Мастер-класс по цифровому звуку

Евгений Музыченко

Конфигурация компьютера для работы со звуком

Программное обеспечение

Квалификация пользователя

Исправность и надежность работы компьютера

Чтение CD программой Exact Audio Copy

 

Каждый человек, считающий себя настоящим ценителем в какой-либо области, рано или поздно сталкивается с тем, что найти то, что его интересует, в готовом виде либо невозможно, либо чрезвычайно трудно. Казалось бы, на каждом шагу попадаются кафе и рестораны разной степени фешенебельности, однако выпить действительно хорошего кофе практически негде, разве что собственноручно приготовить его дома. Но это еще полбеды: достаточно иметь сам кофе, мельницу и подходящую посуду для его варки, а все остальное зависит исключительно от личного таланта. В случае же отделки квартиры или тюнинга автомобиля приходится либо доверяться квалификации и вкусу мастеров, либо осваивать нужные специальности самому, а вдобавок приобретать набор необходимых для работы технических средств, зачастую весьма дорогих, громоздких, а главное — ни для чего иного не пригодных.

В этом смысле ценителям звука повезло гораздо больше. Поскольку звук является всего лишь разновидностью информации, то весь процесс его обработки — от идеи до конечного результата на CD — может быть произведен практически на любом домашнем компьютере, даже среднего класса. Оснащенный современными программными средствами, даже простой Celeron с 64 Мбайт памяти многократно превосходит по возможностям многие профессиональные звуковые рабочие станции 80-х годов и наряду с этим гораздо проще в применении. А главное — он использует универсальный и во многом интуитивно понятный интерфейс Windows, где для работы со звуком применяются стандартные понятия «документ», «область», «выделение», «копирование», «перенос», «сохранение» и т.п., а стандартная операция «отката» позволяет работать «методом тыка»: научного, логического, последовательного или случайного — на выбор.

В этом цикле статей я хочу рассказать об основных приемах работы с цифровым звуком для обычного домашнего компьютера: копировании и записи CD, оцифровке аналоговых записей, чистке и обработке фонограмм, монтаже, микшировании и т.п. Не вдаваясь глубоко в технические подробности, я постараюсь описать наиболее важные, на мой взгляд, особенности каждой технологии, оставляя вкусовые и творческие предпочтения на усмотрение читателей.

Конфигурация компьютера для работы со звуком

Вопреки распространенному мнению для успешной и эффективной работы со звуком не требуется ни многопроцессорных рабочих станций, ни RAID-массивов, ни 21-дюймового монитора, ни даже «профессиональной» звуковой карты с позолоченными разъемами. Все эти атрибуты позволяют повысить эффективность работы или качество звука, но никак не влияют на принципиальные возможности. Сидя у себя дома и пользуясь только своим Pentium-133 с 32 Мбайт памяти, 4-гигабайтным диском, 32-скоростным CD-ROM и звуковой картой ESS за 8 долл., вы обладаете такими же возможностями, что и профессиональный звукорежиссер, вооруженный рабочими станциями за сотни тысяч долларов. Разница здесь только в удобстве и эффективности: то, что он сделает за час, вам придется делать три месяца. Но, с другой стороны — нужен ли для вашей работы подобный уровень? Как правило — нет. А те операции, которые вам реально понадобятся, способен осуществить любой домашний компьютер разумной конфигурации, разве что выполнение их займет десятки секунд или минуты, а не секунды, как на супераппаратуре. Поэтому начинайте работать с тем, что у вас уже имеется, и лишь в том случае, если столкнетесь с серьезной нехваткой объема памяти, быстродействия или качества, принимайте меры к обновлению железа.

В начало В начало

Программное обеспечение

Конечно, профессиональные программы, такие как Cool Edit Pro, Wave Lab или наборы от AnalogX, стоят недешево, однако в России эта проблема решается традиционно. Покупать программы легально или пользоваться «пиратскими» сборниками — выбирать вам, однако в Интернете можно найти огромное количество либо бесплатных (freeware), либо дешевых условно-бесплатных (shareware) программ всего за 15-30 долл. при весьма приличной функциональности.

Для эффективной обработки больших объемов информации предпочтительны ОС класса NT — NT4, 2k или XP, которые лучше работают с оперативной и дисковой памятью, однако в них может быть менее эффективной работа «конструкторов» — связок из нескольких программ и подключаемых модулей (plugin). Для большинства применений вполне годится Windows 95, 98 или Mе — главное, чтобы в оперативной памяти ОС и программы не чувствовали себя стесненно (например, для Windows 95 вполне достаточно 32 Мбайт памяти , Windows 98/NT4 прилично работают на 64 Мбайт, а для свободной жизни Mе/2k требуется не менее 128 Мбайт).

В начало В начало

Квалификация пользователя

Разумеется, наличие специальных знаний и опыта способно значительно помочь в работе, но для начала вполне достаточно примерного понимания сути происходящих процессов, общетехнической эрудиции и логического мышления. Например, я начинал заниматься звуковыми технологиями, не имея никакого специального образования в этой области, читая литературу общего характера и экспериментируя на «живом материале». Успешная практическая работа чаще всего не требует глубоких познаний в теории: имея математическое образование, я вполне представляю себе суть преобразования Фурье и успешно пользуюсь им на практике, однако слабо знаю его математическую сторону, а неудачные попытки разобраться в программной реализации БПФ совершенно не мешают мне использовать готовые модули БПФ в своих программах. Однако в тех случаях, когда эксперименты и общая эрудиция не позволяют достичь желаемого результата, приходится искать источники информации.

В начало В начало

Исправность и надежность работы компьютера

Приступая к обработке любых больших массивов информации, будь то базы данных, звук или изображение, следует убедиться, что аппаратура и ОС вашего компьютера исправны и не искажают информации. Дело в том, что видимая работоспособность компьютера не является гарантией того, что где-то не происходит мелких ошибок, индикатором которых могут служить периодические сбои и зависания без явных причин. При обработке больших объемов информации вероятность ее искажения сильно возрастает и вы неожиданно можете обнаружить, что компьютер, отлично справлявшийся с редактированием текстов и играми, вдруг стал сбоить при интенсивной прокачке десятков мегабайт данных в секунду.

Проще всего убедиться в достаточной надежности вашего компьютера, запустив одну или несколько программ, интенсивно его загружающих (игры, трехмерная обработка изображений и т.п.), и на фоне этого запаковав любым архиватором несколько сотен мегабайт любых файлов в единый архив. Если в процессе видимых сбоев не наблюдалось — проверьте архив на целостность. Если же обнаружились ошибки — скорее всего, у вас «битая» оперативная память или слишком высокая скорость передачи по EIDE-интерфейсу, на которой соединительный кабель или сам дисковый накопитель начинают сбоить. Более точно источник ошибок позволяют определить только специальные тесты или банальный метод последовательной замены. Если никаких ошибок не выявлено — вероятнее всего, вам можно не опасаться за целостность ваших данных.

В начало В начало

Чтение CD программой Exact Audio Copy

Одна из достаточно важных задач в области цифрового звука — обеспечение его сохранности в первоначальном виде. Однажды попав в компьютер в виде двоичного файла, фонограмма, разумеется, останется неизменной до тех пор, пока вы сами не захотите ее модифицировать, и при копировании ее из файла в файл компьютер даже не подумает изменить в ней хотя бы один бит. То же самое справедливо и для компьютерных (CD-ROM) компакт-дисков: чтение файлов с них с малейшими искажениями — это прямой повод для признания диска или привода неисправным. Однако в случае звуковых (CD-DA) дисков картина совершенно иная.

Дело в том, что CD, как носитель звука, разрабатывался с упором преимущественно на непрерывность звучания и необслуживаемость. Иначе говоря, CD-проигрыватель должен был сделать все возможное, чтобы слушатель получил непрерывно звучащую фонограмму, не прилагая к этому ни специальных знаний, ни какого-то дополнительного содействия. Проще говоря — если компьютер старается предупредить пользователя о возможной неисправности и спрашивает указаний, то проигрыватель должен по возможности справляться с ошибками сам, не отвлекая слушателя посторонними сообщениями.

В результате формат записи звукового CD и алгоритм его воспроизведения были выбраны так, чтобы постараться исправить максимум возможных ошибок, а неисправленные — неявно замаскировать, вместо того, чтобы сообщать слушателю об их наличии. Большинство слушателей не замечают маскировку, которая происходит при прослушивании, но беда в том, что многие проигрыватели и читающие приводы CD-ROM предпочитают маскировку реальному исправлению ошибок. Да и при копировании диска в файл такое искажение информации само по себе неприятно, пусть даже оно и не ощущается на слух. Ведь кто знает — возможно, лет через пять, когда оригинал диска или испортится, или потеряется, или вообще изживет себя как носитель, ваш компьютер будет способен воспроизвести эту запись с предельно возможным качеством и именно этот искаженный участок будет резать вам слух? Поэтому, перенося фонограмму с CD на жесткий диск, имеет смысл сделать это максимально надежно, чтобы потом ни о чем не жалеть.

Перепробовав за несколько лет пару десятков разных программ для чтения и копирования СD, я пришел к выводу, что и в этой области программирования преобладает стремление к разработке яркого, динамичного и оригинального интерфейса, а надежность и точность копирования отходят на второй план. В результате из великого множества предлагаемых программ для реальной работы годятся единицы. Я остановил свой выбор на программе Exact Audio Copy (EAC; http://www.exactaudiocopy.de/), разработанной Andre Wiethoff. Лаконичный интерфейс с лихвой компенсируется исключительной точностью и надежностью работы, а также наличием функций, равных которым в остальных программах нет и в помине. Словом, программа полностью оправдывает свое название, к тому же является практически бесплатной (cardware).

Автор довольно долго сохраняет за EAC статус бета-версии (последняя — 0.9 beta 4), поставив целью добиться максимально надежной работы к моменту официального релиза. Я пользуюсь EAC уже больше двух лет; в то время программа имела статус pre-beta, однако уже тогда она отлично справлялась со своими функциями.

Основная проблема при чтении дисков — обнаружить и постараться исправить все ошибки чтения, при том что привод CD-ROM, как правило, не особенно этому содействует. Как уже отмечалось, в технологии звуковых CD наряду с исправлением ошибок применяется их маскирование. Поэтому многие CD-приводы при чтении «сырого» (raw) звукового сектора размером 2352 байта с диска сообщают об ошибках лишь тогда, когда не удалось их ни исправить, ни замаскировать — проще говоря, когда поврежден достаточно большой участок, не позволяющий рассчитать потерянные отсчеты по соседним. Такое бывает только на сильно поврежденных либо на довольно старых дисках; на большинстве дисков встречаются лишь мелкие ошибки, которые при должном «умении» привода можно было бы полностью исправить, однако стратегия декодирования ряда приводов делает упор на маскирование. Это понятно — производители дисков и проигрывателей никак не заинтересованы в точном копировании звуковой продукции, поэтому и не стремятся к разработке предельно точных методов восстановления (хотя бы в аппаратах среднего класса).

Менее серьезная проблема — так называемый jitter, не вполне корректный термин из другой области техники, заключающийся в неумении (или нежелании) многих приводов начинать чтение точно с заданной позиции. Поскольку прочитать даже одну звуковую дорожку одной командой невозможно, используется серия команд, где каждая следующая читает с места завершения чтения предыдущей. Хорошо если привод при этом выдает слитный поток данных, но ряд приводов в таких стыках допускает ошибки позиционирования, делая пропуски или наложения, которые приходится исправлять программе чтения.

И наконец, наименее важная проблема — начальное смещение (offset), которое появляется из-за используемого в кодировании информации на CD перемежения данных. Большинство приводов вследствие этого выдает данные с небольшим смещением от начала дорожки (обычно в пределах нескольких сотен байт), что не ощущается на слух, если дорожки записаны с паузами, но может быть критично на дисках, записанных единой непрерывной программой. Чтобы определить смещение вашего привода, можно использовать любой из 600 перечисленных в описании EAC-дисков (разумеется, оригинальных, а не пиратских копий, которые обычно отличаются на двоичном уровне). Если вам нужна точная копия диска на CD, а не на жестком диске, можно использовать так называемое комбинированное смещение, которое получается в результате чтения диска и записи его копии на одном и том же приводе.

EAC при чтении диска пытается обнаружить и исправить максимальное количество возможных ошибок и неточностей. Программа предлагает четыре метода чтения:

  • burst (асинхронный) — наиболее быстрый, но и наименее надежный; EAC просто читает звуковые сектора подряд. В этом режиме EAC полностью доверяет приводу, полагая, что тот выдает точный и слитный поток данных, а на долю EAC остается лишь скомпенсировать начальное смещение. При этом операции чтения с CD и записи на жесткий диск выполняются параллельно, отчего привод CD работает практически непрерывно.
  • fast (скоростной) — блоки данных читаются с перекрытием в два сектора (очередное чтение захватывает два предыдущих сектора), чтобы правильно состыковать блоки, когда привод ошибается в позиционировании. Работает примерно в полтора-два раза медленнее burst;
  • secure (защищенный) — оптимально надежный режим, в котором проверяется правильность стыковки соседних секторов и делается несколько попыток чтения каждого сектора для обнаружения различий, вызванных маскированием ошибок. Если данные различны, EAC продолжает попытки до тех пор, пока не обнаружит среди них 16 совпадающих результатов, которые и будут использованы в качестве окончательных. За счет повторных чтений этот режим гораздо медленнее fast.
  • paranoid (параноидальный) — используется в том случае, когда вы совершенно не доверяете своему приводу и подозреваете его во всех смертных грехах. В этом режиме EAC дважды читает каждый блок мелкими порциями, сравнивая результаты, отчего процесс движется предельно медленно.

Для приводов, поддерживающих точное чтение (например, Panasonic от 12-кратной скорости и выше, многие модели Teac, Pioneer, Plextor), оптимальным является режим burst, поскольку нет необходимости в постоянном контроле за приводом. Чтобы убедиться в точности работы привода, вполне достаточно прочитать последовательно три-четыре раза несколько дорожек в режиме burst, складывая результаты в разные папки и интенсивно загружая компьютер в процессе чтения. Если все результаты попарно совпадают (это можно проверить функцией Compare Wavs из меню Tools), приводу можно доверять, в противном случае придется использовать другие режимы, добиваясь повторяемости результатов. Если данные идентичны, но различаются смещения — привод не обеспечивает повторяемого начального смещения и заодно его можно заподозрить в неаккуратном позиционировании.

В режимах с исправлением ошибок поле Error correction отражает процесс исправления — красные точки означают неудачные попытки. Заполнение поля красным свидетельствует о полностью неудачном чтении данного участка — ошибка не поддается исправлению никакими методами.

Из дополнительных «вкусностей»: EAC поддерживает интерфейс FreeDB, связываясь через Интернет с общемировой базой данных и извлекая из нее данные альбома. Имеются также средства удаления одиночных ошибочных отсчетов (glitch removal), создания CUE-файла (схемы дорожек) для программы записи CDRWIN, встроенный волновой редактор с функцией ослабления шума (noise reduction), а также функция записи дисков. Однако я предпочитаю пользоваться им исключительно для точного чтения и копирования CD, а остальные операции делать в более специализированных программах.

Полезной будет функция нормализации — приведения уровня считанных дорожек к единому, обычно максимальному. Теоретически это обеспечит примерно одинаковую громкость звучания, но на практике это не всегда так, поскольку субъективная громкость сильно зависит от динамических и частотных параметров фонограммы. Визуально приведя две дорожки к одному уровню, вы можете получить ощутимо различающуюся на слух среднюю громкость; в таких случаях остается лишь подбирать уровни экспериментально.

EAC не содержит встроенного компрессора звука (и правильно — его поддержка не позволила бы автору сконцентрироваться на методах точного чтения). Однако он поддерживает стандартный для Windows интерфейс ACM, позволяющий использовать встроенные в систему кодеки, а также «знает» около двух десятков внешних компрессоров (LAME, BladeEnc, L3Enc, Yamaha VQF, RealAudio и т.п.). При желании процесс чтения и сжатия можно совместить, однако при наличии на диске достаточного места выгоднее сжимать уже считанные дорожки.

 

На нашем CD-ROM вы найдете дополнительные материалы по цифровому звуку, а также программы Exact Audio Copy и WinDAC.

КомпьютерПресс 8'2002