Персональный компьютер в музыкальном творчестве

А. Б. Родионов

В последнее время компьютеры стали широко использоваться не только в науке и производстве, но и в других, ранее нетрадиционных для вычислительной техники сферах. Примерами могут служить кино- и телевизионные фильмы с использованием компьютерной графики, которую зачастую невозможно отличить от обычной рисованной мультипликации, управление световыми эффектами в театре и на эстраде, подготовка всевозможных текстов и рукописей и, наконец, использование компьютерной техники в музыке. В данной статье предпринята попытка систематизации объектов музыкального творчества, которые могут быть автоматизированы средствами компьютерной техники, а также приведено описание и критический разбор одной из современных и широко распространенных музыкальных компьютерных систем, реализованной на персональном компьютере Yamaha MSX.

Объекты автоматизации труда композитора

В труде композитора есть процессы, требующие автоматизации с достаточной очевидностью. К ним относятся, например, рутинные операции по изображению музыкального материала на бумаге в виде нот, редактирование партитур, выписка партий из партитур для отдельных инструментов и т. п. Необходимо автоматизировать также процессы, порожденные совершенствованием электронных музыкальных инструментов, возможности которых значительно расширились в связи с внедрением цифровой техники. К ним относятся компьютерное управление синтезом звука, одновременное управление группами синтезаторов, ввод и редактирование музыкального материала в реальном масштабе времени и, наконец, использование баз данных для хранения отдельных фрагментов партитур и партий.

Электронное редактирование нотного материала

Кто любит по ночам выписывать клавиры, партитуры или дирекционы, в то время, когда близится день сдачи очередного спектакля, фильма или другого события в этом же роде?

С особенной остротой встает этот вопрос в тех случаях, когда у композитора имеются готовые, записанные при помощи синтезаторов и многоканального магнитофона фонограммы музыкальных произведений. Скорее всего, эта музыка никогда и никем исполняться не будет и останется жить только в виде этих фонограмм, так как зачастую ее повторное исполнение практически невозможно из-за того, что набор электронных синтезаторов в устройств обработки сигналов, которыми автор пользовался во время записи, невозможно повторно собрать в каком-либо реальном концертной коллективе, не говоря уже о сложности нотации тембровых сочетаний и звуковых кластеров, для которых не существует пока стандартной системы записи!

Ситуация меняется в лучшую сторону только в том случае, когда композитор использует в своей работе персональный компьютер, подключенный ко всем синтезаторам и автоматически регистрирующий все, что на них наигрывается. Компьютер позволяет корректировать ошибки исполнения, пробовать "на слух" различные варианты аранжировки и, в качестве "заключительного аккорда", печатать партитуру музыкального произведения, полностью адекватную звучащей музыке, в любом количестве экземпляров.

Более того, в памяти компьютера остается полная информация о музыкальном произведении, которая может быть вновь использована и модифицирована (например, новый инструментальный вариант уже исполненной песни, или увертюра, в которой могут звучать фрагменты других произведений в той же или измененной аранжировке, и т. п.). При этом одним из наиболее важных средств работы композитора становятся средства электронного редактирования партитуры. Последнее обычно сводится к просмотру партитуры на экране и внесению в нее изменений вводом команд и данных с различных устройств ввода, включая алфавитно-цифровую клавиатуру компьютера и музыкальную клавиатуру синтезатора.

Компьютерное управление синтезом звука

Когда синтезатор встроен в компьютер или является его внешним дополнительным устройством, как это сделано, например, в персональных компьютерах фирмы Yamaha, то можно управлять не только записью и исполнением звуковысотных и временных последовательностей нот, но и адекватно описывать изменения тембра звуков, так как параметры синтезируемых тембров находятся в оперативной памяти того же компьютера во время создания и исполнения музыкального произведения. Это приводит к тому, что в памяти компьютера становится возможным хранить абсолютно адекватное представление музыкального произведения, а текст партитуры вместе с таблицами, отображающими состояние тембровых банков синтезатора, является исчерпывающим для точного воспроизведения записанного таким образом музыкального произведения в будущем.

К другим преимуществам компьютерного управления синтезом звука относится и более наглядное, по сравнению с обычными синтезаторами, представление информации об алгоритме и параметрах синтеза: на экране можно видеть все параметры синтезируемого звука в графическом и числовом представлениях одновременно.

Управление внешними синтезаторами через MIDI

Управление внешними синтезаторами через MIDI является одним из важнейших достоинств персонального компьютера: композитор получает возможность выписывать партии не только для синтезатора, непосредственно управляемого персональным компьютером, но и управлять другими внешними синтезаторами, подключенными к компьютеру через MIDI, создавая всевозможные оркестровые глубоко нюансированные звучания. Особо следует отметить широчайшие возможности, появляющиеся при соединении через MIDI нескольких компьютеров, управляющих друг другом в различных режимах работы. Существенно, что MIDI-устройством может служить не только синтезатор, но любой прибор, снабженный MIDI-интерфейсом, например программируемый сигнал-процессор.

Ввод и редактирование партитур в реальном масштабе времени

К другим аспектам труда композитора, поддающимся автоматизации при помощи компьютеров, можно причислить ввод и коррекцию партитур не только в режиме экранного редактирования, но и в реальном масштабе времени (совмещение функций экранного редактора, секвенсора и многоканального магнитофона). При этом главной из них является функция секвенсора, с помощью которой производится основной ввод музыкального материала в реальном масштабе времени. После этого выполняется электронное редактирование введенного материала на экране компьютера и компьютерное сведение музыкального материала в стереофоническую фонограмму. Характерной особенностью этого процесса является то, что композитор становится "единоличным" создателем музыкального произведения в законченном виде, так как в данном случае ему приходится выступать в роли не только композитора, но и аранжировщика, дирижера, исполнителя и, наконец, звукорежиссера. При этом перечисленные выше этапы становятся неразрывным целым и предполагают возможность естественного и органичного возврата к любому шагу работы с целью устранения любых ошибок и неточностей в реализации замысла автора и даже изменения самого замысла в процессе создания музыкального произведения. Вообще говоря, такая работа может быть обеспечена и без использования режима ввода и редактирования партитур в реальном масштабе времени, но максимальную эффективность и наивысшую производительность труда, безусловно, гарантирует именно этот режим.

Использование заранее подготовленных фрагментов (patterns)

Создание баз данных, содержащих различные фрагменты и заготовки музыкальных произведений, является отображением естественного стремления человека к структуризации своей деятельности. Создание и поддержание музыкальных баз данных – ещё один аспект автоматизации труда композитора.

Существенно, что с появлением и распространением в нашей стране музыкальных персональных компьютеров MSX появляется новая форма исполнения на эстраде музыкальных произведений композиторов, работающих с такими компьютерами: дирижеры оркестров, в которых используется компьютер MSX в качестве синтезатора или секвенсора для отдельных партий, берут у композиторов не партитуры, а информацию об этих партитурах на магнитных носителях, "поручая" компьютеру исполнение основных партий ритм-секции (после предварительного экранного редактирования партитуры), а музыкантам оркестра – исполнение солирующих и импровизационных партий.

К другим музыкальным возможностям компьютера относятся средства автоматической гармонизации мелодий, автоматической аранжировки и автоматического сочинения музыки, которые могут быть полезны при исследованиях в области теории музыки.

Аппаратное и программное обеспечение музыкальной системы

Встроенный FM синтезатор SFG построен по частотно-модуляционному принципу и состоит из восьми независимых каналов, каждый из которых может управляться зависимо от других по тембру звучания. Это означает, что каждый из восьми голосов синтезатора может вести предписанную ему партию своим собственным тембром, с возможностью его динамической замены и модификации во время исполнения. Информация о параметрах синтеза для каждого голоса хранится в оперативной памяти компьютера (одновременно с цифровым эквивалентом партитуры) и может динамически загружаться в регистры синтезатора в любом месте партитуры простым указанием номера требуемого тембра (речь идет о работе программ Music Composer и FM Auto Arranger). Интересно отметить, что процесс смены тембра отнимает определенное время, незаметное на слух при "мелких", отдельных изменениях тембров в партитуре, но достаточно заметное при "глобальных" изменениях в тембрах большого количества голосов одновременно: синтезатор начинает "спотыкаться", так как процессор не успевает перезагружать все данные одновременно. Чтобы этого не произошло, необходимо разнести по времени команды изменения тембров синтезатора, разбивая музыкальный такт (или его части) на паузы малой длительности, и расставить команды смены тембров в каналах между ними в отличающихся друг от друга местах. Такая работа значительно облегчается при тщательном предварительном планировании партитуры.

Определенные неудобства доставляет наличие одного, общего для всех голосов, генератора инфранизких частот для частотной и амплитудной модуляции (LFO), изменение параметров которого при смене тембра в одном из каналов синтезатора может привести к некоторому изменению тембра звучания других каналов (в зависимости от того, используется в них при синтезе LFO или нет). Этот недостаток можно компенсировать посредством тщательного планирования синтеза тембров и продуманного выбора различных схем синтеза (в случае использования FM при различных алгоритмах синтеза могут быть получены очень близкие по звучанию результаты).

В блоке синтезатора вместе с аппаратурой FM синтеза размещается и ПЗУ, в котором находится Music BIOS – программный интерфейс между аппаратурой синтезатора и программами, использующими эту аппаратуру. К сожалению, он полностью закрыт для пользователя из-за отсутствия документации.

Над Music BIOS находится программная надстройка, осуществляющая интерфейс между человеком и Music BIOS и дающая возможность музыканту использовать компьютер с SFG просто как синтезатор с секвенсором и раздельно адресуемыми по MIDI голосами. При помощи музыкальной клавиатуры, подключаемой к SFG, музыкант может "играть на компьютере", как на обыкновенном синтезаторе, выбирая требуемые тембры и режимы его работы подводом курсора на экране к соответствующим позициям графического меню.

Пользуясь входом MIDI, SFG можно применять в качестве подчиненного синтезатора с раздельным управлением голосами, распределение которых по каналам MIDI может задаваться с экрана компьютера. Более того, в то время, когда часть голосов управляется через MIDI, остальные (или те же) голоса могут быть использованы для ручного исполнения. Сеть компьютеров, связанных MIDI и оснащенных встроенными синтезаторами, предоставляет композитору широкие возможности темброобразования и голосоведения при использовании в партитуре указаний об исполнении партий по различным адресам MIDI,

Системное программное обеспечение

Как уже упоминалось, музыкальное программное обеспечение опирается на Music BIOS, находящийся непосредственно в SFG (хороший пример автоматического программного расширения системы при расширении её аппаратных возможностей). Кроме функций интерфейса с синтезатором, Music BIOS реализует функции обращения к дискам вместе с функциями консольного интерфейса, т. е. практически весь ввод-вывод, замещая во время работы обычный MSX BIOS.

Электронный редактор партитур (Music Composer) является мощным средством описания и редактирования нотного материала в графическом режиме работы, использующим в качестве базового представления информации привычную каждому музыканту нотную запись с использованием пятилинеечного нотоносца с "вкраплениями" как обычных указаний об исполнении партий типа forte, piano, так и специальных команд синтезатора о выборе тембра, изменении некоторых его параметров в процессе исполнения, стереопанораме и т. п. Введенные партитуры могут быть исполнены под управлением этой программы, записаны на диск (ленту) или выведены на принтер. При наличии достаточного объема оперативной памяти Music Composer может организовать несколько "банков" партитур с возможностью обмена информацией (копирования) между ними, что создает определенные удобства при компоновке музыкального произведения из отдельных фрагментов, ранее записанных на внешних носителях.

Язык описания партитуры является достаточно полным и вместе с обычной нотной записью может служить основой для разработки стандартной формы описания такого рода информации. Команды и данные могут вводиться с алфавитно-цифровой клавиатуры компьютера, музыкальной клавиатуры синтезатора или манипулятором "мышь".

К недостаткам этой программы можно отнести отсутствие возможностей: 1) ввода музыкального материала в реальном масштабе времени, т. е. работы в режиме секвенсора с отображением введенной информации в нотном виде; 2) запоминания полного состояния синтезатора для многократного проигрывания фрагмента партитуры с середины; 3) несовместимость формата данных с программой MIDI Recorder и некоторые другие.

Управление встроенным синтезатором и синтез новых тембров осуществляются при помощи еще одного программного средства – Voicing Program. Эта программа отображает на экране в графическом виде всю информацию о состоянии синтезатора (алгоритм синтеза, его параметры и LFO) и позволяет модифицировать их в соответствии с желанием музыканта. Новые тембры, синтезированные в процессе работы, могут быть записаны на диск (ленту) с тем, чтобы быть позднее использованными другими программами, в частности Music Composer.

Запись и редактирование сигналов MIDI (MIDI Recorder). Очень удобным в работе может оказаться программное средство под названием MIDI Recorder, Это секвенсор, позволяющий записывать сигналы MIDI, приходящие в компьютер, воспроизводить их, редактировать по месту и времени звучания, повторять циклически определенные фрагменты записи с тем, чтобы дать возможность музыканту записать различные варианты исполнения отдельных партий в реальном масштабе времени. Функции "мыши" дублируются на алфавитно-цифровой клавиатуре компьютера. К недостаткам относится невозможность использования SFG компьютера и необходимость в большом числе внешних синтезаторов, подключенных к компьютеру, которыми управляет MIDI Recorder. Отсутствие совместимости по данным с Music Composer для печати и коррекции партитур в нотном виде также создает дополнительные неудобства.

Музыкальные расширения MSX Бейсика (Music Macro). Music Macro расширяет MSX Basic в сторону доступа к аппаратным возможностям SFG. Практическая ценность данного программного обеспечения весьма сомнительна, так как оно не позволяет писать какие-либо действительно полезные программы из-за ограниченного набора музыкальных функций и невозможности в рамках Бейсика решать задачи, требующие высокого быстродействия и критичные к времени обработки данных. Одним из наиболее курьезных операторов данного программного расширения Бейсика является оператор "SAY", позволяющий записывать в качестве операнда текстовую переменную, содержание которой женским голосом пытается произнести синтезатор. К большому сожалению, набор синтезируемых фонем, хранящихся в ПЗУ, ограничен фонемами японского языка, которых не так уж много и которые оканчиваются всегда на гласный звук.

Автоматизация аранжировки (FM Auto Arranger). Одним из новых музыкальных программных продуктов, предлагаемых фирмой Yamaha, является FM Auto Arranger, в котором предпринята попытка автоматизации процесса создания музыкальных произведений с использованием таких средств, как автоматическая гармонизация мелодии по басу, выписывание типичных басовых и ритмических фигураций в виде заготовок (patterns) с целью их дальнейшего использования с автоматической транспозицией как в целом, так и по отдельным нотам, в зависимости от гармонической фактуры музыкального произведения. В программе имеется возможность ввода в реальном масштабе времени двух одноголосных мелодических линий с последующим их отображением на нотном стане и электронным редактированием. Формат данных, хранимых на ленте (диске), совместим с форматом Music Composer, что позволяет загружать партитуры, созданные с использованием FM Auto Arranger, в Music Composer для дальнейшего редактирования. Предусмотрена возможность работы с новым устройством ввода музыкальной информации (Music Pad), являющимся специализированной панелью с нанесенными на ней командами, которые вводятся при нажатии на соответствующую надпись. Но, несмотря на такое обилие, на первый взгляд, достаточно интересных возможностей, практическая работа с FM Auto Arranger не является особенно привлекательной из-за сложности и излишней многоуровневости командного языка, а также определенной ограниченности возможностей редактирования по сравнению с Music Composer. Даже при работе с двумя компьютерами одновременно, один из которых работает с FM Auto Arranger, а другой с Music Composer, не создается достаточно комфортной для композитора среды из-за отнимающих время операций по запоминанию и чтению файлов на дисках при обмене информацией между компьютерами.

Программное обеспечение внешних синтезаторов (RX Editor, DX7, DX9, DX21, DX100, DX-7, FB-01 Voicing programs). С помощью компьютера Yamaha MSX можно программировать не только встроенный синтезатор SFQ, но и другие музыкальные инструменты той же фирмы. Таким образом, проблема "неудобства настройки синтезатора одним регулятором" решается и для других синтезаторов, позволяя найти оптимальное решение между ценой отдельных инструментов и удобством их программирования при синтезе звуков с помощью персонального компьютера. Обмен данными тембровых банков между компьютером и музыкальными инструментами осуществляется различными программами, разработанными специально для каждого инструмента согласно протоколам обмена данными конкретного инструмента через MIDI. При этом для более поздних по времени выпуска программ предусмотрена возможность сохранения данных тембровых банков не только в памяти программируемого синтезатора или на магнитной ленте, но и на дисках, подключенных к компьютеру.

Достоинства и недостатки музыкальной системы Yamaha MSX

К достоинствам музыкальной системы Yamaha MSX следует отнести в первую очередь ее относительную дешевизну по сравнению с другими музыкальными компьютерами. При этом композитор получает полноценный универсальный персональный компьютер, на котором работает профессиональная музыкальная система с широким спектром возможностей и большим выбором музыкального программного обеспечения. Безусловной удачей является аппаратное решение встроенного синтезатора SFG, который обладает возможностью независимого управления каждым из восьми его голосов, что пока не часто можно встретить среди обычных синтезаторов. Удачным является и выбор семантического наполнения языка для электронного редактора партитур, так как с его помощью можно описать практически любые нюансы аранжировки и исполнения и, тем самым, достичь чрезвычайно высокой степени соответствия звучания музыкального произведения авторскому замыслу. Высокой степенью эргономичности обладает человеко-машинный интерфейс программы MIDI Recorder, являясь, пожалуй, одним из самых "человечных" в системе. Весьма ценными являются программы, обеспечивающие экранное редактирование тембровых банков других синтезаторов фирмы и увеличивающие производительность труда музыканта при создании новых тембров.

К недостаткам системы следует отнести, в первую очередь, отсутствие доступной пользователю документации на аппаратные средства синтезатора SFQ, что мешает максимально приспособить ее под свои нужды и усовершенствовать отдельные программы. Недостатки отдельных программ музыкального программного обеспечения уже перечислялись выше, однако надо заметить, что эти недостатки вызваны некоторой общей причиной, суть которой сводится к тому, что разработка программного обеспечения музыкальных приложений MSX велась без учета реального процесса работы композитора при сочинении музыкального произведения. Как уже было указано, при создании соответствующего программного обеспечения авторы программ, видимо, исходили из собственного, достаточно абстрактного представления о работе композитора и средствах, которые ему необходимы в первую очередь. Работа над музыкальным произведением состоит из "вынашивания" общего замысла и отдельных музыкальных тем. Темы проверяются по звучанию как в воображении композитора, так и на инструменте (нет возможности наигрывания в реальном масштабе времени этих тем с возможностью сохранения удачных вариантов в базе данных); затем черновые фрагменты объединяются в одно целое с возможными вариантами связок между ими (частично в этом может помочь Music Composer, но ценой крайне неэффективной траты времени). Следующий этап – частичная или полная аранжировка материала (с помощью Music Composer или FM Auto Arranger).

В работе композитора большое значение имеет поиск новых звучаний и тембров непосредственно во время аранжировки, но для того, чтобы заняться синтезом, необходимо сбросить программное обеспечение Music Composer и загрузить Voicing Program, что исключает прослушивание создаваемого тембра в контексте с уже записанной звуковой палитрой. Список таких несоответствий, которые изнуряюще действуют даже на терпеливого композитора, можно продолжить. Тем не менее музыкальные системы типа Yamaha MSX являются существенным подспорьем композиторам, помогают им на различных этапах творческого процесса.

Статья опубликована в сборнике "Микропроцессорные средства и системы", №3, 1987 г., с. 53.
Перепечатывается с разрешения автора.