УДК 534

Программный комплекс временной первичной обработки звуковых сигналов «автоматизация задержек»

Леонтьев Данил Константинович – магистрант Московского технического университета связи и информатики, преподаватель Колледжа телекоммуникаций

Аннотация: Приведен программный комплекс, рассчитывающий время задержки распространения звукового сигнала атак различных музыкальных инструментов до слушателя (дирижёра). Временные интервалы задержки определяются по результатам расчёта  рассадки различных исполнителей в ансамблях и расположения хора и солистов. Разработан графический интерфейс позволяющий построить план помещения и рассчитать звуковые задержки в зависимости от положения источника звука до зрителя.

Ключевые слова: временная первичная обработка сигналов, задержки прихода звуковых атак, индикаторы устанавливаемых задержек, комплекс прикладных программ.

Введение

Программный комплекс временной первичной обработки звуковых сигналов «Автоматизация задержек» - это инновационное решение, которое позволяет значительно улучшить качество звука и оптимизировать процесс обработки аудиосигналов. Этот программный инструмент предназначен для работы с задержками звуковых сигналов, что является важным аспектом при создании музыкальных композиций, звуковых эффектов, а также при звукозаписи и звукомонтаже.         

Стандартно обработка сигнала проводится исполнителями, их рассадкой в выбранном помещении, подбором различных типов микрофонов (их диаграммой направленности, амплитудно-частотной и частотно-фазовой характеристиками) и выбором места их расположения и ориентации в звуковом пространстве. В современных стереофонических системах звукозаписи  обработка сигналов расширена до тембральной, громкостной и азимутальной (панорамными регуляторами) для групп инструментов и каждого инструмента. Но, к сожалению, такая обработка, исключающая фиксацию времени пробега звуковых волн между исполнителями, лишает итоговую запись глубинной локализации звуковых атак для ансамблевых звучаний.

Решение проблемы глубинной локализации исполнителей

Восстановить глубинную стереофонию можно применив управляемые звукорежиссером временные задержки сигналов групп или отдельных источников, имитирующие глубинную локализацию исполнителей. Широкое внедрение цифровизации процессов первичной обработки звуковых сигналов позволяет осуществить это, совершенствуя программное обеспечение процессоров пульта звукорежиссера.

Основной задачей программного комплекса «Автоматизация задержек» является автоматизация процесса управления задержками звуковых сигналов. Это позволяет существенно упростить работу звукорежиссера или музыкального продюсера, делая процесс обработки звука более эффективным и быстрым.

Одной из основных функций программного комплекса является возможность точной настройки задержек звуковых сигналов в соответствии с требованиями проекта. Пользователь имеет возможность как самостоятельно устанавливать задержки как для отдельных инструментов или их групп в соответствии с геометрическим планом программируемой модели помещения, временные задержки которого имитируются при записи, так и использовать готовые шаблоны заранее рассчитанных времен задержки для исполнителей звуковых произведений в известных концертных залах.

Кроме того, программный комплекс «Автоматизация задержек» обладает широким набором инструментов для работы с задержками, таких как регулировка времени задержки, изменение длительности и характеристик задержки, применение различных эффектов и фильтров к задержанным сигналам и многое другое. Это позволяет пользователю создавать уникальные и оригинальные звуковые образы, которые будут соответствовать самым высоким стандартам качества звука.

Программный комплекс временной первичной обработки звуковых сигналов «Автоматизация задержек» является инновационным инструментом, предназначенным для обработки звуковых сигналов с целью управления задержками звуковых эффектов. Этот программный комплекс предлагает удобное и эффективное решение для музыкантов, звукорежиссеров и звуковых инженеров, позволяя им с легкостью создавать уникальные звуковые комбинации и эффекты, по глубинной стереофонии максимально приближенные к реальному исполнительскому звучанию для слушателя.

Благодаря интуитивно понятному интерфейсу и удобному управлению, пользователи могут легко настраивать и изменять параметры обработки звука в реальном времени.

Рисунок 1. Графический интерфейс пользовательского приложения.

Программа позволяет визуально демонстрировать схемы рассадки и устанавливать временные задержки индивидуально для каждого из микрофонов до дирижёра, который определяет картину звуковой композиции, или иного другого слушателя. Определяемого как точка отсчёта до всех источников звука.

Программный комплекс «автоматизация задержек» является консольным приложением windows forms, что позволяет Использовать любой windows Forms – совместимый режиссёрский пульт, планшет, или дополнение к нему, как индикатор, показывающий в реальном времени установленные задержки, который также определяет их автоматически (расчётно), позволяя тем самым значительно экономить время и силы звукорежиссёру и повышая итоговое качество звукозаписи путём снижения уровня S-искажений в пользовательском восприятии.

Рассадка исполнителей в ансамблях и расположение хора и солистов имеют существенное влияние на реверберационную картину в зале и, соответственно, общую акустическую картину исполняемого произведения. Использование многомикрофонного метода съема информации позволит записать звук с разных точек пространства и затем смешать отдельные дорожки с разной громкостью и задержкой, чтобы создать эффект глубины. В будущем эту систему можно будет применить в иммерсивных системах звукоусиления у телерадиослушателя или в залах, при соответствующем усложнении индикатора.

Как работает дополнение к режиссёрскому пульту

правильно настроенная система, в которой настроены и фильтра, и эквалайзер, и задержки даёт следующее:

• эффект присутствия в концертном зале или на танцполе;
• ощущение живого звука инструментов;
• комфорт при прослушивании на любой громкости (с учётом граничных возможностей самих компонентов).

В современных цифровых пультах соединение с планшетом в лице цифрового дополнения осуществляется ччерез оборудованный USB- разьёмом

Если пульт не оборудован USB-разъемом, то подключаться нужно тем или иным аудиокабелем. Оптимальный способ – если до покупки микшера у вас уже был аудиоинтерфейс. Подойдет любая внешняя USB/Firewire/Thunderbolt-аудиокарта с одним комбинированным входом TRS/XLR (двумя, если с пульта вы хотите провести стереосигнал). При таком методе и исходный сигнал можно настроить довольно тонко.

Рисунок 2.

Цифровые микшеры подключаюся к компьютеру специальными кабелями к предварительно установленным в компьютер (или подключенным к компьютеру) цифровым интерфейсам или через USB (или FIREWIRE) разъемы. Аналоговые микшеры подключаются аудиокабелями к аналоговым входам и выходам компьютера или подключенного к компьютеру (или установленного внутри) аудио-интерфейса с аналоговыми входами и выходами. В последние годы получили распространение аналоговые микшеры с USB интерфейсом, который позволяет подключать микшер в USB порт компьютера. Основные задачи, которые пытаются решить при помощи подключения микшера к компьютеру: использование для записи микрофонных входов с фантомным питанием, предварительное микширование нескольких источников звука с последующей записью в компьютер, получение регулируемого выхода на наушники и выхода на аудио-мониторы, использование эквалайзеров и эффектов микшера и другие.

Для подключения пульта звукорежиссёра к компьютеру и микрофонам нужно следовать нескольким шагам:

Подключите аудиоинтерфейс к компьютеру с помощью USB или другого соответствующего кабеля.

Подсоедините микрофоны к аудиоинтерфейсу с помощью аудиокабелей, используя соответствующие входы.

Подключите мониторы или наушники к аудиоинтерфейсу для прослушивания звука.

Подсоедините пульт звукорежиссёра к аудиоинтерфейсу с помощью аудиокабелей, чтобы иметь возможность регулировать уровни звука.

После подключения всех устройств, настройте соединения в настройках вашего компьютера и программы для звукозаписи или звукомонтажа, чтобы обеспечить правильную работу пульта звукорежиссёра, микрофонов и звукового ввода/вывода.

Управление задержками в звукорежиссерском пульте зависит от конкретной модели и производителя оборудования. Однако, обычно задержки управляются с помощью параметров, таких как "delay time" (время задержки), "feedback" (обратная связь), "mix" (смешивание), и т.д.

Чтобы настроить задержку, обычно нужно выбрать нужный канал (channels) или эффект (effect), затем настроить параметры времени задержки (delay time) и смешивания (mix) для достижения желаемого эффекта. Процесс настройки задержки может отличаться в зависимости от модели пульта.

 Рисунок 3.

Рисунок 4. Принципипльная схема индикатора уровня задержки.

В каждую канальную линию Дополнение к режиссёрскому пульту подключается в разрыв (insert).

В микшерном пульте каждый входной канал формирует отдельный аудиосигнал от источников: микрофоны, различные музыкальные инструменты или линейные устройства.

Входной сигнал попадает на предусилители, которые усиливают сигнал до уровня, пригодного для дальнейшей обработки. Затем сигнал проходит через регуляторы громкости (фейдеры): каждый канал оборудован регулятором громкости, который позволяет управлять уровнем сигнала на выходе канала.

После прохождения через регулятор громкости сигнал попадает на эквалайзеры: микшерный пульт обычно оснащен эквалайзерами для изменения тональных характеристик сигнала на разных частотах. Входной частично обработанный сигнал поступает на вход эквалайзера, затем сигнал разделяется на несколько полос частот (например, низкие, средние и высокие), после чего для каждой полосы частот устанавливаются параметры усиления или ослабления, сигналы из разных полос частот комбинируются обратно в один сигнал и затем выходной сигнал с установленными параметрами усиления или ослабления передается на выход эквалайзера дальше в эффекторы. Цифровые микшерные пульты имеют встроенные эффекторы, такие как реверберация, задержка и прочие методы обработки, которые могут быть применены к сигналам. Именно здесь выставляет на каждом из аудиоканалов пульта временные задержки цифровое дополнение с помощью программного комплекса «автоматизация задержек» позволяя применить методы создания глубинной стереофонии для создания естественной временной разницы прихода атак в ансамблевых звучаниях  После этого глубинно обработанный сигнал подаётся на выходы микшерного пульта, что позволяют подключить его к усилителю или записывающему устройству для дальнейшего воспроизведения или записи обработанного сигнала.

Рисунок 5. Схема подключения для микшерного пульта, дополнение к пульту обозначено как иконка смартфона.

Рисунок 6.

Рисунок 7.

Рисунок 8.

Устройство управляет временем задержки через программно заданный контроллер в виде дополнения, что позволяет подавать на выход каждой линейки микшерного пульта аудиодорожку с установленным временем задержки согласно установленному пресету.

Заключение

В результате исследования было получено полноценное описание рабочей системы и индикаторного прибора-дополнения к пульту звукорежиссёра, позволяющая предоставить максимум возможностей во временной первичной обработке сигнала для систем звукового вещания.

Таким образом,  разработан программный комплекс временной первичной обработки звуковых сигналов «Автоматизация задержек» является мощным инструментом для профессиональной работы с звуком. Он позволяет значительно улучшить качество звука, сделать процесс обработки аудиосигналов более эффективным и удобным, а также открыть новые возможности для творчества и экспериментов в области звукозаписи и звукомонтажа.

Список литературы

1. Моль А. Теория информации и эстетическое восприятие. Пер. с французского. – М.: Мир. – 1966. – 351 с.
2. Акустика: Справочник / А.П. Ефимов, А.В. Никонов, М.А. Сапожков, В.И. Шоров; под ред. М.А. Сапожкова – 2-е изд. – М.: Радио и связь. – 1989. – 336 с.
3. Звуковое вещание / А.В. Выходец и др.: под ред. Ю.А. Ковалгина: Справочник. – М.: Радио и связь – 1993. – 464 с.
4. Мишенков С.Л., Попов О.Б. Электроакустика и звуковое вещание конспект лекций. Учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия – Телеком, 2010.
5. Мишенков С.Л. Использование временных задержек при первичной обработке звуковых сигналов // Журнал «Электросвязь» № 1. 2022. С. 56-58.
6. Мишенков С.Л., Миллер К.Э., Епифанова Е.С. Глубинное восприятие звуковых и видеорядов средств массовой информации // Журнал «Электросвязь». № 5. 2022. С. 31-34.
7. Мишенков С.Л., Миллер К.Э., Епифанова Е.С. Современные задачи первичной обработки сигналов масс-медиа. МАС «Цифровая трансформация, устойчивое развитие». Москва. Издательство «Перо», 2022. С. 214-220.