extracted_text:
Большинство компрессоров и гейтов устроены на основе
аналоговых цепей. Большая часть всех эффектов, которые
применяют изменение времени в любой форме, основаны на
цифровой электронике: дилэи, ревербераторы, pitch shifters
(устройства сдвига высоты сигнала), процессоры
мультиэффектов и т.д. Прежде чем рассматривать работу
какоголибо конкретного процессора, надо иметь
представление о том, как вообще работает цифровая система
(это поможет понять многое из того, что написано в
технической документации подобных устройств).
На вход цифрового процессора поступает аналоговый сигнал
(например, музыка). Сперва этот сигнал должен быть
преобразован в цифровой вид.
Аналоговый сигнал — это изменение напряжения
пропорционально изменениям состояние источника сигнала и
изменениям окружающей среды. В случае со звуком аналоговый
сигнал — это изменение напряжения, пропорциональное изменению звукового давления. Например, вибрации струны
вызывают быстрые частые изменения звукового давления, и на
выходе микрофона появляется переменное напряжение.
Цифровая система работает с двоичными числами —
единицами и нулями; в цепи это — присутствие или отсутствие
номинального постоянного напряжения. Преобразование
аналогового сигнала в цифровой — это измерение напряжения
аналогового сигнала через равные промежутки и получение
двоичного кода.
Каждая секунда звучания сигнала может быть выражена в виде
нескольких десятков тысяч чисел, каждый из которых
соответствует конкретному моменту времени. Как кинолента:
каждый следующий кадр немного отличается от предыдущего.
Когда лента быстро проходит через проектор, возникает
впечатление о движении. То же самое со звуком: если имеется
достаточное количество моментальных измерений в секунду, то
можно восстановить оригинальный звук.
Теория семплирования (дискретизации)
Процесс измерения и перевода в цифровой вид отдельных
частей входного сигнала называется семплированием
(сэмплированием). Производится множество срезов сигнала;
высота этих срезов измеряется. Срезы (семплы) имеют ровную
вершину, то есть они не точно соответствуют форме волны.
Отсюда следует, что чем тоньше срезы, тем более точно (или
менее искаженно) они описывают сигнал. Теория сэмплирования слишком сложна, чтобы рассматривать
ее здесь. Но основные понятия таковы: для правильного
воссоздания сигнала на выходе, частота семплирования должна
быть по крайней мере в два раза больше частоты высшей
гармоники данного сигнала. Однако на практике частота
дискретизации превышает высшую гармоника в два с половиной
— три раза. Таким образом, чтобы сэмплировать сигнал,
содержащий гармоники до 10 кГц, частота дискретизации
должна быть 30 кГц.
Чтобы создать временную задержку в 1 секунду, потребуется
память, в которую записываются эти 30 000 семплов. Они
записываются в RAM (память с произвольным доступом).
Память 30 килобайт содержит 1 секунду звучания инструмента
с частотой верхней гармоники 10 кГц. Путем постоянного
обновления содержимого памяти и вывода его вовне
(считывания) можно создать задержку длительностью 1 с.
Если это надо сделать для сигнала с верхним пределом 20 кГц,
то потребуется объем памяти 60 килобайт.
Нужно не только выбрать правильную частоту дискретизации.
Важно также разрешение (resolution). Цифровые номера,
соответствующие семплам, группируются по шагам (step).
Число возможных шагов зависит от того, сколько бит может
пропускать АЦП (аналогоцифровой преобразователь). 8 бит —
2 в 8 степени групп (шагов) = 256. Это значит, что громкий
сигнал может состоять из 256 шагов, а тихий — из меньшего количества. Это считается плохим уровнем разрешения. Это —
искажения квантизации.
Искажения квантизации звучат как шум, но, в отличие от
аналоговых шумов, он исчезает вместе с сигналом.
Использование 12 и 16битовых устройств позволяет улучшить
разрешение. В большинстве современных цифровых устройств
применяется 16битовая система (например, компактдиск).
Каждый бит — это 6 дб динамического диапазона;
следовательно, 8битовая система позволяет воспроизвести
только 48 дБ (совсем как кассетный магнитофон без Dolby). 16
битовая система позволяет пропустить динамический диапазон
96 дБ, что для аудиоцелей является отличным показателем. 12
битовая система — это 72 дБ, что позволяет применять ее для
многих эффектов.
Итак, чем выше частота сэмплирования, тем больший
частотный диапазон охватывает система (тем лучше частотная
характеристика). Но чем выше частота, тем больше сэмплов
можно получить, и тем больший объем памяти требуется для
хранения данных. Следовательно, такое устройство либо
дорого стоит, либо его время задержки не слишком большое (у
цифровых дилэев и сэмплеров).
Ранние DDL (Digital Delay Line, линии цифровой задержки,
устройства цифровой задержки) не отличались ни высокой
частотой сэмплирования, ни большим временем задержки.
Современные недорогие аппараты имеют ширину полосу 15 кГц
и по меньшей мере 1 с задержки. Если устройство позволяет создать длинную задержку, то всегда можно сделать и более
короткую — либо путем отключения части памяти, либо путем
повышения частоты дискретизации. В современных аппаратах
применяются оба метода. Память включается и отключается
при помощи переключателя "range", частота сэмплирования
изменяется при помощи регулятора "fine".
Цифровой ревербератор — более сложная система, чем
цифровая задержка. В нем происходит работа микропроцессора
с высоким быстродействием — работа с цифровыми данными
для создания тысячи индивидуальных отражений, из которых
создается естественно звучащая реверберация. Цифровой
ревербератор появился только через три года после появления
цифрового дилэя. Цифровой ревербератор не требует такой
ширины полосы, как цифровая задержка; вполне хватает 10 кГц
(для его работы без сильного изменения сигнала).
Цифровая задержка
В любой студии должен быть дилэй. Когдато он был
простейшим преемником ленточного ревербератора
(магнитофона, лента на которм соединена в кольцо). Потом в
нем появились регуляторы модуляции, при помощи которых
стало возможным создавать различные эффекты — от эхо и
дублирования до хоруса, флэнджера, искусственной двойной
дорожки, вибрато и сдвига фазы.
Входной сигнал проходит через регулятор "gain" (обычно здесь
же имеется измерительная система для точной регулировки уровня). Требуется точно установить уровень сигнала, чтобы не
было шумов и искажений. После этого сигнал разделяется,
часть его идет прямо на выходной регулятор "mix", где
комбинируется с задержанным сигналом.
На входе линии задержки стоит аналогоцифровой
преобразователь. Здесь сигнал преобразуется в
последовательность чисел, которые затем поступают в память.
Запись в память и чтение из нее в большинстве устройств
управляется микропроцессором, который в свою очередь
управляется регулятором "range". Тем самым большая или
меньшая часть памяти подключается в работу (в зависимости от
величины задержки, которую надо получить). С цепью также
взаимодействуют таймер, устанавливающий частоту
дискретизации, и генератор модуляции. Изменяя частоту
дискретизации, можно отрегулировать время задержки (обычно
более 2:1). При помощи регулятора модуляции устанавливается
циклическое изменение высоты сигнала с той скоростью и
глубиной, которые требуются для создания эффектов "хорус",
"флэнджер", "вибрато". Форма модулированной волны обычно
треугольная или синусоидальная. Обе формы дает мягкую
развертку, но считается, что синусоидальная форма волны
является предпочтительной.
Сигнал в цифровом виде вызывается из памяти и проходит
через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), где он опять
становится аналоговым и подмешивается к незадержанному
сигналу. Существует еще один параметр — feedback (обратная связь).
Регулятор обратной связи отсылает часть сигнала с выхода
обратно в линию задержки, тем самым получается
повторяющееся эхо. Величина обратной связи должна быть
меньше единицы (целого сигнала), иначе каждое новое эхо
будет возрастать по уровню, а не затухать. Может получиться
неуправляемый вой. В некоторых моделях есть переключатель
фазы, что при очень коротком времени затухания сообщает
сигналу едва заметное изменение тона (в частности, в эффектах
"флэнджер"). В зависимости от положения переключателя,
флэнджер усиливает или зачеркивает (вычитает) часть
изменений.
Создание эффектов
Самый простой эффект — это одиночная задержка. Регуляторы
глубины и скорости модуляции, а также регулятор обратной
связи должны быть установлены на минимум. Регулятор
"range" определяет время задержки. Далее при помощи ручки
"fine" можно подобрать такое время задежки, чтобы оно
соответствовало темпу песни (от 20 мс — короткое эхо — до
задержки в 1 и более секунду). Чтобы такое одиночное
повторение превратилось в настоящее повторяющееся эхо, надо
регулировать ручку "feedback". Сигнал с выхода подается
опять в линию задержки; время затухания устанавливается
регулятором обратной связи.
Эффект "хорус" имеет характерный звук и часто применяется для обработки гитары, басгитары и клавишных инструментов.
Чтобы добиться этого эффекта, надо установить время
задержки равным нескольким десяткам миллисекунд и ввести
модуляцию 3 Гц. Для лучшего результата прямой и
задержанный сигналы должны быть смешаны в равной
пропорции. Глубина модуляции должна быть небольшой, иначе
эффект будет звучать грубо.
Свое название этот эффект получил потому, что он содает
впечатление о нескольких инструментах, играющих вместе одну
и ту же ноту. Он вносит временную и высотную разницу,
которая всегда есть, когда несколько человек пытаются сыграть
одно и то же. Кроме того, эффект "хорус" позволяет сделать
звучание электронных инструментов более натуральным. Дело в
том, что синтезированные сигналы имеют четко
структурированную форму волны, чего не существует в
естественных звуках. При помощи хоруса можно заставить
дешевый электроорган звучать совсем как настоящий (pipe
organ).
Если еще уменьшить задержку (до нескольких миллисекунд) и
убрать необработанный сигнал из микса (при помощи
регулятора "mix"), то получится настоящее высотное вибрато,
которое можно использовать для обработки инструментов и
вокала. Если вернуть необработанный сигнал, то получится
эффект, похожий на сдвиг фаз; если к этому добавить немного
обратной связи, то получится флэнджер. Эффект "флэнджер",
как и многие другие, трудно описать словами, но он мгновенно
узнается на слух. Этот эффект получил широкое применение в музыке 60х и начала 70х годов в качестве "психоделической"
обработки для рокпесен.
Флэнджер звучит лучше, если частота модуляции невелика
(около одной секунды), а глубина модуляции чуть больше, чем
для хоруса. Изменение времени задержки будет влиять на
высоту тона и гармоники таким образом, что пики флэнджера и
переключение фазы обратной связи могут дать новые
интересные звуковые решения. Не следует перегружать вход
большим количеством обратной связи, так как добавление ее к
сигналу происходит перед поступлением сигнала в аналого
цифровой преобразователь, и в этом случае внутренний сигнал
становится слишком большим.
В хорошем устройстве цифровой задержки имеется кнопка
"hold" ("удержание"). Она как бы "замораживает" сигнал,
который хранится в памяти устройства, и запускает его по
кругу (как в магнитофонном ревербераторе). После того, как
кнопка нажата, новые сигналы не добавляются в память. В
чистом виде это мало используется, но если в устройстве есть
блок приема переключающих импульсов (trigger), то тогда
хранящийся в памяти сигнал может быть включен каждый раз,
когда придет управляющий сигнал MIDI. Это является основой
примитивного сэмплера, при помощи которого можно получить
короткие ударные звуки, которые включаются (запускаются)
импульсом от ритммашины или подобного переключающего
устройства.
Программирование Практически все современные цифровые устройства (кроме
самых дешевых) являются программируемыми и могут работать
с MIDI (по крайней мере можно осуществлять управление
комбинациями тембров). Вообще возможность
программировать является важным моментом, тем более в
случае с цифровой задержкой. Это позволяет создать несколько
эффектов одного типа. Что касается хоруса, флэнджера,
искусственной двойной дорожки и вибрато, то программа,
однажды созданная, скорее всего не потребует внесения
изменений при работе с другим материалом. С другой стороны,
чистая задержка должна быть точно подобрана, потому что
большинство эффектов, основанных на задержке, связаны с
темпом музыки. Но и в этом случае возможность
программировать позволяет хранить в памяти устройства
несколько разных дилэев, созданных для разных темпов.
Простейшее MIDIуправление устройством цифровой задержки
позволяет присвоить эффект определенному тембру
синтезатора. Если вы сменили инструмент, эффект будет
автоматически вызван по MIDI. Этот процесс более подробно
описан в глава о MIDI.
Технические характеристики
Цифровая задержка — гибкое устройство: некоторые
эффекты создаются путем добавления задержанного сигнала к
необработанному, другие эффекты  например, вибрато  работают только с задержанной частью сигнала. Поэтому
хороший DDL должен иметь ширину полосы, равную ширине
аудиоспектра (по меньшей мере 16 кГц). Для большинства
эффектов "эхо", "сдвиг фазы", "флэнджер", "хорус" достаточно
иметь ширину полосы 12 кГц.
Важно, чтобы качество сигнала было хорошим, поэтому 16
битовые устройства предпочтительнее, чем 12битовые или 8
битовые. Только 16битовая цифровая задержка может иметь
малый уровень шумов и искажений. Именно поэтому она
применяется в профессиональной записи, а для демо годится
12битовый DDL.
Соединения
Поскольку большинство эффектов, связанных с задержкой
сигнала, создается путем подмешивания необработанной части
к обработанной, то цифровая задержка подключается к
выходам "effect" (посылы/возвраты на эффекты) на микшерном
пульте. В особенности это важно, если вы хотите обработать
одним и тем же эффектом несколько треков. В этом случае
можно установить DDL в режим "delay only": на выходе
эффекта только задержанный сигнал, который далее
возвращается в пульт через точку возврата с эффектов или
через свободный входной канал. Куда панорамировать
задержанный сигнал решайте сами.
ПРИМЕНЕНИЕ Хорус
Простые задержки и эхо часто ипользуются для обработки
голоса и инструментов. В большинстве случаев необходимо,
чтобы время задержки соответствовало темпу музыки (скажем,
чтобы получить 1, 2 или 4 эха в такте). Тогда повторения будут
усиливать ритм, а не противостоять ему. В тех случаях, когда
надо создать сложный ритм, подбирают такое время задержки,
чтобы повторения звучали в неожиданных местах. Это в
особенности используется для обработки барабанов и
перкуссии.
Часто применяется такой эффект: "эхо" добавляется только
после отдельных слов или фраз (обычно — в конце слова).
Чтобы сделать это, надо открыть посыл на обработку
(повернуть регулятор aux send) перед тем, как нужное слово
начнет звучать, и закрыть посыл сразу после того, как оно
прозвучало. Тогда будет повторяться только это слово. Лучше
это делать регулятором посыла на эффект, так как с помощью
ручки возврата с эффекта невозможно добиться точности.
Нужно помнить, что некоторые DDL искажают верхние
частоты. Поэтому перед началом работы надо провести тест
(как и в случае с магнитофоном): посмотрите на индикатор и
отметьте, какие показания соответствуют чистому,
нескаженному сигналу. Возможно, вы обнаружите, что при
обработке синтезированных звуков входной сигнал должен быть на 10 дБ меньше, чем при обработке вокала. То же относится и
к духовым инструментам (настоящим и сэмплированным): их
форма огибающей имеет острые пики, уровень которых много
больше, чем средняя величина, которую показывает вольтметр.
Хорус — замечательный эффект. С ним можно добиться
потрясающих успехов. Он хорошо работает с моносигналом, но
он звучит гораздо более впечатляюще, если панорамировать
"сухой" сигнал в одну сторону, а сигнал с хорусом — в другую.
Это имитирует один из психоакустических эффектов, который
встречается в реальной жизни. Звук становится очень
динамичным, в особенности при использовании хоруса для
обработки струнных, клавишных, электрогитар и электрических
басгитар (в особенности безладовых).
Еще более впечатляющего эффекта можно добиться, применив
два эффекта "хорус". Каждый из обработанных сигналов
панорамируется в свою сторону. Далее требуется подобрать
глубину и скорость модуляции для каждого сигнала так, чтобы
они немного отличались друг от друга.
Искусственная двойная дорожка (ADT)
Искусственная двойная дорожка похожа на хорус. Время
задержки должно быть около 100 мс. Модуляция задержанного
сигнала подбирается так, чтобы между сигналами было
небольшое расхождение по высоте. При подмешивании
обработанного сигнала к необработанному создается
впечатление, что звучат два голоса или два инструмента. Такое использование DDL позволяет достаточно хорошо имитировать
настоящую двойную дорожку.
Помните, что если вы подключили DDL через точки посыла на
обработку на пульте, и хотите создать эффект, который
является смесью сухого и обработанного сигналов, то следует
установить баланс так, чтобы с выхода DDL шел только
задержанный сигнал, а необработанный шел только через канал.
Только так можно регулировать глубину эффекта.
Вибрато
То же самое, что и хорус, но не происходит подмешивания к
необработанному сигналу (используется только задержанный).
Поэтому для создания эффекта "вибрато" имеет смысл
подключить DDL через точку разрыва на пульте.
Совет: не переусердствуйте с глубиной вибрато. Поскольку
эффект не содержит "сухого" сигнала на выходе, время
задержки должно всегда быть коротким (менее 10 мс), т.е.
впечатления о задержке сигнала не должно возникать.
Сдвиг фазы
Этот эффект был изобретен так: два магнитофона с двумя
одинаковыми лентами включались на воспроизведение
синхронно, при этом уровни выходных сигналов были
одинаковы. Вручную замедляли первый или второй магнитофон,
от чего происходила разсинхронизация и возникал характерный эффект сдвига фазы.
Чтобы имитировать этот эффект при помощи DDL, убедитесь,
что уровни прямого и задержанного сигналов одинаковы.
Установите время задержки от 3 до 10 мс и добавьте
медленную, неглубокую модуляцию. Возникнет эффект
разворачивания (sweep effect). He используйте обратную связь.
В зависимости от типа задержки будет изменяться тоновая
окраска эффекта. Здесь вы вполне можете
поэкспериментировать.
Если не требуется, чтобы разворачивание было постоянным, то
можно выключить модуляцию и медленно поворачивать ручку
"fine". Это будет почти точно соответствовать настоящему
эффекту, хотя и не будет достоверным, так как в этом случае
время задержки никогда не переходит через ноль, как бывает,
например, когда один магнитофон, который до этого отставал,
"обгоняет" другой.
Если вы хотите поэкспериментировать, то подключите два
DDL, установите время задержки 5 мс и подайте на оба входа
один и тот же сигнал. Регулятор "микс" обоих DDL должен
быть установлен в положение "delay only" ("только
задержанный сигнал"). Выходные сигнала обоих DDL
микшируются в моно, при этом их уровень должен быть
одинаков. Если теперь изменять модуляцию одного из DDL
(при помощи генератора или вручную), то получится сдвиг
фазы и переход через ноль. Все эффекты, использующие сдвиг фаз, применяются для
обработки тех инструментов, в спектре которых имеется много
верхних гармоник: гитара "дисторшн", стрингс,
реверберированные барабаны.
Флэнджер
Качество этого эффекта зависит от точного баланса между
обработанным и необработанным сигналом. Лучше для начала
подключить DDL в точку разрыва канала и поискать баланс.
После того, как он найден, можно подключить эффект через
aux send (постарайтесь сохранить баланс). Обработанный
сигнал надо панорамировать в одну сторону, необработанный —
в другую. Музыка станет более динамичной и создастся
впечатление, что источник сигнала движется.
Флэнджер применяется для обработки любого инструмента или
голоса. Эффект будет лучше, если сам сигнал оставить
необработанным, а флэнджер применить к его отзвуку. Чем
больше обратная связь (feedback), тем агрессивнее эффект.
Панорамирование задержки
Способность DDL создавать панорамные эффекты почемуто
мало используется в студийной практике. Действие основано на
эффекте предшествования: человеческий мозг способен
интерпретировать информацию о положении звука в
пространстве, исходя из того, с каких сторон приходят
задержанный и незадержанный сигналы. Уши физически находятся на некотором расстоянии друг от друга, поэтому
обычно сигнал достигает одного уха несколько раньше, чем
другого. Даже если разница во времени прихода составляет
менее 1 мс, мозг отлично распознает направление.
Можно имитировать этот эффект при помощи DDL, посылая
незадержанный сигнал в левый гровкоговоритель, задержанный
(несколько миллисекунд) — в правый. У слушателя возникнет
впечатление, что источник сигнала находится справа.
Возьмем сигнал, в спектре которого содержится много средних
и высоких частот. Сделаем уровень сигнала в обоих
громкоговорителях одинаковым. Установим время задержки 10
мс: это слишком короткое время, чтобы появилось эхо, но
достаточно длинное, чтобы получился сдвиг фазы при
суммировании сигнала в моно.
Если имеется два DDL, то можно установить время задержки
10 мс для сигнала, поступающего в левый громкоговоритель, и
10 мс плюс модуляция — для сигнала в правом
громкоговорителе. Если скорость модуляции равна 1 цикл в
секунду, и глубина ее  210 мс, то получится следующая
картина: один конец "развертки" будет впереди сигнала, второй
будет отставать. Впечатление о направлении на источник тоже
будет меняться с частотой модуляции. Если у вас нет
автопаннера — попробуйте этот способ.
Зацикливание "замороженного" сигнала Потребуется DDL с временем задержки до нескольких секунд и
функцией freeze/trigger ("замораживание
сигнала"/"переключение"). Это позволяет сохранить в памяти
короткую вокальную фразу для последующего воспроизведения
и смешивания с записью (путем нажатия на кнопку "trigger").
Этот процесс называется "spinning" или "flying in". Эффект
применяется, когда на ленте имеется одна правильно спетая
фраза, которую надо использовать на протяжении песни. Если
нажать на кнопку "trigger" до того, как сэмпл кончился,
происходит новое переключение и в результате его —
характерный звук "scratch".
Если в DDL есть вход для внешнего триггера, то можно делать
запуск от ритммашины. Можно создать интересное
ритмическое эхо. Партия простого баса или синтезатора станет
более плотной, словно играет секвенсер. Такие функции есть не
во всех DDL, но можно этого добиться и с помощью тех
цифровых задержек, у которых есть либо аудиотриггер, либо
импульсный переключатель, либо преключатель от MIDI.
Стереодилэй
Современные устройства цифровой задержки имеют режим
стерео. Можно задать разное время задержки для разных
каналов. Если правильно выбрать время задержки, то возникнет
впечатление, что звук мечется по стереопанораме.
Стереодилэй используется также для создания ADT. В этом
случае каналы должны иметь разное время задержки. Тогда будет слышно, что играют три, а не два инструмента. Можно
также модулировать сигналы в обоих каналах. Более длинный
сигнал будет иметь более выраженную высотную модуляцию.
Впечатление, что исполнителей трое, возникает потому, что за
них играют три сигнала: левый, правый и "сухой".

intro:
Большинство компрессоров и гейтов устроены на основе аналоговых цепей. Большая часть всех эффектов, которые применяют изменение времени в любой форме, основаны на цифровой электронике: дилэи, ревербераторы, pitch shifters (устройства сдвига высоты сигнала), процессоры мультиэффектов и т.д. Прежде чем рассматривать работу какого-либо конкретного процессора, надо иметь представление о том, как вообще работает цифровая система (это поможет понять многое из того, что написано в технической документации подобных устройств).

На вход цифрового процессора поступает аналоговый сигнал (например, музыка). Сперва этот сигнал должен быть преобразован в цифровой вид.

Аналоговый сигнал — это изменение напряжения пропорционально изменениям состояние источника сигнала и изменениям окружающей среды. В случае со звуком аналоговый сигнал — это изменение напряжения, пропорциональное изменению звукового давления. Например, вибрации струны вызывают быстрые частые изменения звукового давления, и на выходе микрофона появляется переменное напряжение.

Цифровая система работает с двоичными числами — единицами и нулями; в цепи это — присутствие или отсутствие номинального постоянного напряжения. Преобразование аналогового сигнала в цифровой — это измерение напряжения аналогового сигнала через равные промежутки и получение двоичного кода.

Каждая секунда звучания сигнала может быть выражена в виде нескольких десятков тысяч чисел, каждый из которых соответствует конкретному моменту времени. Как кинолента: каждый следующий кадр немного отличается от предыдущего. Когда лента быстро проходит через проектор, возникает впечатление о движении. То же самое со звуком: если имеется достаточное количество моментальных измерений в секунду, то можно восстановить оригинальный звук.

title: О цифровых эффектах


extracted_text:
Негармоническое периодическое воздействие с периодом Т
равносильно одновременному действию гармонических сил с
различными частотами, а именно с частотами, кратными
наиболее низкой частоте n=1/T.
Это заключение является частным случаем общей
математической теоремы, которую доказал в 1822 г. Жан
Батист Фурье. Теорема Фурье гласит: всякое периодическое
колебание периода Т может быть представлено в виде суммы
гармонических колебаний с периодами, равными Т, T/2, T/3, T/4
и т.д., т.е. с частотами n=(1/T), 2n, 3n, 4n и т.д. Наиболее низкая
частота n называется основной частотой. Колебание с основной
частотой n называется первой гармоникой или основным тоном
(тоном), а колебания с частотами 2n, 3n, 4n и т.д. называются
высшими гармониками или обертонами (первым  2n, вторым
3n и т.д.).
Каждый звук, издаваемый различными музыкальными инструментами, голосами различных людей и т.п., имеет свои
характерные особенности  своеобразную окраску или оттенок.
Эти особенности звука называют тембром. На рис. 1 показаны
осциллограммы звуковых колебаний, создаваемых роялем и
кларнетом для одной и той же ноты. Осциллограммы
показывают, что период у обоих колебаний одинаков, но они
сильно отличаются друг от друга по своей форме и,
следовательно, различаются своим гармоническим составом.
Оба звука состоят из одних и тех же тонов, но в каждом из них
эти тоны  основной и его обертоны  представлены с разными
амплитудами и фазами.
Рис. 1. Осциллограммы звуков рояля и кларнета

Для нашего уха существенны только частоты и амплитуды
тонов, входящих в состав звука, т.е. тембр звука определяется
его гармоническим спектром. Сдвиги отдельных тонов по
времени никак не воспринимаются на слух, хотя и могут очень
сильно менять форму результирующего колебания.
На рис. 2 изображены спектры тех звуков, осциллограммы
которых показаны на рис. 1. Так как высоты звуков одинаковы,
то и частоты тонов  основного и обертонов  одни и те же.
Однако амплитуды отдельных гармоник в каждом спектре
сильно различаются. Рис. 2. Спектры звуков рояля и кларнета

description: Рис. 2. Спектры звуков рояля и кларнета

intro:
Негармоническое периодическое воздействие с периодом Т равносильно одновременному действию гармонических сил с различными частотами, а именно с частотами, кратными наиболее низкой частоте n=1/T.

Это заключение является частным случаем общей математической теоремы, которую доказал в 1822 г. Жан Батист Фурье. Теорема Фурье гласит: всякое периодическое колебание периода Т может быть представлено в виде суммы гармонических колебаний с периодами, равными Т, T/2, T/3, T/4 и т.д., т.е. с частотами n=(1/T), 2n, 3n, 4n и т.д. Наиболее низкая частота n называется основной частотой. Колебание с основной частотой n называется первой гармоникой или основным тоном (тоном), а колебания с частотами 2n, 3n, 4n и т.д. называются высшими гармониками или обертонами (первым - 2n, вторым - 3n и т.д.).

Каждый звук, издаваемый различными музыкальными инструментами, голосами различных людей и т.п., имеет свои характерные особенности - своеобразную окраску или оттенок. Эти особенности звука называют тембром. На рис. 1 показаны осциллограммы звуковых колебаний, создаваемых роялем и кларнетом для одной и той же ноты. Осциллограммы показывают, что период у обоих колебаний одинаков, но они сильно отличаются друг от друга по своей форме и, следовательно, различаются своим гармоническим составом. Оба звука состоят из одних и тех же тонов, но в каждом из них эти тоны - основной и его обертоны - представлены с разными амплитудами и фазами.

музыка

group: Дисциплины

доп. образование взрослых

group: Другое

title: О тембре звука


extracted_text:
"Особо охраняемые территории России.
Заповедники России"
Цели урока:
1. Расширить и углубить знания об особо охраняемых территориях.
2. Формировать представление о заповедниках, заказниках, национальных
парках и памятников природы России.
3. Определить роль охраняемых территорий.
4. Развивать навыки самостоятельной работы с источниками
географической информации, географическое мышление, способность
анализировать, делать выводы, устную речь, выступать перед
аудиторией и слушать выступления своих одноклассников.
5. Формировать экогеографическое мировоззрение.
Задачи учителя:
1. Организация учебной деятельности учащихся таким образом, чтобы
значительную часть знаний ребята приобрели самостоятельно.
2. Использование межпредметных связей с целью расширения и
углубления знаний учащихся по данной теме.
Тип урока:
Усвоение новых знаний (изучение нового материала), с элементами
 путешествия  по особо охраняемым территориям России.
Формы организации учебной деятельности учащихся на уроке:
 фронтальная;
 индивидуальная;
Методы обучения:
 объяснительноиллюстративный;
 репродуктивный;
 исследовательский.
Межпредметные связи:




география – история;
география – экология;
география – краеведение;
география – информатика.
Средства обучения:
1. Физическая карта России;
2. Карта “Заповедники России”;
3. Учебник: “География: природа России – 8 кл.”;
4. Тетради;
5. Схема: “Охраняемые территории России”;
6. Проектор. Компьютер. Компьютерные презентации учащихся;
Содержание урока: На доске тема: “Охраняемые территории России. Заповедники
России.  (слайд 1)
Охранять природу —
Значит охранять Родину.
М.М.Пришвин (слайд 2)
I. Оргмомент:
 приветствие;
 проверить подготовку ребят к уроку.
Ход урока
II. Постановка цели.
Учитель: У всего человечества есть общий дом – Земля. Он не так велик, как
нам кажется. И если мы не будем использовать природные ресурсы нашей
планеты рационально и благоразумно, то у человечества просто не будет
будущего.
        Проблемы рационального использования природных ресурсов тесно
связаны с проблемами охраны и преобразования природы.
        Беречь природу, охранять её богатства – конституционная обязанность
каждого человека.
Эпиграфом нашего урока являются слова Михаила Михайловича Пришвина:
«Охранять природу – значит охранять Родину»
Родина для нас в широком смысле этого слова  это Россия,  но  у каждого из
нас  есть малая Родина, а для нас это Алтайский край  частицей   которого
является  Красногорский район  и село Карагуж которому   исполнилось 200
лет.
На сегодняшнем уроке мы совершим путешествие по уникальным районам
России. Это охраняемые территории – заповедники, заказники, национальные
парки. Они предназначены для сохранения природных комплексов. Редких
видов животных и растений.
III. Изучение нового материала.
1) Работа тетрадью.
В тетради: тема урока.
Особо   охраняемые   природные   территории   —   одна   из   форм   сохранения
природы,   поэтому   относятся   к   объектам   общенационального   достояния,
сохраняя уникальные и типичные экосистемы, биологическое и ландшафтное
разнообразие.
2) схему ООПТ в тетрадь  (слайд 3)
3) Актуализация знаний.
Вопрос учителя: – Как вы думаете, когда люди задумались об охране
природы и почему?
Историческая справка развития заповедного дела в России Уже   на   самых   ранних   этапах   своего   развития   племена,   населявшие
территорию   нашей   страны,   обращали   внимание   на   необычные   явления
природы — водные источники с особо чистой или целебной водой, выходы
примечательных   горных   пород   и   минералов,   деревьяпатриархи,   места
концентрации   полезных   растений   и   животных.   Понимая   их   значение,   они
брали их под охрану, объявляя священными.
Позднее,   в   VI–VII   вв.,   возникла   еще   одна   форма   охраны   —   запрет   на
использование растительности и охоту в местах захоронения предков славян
— «жальниках». Именно в это время приобретает широкое распространение
термин «заповедник», т.е. повеление, запрещение, находящееся под запретом,
охраной.
Со времен княгини Ольги летописи упоминают о наличии таких угодий на
всей   территории   Киевского   княжества,   т.е.   существовала   сеть   заповедно
заказных   территорий,   богатых   по   видовому   и   количественному   составу,
которые   послужили   основой   для   создания   заповедных   территорий   в   наше
время.
    Заповедниками в полном смысле сегодняшнего понимания этого термина
служили в России XVI–XVIII вв. «засечные полосы» — пограничные леса. По
указу 1638 г. следовало «учинить заказ крепкий, чтобы в заповедный засечный
лес   никакой   человек   для   бортных   ухожий   (лесное   пчеловодство)   и   для
рыбных ловель, и бобровых, и выдряных гонов... не ходил». А нарушителям
грозило «быть в смертной казни без всякой пощады».
      Несомненный вклад в дальнейшее формирование идей заповедности внес
Петр I указом от 19 ноября 1703 г. об учреждении «заповедных участков» и
объявлении «заповедных деревьев», нарушение которого каралось смертной
казнью.   И   уже   тогда   были   предприняты   первые   шаги   по   инвентаризации
отдельных  биологических   объектов  этих  площадей:   учет  дичи,  описание  и
картирование   заповедных   деревьев,   дубовых   насаждений.   Петр   I   указал
«заботиться о сохранении лесов и во всех местах, где возможно, добрые и
притом другие потребные веши насаждать и возвращать».
 Понятие заповедности в XIX в. главным образом связано с охраной лесов, что
создавало благоприятные условия для существования животного мира. Указ
Сената от 10 ноября 1832 г. повелевал выделять в неприкосновенный запас из
лесов   казенных   крестьян   «заказные   рощи»,   получившие   название
«заповедные».   Их   охрана   возлагалась   на   волостные   правления.   Такая
практика надежно обеспечивала сохранение лесов для будущих поколений.

Основы   современного   отечественного   заповедного   дела   были   заложены   в
конце   XIX   —   начале   XX   вв.   идеями   выдающихся   русских   ученых
естествоиспытателей:   В.В.  Докучаева,   И.П.  Бородина,  Г.Ф.   Морозова,  Г.А.
Кожевникова, В.П. СеменоваТянШанского, А.Н. Формозова и др.
Первый общегосударственный акт «Об установлении правил об охотничьих
заповедниках» принят в октябре 1916 г. царским правительством. В декабре того   же   года   «распоряжением,   объявленным   Правительствующему   Сенату
Министром   Земледелия»,   на   берегу   озера   Байкал   был   создан   первый
государственный заповедник — Баргузинский.

В настоящее время на территории России насчитывается 102 государственных
природных заповедник и 40 национальных парков
(Слайд 4)
3)Запись определения в тетрадь«заповедник»
 Презентация 1«Баргузинский заповедник» Пилюгин Андрей
  «Астраханский заповедник»Какей Настя
Презентация 2

Презентация
  3 «Кавказский заповедник» Снегирёв Дима

Презентация 4 «Алтайский заповедник»Старикова Маша
Слайд 5
4)Записать определение «Заказник»
На территории Алтайского края насчитывается 33 заказника   выполняющие
 охрану растительного и животного мира.
На нашей малой родине в Красногорском районе в 1997 году образован
Михайловский заказник(слайд 6)
Территория заказника принадлежит Красногорскому району Алтайского края.
Он создан для сохранения кедровых лесов в верховьях р. Чапша, редких и
исчезающих растений и животных, а так же поддержания экологического
равновесия горной тайги. Основные задачи:
∙ сохранение ландшафтов среднегорий Алтая;
∙ сохранение комплекса животных горной тайги и мест их естественного
обитания;
∙ сохранение редких и исчезающих видов растений и животных;
∙ экологическое воспитание и просвещение.
Всего в России более 4000 заказников, общей площадью более 60 млн. га.
Определение в тетрадь  Памятники природы (слайд 7)
Слайд 8  Памятники природы — это взятые под охрану отдельные
невосполнимые природные объекты, имеющие научное, историческое и
культурноэстетическое значение (пещеры, геологические
обнажения, водопады, минеральные источники, палеонтологические
объекты, отдельные вековые деревья и т. п.).
В Алтайском крае утверждено 100 памятников природы, из них 54
геологических, 31 водный, 14 ботанических и 1 комплексныйВсего в России
2500.
Презентация 5 Красногорские могильники Жданова Наташа
Определение в тетрадь  «национальные парки»(слайд 9)
Презентация 6 Национальный парк «Тургояк»Бутина Алина
Учитель:  Так значит какие задачи выполняются при организации
заповедников и заказников? – Сохранение живых организмов.
– Охрана окружающей среды.
– Предупреждение развития разрушительных процессов.

В декабре 2011 г. Правительство Российской Федерации утвердило
Концепцию развития особо охраняемых природных территорий федерального
значения на период до 2020 г., подготовленную Минприроды России.
Концепция рассматривает вопросы совершенствования законодательства и
государственного управления, экономического, финансового и кадрового
обеспечения ООПТ, организации охраны и защиты природных комплексов,
сохранения культурного наследия, развития познавательного туризма,
международного сотрудничества и расширения географической сети ООПТ.
В частности, до 2020 г. предусмотрено года создание 11 новых заповедников,
20 национальных парков и 3 федеральных заказников. В 2012 г. планируется
создание государственного природного заповедника «Ингерманландский»
(Ленинградская область) и не менее трёх национальных парков – «Берингия»
(Чукотский автономный округ), «Онежское поморье» (Архангельская
область), «Земля леопарда» (Приморский край).
Заключение
Подошёл к концу наш урок наше путешествие по ООПТ  России,  и
 в заключение урока я хочу вернуться к эпиграфу:
 «Охранять природу –значит хранять Родину, а наша родина – это наше село ,
 а как мы с вами можем охранять природу?
А теперь каждый из вас скажет что он взял с сегодняшнего урока:
Рефлексия
(слайд10)
 Ребята по кругу высказываются одним предложением, выбирая
начало фразы из рефлексивного экрана на доске:
1. сегодня я узнала…
2. было интересно…
3. я поняла, что…
4. меня удивило…
5. мне захотелось…
6. я попробую
Выставление оценок: К сегодняшнему уроку вы проделали очень большую
работу и я считаю что вы поработали  на  «Отлично»
Спасибо за урок!
1.характеристика класса
в классе 6 человек, 4  хорошиста и 2троешника
2.моя внеурочная деятельность «Экологическое воспитание в сельской
школе»
3.икт –сами работаем 4.дети проделали большую работу.
4.и поэтому я ставлю такие цели урока

file_name: охраняемые территории россси.docx

intro: Проблемы рационального использования природных ресурсов тесно связаны с проблемами охраны и преобразования природы. Беречь природу, охранять её богатства – конституционная обязанность каждого человека.Родина для нас в широком смысле этого слова - это Россия,  но  у каждого из нас  есть малая Родина, а для нас это Алтайский край  частицей   которого является  Красногорский район  и село Карагуж которому   исполнилось 200 лет.

title: Разработка урока "Особо охраняемые территории России. Заповедники России"


extracted_text:
Наличие у человека двух ушей, разнесенных друг от друга на
расстояние порядка 21 см, позволяет определять направления
на источники звука, их удаленность, размеры. В обычных
условиях слух способен определять угловое перемещение
источника звука в горизонтальной плоскости с точностью около
3...4 градусов. При неподвижном источнике звука слух
способен определить направление на него не точнее 12
градусов, а по вертикали  17...20 градусов.
Такие локационные способности слуха называют бинауральным
эффектом и объясняют неодновременностью достижения
звуковыми волнами каждого уха, неодинаковым уровнем
звуковых давлений в слуховых проходах, особенностями
тембров знакомых источников звуков и их изменений.
На самых низких частотах, ниже 300 Гц, бинауральный эффект
практически отсутствует и ухо не фиксирует направление
звука. На частотах от 300 до 1000 Гц становится заметным
сдвиг фаз звуковых волн, попадающих в правое и левое ухо.
Мозг мгновенно вычисляет, какому направлению может
соответствовать эта разность, и таким образом определяет,
откуда идет звук. На частотах более 1000 Гц сдвиг фаз
становится очень небольшим (длина волны уменьшается) и
поиск направления осуществляется за счет сравнения силы
звука, приходящего с разных сторон. Рис. 1. Акустическая система для создания эффекта
интегральной локализации (локализации суммы)

На рис. 1 показаны два одинаковых громкоговорителя (АС) 1 и
2, расположенные на расстоянии 2L один от другого. На
расстоянии Х от базы АС на оси симметрии расположен
слушатель, уши которого находятся на расстоянии r1 и r2 от
соответствующих АС.
Если на обе АС подать одинаковый сигнал, то звук от каждой
АС достигнет ушей одновременно: правого от АС1, а левого
от АС2. Идентичность звуков не позволит слуху разделить их в
пространстве на левый и правый. Так создается слуховая
иллюзия: визуальный (кажущийся) источник звука как бы
находится в середине базы  между АС.
Если уменьшить громкость АС1, то это будет воспринято
слухом как перемещение КИЗ в сторону АС2 и наоборот.
Таким образом, варьируя громкость звучания левой и правой
АС, можно вызывать и поддерживать иллюзию перемещения
виртуального источника звука (КИЗ). Это явление называют
интегральной локализацией (или локализацией суммы). Рис. 2. Зависимость локализации от: а) разных уровней звуковой
энергии сигналов в каналах; б) от временного сдвига сигналов в
каналах

Аналогичную иллюзию перемещения КИЗ можно получить,
создавая запаздывание звука в одной из АС. При этом
виртуальный источник звука перемещается в сторону АС,
излучающей звук с опережением по времени Dt>1,1 мс. На рис.
2 показаны зависимости локализации КИЗ соответственно от
разности уровней и временного сдвига сигналов в каналах. Оба
эти эффекта широко используются при записи музыки.
Рис. 3. Влияние запаздывающего повторения сигнала на
локализацию виртуального источника звука

При одинаковых уровнях основного и задержанного сигналов виртуальный источник звука ощущается на месте физически
существующего источника, излучающего опережающий сигнал.
Источник звука, излучающий задержанный сигнал, не
ощущается вовсе, но его присутствие проявляется в виде
повышения общей гулкости звучания. При задержках одного из
сигналов на время более 50 мс наличие запаздывающего сигнала
ощущается как помеха в виде эха, хотя положение КИЗ
остается неизменным. Отсюда следует, что опережающий
сигнал при одинаковом уровне с задержанным полностью
подавляет (маскирует) последний. Повышая уровень
запаздывающего сигнала, можно добиться того, что оба
источника звука будут восприниматься раздельно даже при
запаздывании менее 50 мс. На рис. 3 показано необходимое
превышение уровня (DL) запаздывающего сигнала в
зависимости от временной задержки. При t = 15...20 мс уровень
задержанного сигнала должен быть повышен на 11 дБ, чтобы
оба источника звука воспринимались раздельно. При t < 50 мс
для этого эффекта достаточно превышение уровня всего на 6
дБ. При t = 65 мс запаздывающий сигнал ощущается как эхо.
При t < 5 мс наблюдается неустойчивый режим: виртуальный
источник звука как бы перепрыгивает из одной АС в другую,
совпадая то с источником опережающего, то с источником
задержанного сигнала.
Если источники звука резко различаются по тембру, это может
привести к раздельному ощущению двух звуковых объектов
даже при равных уровнях интенсивности обоих сигналов.

intro: Наличие у человека двух ушей, разнесенных друг от друга на расстояние порядка 21 см, позволяет определять направления на источники звука, их удаленность, размеры. В обычных условиях слух способен определять угловое перемещение источника звука в горизонтальной плоскости с точностью около 3...4 градусов. При неподвижном источнике звука слух способен определить направление на него не точнее 12 градусов, а по вертикали - 17...20 градусов.

title: О бинауральном эффекте


extracted_text:
Программные (или виртуальные) синтезаторы получают все
более и более широкое распространение. Не существует,
наверное, ни одного вида синтеза, который хитрые
компьютерщики не реализовали бы программно. Да и некоторые
способы звукообразования появились явно не без их участия. В
данной статье речь пойдет о таком способе синтеза звука, как
Frequency Modulation (FM), или частотная модуляция.
Прежде чем говорить о синтезе звука, давайте всетаки
разберемся, что же такое модуляция вообще и FMмодуляция в
частности. Музыканты слово "модуляция" понимают посвоему,
как смену тональности музыкального произведения. Однако в
физике данный термин подразумевает изменение по заданному
закону во времени величин, характеризующих какойлибо
регулярный процесс. Что в применении к радиоэлектронике
обозначает, грубо говоря, влияние одного электрического
сигнала на другой, или еще проще — результат воздействия
волны на волну. Как и многое другое, модуляция была
позаимствована разработчиками музыкальных инструментов у
связистов. Любая полезная информация — музыка, речь и т. п. (даже точкитире и сигналы радиомаяков) — посылается в
эфир радиопередающей станцией не в явном, а как бы
зашифрованном виде. Реально антенна передатчика излучает в
пространство так называемую несущую волну — периодические
электромагнитные колебания с частотой, превышающей на
несколько порядков среднюю частоту полезного сигнала. Эту
несущую волну вырабатывает специальный генератор высокой
частоты. Передача же самого полезного сигнала производится
при помощи изменений во времени некоторых параметров
несущей волны, например, ее амплитуды или частоты. Такое
кодирование осуществляет специальный блок передатчика —
модулятор. При амплитудной модуляции передаваемый сигнал
изменяет амплитуду несущей частоты, "рисуя" ее мгновенные
значения по форме своей волны (т. е. по изменению собственной
амплитуды), словно по лекалу (рис. 1).
рис. 1. Амплитудная модуляция

Огибающая линия амплитудных вершин и есть модулированный
полезный сигнал, причем верхняя (положительная) огибающая находится в фазе, а нижняя (отрицательная) — со сдвигом на
180 градусов. Частотная же модуляция характеризуется
воздействием не на амплитуду, а на частоту несущей волны. На
рис. 2 видно, как при увеличении амплитуды модулирующего
сигнала увеличивается и частота несущего. В современной
радиосвязи используется модуляция и других типов: фазовая,
частотнофазовая, импульсная, амплитудноимпульсная,
фазовоимпульсная и т. д., и т. п.
рис. 2. Частотная модуляция

"А когда же про синтезаторы?" — спросите вы. Не волнуйтесь,
я уже о них и рассказываю. Дело в том, что некоторые блоки
синтезаторов принципиально не отличаются от аналогичных
модулей радиопередатчиков. Вполне возможно, в самых ранних
экспериментальных макетах вообще использовалась "начинка"
старой радиоаппаратуры. Ведь что такое эффект тремоло? Это
амплитудная модуляция. А вибрато? Правильно, частотная.
Характерный эффект "кручения" фазы волны — это не что
иное, как фазовая модуляция. Про аналогию генератора несущей частоты и осцилляторов я даже говорить не буду. Само
собой, вырабатываемые осцилляторами волны имеют звуковую
частоту. Генераторы низкой частоты (LFO) производят волны
еще меньших частот — от нуля и до сотни герц, которые
используются для различных модуляционных эффектов (в
частности, вибрато и тремоло). Ту же задачу выполняют и
генераторы огибающей (EG), только они формируют
непериодические модулирующие сигналы — за управление
динамикой сигнала (а часто и частотой среза фильтра) в
большинстве синтезаторов отвечают именно они.
Однако приведенные примеры использования модуляции
непосредственно к синтезу звука отношения еще не имеют, хотя
ее возможности в звукообразовании ничуть не менее обширные.
Предлагаю небольшой эксперимент. Возьмите любой
синтезатор, LFOгенератор которого способен вырабатывать
сигналы частотой хотя бы 80100 герц (подойдет и виртуальный
инструмент для Emagic Logic — Emagic ES2). Оставьте всего
один активный осциллятор, и для чистоты эксперимента
настройте его на волну синусоидальной формы. Направьте LFO
на управление усилением или высотой тона и установите
значение глубины достаточное, чтобы хорошо слышать
воздействие. А теперь нажмите ноту на клавиатуре (желательно
пониже) и покрутите Rate — ручку частоты LFO. Как видите,
результат модуляции воспринимается как эффект
амплитудного или частотного вибрато лишь при небольших
значениях Rate. Когда же колебания начинают сливаться (от 30
герц и выше), изменяется тембр ноты — как будто к ней
добавили дополнительные гармоники. К тому же при управлении LFO частотой осциллятора (то есть при частотной
модуляции) эффект проявляется ярче. В чем же тут дело? На
выходе блока при амплитудной модуляции одной волны другой
будут присутствовать частоты обеих, а также их сумма и
разность. Иными словами (если пересчитать на аддитивный
синтез), получаем результат, аналогичный сложению сигналов
четырех осцилляторов.
Частотная же (FM) модуляция дает еще больше новых частот,
но механизм их возникновения требует некоторых
дополнительных пояснений. При FMмодуляции волна с
модулирующего генератора подается на вход несущего,
суммируясь по частоте с его волной. Соответственно, с чем
большей амплитудой поступает модулирующая волна, тем
сильнее выражается частотное отклонение несущей и тем
богаче будет спектральный состав результирующего сигнала. В
радиотехнике все дополнительные частоты, которые возникают
в несущей волне при частотной или амплитудной модуляции,
называются боковыми частотами (Sidebands). Боковые частоты
могут быть верхними и нижними — то есть располагаться с
обеих сторон от несущей частоты. Нетрудно сообразить, что
именно они определяют тембр звука, полученного посредством
FMмодуляции. Количество и значения боковых частот
определяются как входной амплитудой модулирующего
сигнала, так и соотношением частот модулирующей и несущей
волн. Эта зависимость, представляющая собой сложную
функцию суммы и разности величин частот обеих волн,
помноженных на соответствующие коэффициенты, описывается
весьма непростыми математическими уравнениями, приводить которые в рамках данной статьи я не вижу смысла. Достаточно
будет сказать, что отношение частот модулирующей и несущей
волн напрямую влияет на "музыкальность" результата, — будут
ли возникающие боковые частоты гармоническими
составляющими основного тона или нет. Ну, а тут уже рукой
подать и до практической реализации FMсинтеза.
Говоря об использовании модуляции для синтеза звука, стоит
также упомянуть разновидность импульсной модуляции, когда
сигналы LFOгенератора, внешнего контроллера или еще какого
источника управляют шириной импульса прямоугольной волны.
Для придания волнам негармонических составляющих
применяется кольцевая модуляция (Ring Modulation) — вид
амплитудной модуляции, при которой волны источников не
складываются, а перемножаются. Впрочем, я немного
отвлекся...
Впервые о применении частотной модуляции для синтеза звука
задумался в 1966 году американец John Chowning (рис. 3), в
будущем директор Центра компьютерных исследований музыки
и акустики (CCRMA) Стенфордского университета, а на тот
момент времени — преподаватель композиции кафедры
электронной музыки. Любопытно, что навели его на эту идею опыты с эффектом
частотного вибрато. После четырех лет экспериментов он
понял, что метод, который он назвал FMсинтезом, может быть
с успехом использован производителями музыкальных
инструментов. Увы, тогда еще не пришла эра повсеместного
распространения персональных компьютеров и цифрового
звука, а FMсинтез оказался слишком сложным для аналогового
управления. Вся надежда была на крупных производителей
электроорганов (Wurlitzer, Lowry, Hammond и др.), которые,
однако, не проявили интереса к новой технологии. Зато ей
заинтересовалась фирма Yamaha, делавшая тогда самые первые
шаги на американском рынке музыкальных инструментов, и в
США для консультаций с изобретателем приехал молодой
японский инженер Kazukiyo Ishimura. Как он вспоминал
впоследствии, компания вполне отдавала себе отчет в
трудностях практической реализации данного метода синтеза,
однако уже тогда Yamaha делала ставку на развитие цифровых
технологий, справедливо считая их неотъемлемой частью
электроинструментов будущего. Было заключено лицензионное
соглашение о предоставлении компании исключительных прав
на технологию FMсинтеза, принесшее университету в общей сложности больше 20 миллионов долларов и ставшее вторым
наиболее прибыльным соглашением за всю историю Стенфорда.
Эти вложения вполне себя оправдали — с появлением нового
поколения цифровых процессоров, отвечавших предъявляемым
требованиям по вычислительной мощности, Yamaha создает и в
1983 году выпускает на рынок свою легендарную модель DX 7
(рис. 4), ставшую безусловным хитом восьмидесятых.
Синтезатор Yamaha DX 7 был полностью цифровым и
использовал для звукообразования частотную модуляцию
(впоследствии такой вид синтеза даже получил особое название
— FM Digital Synthesis). Модель имела огромный успех. За
четыре года производства (с 1983 по 1987) было продано более
160000 экземпляров, а среди нескончаемого списка
использовавших ее музыкантов можно видеть множество
известных имен.
Основу DX 7 составляют шесть звукообразующих модулей,
получивших название "операторы" (Operators). Что это такое? В качестве кирпичиков для создания сложных звуков в
синтезаторе используются простейшие синусоидальные волны.
Каждый из производящих эти волны осцилляторов имеет свои
собственные генератор огибающей (EG), усилитель и сумматор
(рис. 5).
Вот такой комбинированный модуль и называется оператором.
Если выход одного оператора направить на вход другого, на
выходе последнего будет частотномодулированный сигнал
(рис. 6).
Первый оператор будет в этом случае модулирующим (modulator), а второй — несущим (carrier). Поскольку
операторов не два, а целых шесть, появляется множество
вариантов их коммутации. В синтезаторе DX 7 нет возможности
самому составлять цепочки операторов, но тридцати двух
штатных комбинаций вполне хватает для работы, что еще раз
доказывается огромной популярностью синтезатора. Схему
соединения операторов назвали "алгоритмом" (Algorithm).
Кстати, я не случайно упоминаю оригинальные названия —
впоследствии они стали традиционными. Алгоритмы
предлагались самые разные: операторы можно было включить
последовательно, параллельно и смешанно (на рис. 7 приведены
примеры некоторых из них).
Весьма интересен вариант включения оператора с обратной
связью (Feedback) — он при этом модулирует сам себя. Можно
охватить обратной связью даже целую цепочку операторов (рис.
8). Представляете, сколько получится разных оттенков звучания? И каждый из них легко восстановить в любой момент
благодаря цифровой системе управления (если вы, конечно, не
забыли сохранить пресет). Но это еще не все! Наличие у
каждого оператора отдельного генератора огибающей
позволяет создавать сложные тембры, способные изменять свой
спектральный состав во времени. Если вы разобрались с
теорией, то без труда сообразите, что воздействие огибающей
на модулирующий оператор проявится изменением тембра
несущего (помните, от значения амплитуды модулирующей
волны напрямую зависит отклонение частоты несущей).
Звук у синтезатора получился совершенно особенный. Во
первых, изза отсутствия у DX 7 даже намеков на эффекты,
общее звучание оказалось довольно сухое и холодное. Во
вторых, наложил отпечаток и сам метод синтеза: басы вышли
очень энергичные, органы —"жирные", а лиды —
экспрессивные. Очень удачно звучат колокола, вибрафоны,
маримбы и т. п. У синтов получилась такая "ядерная" взрывная
атака, что они прошибают в миксе самые громкие партии.
Тембры, изменяющиеся во времени, звуковые эффекты,
металлические звуки были просто вне конкуренции. Возможностей хватало фактически на все музыкальные стили!
С электрическим пианино вообще произошел казус. Звук
электропиано в DX 7 (или, как его еще называют, DX piano)
оказался настолько удачным, что производители настоящих
электропиано практически разорились.
Еще из достоинств синтезатора стоит отметить полюбившуюся
музыкантам качественную пятиоктавную клавиатуру, с хорошей
чувствительностью к динамике и послекасанию.
Были, конечно, и недостатки — как у конкретного
инструмента, так и у способа звукообразования. DX 7
однотембрален, имеет не слишком большую полифонию,
маловато памяти и весьма посредственные ЦАП. Кроме того,
выход синтезатора... монофонический. Есть неувязки и с
реализацией MIDIпротокола. Но, тем не менее, ни один из
следующих синтезаторов Yamaha, невзирая на многочисленные
улучшения и нововведения, не смог даже приблизиться к
уровню популярности DX 7.
Главный недостаток самого FMсинтеза — неспособность при
его помощи полноценно имитировать акустические
инструменты. Даже если вы никогда не прикасались к
настоящему FMсинтезатору, наверняка вам приходилось хоть
раз в жизни слышать дешевую компьютерную "звуковушку" —
Adlib, Ess, Sound Blaster 16/Pro и т. п., штатный "синтезатор"
которой (OPL2 или OPL3) работает по принципу частотной
модуляции. Конечно, я далек от мысли сравнивать эти
"свистки" с профессиональной техникой, но общее впечатление они дают верное — гитары, рояли, барабаны, скрипки звучат
как с того света, а вот различные колокольчики, "пинькалки",
органы и вудблоки — очень даже натурально.

title: О FM-синтезе звука


extracted_text:
Большинство программистовлюбителей синтезаторов обычно
расценивает FM синтез, как чёрное волшебство. Yamaha DX7
первый наиболее популярный FM синтезатор (как сообщали,
при 90 % возврата на обслуживание имел полные
неповрежденные изначальные установки). Вы вероятно уже
слушали пресеты Sytrusа и удивляетесь, «как он это делает?».
Далее вы, скорей всего, искали в Интернете руководства по FM
синтезу, вот только большинство из них описывает, как
программировать на DX7 (или на его аналогах), для того чтобы
создать несколько специфических звуков, но нет ничего про то,
как это применить к Sytrusу. Данное руководство поможет
осмыслить часть загадочного о FM синтезе, и помочь вам в
дальнейшем понять, что делают все эти ручки и ползунки на
Sytrusе.
Операторы, матрица модуляции и фильтра
Это руководство полностью о FM синтезаторе Sytrus, и предназначено для изучения наиболее важных его инструментов
управления. Здесь мы не будем описывать каждый контроллер и
переключатель, тем более, как он влияет на сигнал. Но всё же
после прочтения этого руководства, вы поймете:
 Что такое "Оператор"
 Как   формировать   матрицу   модуляции,   чтобы   она   делала
разводку   сигналов   от   осцилляторов   через   модуляторы,
фильтры и процессоры эффектов на выход
 Как применить фильтр к оператору
 Разницу между FM и субтрактивным (subtractive) синтезом
Шаг 1. Изучение основ субтрактивного синтеза
Начнём с простых форм волны, фильтров и огибающих, чтобы
получить различные "эффекты" на выходе. В субтрактивных
синтезаторах вы можете двигать ручки произвольно и слышать
разницу в звуке уже на момент изменения. 3xOSC и TS404 дают
хорошую основу для начала. Как только вы освоились с такими
терминами как "oscillator" (осциллятор), "LFO" (огибающая),
"cutoff" (частота среза), и "ADSR" (Attack (атака), Decay (спад),
Sustain (задержка) и Release (окончательное затухание)) можете
приступать.
Шаг 2. Понятие того, что мы увидели в Sytrus 1. Добавьте Sytrus. Щёлкните в верхнем левом углу окна и
выберите   пресет   по   умолчанию   ("Default"      с   типовыми
настройками). Этот пресет играет чистую синусоидальную
волну на выход, мимо матрицы 9х9 (справа).
2. Нажать   слева   вверху   на   вкладку   "MAIN",   чтобы
посмотреть,   как   выставлены   все   настройки   синтезатора.
Эти параметры оперируют сигналом, который выходит из
модулей
synth/filter/pan/fx
(синтез/фильтр/панорама/эффект). Тут можно регулировать
огибающие   уровня   громкости   и   фильтра,   подстроить
основные полосы эквалайзера, добавить эффект унисона, а
также   управлять   параметрами   контроллеров   модуляции
X/Y.

3. Нажмите   вверху   окна   на   вкладку   "OP   1".   Эта   панель
определяет первый оператор. Оператор – это просто форма
волны; некий аудио сигнал. Он показан в виде одного цикла
в   прямоугольнике   вверху   слева.   Слайдеры   и   ручки,
размещённые   справа   от   него,   позволяют   регулировать
некоторые   характеристики   волны   (в   том   числе   и   ряд
кнопок   "PAN",   "VOL",   и   т.п.).   С   "OP   2"   по   "OP   6"
соответственно настраиваются ещё 5 видов волн.
4. Нажмите сверху на "FILT 1".  Эта панель конфигурирует
"Фильтр   1".   Группы   и   ряды   кнопок   позволяют   вам
настраивать   характеристики   фильтра,   который   будет обрабатывать   выходы   операторов.   "FILT   2"   и   "FILT   3"
соответственно позволяют настроить ещё два фильтра.
5. Нажмите   сверху   на   вкладке   "FX".   Тут   можно   настроить
основную   цепь   эффектов,   состоящую   из   установок
панорамирования,   хоруса,   трёх   видов   задержек   и
ревербератора.
Шаг 3. Sytrus, субтрактивный синтез
Часть 1. Пилообразная волна
Для осуществления первого шага в изучении программирования
Sytrusа, мы исследуем его способности как субтрактивного
синтезатора. Причем мы будем основываться на наших
вышеупомянутых знаниях из Шага 0, поскольку мы только что
начали изучать Sytrus, следовательно – это не должно
показаться слишком сложно.
1. Вернёмся снова к панели "OP 1" и подвигаем слайдер "SH"
(тот,   что   справа   от   формы   волны).   Когда   мы   его   будем
двигать вверх, то форма волны будет плавно переходить из
волны синуса в треугольную потом в пилообразную, затем в
квадрат,   заканчивая   квадратным   импульсом.   Поставьте
слайдер в среднее положение (50%), получив пилообразную волну. Сыграйте несколько нот и послушайте режущий звук
пилообразной волны.
2. Теперь   мы   обратим   внимание   на   матрицу   модуляций.   В
пресете  "Default"   активна  только  одна  ручка –  справа,  в
конце строки OP1, в столбце "OUT" (эта ручка полностью
накручена на 100%). Она указывает на то, что выходной
сигнал   от   OP1   должен   идти   прямо   к   выходу   на   мастер
уровень. С помощью верхних ручек столбца "OUT" можно
настроить   громкость   каждого   из   шести   Операторов   на
выходе.   Нижние   три   ручки   указывают   на   тоже   самое,
только применительно к выходам с фильтров "FILTER 1",
"FILTER 2", "FILTER 3".
Шаг 4. Sytrus, Субтрактивный синтез
Часть 2. Основы огибающей фильтра
1. Теперь   мы   применим   обычный   фильтр   к   Оператору   1.
Сначала щелкните правой кнопкой мыши на ручке выхода
(OUT) Оператора 1 в строке OP1, в матрице модуляции,
для того чтобы заглушить его. Проиграйте несколько нот.
Обратите внимание, что Sytrus теперь не выдает никакого
звука.   Всё   верно,   потому   что   как   минимум   одна   из
различных ручек на выходе OUT должна быть накручена,
для того чтобы выдавать хоть какойто выходной сигнал. Итак,   теперь   активируем   выход   фильтра   1   –   установим
ручку   выхода   (OUT)   в   строке   F1   на   100%.   Проиграем
несколько   нот   –   звук   всё   ещё   не   появился.   На   данный
момент мы посылаем 100% выходного сигнала с фильтра 1
на   основной   выход.   Однако   на   вход   фильтра   не   подан
никакой   сигнал,   так   что,   следовательно,   и   звук
воспроизводиться не будет.
2. Для посыла хоть какогонибудь сигнала с OP1 на фильтр 1
переведите   ручку   F1   в   столбце   OP1   в   положение   100%.
Проиграйте   несколько   нот.   Теперь   пилообразная   волна
обрабатывается   заданным   по   умолчанию   фильтром   1,   в
процессе получается звук horn (чтото наподобие рожка).
3. Активировать  огибающую  частоты  среза  (cutoff  envelope)
для   первого   фильтра.   Нажимаем   на   вкладке   "FILT   1"
вверху окна. Она отображает настройки первого фильтра
(Filter   1).   Нажимаем   по   кнопке   "CUT"   (в   середине   ряда
кнопок).   Видим   параметры   огибающей   частоты   среза.
Щелкаем кнопку "ENV" (если не активна), для того чтобы
отобразить заданную по умолчанию огибающую. Прямо её
под графическим отображением видим четыре ручки для
настройки атаки (Attack), спада (Decay), задержки (Sustain)
и окончательного затухания (Release). Слева от этих ручек
находиться маленький переключатель для активации этой
графической   огибающей   (по   умолчанию   находиться   в
выключенном положении). Нажмите на переключатель для
включения  огибающей  фильтра.   Сыграйте  несколько  нот.
Обратите внимание, как огибающая фильтра меняет звук
"рожка". Поэкспериментируйте с ATT, DEC, SUS, и REL, чтобы услышать и хоть немного понять, как они изменяют
звук волны.
Шаг 5. Вступление к модуляции
Модулирование – это, в основном, объединение двух волн
волшебным способом, для того чтобы создать более
насыщенный спектр сигнала на выходе. Является важным
обратить внимание на то, что ОР1 модулирующий ОР2
(ОР1*ОР2) не выводиться на тот же выход что и ОР2
модулирующий ОР1 (ОР2*ОР1). Не столько важно, сколько
нужно знать, что регулируя параметр модуляции ОР1/ОР2, мы
получаем сигнал уже на другом выходе, чем регулируя
параметр модуляции ОР2/ОР1.
Шаг 6. Sytrus, FM синтез, простая модуляция
1. Сперва,   деактивируем   фильтр   путём   нажатия   правой
кнопки   мыши   на   ручке   ОР1/F1.   Заново   активируем   ОР1
выход, также нажимая правую кнопку мыши уже на ручке
OUT/ОР1.   Проиграйте   несколько   нот.   Звук   снова   стал
чистым,   не   фильтрованным,   режущим   –   пилообразной
волной.
2. Теперь   применим   к   нему   немного   модуляции.   Сначала
проиграйте   несколько   нот,   чтобы   почувствовать   и запомнить,   как   звучит   не   модулированная   пилообразная
волна. Теперь переведите ручку в столбике ОР2 ряда ОР1 в
положение 25%. Проиграйте несколько нот. Слышите, как
слегка изменился режущий звук? – ОК. Теперь переведите
ручку с положения 25% в 50% и послушайте, как снова
изменился   звук.   Также   попробуйте   в   положении   75%   и
100%.
Поздравляем! Вы создали FM синтезированный звук!
Шаг 7. Фильтрация модулированного сигнала
1. Теперь   применим   фильтр   к   модулированному   сигналу,
который   мы   создали   выше.   Деактивируем   ОР1   выход
правым   щелчком   на   ручке   OUT/OP1.   Проверьте,   чтобы
ручка OUT/F1 была активна. Если это не так, активируйте
её правым щелчком. Переведите ручку OP2/F1 в положение
100%.   Сыграйте   несколько   нот.   Звук   стал   чистой
синусоидальной   волной.   Что   же,   собственно,   только   что
произошло?
Что ж – мы фактически пустили OP2 (немодулированную
синусоидальную волну) на вход первого фильтра. Оператор 2 у
нас всё ещё остался со стандартными настройками и синус волной, поэтому на выход генерируется фильтрованный
синусоидальный сигнал, или, другими словами – синус волна.
Всё что нам нужно – это пустить OP1 на фильтр 1 (это, скорей
всего, и является, непосредственно, самой запутывающей
особенностью матрицы модуляции). Это как раз то, когда Я
упоминал, что OP1*OP2 не тоже самое, что OP2*OP1 (хоть и
звучит одинаково). С тех пор, как мы сформировали ОР2 для
модуляции ОР1, чтобы впоследствии отправить
модулированный ОР1 на модуль фильтра, мы, соответственно,
для посыла сигнала, должны использовать в столбце ОР1 ряд F1
(наш так называемый фильтр 1).
2. Для направления ОР1 на вход фильтра 1, деактивируйте
правым щелчком ручку ОР2/F1 и заново активируйте ручку
ОР1/F1, также нажимая на ней правым щелчком. Теперь мы
пропустим   модулированный   сигнал   ОР1   через   фильтр.
Проиграйте   несколько   нот.   Сейчас   фильтр,   который   мы
создали выше, обрабатывает модулированный сигнал ОР1.
Шаг 8. Однозначная разница между FM и субтрактивным
синтезом
Субтрактивный синтез использует обогащенные формы волн
(треугольные, квадратные и т.п.), как базовый сигнал перед
применением фильтрации, в результате получая более
насыщенный гармониками синтезированный сигнал. FM синтез создает более сложные формы волн путем модуляции одной
волны другой, в результате получая "ломанную" сигнала
носителя (то есть бывший модулированный оператор). Вот так
вот. Оба вида синтеза в процессе могут использовать фильтры,
огибающие и модуляторы. Как только вы усвоите, как
использовать ручки на матрице модуляции – сразу же
приступайте "творить". FM синтез может показаться пугающим,
потому что он не настолько прост, как основной
субтрактивный синтез. "Ломанные", получающиеся при
модуляции операторов не настолько визуально наглядны (как
относительно простые – волна квадрата или треугольника) и их
особенно сложно предугадать. Вообще FM синтезаторы в
типичной конфигурации имеют куда больше сложных
огибающих и автоматизаций (см. пресет "Electrocution" –
пример полной автоматизации фильтра.), что в свою очередь
делает их слишком сложными и непонятными.
Приложение
В левом верхнем углу вкладки MAIN расположены
регуляторы: VOL  общая громкость, LFO  глубина
низкочастотной модуляции, PITCH  общая высота тона.
Группа слайдеров VOL предназначена для глобального
управления всеми генераторами амплитудных огибающих A
атака, D  спад, S  поддержка, R  затухание. Группа слайдеров FILTER предназначена для глобального
управления всеми генераторами огибающих, которые
воздействуют на фильтры A D S R (атака, спад, поддержка,
затухание)
В группе UNISON доступны параметры управления режимом
унисона.
ORD  поле, в котором задается порядок унисона от 2 до 9
(сколько голосов будет использовано для создания унисона);
если параметр не задан  унисон отключен;
PN  разброс голосов по панораме;
VL  разброс громкостей голосов;
PT  степень расстройки голосов;
SB  громкость дополнительных голосов , дублирующих
основные голоса, но на октаву вниз;
PH  разброс начальных фаз голосов;
EV  разброс значений параметров 'атака' и 'спад' огибающих
разных голосов.
Опция OSC включает режим, при котором голоса унисона не
распределяются по стереопанораме.
Элементы группы MODULATION используются для управления параметрами X и Y, значения которых в разных
пресетах поразному будет влиять на тембр.
В группе EQ собраны параметры трехполосного
параметрического эквалайзера. Кнопки, расположенные под
надписью 'EQ', позволяют определить то, какие сигналы будут
обрабатываться эквалайзером:
OFF  эквалайзер выключен;
OUT + FX  обработка синтезированного сигнала и сигнала
встроенного процессора эффектов;
OUT  обработка только синтезированного сигнала;
FX  обработка только сигнала встроенного процессора
эффектов.
Регуляторами FREQ задаются специальные частоты, а
регуляторами BW  значиния ширины частотной полосы .
Слайдеры служат для задания степени усиления/ослабления
сигналов для соответсвующих частотных полос.
В группе QUALITY собраны параметры, определяющие
качество синтезируемого звука.
Следует различать 2 режима работы синтезатора: DRAFT (черновой режим)  синтез в режиме реального времени
(когда вы играете на синтезаторе с MIDIклавиатуры) ;
RENDER (режим расчёта)  синтез при экспорте композиции в
файл.
В первом случае большое значение имеет нагрузка на
процессор. Можно пожертвовать качеством звучания
синтезатора , чтобы освободить процессор для других
синтезаторов, если таковых в проекте много задействовано.
Во втором случае можно задать более высокое качество.
На качество влияют следующие опции и параметры:
HQ ENVELOPES  использовать высококачественные
огибающие;
OVERSAMPLING  выполнить оверсемплинг от двукратного
до 64кратного.
Оверсемплингом (Oversampling) называется процесс
увеличения частоты дискретизации цифрового сигнала с целью
повышения точности его дальнейшей обработки. Например,
если в вашем проекте используется частота дискретизации 48
кГц, а в поле OVERSAMPLING вы установили значение 16x,
48 кГц умноженное на 16 равно будет 768 кГц. Основное назначения оверсемплинга  борьба с нежелательным эффектом,
называемым элайсингом. Элайсинг (Aliasing)  проникновение
ультразвукового шума в слышимую область частот при
дискретизации до её первоначального значения.
В нижней части вкладки MAIN размещены следующие опции
параметров:
RANDOM  включение/выключение генерации случайных
чисел, используемых для модуляции различных параметров
синтеза;
MONO KEY  ограничение: 1 голос на 1 MIDIклавишу;
SOFTEN  степень смягчения фазы атаки с понижением
значения параметра Velocity;
GLOBAL PITCH  артикуляция высоты тона первого
оператора будет использоваться для всех остальных
операторов;
CENTER  удаление постоянной составляющей из
синтезируемого сигнала;
GIBBS OFF  подавления эффекта Гиббса (эффект Гиббса
может проявляться в виде резких выбросов в спектре
синтезированного сигнала в местах разрыва гармонических
функций);
PORTA  включение/выключение портаменто.

intro: Большинство программистов-любителей синтезаторов обычно расценивает FM синтез, как чёрное волшебство. Yamaha DX-7 - первый наиболее популярный FM синтезатор (как сообщали, при 90 % возврата на обслуживание имел полные неповрежденные изначальные установки). Вы вероятно уже слушали пресеты Sytrus-а и удивляетесь, «как он это делает?». Далее вы, скорей всего, искали в Интернете руководства по FM синтезу, вот только большинство из них описывает, как программировать на DX7 (или на его аналогах), для того чтобы создать несколько специфических звуков, но нет ничего про то, как это применить к Sytrus-у. Данное руководство поможет осмыслить часть загадочного о FM синтезе, и помочь вам в дальнейшем понять, что делают все эти ручки и ползунки на Sytrus-е.

title: FM синтезатор Sytrus


extracted_text:
Хорошо известно, что частотный диапазон слуха простирается
от 16 до 20000 Гц. Слуховая память позволяет удерживать до
нескольких сотен градаций частоты. Количество градаций
уменьшается с понижением интенсивности звука. Поэтому
среднее число градаций не более 150.
Устройство органа слуха часто уподобляют цепочке
резонаторов, настроенных на определенные полосы частот.
Такая модель показывает хорошее приближение к устройству и
результатам действия реальной слуховой улитки, в которой
расположена базилярная мембрана, содержащая свыше 20000
осязающих волокон, которые передают возбуждающее
воздействие через нервные окончания в слуховой центр мозга,
где и происходит обработка полученных сигналов, вследствие
чего слушатель воспринимает (субъективно) образовавшийся
слуховой образ. Если слуховая память уже содержит
предваряющую эмпирическую информацию о подобном или
близком слуховом образе, то мозг идентифицирует ее как
знакомую, идентичную или тождественную.
Частотную разрешающую способность слуха обеспечивают
полосы пропускания, образованные специфическим
устройством органа слуха. Их называют критическими
полосками, иногда  частотными группами. Всего таких полосок
24. Поэтому считается, что слух как бы превращает
широкополосный звук со сплошным спектром частот в
дискретный, т.е. состоящий из конечного числа составляющих,
соответствующих включенным в работу числу критических
полосок. Ранее было отмечено, что разрешающая способность слуха по амплитуде составляет несколько сотен ступеней
ощущения.
Таким образом, совокупная разрешающая способность слуха по
амплитуде и частоте в пределах области слышимости,
ограниченной снизу порогом слышимости, а сверху  болевым
порогом, составляет около 22000 элементарных градаций
звуковых ощущений. Своего рода четкость звукового
изображения. Заметим для справки, что число градаций
зрительных ощущений составляет около 600000.
Как было отмечено, орган слуха имеет 24 критические полоски,
определяющие дискретную избирательность слуха и его
разрешающую способность по частоте. если среднее число
ощущаемых градаций по частоте около 150, то максимальное
может доходить до 620 при высокой интенсивности звука.
При уровне звукового давления LP=70дБ на частотах менее 500
Гц слышны отклонения частоты тона на 1,8 Гц; выше же 500 Гц
слышны отклонения порядка 0,35% от частоты тона. Частота
тона является параметром раздражения органа слуха.
Субъективным параметром ощущения частоты тона является
высота тона. До частот 500  1000 Гц изменения частоты тона
(раздражение) и высоты тона (ощущение) описывается
логарифмическим законом, выше частоты 500  1000 Гц связь
раздражения и ощущения все более отличается от
логарифмической зависимости (рис. 1). За единицу высоты тона
как параметра ощущения выбран "мел". Тон частотой 131 Гц
(нота "до" малой октавы) имеет высоту тона z=131 мел. Более крупной величиной измерения высоты тона принят "барк": 1
барк = 100 мел.
Рис. 1. Высота тона и шкала частотных групп (критических
полосок) в зависимости от частоты

Из рис. 1 следует, что между высотой тона и 24 критическими
полосками (правая шкала) существует тесная связь.
Увеличению частоты на одну критическую полоску
соответствует возрастание высоты тона на один барк.
Звуковое раздражение передается на базилярную мембрану,
имеющую длину 32 мм. Вдоль мембраны в кортиевом органе
располагаются связующие волокна по 3500 в каждом.
Раздражение тоном определенной частоты вызывает
возбуждение некоторых волокон. При малых уровнях
воздействия число возбуждаемых волокон меньше, при больших
 больше. При изменении частоты тона изменяется локализация
максимального возбуждения на базилярной мембране. На рис. 2
показано соотношение и расположение различных шкал
относительно протяженности базилярной мембраны. 1. Основная (базилярная) мембрана, мм
2. Число осязающих волокон в ряду, шт
3. Число допустимых градаций высоты тона, шт
4. Частота, Гц
5. Высота тона, мел
6. Высота   тона,   барк   (число   и   нумерация   критических
полосок).
Рис. 2. Естественные шкалы основной (базилярной) мембраны

На рис. 3 показана зависимость уровня возбуждения LЕ на
базилярной мембране при воздействии узкополосного шума со
средней частотой 1 кГц и уровнем LШ. Из рис. 3 следует, что
сигнал другой частоты, обеспечивающий на несколько децибел
меньший уровень возбуждения базилярной мембраны, не будет
услышан. Это явление называется Эффектом маскировки.
Причем низкие тоны сильнее маскируют высокие, нежели наоборот. Громкие высокие тоны не маскируют низкие тоны
даже малого уровня. Высокий тон, который при малой
громкости отчетливо слышен одновременно с низким тоном,
может оказаться полностью замаскирован низким тоном, если
громкость увеличена чрезмерно. При LШ=100 дБ почти все
критические полоски выше восьмой "загружены" маскирующим
сигналом, для преодоления эффекта воздействия которого на
волокна базилярной мембраны потребуется такой уровень,
который не свойственен натуральным звукам в
высокочастотной области. На рис. 3 показано действие шума со
средней частотой 1 кГц, что не равнозначно музыкальной
программе, но тенденции и эффекты маскировки сохраняются
при любых типах сигналов.
Рис. 3. Зависимость уровня возбуждения LЕ на базилярной
мембране от уровня шума LШ со средней частотой 1 кГц

Это вторая причина (после увеличения субъективных
гармоник), по которой громкие звуки не обязательно
сопровождаются качественным звуком. Из рис. 3 следует также, что два звука маскируют друг друга
тем сильнее, чем ближе их основные частоты, например, в
случае взятия одинаковых нот на разных инструментах. Слух
различает в этом случае каждый инструмент раздельно лишь по
признакам характерной окраски звука каждого инструмента
(тембру), хранящимся в долговременной памяти слушателя.
Различия в тембрах определяются преимущественно низко и
среднечастотными составляющими звучаний инструментов.
Большое разнообразие и богатство тембров связано с
сигналами, лежащими в нижней части частотного диапазона,
тем более, что в музыке основные тоны выше 1 кГц
используются редко.

intro:
Хорошо известно, что частотный диапазон слуха простирается от 16 до 20000 Гц. Слуховая память позволяет удерживать до нескольких сотен градаций частоты. Количество градаций уменьшается с понижением интенсивности звука. Поэтому среднее число градаций не более 150.

Устройство органа слуха часто уподобляют цепочке резонаторов, настроенных на определенные полосы частот. Такая модель показывает хорошее приближение к устройству и результатам действия реальной слуховой улитки, в которой расположена базилярная мембрана, содержащая свыше 20000 осязающих волокон, которые передают возбуждающее воздействие через нервные окончания в слуховой центр мозга, где и происходит обработка полученных сигналов, вследствие чего слушатель воспринимает (субъективно) образовавшийся слуховой образ. Если слуховая память уже содержит предваряющую эмпирическую информацию о подобном или близком слуховом образе, то мозг идентифицирует ее как знакомую, идентичную или тождественную.

Частотную разрешающую способность слуха обеспечивают полосы пропускания, образованные специфическим устройством органа слуха. Их называют критическими полосками, иногда - частотными группами. Всего таких полосок 24. Поэтому считается, что слух как бы превращает широкополосный звук со сплошным спектром частот в дискретный, т.е. состоящий из конечного числа составляющих, соответствующих включенным в работу числу критических полосок. Ранее было отмечено, что разрешающая способность слуха по амплитуде составляет несколько сотен ступеней ощущения.

Таким образом, совокупная разрешающая способность слуха по амплитуде и частоте в пределах области слышимости, ограниченной снизу порогом слышимости, а сверху - болевым порогом, составляет около 22000 элементарных градаций звуковых ощущений. Своего рода четкость звукового изображения. Заметим для справки, что число градаций зрительных ощущений составляет около 600000.

Как было отмечено, орган слуха имеет 24 критические полоски, определяющие дискретную избирательность слуха и его разрешающую способность по частоте. если среднее число ощущаемых градаций по частоте около 150, то максимальное может доходить до 620 при высокой интенсивности звука.

При уровне звукового давления LP=70дБ на частотах менее 500 Гц слышны отклонения частоты тона на 1,8 Гц; выше же 500 Гц слышны отклонения порядка 0,35% от частоты тона. Частота тона является параметром раздражения органа слуха. Субъективным параметром ощущения частоты тона является высота тона. До частот 500 - 1000 Гц изменения частоты тона (раздражение) и высоты тона (ощущение) описывается логарифмическим законом, выше частоты 500 - 1000 Гц связь раздражения и ощущения все более отличается от логарифмической зависимости (рис. 1). За единицу высоты тона как параметра ощущения выбран "мел". Тон частотой 131 Гц (нота "до" малой октавы) имеет высоту тона z=131 мел. Более крупной величиной измерения высоты тона принят "барк": 1 барк = 100 мел.

Слуховое восприятие звука (Разрешающая способность слуха)
Рис. 1. Высота тона и шкала частотных групп (критических полосок) в зависимости от частоты

Из рис. 1 следует, что между высотой тона и 24 критическими полосками (правая шкала) существует тесная связь. Увеличению частоты на одну критическую полоску соответствует возрастание высоты тона на один барк.

Звуковое раздражение передается на базилярную мембрану, имеющую длину 32 мм. Вдоль мембраны в кортиевом органе располагаются связующие волокна по 3500 в каждом. Раздражение тоном определенной частоты вызывает возбуждение некоторых волокон. При малых уровнях воздействия число возбуждаемых волокон меньше, при больших - больше. При изменении частоты тона изменяется локализация максимального возбуждения на базилярной мембране. На рис. 2 показано соотношение и расположение различных шкал относительно протяженности базилярной мембраны.

Основная (базилярная) мембрана, мм
Число осязающих волокон в ряду, шт
Число допустимых градаций высоты тона, шт
Частота, Гц
Высота тона, мел
Высота тона, барк (число и нумерация критических полосок).

Слуховое восприятие звука (Разрешающая способность слуха)
Рис. 2. Естественные шкалы основной (базилярной) мембраны

На рис. 3 показана зависимость уровня возбуждения LЕ на базилярной мембране при воздействии узкополосного шума со средней частотой 1 кГц и уровнем LШ. Из рис. 3 следует, что сигнал другой частоты, обеспечивающий на несколько децибел меньший уровень возбуждения базилярной мембраны, не будет услышан. Это явление называется Эффектом маскировки. Причем низкие тоны сильнее маскируют высокие, нежели наоборот. Громкие высокие тоны не маскируют низкие тоны даже малого уровня. Высокий тон, который при малой громкости отчетливо слышен одновременно с низким тоном, может оказаться полностью замаскирован низким тоном, если громкость увеличена чрезмерно. При LШ=100 дБ почти все критические полоски выше восьмой "загружены" маскирующим сигналом, для преодоления эффекта воздействия которого на волокна базилярной мембраны потребуется такой уровень, который не свойственен натуральным звукам в высокочастотной области. На рис. 3 показано действие шума со средней частотой 1 кГц, что не равнозначно музыкальной программе, но тенденции и эффекты маскировки сохраняются при любых типах сигналов.

Слуховое восприятие звука (Разрешающая способность слуха)
Рис. 3. Зависимость уровня возбуждения LЕ на базилярной мембране от уровня шума LШ со средней частотой 1 кГц

Это вторая причина (после увеличения субъективных гармоник), по которой громкие звуки не обязательно сопровождаются качественным звуком.

Из рис. 3 следует также, что два звука маскируют друг друга тем сильнее, чем ближе их основные частоты, например, в случае взятия одинаковых нот на разных инструментах. Слух различает в этом случае каждый инструмент раздельно лишь по признакам характерной окраски звука каждого инструмента (тембру), хранящимся в долговременной памяти слушателя.

Различия в тембрах определяются преимущественно низко- и среднечастотными составляющими звучаний инструментов. Большое разнообразие и богатство тембров связано с сигналами, лежащими в нижней части частотного диапазона, тем более, что в музыке основные тоны выше 1 кГц используются редко.

title: Слуховое восприятие звука


extracted_text:
Характеристики
Растровая графика Векторная графика
 Характеристики
Растровая графика
Векторная графика
 Элементарный объект
пиксель (точка)
контур и внутренняя
область
Изображение
Фотографическое
качество
совокупность точек
(матрица)
совокупность объектов
да
нет
Распечатка на принтере
легко
иногда не печатаются или
выглядят не так
Объем памяти
очень большой
относительно небольшой
Масштабирование
нежелательно
Элементарный объект
Изображение(совокупность
точек, объектов)
Фотографическое качество
Распечатка на принтере
Объем памяти
Масштабирование
Группировка и
разгруппировка
Форматы
совокупность точек
контур и внутренняя область
нет
иногда не печатаются
очень большой
нет
да
Группировка и
разгруппировка
Форматы
нет
да
да
BMP, GIF, JPG,
JPEG
WMF, EPS

file_name: задания и ответы.doc

intro: Практическая работа представлена в виде таблицы. Учащиеся самостоятельно изучают материал п.14. учебник "Информатика 6" .Затем заполняют таблицу, в которой представлены "Критерии сравнения" растровой и векторной графики. Часть полей в таблице уже заполнены. Необходимо заполнить свободные поля таблицы. По таблице в дальнейшем удобно определять преимущества и недостатки каждого вида графики.

title: Практическая работа по ИВТ на тему"Сравнение растровых и векторных изображений"