Мастер-класс по цифровому звуку
Часть 2. Запись в компьютер аналоговых фонограмм
Проверка записанной фонограммы
Аналоговая фонограмма — это звукозапись, существующая в аналоговой форме: на грампластинке или на магнитной ленте. В противоположность этому в компьютере все сигналы представлены в цифровой форме — в виде последовательности числовых значений. Наиболее общим является формат импульсно-кодовой модуляции (PCM), где числа представляют собой мгновенные значения амплитуды, или отсчеты. Этот наиболее полный и точный формат получается непосредственно после оцифровки звука, поступающего на вход звукового адаптера (карты) в аналоговой форме. Впоследствии цифровой звук может подвергаться сжатию, в результате чего последовательность значений амплитуды заменяется на более компактное представление — например на последовательность относительных приращений амплитуды, мгновенные снимки спектра и т.п.
Программа для записи
В этой статье я хочу рассказать о записи звука для последующей обработки — редактирования, чистки шумов, сжатия, записи на CD и т.п., поэтому не буду здесь рассматривать специализированные программы, выполняющие запись и сжатие «в одном флаконе». Для записи же в базовом формате PCM подойдет любой звуковой редактор — Sound Forge, WaveLab, Cool Edit, Gold Wave. Я предпочитаю Cool Edit 2000 (http://www.syntrillium.com/) — это достаточно компактный, удобный и быстрый редактор, обладающий полным набором необходимых функций. Этот же редактор будет фигурировать и в других статьях, посвященных обработке записанного звука.
Суть процесса записи предельно проста: нужно лишь подать аналоговый звук на вход звукового адаптера, пропустить его через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и записать на диск последовательность цифровых отсчетов. Однако при ближайшем рассмотрении выявляется изрядное число нюансов, способных внести серьезные помехи в записанный звук, а то и вообще его испортить. Поэтому желательно заранее определить и обойти основные подводные камни, чтобы должным образом отработанная технология записи впоследствии обеспечивала уверенную работу, не требуя постоянной проверки результатов после каждой мелкой операции.
Итак, запустите звуковой редактор. Если в вашем компьютере более одного звукового адаптера — выберите нужный для записи/воспроизведения (в Cool Edit это делается в меню Options→Settings→Devices, пункты Waveform Record и Waveform Playback).
 |
|
Выбор формата сигнала
Прежде всего необходимо правильно выбрать формат сигнала — разрядность отсчета и частоту дискретизации. С первым проще, ибо в большинстве звуковых адаптеров поддерживается только два значения: 8 и 16, хотя с каждым годом появляется все больше адаптеров с поддержкой 20-, 22- и 24-разрядного звука. 8-разрядные отсчеты следует использовать лишь в том случае, когда записывается некачественная речь (качество сигнала хуже, чем в телефонной линии) и необходима предельная экономия пространства. 16-разрядные отсчеты подходят для большинства случаев, а большую разрядность имеет смысл использовать лишь для музыки хорошего качества, когда не ставится задача экономии пространства.
Частота дискретизации должна быть как минимум вдвое выше максимальной частоты полезного сигнала. Для получения разборчивой речи вполне достаточно 8 кГц, для речи хорошего качества на фоне второстепенных звуков — 22, для музыки — минимум 44 кГц. Если максимальная частота дискретизации вашего адаптера 48 кГц, попробуйте записать красивую негромкую музыку на 44 и 48 кГц и сравнить результаты. Может оказаться, что качество входного усилителя не позволяет записывать сигналы с частотами выше 20-22 кГц, а частота 48 кГц введена просто для совместимости.
Имейте в виду, что формат звука с 16-разрядными отсчетами на частоте 44 кГц является стандартным, поскольку используется для записи компакт-дисков и поддерживается всеми звуковыми программами. Выбрав другой формат — как с менее, так и с более высоким качеством, вы рискуете встретиться с затруднениями при работе с записанным звуком, так как далеко не все программы хорошо воспринимают, например, частоту дискретизации 64 кГц или 20-разрядные отсчеты.
Итак, выберите требуемый формат сигнала с помощью меню File→New, создав новый пустой «звуковой документ» (в терминологии Microsoft). После записи звука и сохранения на диск он станет звуковым файлом типа Wav.
|
|
Подключение источника звука
Если вы собираетесь записывать сигнал с микрофона, трезво оцените качество, обеспечиваемое стандартным электретным микрофоном, который поддерживает большинство адаптеров. Если оно недостаточно, не советую вам пытаться напрямую подключить хороший динамический микрофон к микрофонному входу адаптера. Дело в том, что чувствительность микрофонного входа достаточна только для электретного микрофона, а динамический микрофон обеспечит лишь слабый сигнал, и уровень шумов и помех превысит всякие разумные пределы, поскольку на микрофонном входе большинства адаптеров стоит простейший усилитель невысокого качества. Для записи сигнала с хорошего микрофона необходим внешний предусилитель, подключаемый к линейному входу адаптера.
Подключите к линейному входу адаптера, обозначенному Line In или стрелкой, входящей в кружок, аналоговый источник звука — магнитофон или проигрыватель. Разумеется, для этого нужен экранированный кабель длиной 1-2 м. Увлекаться специальными дорогими проводами и позолоченными штекерами смысла не имеет, если ваша аппаратура (источник и звуковой адаптер) не принадлежит к классу High End. Однако три скрученных вместе проводка тоже не подойдут. Нужен обычный исправный, добротно сделанный экранированный кабель. Брать сигнал нужно с линейного выхода источника. Использовать выход для наушников следует лишь в том случае, если линейного выхода вообще не существует.
|
|
Регулировка уровня
Правой кнопкой мыши нажмите на индикаторе уровня, который находится в нижней
части окна редактора: 
и выберите пункт Monitor Record Level либо просто дважды щелкните по рабочему полю индикатора. Редактор начнет записывать звук с адаптера, но пока не будет сохранять его в памяти, а будет лишь отслеживать уровень и отображать это на индикаторе. Затем точно так же выберите из этого меню пункт 120 dB range, что даст возможность видеть полный диапазон амплитуд.
Теперь нужно настроить входной канал и уровень записи. Некоторые звуковые адаптеры
могут записывать звук сразу с нескольких входов, смешивая сигналы перед оцифровкой.
Для получения максимально чистого звука нужно отключить все посторонние входы,
за исключением линейного. Сделать это можно в микшере, открыв его двойным щелчком
на иконке громкоговорителя. В меню Options/Параметры (у меня английская версия
Windows) выберите пункт Properties/Свойства и установите переключатель режимов
на Recording/Запись:
Все входы и органы управления в списке должны быть помечены, чтобы можно было
видеть их в основном окне микшера, иначе некоторые из них могут оказаться невидимыми,
но включенными, что повлияет на качество звука. После нажатия на кнопку OK микшер
примет примерно такой вид:
Выберите линейный вход (Line In) и удостоверьтесь, что остальные входы отключены. Для надежности подвигайте регуляторы остальных входов и убедитесь, что это не оказывает влияния на уровень фонового шума, — отключения канала в адаптере можно добиться глушением звука на входе предусилителя, а регулятор уровня канала может стоять на выходе. Если перемещение «чужих» движков меняет уровень фонового шума — поставьте эти движки в крайние нижние положения.
Не удивляйтесь, если у вашего звукового адаптера ценой 8-12 долл. уровни фонового шума для левого и правого каналов различаются на 6-15 дБ — для простых дешевых адаптеров это вполне нормально. Шумы возможно несколько уменьшить, доработав цепи развязки на плате адаптера, — вы можете сделать это самостоятельно, если обладаете квалификацией инженера-электронщика.
Старайтесь ориентироваться прежде всего на индикатор уровня, ибо сигнал, передаваемый адаптером напрямую со входа на выход, идет несколько иным путем, нежели сигнал, подаваемый на АЦП адаптера. Индикатор же показывает непосредственно сигнал, снимаемый с АЦП, именно в том самом виде, в каком он впоследствии попадет в файл на диске.
Если регулятор уровня на источнике сигнала меняет уровень сигнала на выходе (например, когда сигнал берется с выхода для наушников), попробуйте уменьшить уровень сигнала на выходе, поднимая чувствительность входа в микшере, и наоборот. Нужно найти такое сочетание выходного уровня и чувствительности, которое для нужной максимальной амплитуды сигнала обеспечит минимальный уровень фонового шума. Обычно уровень шума линейно зависит от положения регуляторов, однако эта зависимость может оказаться и нелинейной, и тогда подобными манипуляциями можно несколько ослабить шумы.
|
|
Переполнения и пики сигнала
Два отдельных поля справа от индикатора — это индикаторы переполнения (clipping). Они показывают не просто кратковременную перегрузку (как в аналоговой записи, которая может быть практически незаметной) — речь идет о полной потере значений амплитуды, которые вышли за пределы числовой разрядной сетки: в цифровой записи на этом месте могут прослушиваться хрипы и треск. Если редактор обнаруживает переполнение, индикаторное поле соответствующего канала засвечивается красным и остается в таком виде до момента сброса — щелчком мыши или командой Clear Clip Indicators из контекстного меню индикатора уровня.
Короткие черточки, которые как бы подталкиваются вправо рабочими полосками индикатора, показывают пиковый уровень сигнала. В режиме по умолчанию (Dynamic Peaks) они остаются на уровне пика в течение 2-3 с, после чего «сползают». В режиме фиксации пиков (Static Peaks) они остаются на том уровне, на котором зафиксирован пик, и сбрасываются только вместе с индикаторами переполнения.
При идеально установленном уровне записи не должно быть переполнений, а пики сигнала не должны превышать уровня –0,5...–1 дБ. Однако заниженный уровень записи приведет к тому, что сигнал придется усиливать уже в цифровой форме, а каждая такая операция вносит дополнительные шумы и искажения, пусть и незначительные. Поэтому желательно отрегулировать уровень так, чтобы пики приходились где-то на –3 дБ; с таким уровнем записываются профессиональные фонограммы. При желании можно предварительно прослушать в этом режиме всю фонограмму и соответствующим образом скорректировать положения регуляторов.
|
|
Запись сигнала
Отрегулировав уровень, отключите индикатор. Если вы хотите, чтобы он работал
в процессе реальной записи, убедитесь, что в меню индикатора помечен пункт Show
on Play and Record. Теперь нажимайте кнопку записи с символом красной точки
— редактор начнет записывать сигнал с адаптера в файл. Запишите короткий фрагмент
фонового шума, остановите запись, рассмотрите картинку — она представляет собой
осциллограмму записанного сигнала. Если шума не видно (визуально видны лишь
центральные линии), увеличьте разрешение, нажимая на кнопку с лупой «+» в правой
части окна. Когда шумовой сигнал станет виден, может оказаться, что он смещен
от нулевой линии вверх или вниз:
Это так называемая постоянная составляющая, которую выдают АЦП многих простых адаптеров. Если ее величина больше амплитуды самого шума, следует включить режим ее автоматической компенсации, чтобы не портить баланс сигнала. Это делается там же, где вы выбирали устройство записи: пункт Adjust for DC on Record. Повторите запись образца шума.
Для удаления записанных образцов можно либо стирать их, выделяя их командой Select All из меню Edit и удаляя командой Delete Selection из того же меню, либо закрывать весь документ командой File→Close, создавая взамен него новый командой New.
Может оказаться, что на фоне шума небольшой амплитуды присутствуют более заметные всплески, которые на слух ощущаются как тихие потрескивания или периодические призвуки. Такие помехи могут наводиться перемещением мыши, если в ее интерфейсе плохо сделана развязка, вращением диска в CD-ROM, работой модема и даже перерисовкой экрана в видеоадаптере. В этом случае, если не удается убрать помехи «косметическими» методами, можно попробовать переставить звуковой адаптер в дальний угол корпуса, подальше от видеокарты, модема и CD-ROM.
Запишите образец наиболее тихого участка фонограммы, затем наиболее громкого. Прослушайте их, нажимая на кнопки воспроизведения или остановки либо просто на клавишу пробела, которая совмещает обе эти функции. Чтобы начать воспроизведение с нужного места, однократно щелкните в этом месте левой кнопкой мыши.
Оцените качество записи. Если в записанном сигнале присутствуют какие-либо помехи — наподобие свиста, щелчков, треска, которых не было в исходной фонограмме, это может быть обусловлено как неправильной настройкой адаптера (обычно — линии прерывания), так и плохой совместимостью адаптера и компьютера, и даже неисправностью самого адаптера. В любом случае с этим нужно разбираться отдельно.
Объем дисковой памяти, необходимой для записи звука формата PCM, 44 кГц, 16 бит, можно приблизительно оценить как 10 Мбайт на одну минуту звучания. Следовательно, песня средней длительности займет на диске 40-50 Мбайт, что при нынешних объемах дисков не так уж и много.
Приступая к финальной записи, включайте сначала режим записи в редакторе, а через несколько секунд — воспроизведение исходной фонограммы, в начале которой тоже желательно иметь участок тишины длительностью в несколько секунд. Эти участки впоследствии понадобятся редактору для фильтрации шумов по образцу. Для выполнения этой функции редактору нужен образец «чистого» шума, который проще всего брать из тихого участка в начале фонограммы. Поэтому имеет смысл оставить там как участок тишины до включения воспроизведения на источнике сигнала, так и участок тишины в начале воспроизводимой фонограммы. Первый будет представлять собой только фоновые шумы источника и адаптера, а второй дополнительно будет содержать фоновый шум фонограммы. Оба эти фрагмента можно будет впоследствии использовать для чистки.
Если вы предварительно не воспроизводили всю фонограмму в режиме контроля, старайтесь следить за состоянием индикаторов переполнения. Если в процессе записи хотя бы один из них сработал, лучше сразу прервать запись, очистить документ и повторить все сначала, не забыв сбросить индикаторы переполнения. В противном случае может оказаться, что на месте переполнения возник щелчок, убрать который без вреда для полезного сигнала окажется сложнее, чем повторить запись.
В процессе записи нежелательно нагружать систему активным выполнением других программ, особенно сетевых и работающих в окнах DOS. В Windows 95/98/Me, имеющих 16-разрядную подсистему GDI, значительные помехи могут создаваться перемещением движков прокрутки в окнах программ.
|
|
Проверка записанной фонограммы
Записав фонограмму полностью, прослушайте ее в редакторе. Прослушивать все фонограммы от начала до конца нет необходимости — достаточно прослушать две-три первые, чтобы убедиться, что в процессе записи не возникает никаких непредвиденных осложнений. Например, в ней могут обнаружиться щелчки или разрывы в случайных местах, что может говорить либо о конфликтах с видеоадаптером, либо о недостаточном быстродействии диска (чаще всего — тоже из-за неправильной настройки).
Обнаружив какое-либо искажение фонограммы, попытайтесь локализовать его причину. Если в процессе записи вы работали с другими программами, попробуйте повторить запись, не нагружая компьютер. Если при записи слышна интенсивная работа диска (в норме он должен слегка «похрюкивать» один-два раза в секунду), проверьте, не работает ли дисковая подсистема в режиме DOS из-за какого-либо сбоя. Также может быть виноват чрезмерно фрагментированный диск, но такое обычно бывает, когда дефрагментация не выполняется годами.
Помехи могут создаваться и внутри самого редактора, если включено «живое» обновление экрана в процессе записи. В этом случае довольно много времени теряется на отображение и прокрутку, а если вы работаете в Windows 9x/Me, то и звуковые, и экранные операции будут конкурировать за доступ к 16-разрядным подсистемам. Попробуйте выключить прокрутку и обновление в меню Options→Settings→General (пункты Live Update During Record и Auto Scroll During Play and Record).
Если же все выглядит нормально, но помехи не исчезают, придется поручить поиск проблемы специалисту. Если фонограмма записана чисто и качественно, можно приступать к ее редактированию, о чем я расскажу в следующих номерах журнала.
КомпьютерПресс 9'2002
