команду специалистов из Гарвардского университета, выбирая все возможные области знаний — от программирования и механики до филологии и педагогики. Сформировавшейся компании не доставало средств, молодые разработчики ютились в общежитии. Тем ни менее через полтора года публике была представлена действующая модель читающей машины. А уже через год первый коммерческий образец поступил в продажу, сразу завоевав всеобщее признание.
Личный вариант читающей машины
Под вдохновением музыки
Одним из первых обладателей машины стал известный рок-музыкант и певец Стиви Уандер, который с рождения был слепым. Он так впечатлился разработкой, что самолично посетил изобретателя. Между ними завязались приятельские отношения, послужившие стартом для новых изобретений. Уандер поставил перед Курцвейлом более сложную задачу и внес ряд полезных предложений-правок по усовершенствованию читающей машины.
В 1982 г. Уандер предложил изобрести другое устройство — электронный инструмент, который мог бы точно воспроизводить звуки фортепьяно или любого другого музыкального инструмента. Существующие электронные синтезаторы музыки казались музыканту не совершенными по красоте и сложности звучания. И несмотря на то, что Курцвейл мало интересовался музыкой, он решил попробовать сделать новаторское устройство.
Курцвейл открыл новую компанию — Kurzweil Music Systems (KMS), а Стиви Уандер стал ее музыкальным консультантом. Ровно через два года компания создала первый в мире цифровой синтезатор Kurzweil250 — представляющий из себя подобие специализированного компьютера.
Kurzweil250 хранил в памяти оцифрованные фрагменты звуков живых инструментов, а также имел клавиатуру, необычайно чувствительную к скорости нажатия на клавиши. У синтезатора был исключительно высокий синтез звука, что даже на тестовых прослушиваниях профессиональные пианисты едва различали разницу звучание между устройства и концертным роялем. Но самой удивительной была архитектура синтезатора. Фактически он выполнял простые функции перестраиваемого цифрового сигнального процессора, позволявшего исключительно тонко управлять всеми параметрами виртуального звукового тракта.
Очень быстро компания KMS стала лидером цифрового синтеза, а Kurzweil250 практически полностью вытеснила аналоговые синтезаторы. Изобретение Курцвейла стало популярным и за несколько лет объемы продаж цифровых синтезаторов выросли в пять раз. Компания разрабатывала новые модели инструментов, одновременно повышая качество и снижая цены. Конечно же конкурирующие крупные фирмы тут же активизировались, переключаясь на цифровой синтез. И тем ни менее синтезаторы Kurzweil прочно заняли лидирующие позиции в рейтингах оценок музыкантов.
Уандер и Курцвейл за синтезатором Kurzweil
Первый электрический музыкальный инструмент был сконструирован американским инженером Тадеушем Кэхиллом в 1897 г. Он получил название телармониум. Инструмент весил 200 тонн, а в длину достигал 19 м. Работал на основе электрических генераторов и тональных колес. Электрический сигнал звуковой частоты в нём создавался с помощью 145 специальных динамо-машин. Он передавался по телефонной сети в квартиры, отели и рестораны, где проигрывался через мегафоны, соединенные с телефонным аппаратом. Амплитудный диапазон находился в области 40-4000 Гц.
Телармониум стоил целое состояние. Принципы, лежащие в его основе, не утратили своей силы и в течении нескольких десятилетий находили применение.
Синтезатор RCA Mark
В 50-х появились первые программируемые синтезаторы — RCA Mark I и Mark II. Их разработали и создали инженеры Принстонской лаборатории компании RCA Гарри Олсон и Герберт Белар. Разработчики базировались на принципах и законах фундаментальной теории передачи информации, изложенной в статье математика, инженера и криптографа Клода Шеннона («Математическая теория связи»). В 1950 г. они выпустили свой исследовательский отчёт, в котором предложили использовать математические методы для создания музыки.
Внешне синтезаторы RCA Mark походили на компьютеры того времени — электронные лампы и провода занимали целую комнату. Но по принципу действия они скорее напоминали электронный вариант «механического пианино», управляющегося двоичными кодами, пробитыми на широкой бумажной перфоленте. Подобно ЭВМ, синтезатор использовал в качестве памяти рулонную перфоленту, хранившую информацию о настройках электронных блоков в момент извлечения того или иного звука.
Синтезатор RCA Mark I был продемонстрирован публике в 1955 г.
RCA Mark I насчитывал 12 ламповых осцилляторов (по одному на каждую ноту октавы), и огромное количество частотных фильтров, делителей, модуляторов, резонаторов, позволявших в теории получать бесконечное число звуков. На практике он легко синтезировал неслыханные ранее неземные звуки, однако не мог сымитировать, к примеру, плавные скрипичные или тромбонные переходы от ноты к ноте.
За RCA Mark I последовал Mark II с удвоенным числом осцилляторов, с четырёхнотной полифонией и использовавший магнитную ленту для хранения информации.
Композиторы: Милтон Бэббитт, Питер Моузи, Владимир Усачевский на фоне синтезатора RCA Mark II (1958 г.)
Одним из наиболее известных сочинений, созданных на RCA Mark II, стала работа Чарльза Вуоринена “Time Enconium” (за которую в 1970 г. композитор получил Пулитцеровскую премию). Mark II теоретически мог выпускаться серийно для студий электронной музыки, если бы не его габариты и цена.
Советский синтезатор АНС
Советский изобретатель и полковник артиллерии Евгений Александрович Усачев в 1958 г. разработал первый советский синтезатор (фотоэлектронный оптический музыкальный инструмент) АНС. Инструмент получил название в честь русского композитора Александра Николаевича Скрябина. Примечательно, что разработчик использовал технологии синтеза, абсолютно отличающиеся от американских. В АНС применялся метод фотооптического синтеза и были представлены очень интересные возможности, такие, как хранение информации на сменных носителях.
Мурзин в процессе работы над синтезатором АНС
Принцип действия устройства основывался на используемом в кинематографе методе оптической записи звука. При оптической записи звуковой сигнал управлял световым потоком, создающим на кинопленке засвеченную полоску переменной ширины или плотности. Для воспроизведения оптической фонограммы использовался источник света и фотоэлемент, между которыми протягивается кинопленка. Изменение яркости светового потока при прохождении через кинопленку вызывает изменение тока через фотоэлемент. Полученный электрический сигнал усиливается и воспроизводится через громкоговоритель.
Пример записи звуков на АНС
В АНС было что-то вроде оперативной памяти, делающим особенно похожим на современные синтезаторы. Возможности синтезатора были оценены по-достоинству композиторами того времени. Под звучание АНС на экране зрители наблюдали за тем, как себя убивали Ева Браун и Гитлер в киноэпопее Юрия Озерова «Освобождение» (1972 г.). Этот инструмент дал звуковую характеристику героям советского полнометражного мультфильма «Маугли». Совместно с композиторами Софьей Губайдулиной, Альфредом Шнитке, Эдисоном Денисовым и другими била записана целая пластинка, где они с помощью синтезатора АНС находили новые подходы к созданию мультфильмов. А ведь никакой другой из существовавших тогда синтезаторов не был способен воссоздать такую звуковую палитру. АНС использовался и лидером советской электронной музыки Эдуардом Артемьевым для написания саундтрека к знаменитой киноленте Андрея Тарковского «Солярис» (1972 г.).
Синтезатор АНС находится в Музее имени Глинки, Москва
Музыка математики
Электронная музыка, создаваемая аналоговыми синтезаторами, постепенно внедрялась в массовую культуру. И вместе с этим проводились эксперименты с использованием цифровых компьютеров для подобных целей.
В конце 50-х американский инженер Макс Мэтьюс занимался исследованиями искусственного синтеза голоса. Он увлекался игрой на скрипке и мог по-достоинству оценить возможность применения полученных компьютерных знаний в музыке.
В 1960 г. вместе с командой разработчиков Мэтьюс создал первую в мире компьютерную музыкальную программу MUSIC-N, посредством которой компьютер синтезировал различные звуки. Дебютной программы была пьеса «Вариации тона», исполнявшаяся лишь несколько раз перед сравнительно узкой аудиторией.
Команда Мэтьюса занялась усовершенствованием MUSIC-N. В 1961 г. они записали пластинку под названием «Музыка математики» и разослали ее авторитетным музыкантом на оценку качества. Но данное новаторство не вызвало особого восторга у музыкального сообщества.
Макс Мэтьюс в процессе работы
Мэтьюс пошел дальше и в 1969 г. создал программу MUSIC-V, которая превращала большой универсальный компьютер (типа System/360 фирмы IBM) в музыкальный инструмент. Программа в два этапа сочиняла музыкальное произведение. Сперва нужно было сделать математическое описание характеристик инструментов, которые компьютеру требовалось имитировать. После чего прописывалась партитура, соединяющая партии имитируемых инструментов. Далее вся информация переводилась в двоичные числа, представляющие частоты и амплитуды музыкальных звуков. Компьютер занимался обработкой полученных чисел, получая новые, которые составляли звуковой файл, записанный на магнитной ленте. Запись можно было модифицировать. Музыкант имел возможность послушать свое сочинение. Для этого компьютер находил нужный файл и после его считывания передавал двоичные сигналы на цифро-аналоговый преобразователь, соединенный с усилителем.
Хоть система и отличалась мощностью, она работала довольно медленно. К примеру, чтобы синтезировать музыкальную фразу продолжительностью в 1 секунду, проводилось огромное количество вычислений. Композитору нужно было вводить все параметры его сочинения в компьютер. После чего ему приходилось ждать (порой и часами), пока магнитная запись будет готова для прослушивания.
Не все в работе Мэтьюса шло гладко, возникали трудности (медлительность работы, чистота звука и т.д.) с которыми команде разработчиков не всегда удавалось справляться. Несмотря на это, новаторские эксперименты в музыкально-компьютерной области привлекали внимание молодых композиторов. В 60-х компанию Мэтьюса стали все чаще посещать музыканты. Использование программы MUSIC-V не требовало подачи звука, генерируемого аналоговыми устройствами и перед композиторами открывались безграничные просторы для творчества. Они могли придумывать, что угодно.
Одним из значимых достижений являлся пакет компьютерных программ для музыкального синтеза MUSIC4. Эта программа была расширенной версий предыдущих разработок, написанных Мэтьюсом для воспроизведения музыки прямым цифровым вычислением. Записи можно было услышать, преобразовав образцы в звук с помощью цифро-аналоговый конвертора (digital-to-analog converter, DAC).
MUSIC4 позволяла программисту входить в партитуру (музыкальную редакцию), как в текстовый файл. Там имелись подсказки с характеристикой «музыкальный инструмент», являющиеся алгоритмом программного обеспечения. Некоторые инструменты предоставлялись в программном пакете, но программист мог добавлять новые с помощью кода Фортрана.
Мэтьюс в роли преподавателя Стэнфордского университета (1988 г.)
По конструкции, пакет не был предназначен для прямой генерации музыки, в отличии от современных портативных электронных клавишных инструментов. Вместо этого, все песни или музыкальные части были закодированы и обработаны в виде цифрового файла на диске или ленте, содержащего поток образцов. До появления экономичного механизма цифровой звукозаписи в конце 80-х, образцы, как правило, отправляли в DAC и регистрировали на аналоговой ленте.
В последствии MUSIC4 была преобразована Годфри Винхэмом и Хьюбертом Хоу в MUSIC4B, а затем в MUSIC4BF (на ее основе была разработана компьютерная программа CSound).
FM-синтез Чоунинга
Еще одним новатором в электронной музыке был американский композитор Джон Чоунинг. Он вдохновился работами Мэтьюса и углубился в изучение компьютерных технологий. Композитор стал частым гостем лаборатории искусственного интеллекта Станфордского университета. Во время проведения экспериментов Чоунинг обнаружил, что из двух простых сигналов (один из которых являлся носителем, а его частота модулировалась вторым сигналом) можно было создать довольно быстрые вибрато, воспроизводящие сложные гармонические или негармонические тона. Алгоритм получил название «синтез частотной модуляции» или FM-синтез (1967 г.).
Техника частотной модуляции FM была взята композитором из области радиоприема. С помощью компьютерной реализации, она позволила простыми и дешевыми средствами синтезировать чрезвычайно сложные динамические спектры, которые поддавались контролю. Создание FM-синтеза имело большую значимость для музыкантов, открывая им новый мир варьируемых изменений и настроек звука. Синтез мог быть применен для производства высокоточных цифровых репликаций реальных инструментов.
Электронная композиция Turenas
В 1972 г. была создана первая электронная композиция Turenas, включающая в себя звуковую иллюзию. Впервые применялась расширенная техника FM-синтеза, вместе с перемещением звука в пространстве вокруг слушателя (на 360 градусов).
FM-синтез использовался во многих электронных музыкальных инструментах. В 1974 г. японская фирма аналоговых электронных синтезаторов Yamaha высоко оценила возможности цифрового FM-синтеза и даже приобрела лицензию на использование разработки. В 1983 г. была выпущена первая модель синтезатора DX-7, которая применяла FM-синтез. DX-7 имел 6 тон-генераторов (операторов), соединить которые можно было с помощью 32-х способов (алгоритмов). Обладая соответствующими знаниями в области FM-синтеза непосредственно в синтезаторе была возможность создавать новые звуки. У DX-7 также была панель для подключения картриджа памяти — это позволяло расширить первоначальное количество звуков. Специалисты компании вложили не мало сил и средств, чтобы сделать синтезатор максимально высокотехнологичным.
Синтезатор Yamaha DX7
Yamaha продолжала выпуск синтезаторов, преобразовывая и совершенствуя модели, они становились более компактными, универсальными и дешевыми. Наделенные большей памятью и более сложным программным обеспечением, цифровые музыкальные синтезаторы становились специализированными компьютерами.
Синтезатор Роберта Муга
В конце 60-х американский изобретатель и предприниматель Роберт Муг разработал первый в мире коммерчески успешный клавишный синтезатор Moog. Он также прославился тем, что самостоятельно собрал терменвокс (разработка советского изобретателя Льва Сергеевича Термена).
Муг начал разрабатывать свой синтезатор ещё в Принстон-центре Колумбийского университета. Совместно с композитором Гербертом Дойчем он создал электронный генератор, управляемый напряжением, а также генератор ADSR-огибающей и другие модули. После этого были добавлены дополнительные цепи и синтезатор был готов к производству.
Роберт Муг на фоне синтезатора
В 1964 г. состоялся съезд инженеров и учёных, работающих с профессиональной музыкальной аппаратурой, где и был представлен модульный управляемый напряжением клавишный синтезатор Moog. В 1969 г. Муг получил патент на изобретённый им фильтр нижних частот.
Неожиданный успех настиг синтезатор в 1968 г., когда Вэнди Карлос (некогда Уолтер Карлос) выпустила свой альбом «Switched оn Bach» — коллекцию классических произведений, сыгранных на модульном синтезаторе Moog. Альбом никого не оставил равнодушным. Экспериментирующие музыканты и авангардные композиторы увидели в альбоме использование синтезатора лишь в качестве имитатора реальных инструментов. «Switched оn Bach» невероятно понравился и очень быстро раскупался. Ну и конечно же прославил синтезатор Moog.
В последующие годы компанией Муга создавались другие модели синтезаторов, также носившие название Moog. В основном они назывались «Модульные системы».
Захват движений в хореографии
В 80-х совместные усилия хореографов и специалистов по вычислительной технике помогли разработать систему, фиксирующую основные шаги и движения в танце. Кинесиолог и биомедицинский техник Том Калверт был одним из первых, кто начал проводить эксперименты, соединяя компьютерную графику с системой хореографической нотации. Он закреплял на себе резисторы, чтобы считать и оцифровать собственные движения.
На первых этапах программа моделировала танец на экране с использованием фигуры из палочек, выполняющей в реальном темпе команды модифицированной хореографической нотации, которые вводились на клавиатуре. Но с появлением более мощных компьютерных ресурсов расширились и мультипликационные возможности. У изображения на экране появилась глубина, резкость. Можно было менять позы фигурки с помощью простого ввода команд на клавиатуре, вроде «повернуть голову», «поднять руку» и т.д. Более сложные комбинации движений требовали ввода целого набора команд.
Движения на экране компьютера
Калверт продолжил работу над усовершенствованием системы. Он хотел добиться того, чтобы для управления движениями можно было обойтись без клавиатуры. Для этого им применялись гониометры, которые прикреплялись к суставам танцора. Приборы посылали электрические сигналы компьютеру через аналого-цифровой преобразователь, заставляющий фигуру на экране повторять позы танцора.
По сути разработанная Калвертом система очень походила на современную motion capture (захват движения), технологии которой широко применяется в игровой индустрии, анимации и для создания спецэффектов.
Персональный компьютер в музыкальном творчестве
Источник: журнал «Микропроцессорные средства и системы», №3, 1987 год, автор: А. Б. Родионов.
В последнее время компьютеры стали широко использоваться не только в науке и производстве, но и в других, ранее нетрадиционных для вычислительной техники сферах. Примерами могут служить кино- и телевизионные фильмы с использованием компьютерной графики, которую зачастую невозможно отличить от обычной рисованной мультипликации, управление световыми эффектами в театре и на эстраде, подготовка всевозможных текстов и рукописей и, наконец, использование компьютерной техники в музыке. В данной статье предпринята попытка систематизация объектов музыкального творчества, которые могут быть автоматизированы средствами компьютерной техники, а также приведено описание и критический разбор одной из современных и широко распространённых музыкальных компьютерных систем, реализованной на персональном компьютере YAMAHA MSX.
Объекты автоматизации труда композитора
В труде композитора есть процессы, требующие автоматизации с достаточной очевидностью. К ним относятся, например, рутинные операции по изображению музыкального материала на бумаге в виде нот, редактирование партитур, выписка партий из партитур для отдельных инструментов и т. п. Необходимо автоматизировать также процессы, порождённые совершенствованием электронных музыкальных инструментов, возможности которых значительно расширились в связи с внедрением цифровой техники. К ним относятся компьютерное управление синтезом звука, одновременное управление группами синтезаторов, ввод и редактирование музыкального материала в реальном масштабе времени и, наконец, использование баз данных для хранения отдельных фрагментов партитур и партий.
Электронное редактирование нотного материала
Кто любит по ночам выписывать клавиры, партитуры или дирекционы, в то время, когда близится день сдачи очередного спектакля, фильма ила другого события в этом же роде?
С особенной остротой встаёт этот вопрос в тех случаях, когда у композитора имеются готовые, записанные при помощи синтезаторов и многоканального магнитофона фонограммы музыкальных произведений. Скорее всего, эта музыка никогда и никем исполняться не будет и останется жить только а виде этих фонограмм, так как зачастую её повторное исполнение практически невозможно из-за того, что набор электронных синтезаторов в устройств обработки сигналов, которыми автор пользовался во время записи, невозможно повторно собрать в каком-либо реальном концертном коллективе, не говоря уже о сложности нотации тембровых сочетаний и звуковых кластеров, для которых не существует пока стандартной системы записи!
Ситуация меняется в лучшую сторону только в том случае, когда композитор использует в своей работе персональный компьютер, подключённый ко всем синтезаторам и автоматически регистрирующий всё, что на них наигрывается. Компьютер позволяет корректировать ошибки исполнения, пробовать «на слух» различные варианты аранжировки и, в качестве «заключительного аккорда», печатать партитуру музыкального произведения, полностью адекватную звучащей музыке, в любом количестве экземпляров.
Более того, в памяти компьютера остаётся полная информация о музыкальном произведении, которая может быть вновь использована и модифицирована (например, новый инструментальный вариант уже исполненной песни, или увертюра, в которой могут звучать фрагменты других произведений в той же или изменённой аранжировке, и т. п.). При этом одним из наиболее важных средств работы композитора становятся средства электронного редактирования партитуры. Последнее обычно сводится к просмотру партитуры на экране и внесению в неё изменений вводом команд и данных с различных устройств ввода, включая алфавитно-цифровую клавиатуру компьютера и музыкальную клавиатуру синтезатора.
Компьютерное управление синтезом звука
Когда синтезатор встроен в компьютер или является его внешним дополнительным устройством, как это сделано, например, в персональных компьютерах фирмы YAMAHA, то можно управлять не только записью я исполнением звуковысотных и временных последовательностей нот, но и адекватно описывать изменения тембра звуков, так как параметры синтезируемых тембров находятся в оперативной памяти того же компьютера во время создания и исполнения музыкального произведения. Это приводит к тому, что в памяти компьютера становится возможным хранить абсолютно адекватное представление музыкального произведения, а текст партитуры вместе с таблицами, отображающими состояние тембровых банков синтезатора, является исчерпывающим для точного воспроизведения записанного таким образом музыкального произведения в будущем.
К другим преимуществам компьютерного управления синтезом звука относится и более наглядное, по сравнению с обычными синтезаторами, представление информации об алгоритме и параметрах синтеза: на экране можно видеть все параметры синтезируемого звука в графическом и числовом представлениях одновременно.
Управление внешними синтезаторами через MIDI
Управление внешними синтезаторами через MIDI является одним из важнейших достоинств персонального компьютера: композитор получает возможность выписывать партии не только для синтезатора, непосредственно управляемого персональным компьютером, но и управлять другими внешними синтезаторами, подключёнными к компьютеру через MIDI, создавая всевозможные оркестровые глубоко нюансированные звучания. Особо следует отметить широчайшие возможности, появляющиеся при соединении через MIDI нескольких компьютеров, управляющих друг другом в различных режимах работы. Существенно, что MIDI-устройством может служить не только синтезатор, но любой прибор, снабжённый MIDI-интерфейсом, например программируемый сигнал-процессор.
Ввод и редактирование партитур в реальном масштабе времени
К другим аспектам труда композитора, поддающимся автоматизации при помощи компьютеров, можно причислить ввод и коррекцию партитур не только в режиме экранного редактирования, но и в реальном масштабе времени (совмещение функций экранного редактора, секвенсора и многоканального магнитофона). При этом главной из них является функция секвенсора, с помощью которой производится основной ввод музыкального материала в реальном масштабе времени. После этого выполняется электронное редактирование введённого материала на экране компьютера и компьютерное сведение музыкального материала в стереофоническую фонограмму. Характерной особенностью этого процесса является то, что композитор становится «единоличным» создателем музыкального произведения в законченном виде, так как в данном случае ему приходится выступать не только в роли композитора, но и аранжировщика, дирижёра, исполнителя и, наконец, звукорежиссёра. При этом перечисленные выше этапы становятся неразрывным целым и предполагают возможность естественного и органичного возврата к любому шагу работы с целью устранения любых ошибок и неточностей в реализации замысла автора и даже изменения самого замысла в процессе создания музыкального произведения. Вообще говоря, такая работа может быть обеспечена и без использования режима ввода и редактирования партитур в реальном масштабе времени, но максимальную эффективность и наивысшую производительность труда безусловно гарантирует именно этот режим.
Использование заранее подготовленных фрагментов (patterns)
Создание баз данных, содержащих различные фрагменты и заготовки музыкальных произведений, является отображением естественного стремления человека к структуризации своей деятельности. Создание и поддержание музыкальных баз данных – ещё один аспект автоматизации труда композитора.
Существенно, что с появлением и распространением в нашей стране музыкальных персональных компьютеров MSX появляется новая форма исполнения на эстраде музыкальных произведений композиторов, работающих с такими компьютерами: дирижёры оркестров, в которых используется компьютер MSX в качестве синтезатора или секвенсора для отдельных партий, берут у композиторов не партитуры, а информацию об этих партитурах на магнитных носителях, «поручая» компьютеру исполнение основных партий ритм-секции (после предварительного экранного редактирования партитуры), а музыкантам оркестра – исполнение солирующих и импровизационных партий.
К другим музыкальным возможностям компьютера относятся средства автоматической гармонизации мелодий, автоматической аранжировки и автоматического сочинения музыки, которые могут быть полезны при исследованиях в области теории музыки.
Аппаратное и программное обеспечение музыкальной системы
Встроенный FM синтезатор SFG. Построен по частотно-модуляционному принципу и состоит из восьми независимых каналов, каждый из которых может управляться независимо от других по тембру звучания. Это означает, что каждый из восьми голосов синтезатора может вести предписанную ему партию своим собственным тембром, с возможностью его динамической замены и модификации во время исполнения. Информация о параметрах синтеза для каждого голоса хранится в оперативной памяти компьютера (одновременно с цифровым эквивалентом партитуры) и может динамически загружаться в регистры синтезатора в любом месте партитуры простым указанием номера требуемого тембра (речь идёт о работе программ Music Composer и FM Auto Arranger). Интересно отметить, что процесс смены тембра отнимает определённое время, незаметное на слух при «мелких», отдельных изменениях тембров в партитуре, но достаточно заметное при «глобальных» изменениях в тембрах большого количества голосов одновременно: синтезатор начинает «спотыкаться», так как процессор не успевает перезагружать все данные одновременно. Чтобы этого не произошло, необходимо разнести по времени команды изменения тембров синтезатора, разбивая музыкальный такт (или его части) на паузы малой длительности, и расставить команды смены тембров в каналах между ними в отличающихся друг от друга местах. Такая работа значительно облегчается при тщательном предварительном планировании партитуры.
Определённые неудобства доставляет наличие одного, общего для всех голосов, генератора инфранизких частот для частотной и амплитудной модуляции (LFO), изменение параметров которого при смене тембра в одном из каналов синтезатора может привести к некоторому изменению тембра звучания других каналов (в зависимости от того, используется в них при синтезе LFO или нет). Этот недостаток можно компенсировать посредством тщательного планирования синтеза тембров и продуманного выбора различных схем синтеза (в случае использования FM при различных алгоритмах синтеза могут быть получены очень близкие по звучанию результаты).
В блоке синтезатора вместе с аппаратурой FM синтеза размещается и ПЗУ, в котором находится Music BIOS – программный интерфейс между аппаратурой синтезатора и программами, использующими эту аппаратуру. К сожалению, он полностью закрыт для пользователя из-за отсутствия документации.
Над Music BIOS находится программная надстройка, осуществляющая интерфейс между человеком и Music BIOS и дающая возможность музыканту использовать компьютер с SFG просто как синтезатор с секвенсором и раздельно адресуемыми по MIDI голосами. При помощи музыкальной клавиатуры, подключаемой к SFG, музыкант может «играть на компьютере», как на обыкновенном синтезаторе, выбирая требуемые тембры и режимы его работы подводом курсора на экране к соответствующим позициям графического меню.
Пользуясь входом MIDI, SFG можно применять в качестве подчинённого синтезатора с раздельным управлением голосами, распределение которых по каналам MIDI может задаваться с экрана компьютера. Более того, в то время, когда часть голосов управляется через MIDI, остальные (или те же) голоса могут быть использованы для ручного исполнения. Сеть компьютеров, связанных MIDI и оснащённых встроенными синтезаторами, предоставляет композитору широкие возможности темброобразования и голосоведения при использовании в партитуре указаний об исполнении партий по различным адресам MIDI.
Системное программное обеспечение
Как уже упоминалось, «музыкальное» программное обеспечение опирается на Music BIOS, находящийся непосредственно в SFG (хороший пример автоматического программного расширения системы при расширении её аппаратных возможностей). Кроме функций интерфейса с синтезатором Music BIOS реализует функции обращения к дискам вместе с функциями консольного интерфейса, т. е. практически весь ввод-вывод, замещая во время работы обычный MSX BIOS.
Язык описания партитуры является достаточно полным и вместе с обычной потной записью может служить основой для разработки стандартной формы описания такого рода информации. Команды и данные могут вводиться с алфавитно-цифровой клавиатуры компьютера, музыкальной клавиатуры синтезатора или манипулятором «мышь».
К недостаткам этой программы можно отнести отсутствие возможностей: 1) ввода музыкального материала в реальном масштабе времени, т. е. работы в режиме секвенсора с отображением введённой информации в нотном виде; 2) запоминания полного состояния синтезатора для многократного проигрывания фрагмента партитуры с середины; 3) несовместимость формата данных с программой MIDI Recorder и некоторые другие.
Управление встроенным синтезатором и синтез новых тембров осуществляются при помощи ещё одного программного средства – Voicing Program. Эта программа отображает на экране в графическом виде всю информацию о состоянии синтезатора (алгоритм синтеза, его параметры и LFO) и позволяет модифицировать их в соответствии с желанием музыканта. Новые тембры, синтезированные в процессе работы, могут быть записаны на диск (ленту) с тем, чтобы быть позднее использованными другими программами, в частности Music Composer.
Запись и редактирование сигналов MIDI (MIDI Recorder). Очень удобным в работе может оказаться программное средство под названием MIDI Recorder. Это секвенсор, позволяющий записывать сигналы MIDI, приходящие в компьютер, воспроизводить их, редактировать по месту и времени звучания, повторять циклически определённые фрагменты записи с тем, чтобы дать возможность музыканту записать различные варианты исполнения отдельных партий в реальном масштабе времени. Функции «мыши» дублируются на алфавитно-цифровой клавиатуре компьютера. К недостаткам относится невозможность использования SFG компьютера и необходимость в большом числе внешних синтезаторов, подключённых к компьютеру, которыми управляет MIDI Recorder. Отсутствие совместимости по данным с Music Composer для печати и коррекции партитур в нотном виде также создаст дополнительные неудобства.
Музыкальные расширения MSX Бейсика (Music Macro). Music Macro расширяет MSX Basic в сторону доступа к аппаратным возможностям SFG. Практическая ценность данного программного обеспечения весьма сомнительна, так как оно не позволяет писать какие-либо действительно полезные программы из-за ограниченного набора музыкальных функций и невозможности в рамках Бейсика решать задачи, требующие высокого быстродействия и критичные к времени обработки данных. Одним из наиболее курьёзных операторов данного программного расширения Бейсика является оператор «SAY», позволяющий записывать в качестве операнда текстовую переменную, содержание которой женским голосом пытается произнести синтезатор. К большому сожалению, набор синтезируемых фонем, хранящихся в ПЗУ, ограничен фонемами японского языка, которых не так уж много и которые оканчиваются всегда на гласный звук.
Автоматизация аранжировки (FM Auto Arranger). Одним из новых музыкальных программных продуктов, предлагаемых фирмой YAMAHA, является FM Auto Arranger, в котором предпринята попытка автоматизации процесса создания музыкальных произведений с использованием таких средств, как автоматическая гармонизация мелодии по басу, выписывание типичных басовых и ритмических фигураций в виде заготовок (patterns) с целью их дальнейшего использования с автоматической транспозицией как в целом, так и по отдельным нотам, в зависимости от гармонической фактуры музыкального произведения. В программе имеется возможность ввода в реальном масштабе времени двух одноголосных мелодических линий с последующим их отображением на нотном стане и электронным редактированием. Формат данных, хранимых на ленте (диске), совместим с форматом Music Composer, что позволяет загружать партитуры, созданные с использованием FM Auto Arranger, в Music Composer для дальнейшего редактирования. Предусмотрена возможность работы с новым устройством ввода музыкальной информации (Music Pad), являющимся специализированной панелью с нанесёнными на ней командами, которые вводятся при нажатии на соответствующую надпись. Но несмотря на такое обилие, на первый взгляд, достаточно интересных возможностей, практическая работа с FM Auto Arranger не является особенно привлекательной из-за сложности и излишней многоуровневости командного языка, а также определённой ограниченности возможностей редактирования по сравнению с Music Composer. Даже при работе с двумя компьютерами одновременно, один из которых работает с FM Auto Arranger, а другой с Music Composer, не создаётся достаточно комфортной для композитора среды из-за отнимающих время операций по запоминанию и чтению файлов на дисках при обмене информацией между компьютерами.
Программное обеспечение внешних синтезаторов (RX Editor, DX7, DX9, DX21, DX100, FB-01 Voicing programs). С помощью компьютера YAMAHA MSX можно программировать не только встроенный синтезатор SFG, но и другие музыкальные инструменты той же фирмы. Таким образом, проблема «неудобства настройки синтезатора одним регулятором» решается и для других синтезаторов, позволяя найти оптимальное решение между ценой отдельных инструментов и удобством их программирования при синтезе звуков с помощью персонального компьютера. Обмен данными тембровых банков между компьютером и музыкальными инструментами осуществляется различными программами, разработанными специально для каждого инструмента согласно протоколам обмена данными конкретного инструмента через MIDI. При этом для более поздних по времени выпуска программ предусмотрена возможность сохранения данных тембровых банков не только в памяти программируемого синтезатора или на магнитной ленте, но и на дисках, подключённых к компьютеру.
Достоинства и недостатки музыкальной системы YAMAHA MSX
К достоинствам музыкальной системы YAMAHA MSX следует отнести в первую очередь её относительную дешевизну по сравнению с другими музыкальными компьютерами. При этом композитор получает полноценный универсальный персональный компьютер, на котором работает профессиональная музыкальная система с широким спектром возможностей и большим выбором музыкального программного обеспечения. Безусловной удачей является аппаратное решение встроенного синтезатора SFG, который обладает возможностью независимого управления каждым из восьми его голосов, что пока не часто можно встретить среди обычных синтезаторов. Удачным является и выбор семантического наполнения языка для электронного редактора партитур, так как с его помощью можно описать практически любые нюансы аранжировки и исполнения и, тем самым, достичь чрезвычайно высокой степени соответствия звучания музыкального произведения авторскому замыслу. Высокой степенью эргономичности обладает человекомашинный интерфейс программы MIDI Recorder, являясь, пожалуй, одним из самых «человечных» в системе. Весьма ценными являются программы, обеспечивающие экранное редактирование тембровых банков других синтезаторов фирмы и увеличивающие производительность труда музыканта при создании новых тембров.
К недостаткам системы следует отнести, в первую очередь, отсутствие доступной пользователю документации на аппаратные средства синтезатора SFG, что мешает максимально приспособить её под свои нужды и усовершенствовать отдельные программы. Недостатки отдельных программ музыкального программного обеспечения уже перечислялись выше, однако надо заметить, что эти недостатки вызваны некоторой обшей причиной, суть которой сводится к тому, что разработка программного обеспечения музыкальных приложений MSX велась без учёта реального процесса работы композитора при сочинении музыкального произведения. Как уже было указано, при создании соответствующего программного обеспечения авторы программ, видимо, исходили из собственного, достаточно абстрактного представления о работе композитора и средствах, которые ему необходимы в первую очередь. Работа над музыкальным произведением состоит из «вынашивания» общего замысла и отдельных музыкальных тем. Темы проверяются по звучанию как в воображении композитора, так и на инструменте (нет возможности наигрывания в реальном масштабе времени этих тем с возможностью сохранения удачных вариантов в базе данных); затем черновые фрагменты объединяются в одно целое с возможными вариантами связок между ними (частично в этом может помочь Music Composer, но ценой крайне неэффективной траты времени). Следующий этап – частичная или полная аранжировка материала (с помощью Music Composer или FM Auto Arranger).
В работе композитора большое значение имеет поиск новых звучаний и тембров непосредственно во время аранжировки, но для того, чтобы заняться синтезом, необходимо сбросить программное обеспечение Music Composer и загрузить Voicing Program, что исключает прослушивание создаваемого тембра в контексте с уже записанной звуковой палитрой. Список таких несоответствий, которые изнуряюще действуют даже на терпеливого композитора, можно продолжить. Тем не менее музыкальные системы типа YAMAHA MSX являются существенным подспорьем композиторам, помогают им на различных этапах творческого процесса.
Родионов Андрей Борисович. Статья поступила 18 сентября 1986 г.