Наблюдая за все более быстрым развитием компьютерных технологий, в том числе в области работы со звуком, музыканты в последнее время все чаще задаются вопросом: куда же приведет развитие звуковых технологий? Как будет звучать компьютерная музыка будущего? Какие новые возможности откроет нам наступающий XXI век?
Конечно, предсказывать будущее - дело неблагодарное [1]. Однако если вспомнить, что "будущее создается сегодня", то можно, проанализировав развитие музыкальных технологий во второй половине нашего века и окинув взглядом современные исследования в этой области, усмотреть четкую тенденцию. С помощью электронных средств мы приближаемся к созданию моделей виртуальных инструментов, виртуальных исполнителей и виртуальной акустики.
Виртуальные инструменты: новый метод синтеза
Это, вообще говоря, может показаться несколько странным. К примеру, один из наших ведущих деятелей в области электроакустической музыки говорил: зачем воссоздавать звук гобоя электронными средствами, если можно просто взять настоящий гобой? Целесообразно использовать эти средства для создания новых тембров.
С таким утверждением трудно не согласиться, однако недолгая история развития звукового синтеза показывает, что наряду с созданием новых тембров исследователи всегда стремились воссоздать звучание реальных акустических инструментов. Сначала это были тембры, лишь отдаленно похожие на акустический оригинал. После открытия Джоном Чоунингом (John Chowning) технологии FM-синтеза и выпуска в начале 80-х годов первых синтезаторов, основанных на этой технологии, электронные аналоги "живых" инструментов зазвучали более "естественно". А распространение в последующие годы технологии волнотабличного синтеза (Wavetable, WT-синтез), как казалось, вплотную сблизило звучание электронных и "живых" тембров. Действительно, ведь при WT-синтезе за основу берется запись фрагмента звука "живого" инструмента! [2]
Однако придирчивые ценители быстро обратили внимание, что и WT-инструменты зачастую звучат неестественно, "электронно" (в плохом смысле этого слова). И действительно, при исполнении на "живом" инструменте вы, как правило, никогда не услышите двух одинаково звучащих нот. Приведу простой пример. Допустим, вы нажали правую педаль рояля и много раз подряд нажимаете одну и ту же ноту с одной и той же громкостью. При этом на звучание первой ноты ответят все остальные струны рояля, при втором нажатии на клавишу их звучание сложится со звучанием новой ноты и т. д. - каждый следующий звук будет отличаться от предыдущего своим тембром за счет различного соотношения амплитуд его обертонов. Если же то же действие совершить на WT-синтезаторе, каждое новое нажатие клавиши вызовет лишь повторное проигрывание одного и того же записанного фрагмента звука.
Одной из наиболее значительных новинок стала технология звукового синтеза методом физического моделирования инструментов. Как уже известно читателям "Компьютерры" (см. материал "Виртуальная акустика" в новостях #9 [287]. - А.У.), компании Yamaha удалось осуществить этим методом восьмиголосный программный синтез, используя преимущества только что выпущенного процессора Pentium III. В терминологии Yamaha этот метод синтеза был назван VA-синтезом (VA означает Virtual Acoustics).
Синтез методом физического моделирования как технология родился в стенах Центра компьютерных исследований в области музыки и акустики (Center for Computer Research in Music and Acoustics, CCRMA [3]), что расположен в калифорнийском городе Стэнфорде. Вообще говоря, первый алгоритм, который можно отнести к методу физического моделирования звука, был создан еще в 1983 году Кевином Карплусом и Алексом Стронгом - это был алгоритм синтеза звучания струны щипкового инструмента. Однако исследователям из CCRMA потребовалось еще более десяти лет для создания универсальной технологии моделирования физических процессов, происходящих в реальном музыкальном инструменте. Исследователи утверждают, что при использовании технологии физического моделирования вы никогда не получите двух одинаковых звуков подряд, как и при исполнении на "живом" инструменте. Электронный инструмент обретает гибкость и выразительность своего "живого" прототипа.
Формирование спектра звука в реальном инструменте зависит от множества факторов. Для того чтобы учесть их и просчитать поведение спектра в реальном времени, требуются большие вычислительные мощности. Этим объясняется тот факт, что первые устройства для физического моделирования звука были дорогими и интересовали в основном специалистов. Поэтому выход этой технологии на широкую аудиторию через PC и программный синтезатор от Yamaha, скорее всего, можно считать революционным шагом, началом перехода от WT-синтеза к повсеместному распространению новой технологии.
Между прочим, нелишне заметить, что каждый новый метод синтеза, помимо возможности более точного "копирования" инструментов акустических, открывал и новые возможности для создания необычных звучаний. Метод физического моделирования позволяет виртуально построить никогда не существовавшие инструменты, даже такие, построить которые реально было бы трудно или невозможно. Один из создателей технологии Перри Кук (Perry Cook) построил некоторое количество любопытных образцов. С ними можно ознакомиться на Web-страничке CCRMA (http://ccrma-www.stanford.edu).
Виртуальные исполнители и управление ими
Одним из наиболее интересных проектов в области новаторских компьютерно-музыкальных технологий сегодня является проект DIVA (Digital Interactive Virtual Acoustics - цифровая интерактивная виртуальная акустика), осуществляемый в Технологическом университете города Хельсинки под эгидой финской Академии наук.
Этот проект предусматривает реализацию целого виртуального оркестра. Для генерации звуков здесь используется, разумеется, метод физического моделирования инструментов. Однако авторы проекта пошли дальше. Для каждого виртуального музыкального инструмента здесь предполагается создать уникальных виртуальных исполнителей, обладающих индивидуальной манерой игры на инструменте. Для полной иллюзии виртуальные исполнители здесь не являются "безликими алгоритмами". Каждому из них соответствует зрительный образ, так или иначе соответствующий манере игры данного "исполнителя". Более того, при исполнении музыки эти зрительные образы должны быть соответствующим образом анимированы. Нескольких таких виртуальных исполнителей вы можете видеть на рисунке.
Но самое интересное заключается не в виртуальных исполнителях, а в способе управления ими. Авторы проекта сочли естественным, чтобы виртуальный оркестр, как и обычный, управлялся дирижером. Причем в отличие от существующих интерактивных систем дирижирования MIDI-музыкой было решено использовать не специальную систему жестов, а обычные дирижерские движения.
Иллюстрации к проекту ISVR: разложениеотражающих поверхностей и схемы HRTF.