1. Teoretická část. Záznam zvuku a jeho editace Zvuk lze zaznamenávat buď analogově (záznam je mechanický, magnetický nebo optický) a digitálně.

Transkript

1 1. Teoretická část Záznam zvuku a jeho editace Zvuk lze zaznamenávat buď analogově (záznam je mechanický, magnetický nebo optický) a digitálně. Analogové druhy záznamu zvuku Záznam mechanický Za nejstarší možnosti záznamu hudby lze kromě notového zápisu považovat tzv. automatofony (hrací strojky, zvonkohry, flašinety, automatické klavíry, orchestriony), které přehrávají hudbu na základě informace o výškách a délkách tónů, uložených na plochu válcovitého nebo kruhového tvaru eventuálně papírový pás (podrobnější zmínka bude následovat v další přednášce, věnované tzv. sekvencování hudby) - nejedná se tedy o zařízení, zaznamenávající přímo audio signál, ale informace o době začátku a konci zvuku, jeho výšce, síle apod., sloužící k rozeznění akustického hudebního nástroje. Prvním použitelným systémem pro skutečný záznam zvuku čili vlnový průběh audio signálu - byl fonograf, vynalezený a zhotovený v roce 1877 americkým vynálezcem Thomasem Alvou Edisonem ( ). Do konce 19. století se rozšířil po Evropě a Americe a až do roku 1910 byl nejpoužívanějším přístrojem pro záznam a reprodukci zvuku. Záznam na fonografické voskové válečky probíhal čistě akusticky záznamová jehla byla připojená na velkou plechovou troubu do které se mluvilo či zpívalo a tím, jak se zvukové vibrace přenášely na jehlu, byla do rotujícího válečku, pokrytého nejdříve staniolem, později voskem a nakonec celuloidem, vyrývána spirálovitá různě hluboká rýha se zvukovým záznamem. Při snímání se naopak kmity jehly přenášely na membránu a ta kmitáním vytvářela zvuk, zesílený troubou. Nahrávání na fonograf se obvykle provádělo opakovaně před několika fonografy současně záznam se nedal nijak množit. Nevýhodou byly nejen velké rozměry a krátká hrací doba fonografických válečků, především ale velmi nízká kvalita záznamu. Edisonův fonograf

2 Fonograf fonograf Už v roce 1888 však vynalezl Emile Berliner gramofon. Na gramofonovou desku se zvuk zaznamenával obdobně jako na fonografický válec, tzn. převodem akustických vibrací do mechanické podoby pomocí rezonátoru a jehly, ryjící tentokrát stranové výchylky do spirálovité drážky na kruhové desce. Zesilovačem byla stejně jako u fonografu kovová trouba, otáčení desky zde také zajišťoval pohon stlačenou pružinou, nataženou otáčením klikou. Teprve později se začal používat elektrický zesilovač a reproduktor, pro otáčení desky pak elektromotor. Gramofon Rychlost původních desek z tvrdé a křehké hmoty s názvem šelak se ustálila na hodnotě 78 otáček za minutu, v 50. letech době desek vinylu - tzv. singlů (desek s délkou přehrávání jedné strany cca 5 minut) a desek dlouhohrajících (s délkou záznamu na jedné straně přibližně 20 minut) se používala rychlost 45 a 33 ot/min.

3 Čistě akustický záznam zvuku, který se u fonografů a raných desek používal, měl (jak už bylo řečeno u fonografu) řadu nedostatků zaznamenané frekvenční pásmo bylo omezené a nižší střední či basové frekvence se nezaznamenaly téměř vůbec. Ve 20. letech 20. století se začal používat princip elektrického záznamu zvuku (předtím musel být vynalezen mikrofon, elektronka, zesilovač, mixážní pult apod.). Rytí záznamu do matrice zůstalo nadále mechanické, avšak záznamová jehla byla rozkmitávána elektrickým signálem ze zesilovače, zvuky byly snímány pomocí mikrofonů. Kufříkový gramofon historický gramofon Jak už bylo řečeno, byl záznam zvuku u gramofonu stranový (viz následující obrázek) - stranová výchylka rycího zařízení byla úměrná okamžité hodnotě akustického tlaku zaznamenávané akustické vlny. S rozvojem stereofonie se pak začal používat i mechanický záznam stereofonní. Tento záznam byl stranově-hloubkový: na každé straně (stěně) drážky byl zaznamenán jeden kanál (levý nebo pravý). Monofonní gramofon snímal takový záznam tak, že snímal stranově součet obou kanálů, zatímco stereofonní gramofon snímal odděleně zvuk obou kanálů. Tvary drážek na gramofonové desce

4 Gramofony se používají dodnes, ovšem ve značně vylepšené podobě. Některé přehrávají klasické vinylové desky, mají ale USB konektor (tzn. umožňují digitalizaci analogového signálu gramofonové desky), jiné přehrávají CD (nejedná se ale díky jejich konstrukci o pouhé CD přehrávače), takže spíše simulují funkci klasických gramofonů na zcela digitální bázi. Např. digitální gramofon Technics obsahuje slot pro CD a SD paměťovou kartu, LCD panel, umožňuje plynule regulovat otáčky od +/-8 do +/-50, zaznamenat speciální motivy a zvuky a přimixovat je do nahrávky, vytvářet samostatné hudební smyčky, simulovat analogový zvuk (Vinyl Simulator Effect) na základě zdrojového digitálního, přehrávat skladby zpětně, využívat CD-Audio, CD-MP3, SD-Audio apod. Digitální gramofon Tato zařízení existují i ve virtuálních verzích, v nichž se přehrávají a manipulují uložené zvukové soubory. Důvodem přetrvávajícího používání různých podob gramofonu je především intuitivní možnost přehrávání a zpracovávání nahrávek v reálném čase při živých vystoupeních, navíc s určitými efekty, které se jinak realizují obtížněji (např. scratching). ukázka práce DJ a scratchingu Záznam magnetický V roce 1930 vynalezl Guglielmo Marconi systém magnetického nahrávání zvuku. Zápis se provádí pomocí hlav, které zmagnetizují úsek záznamového média (nejdříve kovového drátu, posléze kovového pásu, teprve poté pásku z umělé hmoty s feromagnetickou vrstvou). magnetofon se záznamem na kovový drát V polovině 30. let firma IG Farben vytvořila prakticky použitelnou magnetickou pásku pro záznam zvuku a firma AEG první magnetofon. Po 2. světové válce se na základě ukořistěných magnetofonů v USA začaly vyrábět přístroje Ampex. Výhodou magnetického záznamu zvuku je možnost přepisování záznamu, nevýhodou zejména sekvenční přístup k datům, poškození záznamu při manipulaci v blízkosti magnetů a (v případě analogového magnetického záznamu) především ve srovnání s dnešními digitálními zařízeními omezená zvuková kvalita.

5 Páskový magnetofon páskový magnetofon Magnetický záznam se provádí pomocí záznamové hlavy, která je tvořená magnetickým obvodem. Tento obvod je na přerušen úzkou štěrbinou s vlepenou vložkou z nemagnetického materiálu; magnetický materiál je ovinut tenkým měděným drátem. Pásek přiléhá ke štěrbině stranou z feromagnetické látky (viz následující obrázek). Principem magnetického záznamu je zmagnetování záznamového materiálu pomocí střídavého magnetismu ve štěrbině magnetické záznamové hlavy; nosičem informace se tak stává feromagnetická vrstva na povrchu pásku. Vinutím cívky prochází elektrický proud s časovým průběhem odpovídajícím průběhu zaznamenávaného akustického signálu. Magnetické siločáry, které byly vybuzeny elektrickým polem, se v místě štěrbiny uzavírají přes magnetofonový pásek, a tak jej zmagnetizují. Za štěrbinou zůstává na pohybujícím se magnetofonovém pásku zbytkový magnetismus s rozložením a mírou, odpovídající průběhu zvukového signálu. Záznam na pásek záznamovou hlavou se štěrbinou

6 Snímání z pásku čtecí hlavou se štěrbinou Před vytvořením nového záznamu musí být záznamový materiál odmagnetován, proto probíhá před záznamem nového zvuku automaticky vymazání předešlého záznamu odmagnetováním. Tento způsob záznamu zvuku jako první umožňoval jak už bylo řečeno opakovanou nahrávku na tentýž pás po smazání původního záznamu, možnost střihu (pomocí nezmagnetizovatelných nůžek a speciální lepicí pásky), dlouhou záznamovou dobu a výrazně vyšší kvalitu zvuku. Tu ovlivňovala mimo jiné rychlost posuvu pásu (čím větší, tím vyšší kvalita). Od konce 40. let proto magnetický záznam nahradil záznam zvuku na gramofonové desky (byť se pak nadále používaly pro reprodukci). Už od 30. let se začal též rozvíjet záznam stereofonní, který se rozšířil zejména v 50. letech díky vynálezu vícestopého magnetofonového pásu a vícestopých magnetofonů. U něj byla magnetofonová páska na šířku rozdělena na dvě a více stop, nahrávaných a snímaných zvláštní magnetofonovou hlavou (byly spojeny nad sebou do jediného kusu). Díky tomu bylo možné kromě realizace stereofonního zvuku dotáčet jednotlivé stopy k již nahraným apod. V 50. letech se začaly vyrábět komerční magnetofony k dokumentárnímu a domácímu použití. Kazetový magnetofon V 60. letech přibylo z důvodů snazší manipulace a menších rozměrů další médium, které se používalo až do 90. let magnetofonová kazeta pro kazetový magnetofon; pomocí

7 technologie DOLBY na snížení šumu byla reprodukce relativně kvalitní. Z roku 1979 pak pochází vícestopý (čtyřstopý) kazetový magnetofon pro domácí použití firmy Tascam. Magnetofonová kazeta S rozvojem stereofonní záznamové i reprodukční techniky na začátku 60. let souvisí i postupný růst kvality záznamu a přenosu zvuku; v roce 1973 byl vytyčen standard HIFI (high fidelity). Od konce 70. let se již objevuje digitálním záznam (DAT Digital Audio Tape) nejprve dvoustopý, následně i vícestopý. Na důležitosti získal hlavně po uvedení kompaktního disku (CD) na trh v roce ADAT byla značka firmy Alesis pro digitální osmistopý rekordér. Pro záznam se používala běžná videokazeta S-VHS (ta zase vychází ze systému VHS uvedeného v roce 1975 firmou JVC). Dostatečná datová kapacita pro 16-bitový digitální záznam je docílena vyšší rychlostí posuvu pásku (kazeta proto pojme pouze cca 40 minut). Původní model ADAT ze začátku devadesátých let následovala v roce 1995 verze ADAT XT. Takřka identické rekordery tohoto formátu vyráběla v licenci rovněž firma Studer. Označení ADAT je též někdy mylně používáno i pro konkurenční systém firmy Tascam (DTRS), tyto stroje jsou však přes podobný princip záznamu z konstrukčního hlediska zcela odlišné. srovnání kvality zvuku, zaznamenaném na analogové a digitální magnetofonové kazetě. Záznam optický Byl použit poprvé v kinematografii v počátcích zvukového filmu; zvuková stopa zde je umístěna po straně filmového pásu. Nevýhodou této metody bylo značné zkreslení zvuku. Záznam se provádí exponováním zvukové stopy světlem, které prochází štěrbinou; ta je zakrývána stínem masky, aby osvětlená část štěrbiny odpovídala okamžité hodnotě akustického tlaku zaznamenávaného zvuku. Zdrojem světla je žárovka, jejíž světlo je soustředěno čočkou, prochází maskou, dopadá na pohybující se zrcátko, odráží se od něj, prochází štěrbinou a čočkou je soustředěno na příslušné místo filmového pásu. Při snímání zvuku je pak zvuková stopa filmového pásu prosvěcována světlem, procházejícím štěrbinou, dopadajícím na světlocitlivý prvek - fotodiodu nebo fototranzistor. Díky fotoelektrickému jevu je světelná energie přeměněna na kinetickou energii uvolněných elektronů, vytvářejících elektrický proud; ten se v reproduktoru mění na zvuk. historický optický záznam zvuku na film - instruktáž Digitální záznam zvuku Oproti analogovému záznamu přinesl digitální záznam velkou řadu výhod a vylepšení když pomineme výrazně zlepšení kvality zvuku, větší dynamický rozsah nahrávky (24- bitový záznam) a vyšší odstup od šumu, je dalším důležitým přínosem výrazné zjednodušení úpravy zaznamenaného signálu - lze jej libovolně stříhat, kopírovat, posouvat atd. bez nejmenší ztráty kvality (pokud nehovoříme o tzv. komprimovaných formátech, sloužících ke

8 snížení objemu dat za cenu určité ztráty kvality). Analogový záznam se ale používá i nadále z důvodů subjektivně měkčího zvuku, což je způsobeno tím, že při přebuzení vstupního signálu nezačne být signál zkreslený jako u záznamu digitálního, takže dochází k určité digitální komprimaci zvuku a tím posílení doprovodných vrstev nahrávky záznam je plastičtější s lehce posílenými basy. S digitálním záznamem se objevila i technologie MIDI, umožňující synchronizaci elektronických hudebních nástrojů, nahrávání MIDI dat a jejich následnou editaci atd. (více viz následující přednáška). V 90. letech se rozšířily osobní počítače; díky jejich rostoucímu výkonu začalo být digitální ukládání vícestopého zvuku i jeho zpracování široce dostupné, takže se objevily programy, suplující funkci nahrávacího studia (více opět následující přednáška). Při záznamu digitálního zvuku z mikrofonu nebo snímače musí původní analogový zvukový signál nejdříve projít procesem digitalizace. Tento proces zajišťuje takzvaný AD/DA převodník (Analog to Digital/Digital to Analog). A/D a D/A převodníky mají zásadní vliv na kvalitu zvuku u jakéhokoli audiosystému - proto je jejich kvalita klíčová. Princip digitalizace (čili tzv. vzorkování) zvuku probíhá tak, že určitý krátký časový úsek zvuku (1 sekunda) je rozdělen na několik desítek tisíc částí, z nichž každá má ve vztahu k okamžité časové hodnotě určitou úroveň. Čím větší počet vzorků bude možné za sekundu naměřit (tzn. čím vyšší bude tzv. samplovací frekvence), tím bude převod přesnější. Využívají se frekvence 44,1 khz, 48 khz, 88,2 khz, 96 khz a 192 khz. Druhým důležitým faktorem pro kvalitu záznamu je tzv. bitová hloubka analogově - digitálního převodníku. Mezi osmibitovým a šestnáctibitovým převodem je obrovský rozdíl, protože osmi bitům odpovídá pouze 256 kroků (dvě na osmou), zatímco šestnáct bitů je reprezentováno již kroky (dvě na šestnáctou). V praxi se pracuje s minimálně 24 bity, běžně i 32, 64 a dokonce 128 bity při zpracování signálu. Proces digitalizace Jako nosiče digitálního signálu se používají: Music Disk - 44,1 khz, 16 bitů Super Audio CD - 2,8224 MHz, bitů DVD-Audio - až 192 khz, 24 bitů (celkově až 4,7 GB dat) Blue ray stejně jako DVD, kapacita je větší

9 Nahrávací řetězec Nahrávací řetězec tvoří v současné době tyto součásti (první z nich, tzn. mikrofony a snímače, nejsou sice digitálním zařízením, pro činnost celého nahrávacího řetězce pokud nepoužíváme pouze někým jiným vytvořené zvukové vzorky jsou nezbytné): mikrofon nebo snímač, mixážní pult, zvuková karta, digitální záznamové zařízení softwarové nebo hardwarové (občas i analogové, tzn. magnetofon). Mikrofon Převod akustického signálu na elektrický se realizuje pomocí mikrofonu nebo snímače zvuku. Mikrofon se využívají se pro záznam mluveného slova, zpěvu, hudebních nástrojů, rozpoznávání řeči, hlasového ovládání počítačových programů apod. První mikrofon vytvořil vynálezce gramofonu Emile Berliner byl to mikrofon uhlíkový (viz dále). Dnes existuje několik druhů mikrofonů. U kondenzátorového rozechvívají akustické kmity membránu, která je jednou z elektrod kondenzátoru, připojeného do elektrického obvodu (vyžadují tedy napájení). Zvláštním druhem kondenzátorového mikrofonu je mikrofon elektretový, u něhož je elektrické pole, nezbytné pro funkci, vytvářeno elektretem, tedy nevodivou hmotou, která je permanentně elektricky nabitá. V souladu s pohybem membrány se mění kapacita kondenzátoru a tím i napětí mezi deskami. Kondenzátorový mikrofon V případě mikrofonu dynamického pohybuje membrána cívkou v magnetickém poli, vytvořeném permanentním magnetem, čímž se generuje elektrický proud. Dynamické mikrofony jsou méně citlivé než kondenzátorové, jsou proto vhodnější např. pro hlasitý zpěv. Bývají poměrně odolné proti mechanickému poškození a nevyžadují napájení. Zvláštním případem dynamického mikrofonu je mikrofon páskový, kde je membránou kovový pásek, nejčastěji proužek tenké hliníkové fólie, umístěný v magnetickém poli.

10 Vzhledem k jeho mechanické konstrukci je náchylný k mechanickému poškození a je proto používán pouze ve studiových podmínkách. V počátcích záznamové techniky se používal uhlíkový mikrofon, v němž membrána stlačovala uhlíková zrnka, takže se měnil jejich odpor; mikrofon tak přímo moduloval procházející elektrický proud. Piezoelektrický mikrofon pracuje na principu piezoelektrického jevu, při němž stlačováním či ohybem některých materiálů (solí některých minerálů) vzniká elektrické napětí. Mikrofony lze rozdělit na základě několika hledisek. Prvním z nich je tzv. směrová charakteristika, protože dle velikosti a konstrukce pouzdra mikrofonu je možné přijímat zvuk z různých směrů v různé intenzitě. Směrová charakteristika souvisí se snímanou frekvencí a to zejména u vysokých tónů. Existují tyto druhy směrových charakteristik: všesměrová neboli omnidirekcionální nebo také kulová charakteristika zvuk je snímán stejně ze všech stran, kardioidní neboli ledvinová charakteristika přijímá zejména zvuk z přední strany před mikrofonem; používá se typicky u dynamických mikrofonů při zpěvu, protože potlačuje zpětnou vazbu, hyperkardioidní je ještě směrovější než v předchozím případě, osmičková neboli bidirekcionální charakteristika zvuk mikrofon přijímá pouze z přední a zadní strany, úzce směrová zvuk zezadu není téměř snímán; využívá se ve speciálních případech, protože frekvenční charakteristika takto sejmutého signálu je výrazně omezena. Kulová Kardioidní Hyperkardioidní Osmičková Úzce směrová Druhou důležitou vlastností mikrofonů je jejich frekvenční charakteristika (tzn. jaké frekvenční pásmo v jaké intenzitě je přenášeno). Ta je záměrně u různých mikrofonů odlišná, protože jsou tak vhodnější pro snímání různých zvukových zdrojů. Lze tak zvýraznit požadovanou část spektra hudebního nástroje nebo hlasu, nebo naopak částečně eliminovat nežádoucí frekvence eventuálně ruchy. V některých případech lze charakteristiku mikrofonu měnit pomocí přepínače korekcí přímo na jeho pouzdru. Příklad frekvenční charakteristiky mikrofonu

11 Snímač Snímač je další možností, jak převádět mechanické kmitání na elektrický proud. Používá se při snímání chvění hudebních nástrojů a oproti mikrofonu má výhodu daleko menšího přeslechu okolních ruchů (u elektromagnetických kytarách se snímači typu single coil viz dále je ale zase indukován brum apod.). Lze je rozdělit podle principu, který je při jejich funkci použit: 1) snímače elektromagnetické 2) optické 3) piezoelektrické Další možné dělení je podle nutnosti napájení: 1) pasivní 2) aktivní Elektromagnetické lze také dělit podle výstupu: 1) snímače monofonní mají jeden výstup pro všechny struny kytary dohromady 2) snímače polyfonní (dělené) mají výstup pro každou strunu zvlášť, tudíž je možné separátní zpracování a amplifikace signálu z každé struny. Toho se využívá např. při převodu do MIDI, protože je možné rozpoznat tón každé struny. Tyto snímače jsou poměrně neběžné. Elektromagnetické snímače Elektromagnetické snímače pracují na základě magnetické indukce, při níž se indukuje ve vodiči, který se pohybuje v magnetickém poli, indukovat napětí. V případě snímače je magnetem jádro snímače, vodičem cívka, navinutá kolem něj, změny magnetického pole způsobuje kmitající kovová struna. Vzniklý signál pak je zesílen zesilovačem. Elektromagnetický snímač Existují dva typy elektromagnetických snímačů. První z nich s názvem single coil je snímač, který je tvořen cívkou s jádrem; snímá chvění struny v celém frekvenčním rozsahu, takže zvuk obsahuje vyšší harmonické. Je ale velmi náchylný na zachycení nežádoucích ruchů.

12 Kytara se třemi snímači Humbucker (což by se dalo přeložit jako lapač brumu ) je dvoucívkový snímač, který byl zkonstruován za účelem eliminace ruchů. Je to vlastně jakýsi dvojitý single coil snímač, protože je tvořen 2 cívkami na jednom společném jádře, které jsou zapojeny proti sobě. Protože přichází nechtěné magnetické ruchy na obě cívky současně a ve stejné fázi, navzájem se díky sériovému zapojení vyruší, užitečný signál se naopak sečte, čímž se obohatí zvuk a díky dvěma cívkám je zvuk i silnější. Výsledkem je teplejší zvuk spíše středového a basového charakteru. srovnání snímačů single coil a humbucker Optické snímače Tento snímač není zcela běžný, používá se při snímání kmitání strun. Zvuk je v tomto případě nejvěrnější z hlediska sejmutí kmitání struny a nepřenáší žádné nežádoucí ruchy, součástí zvuku ale prakticky není žádná další složka původního akustického zvuku, plynoucí z rezonance korpusu, kmitajícího vzduchového sloupce v něm apod. Struna je zde osvětlena silnou LED diodou, vzniklý stín nebo odraz světelného toku je snímán světlocitlivými prvky fotodiodami, které vytvářejí napětí. optický snímač na ukulele Piezoelektrické snímače Někdy se nazývají také kontaktní snímače. Jak už bylo řečeno, fungují stejně, jako piezoelektrické mikrofony - stlačováním nebo ohybem některých materiálů vzniká elektrický náboj - jedná se o princip Faradayova jevu. Piezoelektrické snímače tedy využívají tlakové komprese krystalů, která je způsobena mechanickou oscilací nástroje. Připevňují se kamkoliv na tělo nástroje, kde nevadí hře a výsledný zvuk odpovídá alespoň částečně původní barvě zvuku nástroje (dokonale ale zvuk nepřevádí nikdy nejen, že chvění korpusu zatlumí, nepřenáší navíc dokonale třeba chvění vzduchového sloupce uvnitř korpusu apod. Díky jejich vysoké impedanci je potřeba kvůli odstranění možného zkreslení využít předzesilovač. piezoelektrický snímač na houslích

13 Mixážní pult Mixážní pult je elektronické zařízení sloužící ke směšování, úpravě a distribuci audiosignálů. Mixážní pult Mixážním pultem nazýváme zařízení, které disponuje minimálně jedním (v praxi ale vždy několika) vstupem (z mikrofonů, elektronických hudebních nástrojů nebo audiopřehrávačů) a minimálně jedním (v praxi opět více obvykle alespoň stereo) výstupem, přičemž signál každého vstupu je možné v libovolném poměru přesměrovat do kteréhokoliv výstupu. Maximální počet vstupů i výstupů je teoreticky neomezený, prakticky je limitován pouze velikostí zařízení a předpokládaným způsobem využití. Obvykle se vyrábí pulty s počtem vstupů a výstupů 1, 2, 4, 8, 16, 32 a 64. Mixážní pult s jedním vstupem a několika nastavitelnými výstupy se dá nazvat spíše distributorem signálu nebo distribučním zesilovačem. Podle způsobu zpracování audiosignálů můžeme mixážní pulty dělit také na: analogové - zpracovávají audiosignál pomocí běžných elektrosoučástek (tranzistorů, diod, kondenzátorů, odporů atd.), digitální - zpracovávají audiosignál díky operacím v integrovaných obvodech; na vstupu jsou všechny signály převedeny na digitální, následné úpravy a směšování provádí zabudovaný počítač a výsledný signál je opět převeden na analogový. Digitální mixážní pult nabízí také řadu zdokonalení např. nabízí i efektové procesaory a další jednotky. digitální mixážní pult Soundcraft-Vi1 Zvuková karta Obecně je zvuková karta rozšiřující karta počítače pro vstup a výstup zvukového signálu, ovládaná softwarově. Obsahuje zvukový čip, který provádí digitálně-analogový převod nahraného nebo vygenerovaného digitálního záznamu. V případě specializovaných zvukových karet pro tvorbu hudby slouží k odlehčení výpočetní kapacity počítače a navýšení kvalitativních parametrů pro práci se zvukem. Poskytuje potřebná hardwarová rozhraní pro připojení mikrofonů, linkových vstupů, výstupních audio kabelů atd. a sluchátkový výstup. Obsahuje také základní (většinou nepříliš kvalitní) syntetické zvuky pro práci s MIDI daty. Digitalizovaný audio signál je zpracováván v dávkách, které se postupně načítají do vyrovnávací paměti (bufferu). Při činnosti zvukové karty vzniká tzv. latence, což je nevelké časové zpoždění, zvuková karta obsahuje ale tzv. driver program, určený pro práci se zvukem, který umí velikost vyrovnávací paměti měnit, a latenci tak ovlivnit.

14 Zvukové karty lze rozdělit na několik druhů. Interní zvukové karty jsou zapojeny do slotu PCI uvnitř počítače a AD/DA převodník je umístěn přímo na kartě, což přináší zhoršení některých parametrů včetně latence. Díky protokolu ASIO lze operační systém částečně obejít a cesta k aplikacím na zvukové kartě je tak snazší. Externí zvukové karty jsou (jak už název napovídá) umístěny mimo počítač. Připojení externích převodníků k počítači je možné nejen pomocí slotu PCI, ale i prostřednictvím dalších digitálních rozhraní, jakým jsou např. ADAT, což je přenos dat po optickém kabelu, dvoukanálové rozhraní AES/EBU eventuálně počítačová rozhraní FireWire či USB. Akcelerační karty se využívají při práci s větším množstvím kvalitních audio procesorů, ke kterému dochází především během mixáže. Tyto karty přebírají některé procesy počítače, aby ulehčily jeho zátěži. Externí zvuková karta Přenosná externí zvuková karta M-Audio Fast Track Digitální záznamové zařízení Existuje řada hardwarových digitálních zařízení pro záznam monofonního, stereofonního nebo dokonce vícekanálového zvuku. V této přednášce se ale omezíme na softwarové řešení daného problému a představíme si několik programů, které záznam zvuku umožňují. Budeme postupovat od nejjednodušších a freewarových nebo alespoň levnějších k profesionálním aplikacím. Seznam bude ale dále doplněn v následující přednášce, věnované mj. tzv. digitálním audio pracovištím (DAW Digital Audio Workstation) ty totiž obsahují kromě MIDI sekvencerů, zvukových procesorů apod. i možnost záznamu zvuku. Microsoft Windows Tento operační program nabízí v rámci nabídky Příslušenství i možnost záznamu zvuku, ne ale jakýchkoliv úprav zaznamenaného signálu; tu je třeba provést v jiných aplikacích, nebo jich použít i pro vlastní záznam. Při nahrávání zvuku pomocí mikrofonu je třeba nejprve nastavit možnost záznamu a hlasitost vnějšího zdroje, který bude použit.

15 Na obrázku ukázka nastavení Správce Realtek HD Program má velmi intuitivní ovládání, zvukové nahrávky se ukládají automaticky (a bez možnosti volby jiného formátu) jako WMA, který lze poté přehrávat např. ve Windows Media Player. Možnosti tohoto programu jsou velmi omezené a v podstatě je pro nahrávání hudby téměř nepoužitelný; proto je vhodnější nahrávat rovnou do programů, které umožňují i editaci hudby. nahrávání zvuku AudaCity Audacity je open-source zvukový editor. Umožňuje audio signál nahrávat, přehrávat, editovat, importovat a exportovat WAV, AIFF, MP3 formáty a další. Dále obsahuje také konfigurovatelný spektrogram, analýzu frekvence, procesor pro odstranění šumu atd. mixování více stop v programu Audacity

16 Mixcraft Mixcraft je program pro pořizování vysoce kvalitního záznamu a jeho další zpracování, mixování atd. pro náročnější uživatele. K těmto účelům obsahuje přes efektových procesorů, zvukových smyček, stylů apod.; jeho ovládání je přesto intuitivní. Jedná se tedy o komplexní audio studio, jeho součástí je ale i jednodušší editor MIDI dat (viz následná přednáška, týkající se sekvencování zvuku). úprava vokálu v programu Mixcraft GoldWave GoldWave je komplexní digitální audio editor, který je schopen zvuk přehrávat, upravovat, mixovat, analyzovat apod. Obsahuje i efektové procesory a nástroje pro restauraci nahrávek (odstranění šumu a praskání).

17 částečné odstranění vokálu z nahrávky pomocí programu GoldWave mp3directcut Jedná se o jednoduchý freewarový program pro základní úpravy audio signálu, který je k dispozici v českém jazyce. Zpracovává i formáty MP4, MPA, MUS nebo CUE, k dispozici jsou základní nástroje pro editaci zaznamenaného materiálu. Je možné nahrávat mikrofonní signál přímo do formátu MP3 a i v něm provádět editaci záznamu. základní funkce programu mp3directcut All Sound Recorder Slouží k záznamu jakéhokoliv zvuku v počítači s nastavitelnou kvalitou. Použít lze mnoho druhů výstupních formátů a bezeztrátových kodeků (APE, FLAC, PACK, TTA). Pro záznam hlasu pomocí mikrofonu je obsažen speciální formát SPEEX. Záznam je vždy konvertován v reálném čase bez vytváření dočasných souborů.

18 Program lze tudíž využít např. i pro nahrávání audio složky komunikace přes Skype atd. Zvuk lze samozřejmě poté upravit v jiných aplikacích. GUI programu All Sound Recorder Sound Forge Sound Forge je levnější editor zvuku pro stereo i vícekanálový záznam, podporující řadu formátů s možností importování videa pro jeho ozvučení, plugin DirectX i VST, obsahující řadu efektových procesorů, spektrální analýzu zvuku, vypalování souborů na CD apod. základní popis práce s programem Adobe Audition Adobe Audition je profesionální program pro záznam zvuku, jeho editaci, úpravu pomocí efektových procesorů, restauraci, tvorbu prostorového zvuku (5.1), používající řadu výstupních formátů.

19 popis funkcí programu Wave Lab Bezesporu špičkový profesionální program, obsahující všechny výše uvedené funkce pro práci se zvukem; podporuje vícekanálové sobory, pluginy DirectX i VST i tvorbu CD a DVD. popis základních funkcí programu 2. Praktická část Programy pro realizaci tembrálních elektroakustických kompozic a sound designu Jak už bylo řečeno, může tato kapitola nebo některé z uvedených aplikací působit diskutabilně, zopakujme ale, že důvodem k jejich zařazení je skutečnost, že pomocí určitých aplikací, neobvyklých z hlediska jejich zvukových možností nebo způsobů ovládání, lze (mnohdy i zcela intuitivně) vytvářet zvukové struktury, které mohou být skutečně experimentální. Jedná se zde o tvorbu ryze tembrálních hudebních objektů a tuto kompoziční rovinu nelze v dnešní době pokládat za druhořadou. Zkoumaná oblast se dotýká současně otázek z oblasti organologie i audio technologií, protože se jedná se o hraniční a dosud ne zcela přesně klasifikovanou oblast např. z toho důvodu, že i tradiční hudební nástroje, rozeznívané netradičním způsobem, by vlastně mohly být chápány jako svého druhu kompoziční ne sice přímo programy, ale rozhodně prostředky, protože jsou schopny generovat nezvyklé a občas nepředvídatelné zvukové struktury; mnohé z nich by ovšem mohly být stejně tak zařazeny do následující kategorie nástrojů pro pouhou podporu kompozice, protože umožňují mnohem detailnější práci s určitým hudebními parametry, než aplikace jiné.

20 Stejně tak by se mohla zdát být problematická i volba konkrétních programů, protože v následujícím výčtu nejsou zastoupeny profesionální a známé aplikace, ale naopak spíše software, který je sice téměř neznámý, ale v určitých ohledech výjimečný. V souvislosti s těmito druhy aplikací se také nabízí otázka, kde je vlastně hranice mezi improvizací a kompozicí (stejně jako byl tento problém zmíněn u kompozičních programů, založených na náhodnostním principu); při využití následujících programů je možné použít přesný výchozí notografický zápis pro realizaci kompozice jen málokdy; vždy se zde bude při tvorbě vyskytovat určitá míra nahodilosti stejně jako při improvizaci na hudební nástroj, kde je další směr tektonického vývoje skladby ovlivněn často i ryze gestickým prvkem. Podrobnější členění této kapitoly je navrženo takto: programy pro tvorbu MIDI dat s neobvyklým ovládáním, syntetizéry, umožňující výraznou transformaci vstupního materiálu, rozřezávače audio souborů, programy, umožňující výraznou transformaci vstupního materiálu, pohybující se na pomezí syntetizérů a efektových procesorů, programy, umožňující výraznou transformaci vstupního materiálu, na bázi efektových procesorů, neobvyklé přehrávače samplů. Programy pro tvorbu MIDI dat s neobvyklým ovládáním Do této kapitoly byly zařazeny aplikace, které pracují na principu náhody díky svému ovládání, determinovanému netradičním druhem uživatelského rozhraní. BRB PixelPops Freewarový program Tristana Williamse z roku PixelPops je monosyntetizér zvuků s náhodnou tónovou výškou a barvou, řízený klaviaturou nebo klikáním na jednotlivá barevná políčka okna. Je vhodný zejména pro spouštění závadných zvuků (praskání, skřípání atd.). Okno programu BRB PixelPops Obsahuje dva oscilátory X a Y, jejichž výstup se vzájemně násobí (takže vzniká hodnota Z). Každý následující tón je tvořen náhodnou tónovou výškou a vlnovým průběhem pro X a Y, a také nepředvídatelným umístěním ve stereobázi a hodnotou hlasitosti pro X, Y a Z. Znovuspuštění tónu a portamento jsou ovládány

21 parametrem velocity. Je to vlastně typ kompozičního programu pro tvorbu elektroakustické hudby v elementární podobě nevytváří samostatné struktury, ale pouze zvuky; parametr délky tónů určuje hráč pomocí klaviatury nebo myši. (Mohl by být samozřejmě zařazen i do kategorie nezvyklých syntetizérů, protože některé nástroje umožňují při určitém nastavení funkce sampl and hold obdobný výsledek, ne však s možností řízení tolika parametrů.) Pong Freewarová aplikace pro Windows i Mac OS X ve verzi standalone i VST pluginy. Program překračuje hranice softwaru pro automatizaci kompozičního procesu tím, že hledá hudební kreativitu pomocí jednoduché počítačové hry. Vlastně se jedná o implementaci hry ping pong, která pracuje jako hudební nástroj - MIDI data tedy vznikají na základě herního procesu. Připojením syntetizéru nebo sampleru (eventuálně efektových procesorů) se samozřejmě potenciál programu výrazně zvýší. Ping pong lze hrát pomocí klávesnice, myši nebo herního ovladače, čili řídí se směr úderu doleva nebo doprava. Je možné volit stupnici, tempo, výstupní MIDI zařízení a MIDI kanál; program má i funkci swingování. Herní plocha programu Pong Gbloink verze 1.8 Freewarová aplikace společnosti Synaesmedia z roku 1997 pro Windows. Jedná se o MIDI ovladač buď zvuků ze zvukové karty, nebo MIDI syntetizéru. Výsledkem činnosti programu jsou tedy MIDI zprávy, řízené v reálném čase. Uživatelské rozhranní programu Gbloink!

22 Gbloink! vznikl jako experiment v oblasti uživatelského rozhraní. Ovládání je podobné programu Pong v tom smyslu, že uživatel ovládá míček; tentokrát ovšem nehraje zleva doprava, ale ve svislém směru a současně třemi míčky, kterým se navíc mohou vkládat do cesty různé objekty. Jakmile míček do objektu narazí, spustí MIDI tón, jehož výška závisí na vertikální poloze míčku. Výsledek může znít zpočátku nahodile, po několika minutách by ale měl být výsledek jiný - hrací plocha je zaplněna překážkami, které se objevují po kliknutí myši, takže míčky často padají v cyklických vzorcích. Vznikají tak různé rytmické struktury, některý z míčků může začít padat těsně za předchozím, takže se melodie předchozího míčku opakuje atd. Tento samovolně se objevující řád vytváří kombinaci nahodilosti a skryté struktury. Díky tomu mohou nastat tyto hudebně-herní situace: cykly - míčky padají v cyklech, které jsou z hudebního hlediska příčinou vzniku smyček a identifikovatelných rytmů, ping pong - někdy se míčky pohybují po přímé dráze a po odrazu v opačném směru zpět; to generuje z hudebního hlediska melodickou linku dopředu a zpět, podobnou račímu kánonu, honička - jeden míček může padat vedle druhého po obdobné trase v rychlém sledu, což je příčinou vzniku kánonu nebo fugy, někdy mohou míčky sledovat trasu, poté někam zabloudit, později se vrátit apod., takže vznikají jakoby opakované motivy. Program má řadu ovládacích prvků - je možné určit stupnici, předznamenání, množství vizuálních objektů-překážek, které se objevují míčkům v cestě, specifikovat, zda odraz míčku spustí tón nebo akord atd. Svou koncepcí je zamýšlen jako jakási dadaistická reakce na profesionální hudební programy, které samy o sobě jsou jen nástroji a nepřinášejí nic překvapivého a objevného. Video ukázku činnosti programu lze nalézt na stránce Gbloink! verze 1.5 UplandToys BallSequencer verze 1.5 Tuto freewarovou aplikaci vytvořil v roce 2006 Andreas Ruud pro platformu Windows. Je to VSTi sekvencer, založený opět na myšlence tvorby MIDI not pomocí míčků, pohybujících se uvnitř obdélníkové plochy; tóny vznikají v momentu kolize míčku s ohraničením obdélníku. Vysílá tedy v reálném čase MIDI zprávy. Lze nastavit parametry, kontrolující pohyb každého míčku, jako přídavek k hodnotám čísel tónů a parametru velocity. Hlavní okno programu Upland Toys Ball Sequencer Navíc jsou ovšem spouštěny kontrolní MIDI zprávy - každý míček vysílá dvě CC informace (jednu pro každou osu). Kromě toho lze nastavit minimální a maximální hodnoty pro posílání každé CC zprávy. Pomocí posuvníků je možné měnit rychlost míčků, délku tónu, zvuk zatlumit (tzn. míčky žádné MIDI zprávy nevysílají), aplikovat na výšku tónu a jeho hlasitost randomizér s nastavitelným rozsahem apod. K těmto účelům slouží další okna programu.

23 Jam2jam XO Jam2jam je skupina audiovizuálních programů Thorina Kerra pro multimediální produkce; umožňuje zejména dětem přehrávat na počítači hudbu a provádět remixy audio i video souborů přes internet; tak mohou být aplikace nástrojem výuky i zdrojem obohacení sociálních interakcí. Systém má být tedy především zábavný, proto jsou tedy rozhraní spíše intuitivní a obsahují nejrůznější barevné symboly. (Mohl by být teoreticky zařazen i do kapitoly o programech, transformujících vizuální data na hudbu; zde se nachází proto, že prvek nahodilosti je při jeho činnosti z různých důvodů značný.) Uživatelské rozhranní programu Jim2Jam Systém používá generativní algoritmy pro zvukový a obrazový materiál; jejich parametry jsou uživatelsky řízeny pomocí speciálního rozhraní nebo externích hardwarových kontrolérů. Jak už bylo řečeno, je aplikace jam2jam možné propojit pomocí lokálních sítí nebo internetu a umožnit tak spolupráci více uživatelů v reálném čase tato síť byla pojmenována Network Jamming a je mj. tématem probíhajících výzkumů. Jam2jam se tedy primárně používá pro realizaci přístupu ke společným audiovizuálním performancím, slouží ale také vzdělávání a komunitnímu umění. Rozhraní programu s otevřeným oknem, v němž je vidět vizualizace hudebních dat (obdoba zobrazení MIDI dat v různých editorech) Dnes již existuje velké množství akademických publikací, které tento proces popisují.

24 Pro zadávání hudebních dat se používá další program s názvem Jam2Jam XO, který je vlastním předmětem našeho zájmu. Okno programu Jam2Jam s ovládacími prvky Kompozice se zde provádí nejprve výběrem základního hudebního stylu a použitých nástrojů (k dispozici je bohužel pouze kytara, baskytara, klávesové nástroje a bicí souprava). Poté se pohybem myši po pracovní ploše modifikují dva nejdůležitější parametry, znázorněné obvyklým způsobem - ve směru svislé osy tónová výška, ve směru vodorovné osy délka tónů). I tato aplikace spadá do několika kategorií současně je to vlastně určitý typ sekvenceru, využívající generativní algoritmy, a navíc ještě zadávání dat grafickým způsobem. Syntetizéry s neobvyklým ovládáním Particle Fountain verze 1.00 Freewarová plugina Nialla Moodyho ze společnosti ndc Plugs pro operační systém Windows pochází z roku 2009 a byla vytvořena v jazyce C++. Jedná se o monofonní syntetizér s neobvyklým ovládáním. Okno programu Particle Fountain

25 Program nejdříve generuje fontánu částic a poté přiřazuje tyto částice oscilátoru. Pozice částic v prostoru ovlivňuje určité aspekty zvuku - osa X např. specifikuje frekvence oscilátoru a umístění zvuku ve stereobázi, osa Y hlasitost zvuku. V programu se může vyskytovat až 200 částic současně (což znamená 200 oscilátorů), z čehož samozřejmě plyne, že čím bude částic více, tím bude zátěž CPU větší. K dispozici jsou bohužel jen dva jednoduché zvukové průběhy pila a čtverec. Ovladač vybočení vzhledem k ose Y určuje, jak vysoko se částice dostanou, což může ovlivňovat např. náběh obálky; ovladač s názvem Energie zase řídí rychlost pohybu částic, což může přenastavovat druhý segment obálky, tzn. pokles (vyšší hodnota znamená, že částice se pohybují rychleji a naopak). Parametr Maximální úhel vymezuje, jak daleko se mohou částice dostat podél osy X. Program vysílá i MIDI data kontinuálních kontrolérů: maximální úhel, počet částic, energie, vybočení vzhledem k ose Y, vlnový průběh. Aplikace reaguje také na MIDI zprávy pro změnu programu a parametr velocity. Další informace lze nalézt na adrese Harmonical verze 1.00 Freewarová plugina opět od Nialla Moodyho (ndc Plugs) pro operační systém Windows, pocházející z roku 2011, byla vytvořena v jazyce C++. Je to 16-hlasý syntetizér, jehož zvuk souvisí s grafickým tvarem na obrazovce (viz obr.). U této experimentální pluginy je vizuální rovina pevně spjata se zvukem, který je tvořen vlnovými průběhy, odvozenými z vrcholů kulovitého tělesa; dále je aplikována výrazná modulace, takže výsledkem je velmi komplexní zvuk. Pro zobrazení modulovaných kulovitých těles využívá program standardu Open GL (Zátěž CPU je vzhledem k potřebě přepočítat 1024 vrcholů stokrát za sekundu vysoká a velmi pravděpodobně vznikne aliasing.) Více informací lze nalézt na adrese Okno programu Harmonical s ovládacími prvky

26 Syntetizéry, umožňující výraznou transformaci vstupního materiálu Do této kapitoly by se samozřejmě dala zařadit celá řada softwarových nástrojů s velkými možnostmi; tento přehled je však zaměřen jiným směrem (viz výše) a tudíž má také omezený rozsah. Proto byly jako zástupci tohoto druhu možné manipulace se zvukem zvoleny nástroje, umožňující granulární syntézu (obecně vzato dokáže řada syntetizérů pracovat se vstupním materiálem zvenčí ne tedy s produktem vlastních oscilátorů použitím svých modulačních obvodů, proměna zvuku není ale tak zásadní). Granulární syntéza je - jak známo - technologie vytváření komplexnějších zvuků přehráváním mnoha krátkých a relativně jednoduchých zvukových fragmentů s různými parametry. Jen s použitím sinusového tvaru jako základního materiálu a kontrolou délky, výšky a hustoty zrn může být vygenerováno několik druhů zvuku; zajímavější je však samozřejmě zpracování složitějších audio samplů, jakými jsou např. řeč, zvuk hudebního nástroje, syntetické zvuky atd. Výhodou je zde možnost kontroly nad každým zrnem ve zvukovém souboru, čili lze provádět časovou kompresi nebo expanzi a současně změnu výšky tónu v reálném čase bez využití výpočetně náročné Fourierovy transformace. Dále jsou uvedeny dva různé programy, umožňující granulární syntézu. Granulator 1.1 Freewarový program Nicolase Fournela pro operační systém Windows. Jedná se o granulární syntetizér (ovládaný pomocí MIDI protokolu v reálném čase), který generuje tisíce velmi krátkých zvukových zrn pro tvorbu nových zvukových textur. Okno programu Granulator Program nabízí tyto funkce: resetovat nastavuje hodnotu ovladačů na jejich počáteční hodnoty; pokud nebyl načten žádný konkrétní patch, bude to hodnota po spuštění programu (po načtení určitého patche se hodnota samozřejmě změní), otevřít načte se patch, uložený v programu,

27 uložit ukládá se aktuální patch na disk, zaznamenat/zastavit záznam zapíná a vypíná se nahrávání audio výstupu; výsledkem je stereofonní soubor ve formátu WAV se samplovací frekvencí Hz a bitovou hloubkou 16 bitů, použít MIDI ovladač tak lze řídit program při živé produkci pomocí myši nebo MIDI kontroléru. Dále je možné nastavovat běžné funkce řídících obvodů syntetizéru, jakými jsou např. filtr, amplitudová obálka, umístění ve stereobázi atd. U zrn lze definovat tyto parametry: hustota čili počet zrn v rámci jednoho snímku (frame), trvání což je délka zrna, tónová výška. Ukázka vzniklých struktur: Čtený text z Adobe Dr.Auto Granulab 1.x Freewarová aplikace Rasmuse Ekmana (autora dříve zmíněného programu Coagula) z roku 2008 pro operační systém Windows. Od roku 2012 existuje i další verze s názvem Granny 8, umožňující pracovat až s osmi vrstvami současně. GranuLab je tedy granulární syntetizér, pracující v reálném čase. Hlavní okno programu Granulab

28 Program dokáže stejně jako ostatní granulární syntetizéry rozřezat soubor na malé překrývající se segmenty, které se mohou přehrávat také pozpátku, s jinou délkou, tónovou výškou, amplitudou, náhodným nastavením apod. Jako vstupní soubor ke zpracování lze použít 16 bitový mono nebo stereo soubor ve formátu WAV. Aplikace se řídí pomocí MIDI klaviatury nebo externího MIDI ovladače; ten je také možné vytvořit v rámci jiné aplikace. Uživatelské rozhraní obsahuje hlavní okno s posuvníky, tlačítky bank, slotů a některými dalšími ovladači (nastavení posuvníků může být uloženo jako patch a později znovu použito - existuje zde osm bank s 20 sloty). Pro ovládání lze využít speciálního okna s názvem Gesture, v němž je možné měnit parametry pomocí kresebných gest (čili změnou polohy kontrolního bodu na pracovní ploše myší). Aplikace nabízí tyto editovatelné parametry: vymezení úseku zvukového souboru, který bude použit pro zpracování, rychlost přehrávání tohoto úseku, čímž se provádí jeho časová komprese nebo expanze, specifikace hustoty zrna s nízkou hustotou je zvuk přerušovaný, vysoká úroveň tohoto parametru naopak umožňuje odfiltrování nežádoucích elementů, určení tónové výšky zrn - v průběhu přehrávání ji lze měnit, objeví se glissando, nastavení obálky zrn náběh a pokles amplitudové obálky se vymezuje v procentech délky zrn. Všechny parametry mohou být navíc modulovány pomocí náhodnostní funkce nebo amplitudové modulace. Okno Gesture, umožňující v reálném čase modifikovat zvuk pomocí přesouvání červeného bodu po pracovní ploše myší.

29 Vzorkovací frekvence výstupního zvukového souboru a specifikace verze mono nebo stereo lze určit bez ohledu na formát vstupního zvukového souboru. Další informace jsou k dispozici na adrese Ukázka vzniklých struktur: granny Granulární syntéza Rozřezávače audio souborů Tento typ aplikací je principiálně podobný granulárním syntetizérům, protože rozdělí zvukový soubor na segmenty, se kterými dále manipuluje; výsledkem je výrazně zcizený zvuk. Není možné nastavovat parametry, jakými jsou např. délka zrna, hustota apod., program ale zase nabízí jiné funkce a možnosti ovládání. Slitch Freewarová plugina společnosti Knobster pro operační systém Windows rozděluje zvukový soubor na jednotlivé elementy pro další zpracování. Okno programu Slitch Segmenty jsou namapovány na jednotlivé klávesy MIDI klaviatury; lze nastavovat dvě části obálky pokles a trvání. Je tedy možné ovlivnit tónovou výšku, délku zvuku, charakter obálky, přidat zkreslení nebo zvuk upravovat pomocí filtru typu dolní propust. Kromě toho je k dispozici i nízkofrekvenční oscilátor, modulující všechny základní parametry. Výsledkem je transformace výchozího zvuku na různé perkusivní zvuky a ruchy. Slicer verze beta Slicer je freewarová aplikace z roku 2007 od společnosti IXI-audio, určená pro operační systémy Windows, Mac OS X a Linux (dostupný je i zdrojový kód pro Unix, Mac a Windows). Dokáže nejrůznějším způsobem rytmizovat pomocí myši v reálném čase vložené samply. Program byl vytvořen za pomoci 2D grafické OpenGL knihovny Mirra, vytvořené společností IXI software, pro jazyk Python. (Více informací o této knihovně lze získat na adrese Program umožňuje vytvářet nejrůznější rytmy a textury z jakéhokoliv importovaného zvukového souboru pohybem uzlových bodů ; nejdříve rozkrájí zvuk na jednotlivé řezy, poté nabízí ovládání těchto segmentů pomocí uzlů:

30 vertikální a horizontální pozice kontrolních uzlů (což jsou dva větší čtverce) mění tónovou výšku, počáteční bod v rámci samplu, délku segmentu a počáteční bod posunu, barevné objekty, obklopené kruhem, ovládají stereobázi a amplitudu jednotlivých segmentů. Aplikace se snaží automaticky načíst do zásobníku samplů všechny zvuky ze speciální složky (tzn. samply do ní musí být předem umístěny); pomocí nabídky Sound pool lze přidat další zvukové vzorky nebo i celé složky. Video ukázku práce s programem lze nalézt na adrese další informace na stránce Ukázka vzniklých struktur: Slicer Čtený text Slicer-Granulární syntéza-lucie2 Okno programu Slicer Programy, umožňující výraznou transformaci vstupního materiálu, pohybující se na pomezí syntetizérů a efektových procesorů S-Bleepo 23 Freewarová plugina Noaha Vawtera a Briana Whitmana z roku 2001 pro operační systém Windows (32 bitový), byla vytvořena v jazyce C; jedná se o nástroj na pomezí syntetizéru a efektového procesoru.

31 Okno programu S-Bleepo 2 Základním konceptem programu je existence dvou generátorů melodie, každý s vlastním oscilátorem (který může použít jen několik druhů vlnových průběhů) a sekvencerem. Hlavním nástrojem je ale nelineární směšovač vlnových průběhů, kdy se obě melodie násobí, takže vznikají různé kombinace nelineárních vlnových průběhů jako důsledky využití matematické logiky. Program obsahuje mj. možnost synchronizace oscilátorů, přesné synchronizační tempo (BPM) a portamento, různé kombinace funkcí, které lze sekvencovat atd. Výsledkem jsou rytmizující efekty s rychlými řiditelnými změnami zvukové barvy. Kromě toho obsahuje aplikace speciální funkce Arpeggimonics (neobvyklý typ arpeggiátoru) a Combyop (specifikující druh operace s oscilátory, jakými jsou např. směšování nebo násobení jejich výstupů, kvantizace, logický součet, logický součin atd.). Oba oscilátory mají tyto parametry, ovládané posuvníky: mix pilového a pulzního vlnového průběhu, cyklus pulzního průběhu (0-100%), portamento, násobič frekvencí, ovládání frekvence oscilátoru (číslo se napíše do políčka; vypnutí oscilátoru zajistí číslo 0) - frekvence jsou uspořádány v rámci lineární posloupnosti, takže pro vytvoření sérií oktáv se zadávají čísla např. 10, 20, 40, 80. Parametry sekvencerů jsou tyto: každý oscilátor má sekvenci 1-10 frekvencí, které procházejí zleva doprava, lze měnit počet dob kvůli nastavení počtu kroků v sekvenci (když sekvencer dosáhne posledního kroku, restartuje vše znovu; lze např. nastavit, že jeden sekvencer má 6 dob a druhý 5 apod.), rychlost sekvencerů řídí funkce Hodiny (která vyjadřuje, kolik MIDI tiků má být odehráno před přechodem k dalšímu kroku; je např. možné nastavit jedny Hodiny s hodnotou 6, což znamená 1/16 notu, a druhé s hodnotou 8). Vznikají smyčky, odpovídající nastavenému tempu; lze definovat počet taktů a vytvářet tak smyčky různě dlouhé. Již zmíněná speciální funkce Arpeggimonics je navržena tak, aby měnila strukturu harmonických tónů oscilátoru A díky tomu bude zvuk výrazně odlišný. Uživatel určí sekvenci násobků a program je bude přesně generovat. Lze nastavovat následující parametry: délku sekvence,

32 počet period vlnového průběhu, který se má přehrát před přechodem na následující krok sekvence; po dosažení konce sekvence se začne opět od začátku, rychlost - tímto parametrem lze ovlivnit délku sekvence; obvykle se nastavuje na hodnotu 1,0; vyšší hodnota než 1 způsobí, že délka trvání poroste a arpeggimonické sekvence se budou zpomalovat (neexistuje zde žádná dolní mez, ale perioda se může stát tak dlouhou, že už nebude slyšet postup kroků sekvence), hodnoty menší než 1 naopak způsobí, že rychlost opakování sekvence se výrazně zvýší (hodnota 1,02 způsobí pomalé zrychlování, hodnota 0,99 pomalé zpomalování). Funkce Kombinované operace (Combyop) poskytuje zajímavá nastavení: A+B pouze mixuje zvuk dvou oscilátorů jako u běžného syntetizéru, A+B! - mixuje zvuk dvou oscilátorů před omezením amplitudy, což umožňuje vytvářet digitální ořezání zvuku, které přidává malé množství alikvotních tónů, A*B - násobí zvuk oscilátorů, což generuje součtové a rozdílové frekvence,?a&b - kvantizuje vstupní signál tak, aby vytvářel 1 bitové hodnoty a následně jejich logický součin (AND),?A^B - obdoba předchozího případu, kromě logického součtu (OR) generuje různé série harmonických tónů,?a B také obdoba?a&b, kromě logického součtu (OR) generuje různé série harmonických tónů, Max výběr toho z oscilátorů, který má v daném momentě nejvyšší amplitudu, A<<B - kvantizuje výstup oscilátoru B do 16 kroků, výstupní hodnoty oscilátoru A jsou o tento počet posunuty ve stereobázi; kladné hodnoty B posunují výstup A do leva, záporné hodnoty B posunují výstup A doprava, *,+ - směs násobku a součtu obou oscilátorů; součet má o něco větší váhu, multiplikace zase vytváří vyšší frekvence s rozsáhlejším spektrem než v případě součtu, C64 - simuluje algoritmus kruhové modulace čipu SID v počítači Commodore 64, BsA této funkci se někdy říká Sample and Hold; vytvoří zvukový vzorek A, když je B pozitivní, a nechá jej znít, když je B negativní, S/R simuluje nastavení/resetování funkce Flip-Flop v detektoru fáze v obvodu Smyčka s uzamčenou fází. Výstup je nastaven na hodnotu 1, když oscilátor A mění hodnotu z 0 do 1, a přechází na 0, když oscilátor B mění hodnotu od 1 do 0, A&B bitová hodnota logického součinu (AND) 32 bitové hodnoty oscilátorů A&B, A B identické s předchozím případem kromě toho, že A B vytváří odlišné série harmonických tónů, A^B opět identické s případem A&B kromě toho, že A^B generuje opět jiné harmonické tóny. Caotica2 Freewarová aplikace Oliviera Climacoa z roku 2002 pro operační systém Windows (v případě platforem Linux a FreeBSD může program pracovat pomocí emulátoru Wine); jejím cílem je vytváření nových zvuků spíše šumového charakteru a manipulace s audio soubory. Program Caotica je současně syntetizérem a efektovým procesorem. Vstupní soubor může mít jakýkoliv formát, protože je vždy konvertován do formátu WAV, výstupní soubory jsou ve formátech MP3 nebo WAV (8 bitů nebo 16 bitů, mono nebo stereo). V programu je zabudován mixer a kalkulátor tempa (takže je možné spočítat si délku smyčky a tempo).

33 Hlavní okno programu Caotica 2 Syntetizér nabízí některé neobvyklé druhy syntézy, jakými jsou např.: affinní syntéza - vzniká přirozeně při harmonické analýze a v rámci aproximace jako diskretizace veličin při konvoluci; vytváří se tak neslyšitelný zvuk, který lze použít pro určité modulační efekty, gaussovská syntéza - generuje náhodné zvuky, založené na teorii pravděpodobnosti, Shadokova syntéza vytváří frekvence, vygenerované generátorem náhodných čísel ve vymezeném rozsahu (lze tak napodobit široké spektrum zvuků, jako např. ptačí zpěv, kovové zvuky, zcela náhodné a bizarní zvukové objekty apod.). Efektový procesor obsahuje např. tyto funkce: efekt brown out transformuje jakýkoliv zvuk se střední hodnotou úrovně na zvuk s krátkou perkusivní obálkou, transformace amplitudy na frekvenci čím vyšší bude zdrojová amplituda, tím vyšší bude výstupní frekvence; z výchozího nastavení je tedy amplituda přímo úměrná frekvenci, poměr lze ale obrátit, Shadokův efekt generuje sinusovou periodu, jejíž frekvence odpovídá amplitudě zdrojového signálu. Programy, umožňující výraznou transformaci vstupního materiálu, na bázi efektových procesorů Glitch verze 1.3 Freewarová plugina Kierana Fostera pro operační systém Windows, která má sloužit pro zpracování audio signálu v reálném čase ve velmi širokém rozmezí.

34 Okno programu Glitch Podstatou aplikace je krokový sekvencer, u něhož lze pro každý krok vybírat jiné efekty ručně, náhodně, nebo kombinací obou přístupů (při náhodné volbě se vlastně vymezuje pravděpodobnost, se kterou se určitá sekvence vyskytne v daném časovém úseku). Také lze použít pro jednotlivé kroky amplitudovou obálku, která umožňuje postupně snižovat hlasitost každého kroku sekvenceru a vytvářet rytmizaci zvuku. Hlavní možnosti programu jsou tyto: vymezení délky sekvence, ovládání VST efektových plugin v reálném čase, 32 bitová interní přesnost, 9 nastavitelných efektových modulů, ovladač umístění signálu ve stereobázi, poměru efektovaného a neefektovaného zvuku a celkového zesílení, individuální filtry s parametrem rezonance a ještě master filtr, efektový sekvencer s přizpůsobitelnou délkou (maximálně 64 kroků) a 16 uživatelskými bankami paternů, možnost sekvencovat efekty ručně nebo je spouštět náhodně, automatizace všech hlavních parametrů, mapování nejdůležitějších parametrů pomocí funkce MIDI učení. Okno sekvenceru umožňuje rychlé přiřazováním jednotlivých efektů v levém horním políčku v následujícím obrázku je vybrán efekt, který je poté namalován do požadovaných kroků změny lze tedy provádět v reálném čase a velmi rychle. V pravém horním rohu okna je řada 16 paternů s možností okamžitého přepínání.

35 Sekvencer programu Glitch Při činnosti sekvenceru je možné hned několika způsoby aplikovat princip náhody a ovlivňovat tak: délku sekvence, pořadí jednotlivých kroků (aktuální efekty zůstanou zachovány), efekty (nemění se pořadí kroků), pořadí kroků i efekty. Glitch One Freewarová plugina společnosti DashSignature z roku 2003 pro operační systém Windows. Jedná se o generátor podkresových zvuků a efektů s volitelným modulátorem. Okno programu Glitch One Aplikace generuje kontinuální zvukový výstup (který lze tlačítkem zastavit); jako vstup slouží libovolný audio signál, použitý jako zdroj modulace podkresového zvuku. Program je vhodný pro vytváření různých druhů šumu s glissandy a podkresovou vrstvou, připomínající přírodní zvuky. Je možné ho ale použít i pro transformaci zvuku akustických nástrojů; pomocí parametru gate fungují tyto nástroje pouze jako zdroj modulace. Program obsahuje: dva oscilátory, dva LFO, jednu linku pro stereo delay, dva sledovače obálky. Video ukázky práce s programem lze najít na adresách

36 Neobvyklé přehrávače samplů Manic verze 1.0 Freewarová plugina společnosti de la Mancha pro operační systém Windows s poslední aktualizací z roku Program Manic Manic je 8 slotový náhodný přehrávač samplů sám rozhoduje, kdy bude který přehrán. Zvukové vzorky jsou spouštěny na základě principu pravděpodobnosti v paternech se synchronizovaným tempem. Princip náhodnosti lze aplikovat i na hlasitost, tónovou výšku, panorama, efekty delay a reverse, a také na míru swingování. Je např. možné vytvářet smyčkované sekvence, měnit jejich množství pomocí MIDI klaviatury, a kvantizovat náhodnost výběru tónových výšek pro vznik melodičtějších sekvencí. Vznikají tak i náhodné zvláštní bicí nástroje, nebo melodické sekvence z vícenásobných zvukových vzorků eventuálně totálního chaosu. Program má tyto možnosti: import zvuků, 8 slotů se samply; podporovány jsou 16 a 24 bitové mono i stereo vzorky ve formátu WAV; každý vzorek je náhodně přehráván na základě jeho pravděpodobnosti, tempově synchronizovaná rychlost rázů, vícenásobná randomizace u opakovatelných sekvencí, zmnožení přehrávání pomocí MIDI, možnost změny sekvence stiskem MIDI klávesy, smyčkování náhodných sekvencí, náhodou ovládaná míra swingování, náhodná hlasitost, umístění ve stereobázi a reversní přehrávání, kvantizace tónové výšky samplu na jednotky půltón/cent na základě principu pravděpodobnosti, náhodou ovládané směrování vzorku k efektu typu delay, taktéž řízeném principem pravděpodobnosti, ovladače, které jsou schopny realizovat funkce přehrávat/zastavit/ resynchronizovat, přehrávání kontinuálních zpráv MIDI kontrolérů,

37 246 samplů a 25 presetů akustických a elektronických bicích nástrojů, syntetické basy, akustických a elektrických kytar a klávesových nástrojů, v neposlední řadě i 8 bitových šumů a hluků. Aplikace načte zvukové vzorky do připravených 8 slotů pomocí ikony pro načítání souborů (umístěné vlevo od jména samplu); vzorek je možné si poslechnout kliknutím na ikonu pro přehrávání (umístěnou vpravo). Video ukázky lze najít např. na adresách a Audio Chaos Soundscape Generator Freewarová plugina společnosti de la Mancha pro operační systém Windows s poslední aktualizací z roku Vytváří náhodné zvukové prostředí. Program byl navržen tak, aby vytvářel zajímavou, náhodně generovanou hudbu/zvukový prostor/šum na základě vybraných audio samplů. Obklopující zvukové prostředí lze tak díky této aplikaci vytvořit velmi rychle - po krátkém hledání zvukových vzorků na internetu je možné zcela realisticky evokovat pocit téměř jakéhokoliv prostředí. Aplikace má intuitivní rozhraní, změny je možné provádět v reálném čase. Kanálů se zvuky je osm, vkládání souborů se provádí kliknutím na kanál a výběrem požadovaných samplů. V kanálu ovšem může souborů obsaženo více, lze také nastavit jejich hlasitost, umístění zvuku ve stereobázi a frekvenci přehrávání; toto nastavení je možné uložit. S vhodným počtem a kombinací zvuků tak lze generovat zajímavé relativně statické zvukové prostředí, nebo naopak velmi různorodé závisí na volbě samplů (tzn. jejich charakteru, hlasitosti, délce, hudebnímu vývoji v rámci delších vzorků apod.). Některé kanály mohou být zasmyčkovány nebo naopak zatlumeny, také je možné v reálném čase měnit nastavení panoramy jednotlivých kanálů, jejich hlasitost i frekvenci. Takto vytvořené audio soubory lze použít např. při realizaci zvukových instalací nebo divadelních představení, k relaxačním účelům apod. Další informace jsou k dispozici na adrese Soundscape-Generator/ _ html#ixzz2f00a12oL.

38 Ukázka vzniklých struktur: Chaos Hlavní okno programu Audio Chaos Soundscape Generator Aurora verze beta 0.1 Aurora je MIDI kontrolér společnosti IXI Audio pro operační systémy Windovs i Mac OS X, který lze použít k posílání MIDI zpráv do jakéhokoliv externího zařízení nebo jiné aplikace. Okno programu Aurora

39 Lze vybrat výstupní MIDI zařízení; klikáním na plochu hlavního okna se budou spouštět světelné body která posílají kontinuálně zprávy o spuštění tónů, odpovídajících pozici světel vůči ose Y. Délka svícení světla a křivka jeho intenzity závisí na délce tisknutí tlačítka myši čím déle bude tlačítko myši stisknuto, tím déle bude světlo svítit a křivka intenzity bude měkčí. Aurora verze beta 0.1 StockSynth verze beta Freewarová aplikace společnosti IXI Audio pro operační systémy Windows i Mac OS X s poslední aktualizací z roku Program umožňuje nahromadit několik vrstev zvuku a vytvořit tak zvuk nový. Je možné snadno měnit poměry všech zvuků, vstupujících do finálního mixu, a také tónovou výšku, ambitus a hlasitost. Pracovní plocha programu StockSynth Tree verze beta 0.5 Freewarová aplikace společnosti IXI Audio pro operační systémy Windows i Mac OS X s poslední aktualizací z roku Jedná se o program, v němž lze zvuky pro přehrávání umísťovat do různých uzlových bodů (v počtu 1-16) stromové struktury.

40 Okno programu Tree Celkově může být v programu načteno 31 zvuků, které lze v různé míře řídit a randomizovat; celý systém je navržen tak, aby byla modifikace pro různé účely snadná. tree_pc_win MicWorld verze beta Další freewarová aplikace společnosti IXI Audio pro operační systémy Windows i Mac OS X s poslední aktualizací z roku MicWorld je program, v němž je k organizaci zvuků a jejich atributů používáno 3D prostředí. Okno programu MicWorld

41 V programu je k dispozici osm zvukových objektů, kterými lze pohybovat příkazy z klávesnice, joystickem nebo myší. Tyto objekty mlčí až do okamžiku, kdy se k nim přiblíží ikonka mikrofonu, ovládaná uživatelem; mikrofon snímá zvuk rotujících objektů, přičemž vzdálenost mezi mikrofonem a objekty určuje hlasitost přehrávání. Po nastavení zajímavé konstelace objektů může být mikrofon umístěn na oběžnou dráhu kolem ukotveného bodu nebo zvoleného zvukového objektu, čímž vzniká opakující se sekvence zvuků. Uživatelské samply se importují do ovládací sekce programu a přidělují jednotlivým objektům. Je také možné, aby vertikální poloha objektů určovala výšku jejich zvuků. Charakter hudebního využití aplikace může být velmi různorodý např. mohou být zvoleny samply s velkými rozdíly v jejich délkách, s velmi odlišnými nebo naopak blízkými frekvencemi, v podobě basových smyček nebo struktur, realizovaných bicími nástroji apod. Budoucí verze programu micworld má údajně obsahovat objekty, které rotují, a také více mikrofonů, použitelných současně. I uživatelské prostředí má být vícenásobné - komponovat hudbu pomocí počítačů, propojených přes internet, tak bude moci více uživatelů současně. Viruses verze beta 0.5 Freewarová aplikace společnosti IXI Audio pro operační systémy Windows i Mac OS X s poslední aktualizací z roku Program Viruses obdobně jako všechny aplikace z této kategorie umožňuje nastavovat zvláštní pravidla pro spouštění zvuku. Okno programu Viruses Jedná se zde o jakousi reprezentaci mikrosvěta, v němž se viry pohybují mezi buňkami; když virus na buňce přistane, spustí se přiřazený zvukový vzorek. Každý virus má několik nastavitelných vlastností; lze specifikovat rychlost jeho pohybu, dobu setrvávání na každé buňce, míru modifikace tónové výšky při spouštění zvuku apod. Z vizuálního hlediska má každý virus svoji barvu, kterou po vstupu do buňky předá a buňku tak obarví. Nastavování chování viru se provádí po označení konkrétního viru v ovládacím panelu na levé straně okna.

42 Uživatel tedy může v aplikaci ovládat následující parametry: které zvuky viry spouští, jestli je tónová výška zvuku změněna místem výskytu buňky, intenzitu proměny tónové výšky (nastavuje se posuvníkem s názvem Pitch), rychlost virů, délku setrvání každého viru na buňce, množství vyskytujících se buněk v daném okamžiku. V dalším vývoji této aplikace má být začleněn algoritmus, který by řídil pohyby virů takovým způsobem, aby mohla vzniknout tzv. inteligentní hudba virus by si pamatoval svou nejvhodnější polohu z hudebního hlediska, které tónové výšky by měl následně přehrát atd. Ukázku činnosti programu loze nalézt na adrese: AutoCrap verze beta 0.2 Freewarová aplikace společnosti IXI Audio pro operační systémy Windows a Mac OS X s poslední aktualizací z roku Okno programu AutoCrap Autocrap je program, který poslouchá zvuky počítače a zaznamenává je do zásobníků, které zvuky přehrávají a vytvářejí z nich různé vrstvy. Tónová výška a umístění ve stereobázi závisí na trajektorii náhodného objektu, který se pohybuje po obrazovce a je možné s ním komunikovat. Lze nastavovat velikost bufferů, počet vrstev zvuku apod. Také je možné začlenit audio výstup z mikrofonu nebo hudebního nástroje, nastavit v jednotlivých oknech určité hodnoty parametrů a spustit pomocí mezerníku nahrávání. Crystals Freewarová aplikace společnosti IXI Audio pro operační systémy Windows i Mac OS X s poslední aktualizací z roku Program nabízí virtuální prostor, v němž se vytvářejí

43 znějící objekty; jedná se o jakýsi druh bazénu, v němž náhodně tvarované krystaly ožívají a vyzařují (zvláštním a neočekávaným způsobem) zvuky, měnící se s polohou a pohybem krystalů. Krystaly lze ovládat pomocí myši nebo z řídícího panelu, což umožňuje nastavovat nejrůznější speciálně definované dráhy krystalů a jejich rotaci, a tak zvuk ovládat. Uživatelské zvuky lze importovat ve formátu QuickTime (tento volně dostupný program lze stáhnout ze stránky v rámci operačního systému Windows je nezbytný). Program Crystals Lauki verze beta Freewarová aplikace společnosti IXI Audio pro operační systémy Windows i Mac OS X s poslední aktualizací z roku Jedná se o program pro řízené spouštění smyček. Pracovní plocha programu Lauki

44 Lauki je nástroj, jehož vizuální parametry určují hudební výstup. Grafické uživatelské rozhraní je tvořeno mřížkou ze stovek stejných malých čtverečků, které spouští po kliknutí zasmyčkované zvuky (ty hrají tak dlouho, dokud není čtvereček odznačen). Program je tedy možné používat jako jakousi paletu, nabízející prostřednictvím boxů množství paternů v různých tónových výškách na základě vertikální polohy v rámci hlavního okna. Boxy lze přetahovat myší po pracovní ploše (individuálně nebo ve skupinách), což způsobí změny tónových výšek a tóniny. Jednotlivé samply je možné do boxů vkládat pomocí pohyblivého ovládacího panelu (počet zvuků je omezen na osm); zde se vymezuje i část zvuku, která bude zasmyčkována, a také tónová výška. Ovládací panel může být kdykoliv vyvolán a jakýkoliv parametr pomocí něj změněn. Lze vytvořit i vlastní mřížku, snadno ji uložit a posléze opět načíst. Existuje možnost, aby to, co je právě přehráváno, bylo zaznamenáno, takže probíhající smyčky mohou být sloučeny do jednoho zvuku a ten poté vložen opět do některého z boxů; tak lze vybudovat komplexní rytmický nebo zvukový patern. Video ukázku činnosti programu je možné najít na adrese Noiser 1.0 verze 1.0 Freewarová aplikace společnosti IXI Audio pro operační systémy Windows a Mac OS X s poslední aktualizací z roku Program dokáže přehrávat vložené audio soubory na základě určitých algoritmů. Hlavní okno programu Noiser Uživatel musí pouze vložit libovolné zvukové soubory do složky programu s názvem snds a kliknout na logo Noiser 1.0 aplikace se otevře, program soubory automaticky importuje a začne vytvářet hudbu na základě určitých algoritmů. Přes jednoduchost postupu může být výsledek překvapivě zajímavý. Do zmíněné složky mohou být vkládány soubory ve formátech AIFF, WAV a MP3.