Цифровая обработка звуковых сигналов

Аналоговые ЗС в студийной аппаратной не только смешиваются друг с другом, но и видоизменяются регуляторами спектра и фильтрами с различной формой АЧХ, ревербераторами, прослушиваются с помощью громкоговорителей. Затраты на эти процессы связаны с необходимостью применения очень высоких по качеству и трудоемких в изготовлении усилителей, регуляторов спектра и фильтров, смесительных устройств. Чем больше сигналов обрабатывается одновременно, тем труднее становится для оператора точное управление оборудованием студийных аппаратных. В дальнейшем нельзя избежать ухудшения качества формируемых сигналов даже путем применения самых дорогостоящих аналоговых устройств.

Цифровыми сигналами можно управлять с помощью компьютера. При этом каждый рабочий шаг в схеме программы можно заранее фиксировать. После этого сигнал может быть прослушан для контроля, при необходимости откорректирован и позже окончательно выведен, например для записи. Это не только значительно упрощает работу звукорежиссера, но и открывает новые возможности для редактирования фонограмм. С появлением цифровых устройств стало возможным так точно и комплексно (сложно) обрабатывать ЗС, как это невозможно было представить в аналоговой технологии. Качество старых аналоговых записей, содержащих шумы и другие помехи, можно существенно улучшить.

В основе реализации огромного числа современных алгоритмов обработки цифровых ЗС лежит очень малое число элементарных операций: сложение, вычитание, умножение, запаздывание. Их выполнение не вызывает трудностей. Для обработки цифровых ЗС имеются быстродействующие сигнальные процессоры. С помощью запаздывающих сигналов можно смоделировать процесс послезвучания (реверберации) в концертных залах. Этим возможностям поставлены границы, главным образом тем, что компьютеру нужно грамотно составить программу операций с сигналом. При единичных цифровых операциях сигналы произвольным образом не искажаются, не добавляются шумы квантования, не появляются другие заметные на слух искажения. Число копий сигнала при цифровой записи практически не ограничено.

К настоящему времени разработаны и широко применяются на практике цифровые пульты звукорежиссера, устройства для создания спецэффектов, цифровые ревербераторы, синтезаторы звука, звуковые процессоры, шумоподавители.

Цифровые пульты по сути дела являются специализированными ЭВМ. Они содержат блоки АЦП и ЦАП, арифметическо-логические устройства, процессоры, панели управления и индикации, накопители на гибких, жестких магнитных и оптических дисках. В качестве внешних устройств к пульту звукорежиссера через системную шину подключают цифровые магнитофоны и проигрыватели компакт-дисков, цифровые ревербераторы, устройства спецэффектов. Арифметическо-логическое устройство содержит регулятор формы АЧХ, ограничитель уровня, сжиматель и расширитель. Внешние устройства имеют интерфейсы для сопряжения с процессором пульта. В состав пульта звукорежиссера входят также блоки формирования формата кода, устройство запоминания программ, селекторы сигналов и др.

Число программ обработки сигналов достигает нескольких сотен. Программы определяют регулировку уровня и изменение формы спектра ЗС как в целом, так и в каждом отдельном канале обработки, коммутацию каналов в группы. Цифровые устройства обработки ЗС могут быть включены в любой последовательности и в любую точку звукового тракта. Особенностью цифровых пультов является возможность запоминания положения всех органов управления, что позволяет без проблем восстановить режим обработки сигнала в случае перерыва в работе звукорежиссера. В цифровых пультах имеется возможность обработки сигналов определенного вида по заранее разработанным программам. Это облегчает труд звукорежиссеру и ускоряет технологический процесс при формировании сигналов радиовещания и звукосопровождения телевидения.

Целый ряд звуковых эффектов основан на изменении тональности сигнала. Для транспозиции тона ЗС разделяется на достаточно короткие отрезки, и далее осуществляется их временное компрессирование или экспандирование, а затем — рекомбинация. При этом тональность может быть сдвинута на какой-то интервал гармонического звукоряда. Так, можно, транспонируя мелодию, получать из записи голоса солиста многоголосное пение в различных регистрах и т.п. Высотой тона можно управлять от внешнего источника, в этом случае получается гармонайзер — устройство, в котором мелодия модулируется речью, пением, может изменяться с изменением цвета освещения помещения и т.д.