Аудио и МИДИ. Audio vs MIDI

Как Вам, наверное, уже известно, при работе с музыкой используется два основных вида представления звука – это Аудио и MIDI.

Аудио (лат. audio «слышу») — общий термин, относящийся к звуковым технологиям. Зачастую под термином аудио понимают звук, записанный на звуковом носителе; реже под аудио подразумевается запись и воспроизведение звука, звукозаписывающая и звуковоспроизводящая аппаратура.

Аудио аппаратура работает с сигналами, включающими частоты до 20 кГц, поскольку звук большей частоты не воспринимается слухом.

MIDI (англ. Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов) — стандарт на аппаратуру и программное обеспечение, позволяющее воспроизводить (и записывать) музыку путем выполнения/записи специальных команд, а также формат файлов, содержащих такие команды. Воспроизводящее устройство или программа называется синтезатором (секвенсором) MIDI и фактически является автоматическим музыкальным инструментом.

Аудио – это то, что раньше записывали на магнитофоны, виниловые диски, то есть, аудио вначале имело аналоговую природу. С внедрением компьютера в работу со звуком, аудио стало цифровым и звуковые карты компьютера работают только с цифровым звуком. Поток цифр стал определять множество параметров воспроизведения звука. О достоинствах и недостатках цифрового звука можно спорить до хрипоты, но факт остается фактом – цифровая запись и воспроизведение сегодня используется повсеместно, как и цифровое фото и видео. Все CD и DVD, которые Вы слушаете/смотрите, записаны цифровым способом.

О многоканальном и трёхмерном звуке здесь я говорить не буду – это отдельная тема. И о том, что звук бывает моно и стерео, тоже, надеюсь, в общих чертах все имеют об этом представление. Замечу, что моно – это одноканальный звук, а стерео – это два независимых аудио-канала.

Звук на компьютере может быть записан и воспроизведён с заданным (определённым) уровнем частоты дискретизации и разрядности.

Частота дискретизации (или частота семплирования) - это означает, сколько раз передается информация о звуке за одну секунду, то есть, частота отсчетов непрерывного сигнала. Например, стандартная частота для музыкального CD - 44100 Герц или 44,1 КГц. Это значит, что при воспроизведении звука, на звуковую карту, за одну секунду, 44100 раз передается информация о файле.

Разрядность звука – это означает, сколько бит информации о звуке передается каждый раз, при каждой передаче. 16 Бит является стандартом CD. И если Вы увидите изображение параметров в таком виде – 16/44, то это отображение разрядности звука (16 бит) и частоты дискретизации (44 КГц, округленно).

И чем выше параметры частоты/дискретизации, тем качественнее звук. В студиях звукозаписи для получения лучшего качества работают с высокими показателями - 24, 32 бита и 96 КГц и более. А затем, при подготовке музыки к изданию на CD, переводят в более низкие показатели стандарта CD - 16/44.

Аудиоформатов существует достаточно много.

Самыми распространёнными являются такие, как:

CDA (Audio CD) – обычный CD со звуком высокого качества.

WAV - стандартный файл Windows, используемый на компьютере.

Форматы со сжатием с потерями:

MP3 (MPEG-1, Layer3) - обеспечивающий приемлемое качество звука при высоком коэффициенте сжатия. Самый популярный сегодня формат. Качество звучания сжатого звука зависит от показателя битрейта (величины потока данных). Самый низкий, приемлемый битрейт – 128 кБит в секунду. Соответственно, чем выше битрейт, тем лучше качество звука.

WMA (Windows Media Audio) - формат от Microsoft. При меньших размерах файла примерно идентичен качеству MP3.

OGG Vorbis – этот формат по качеству превосходит MP3 на аналогичных битрейтах, но исторически так сложилось, что MP3 завоевал мировой рынок раньше.

RealAudio - это формат передачи звука в Интернет. Сверхнизкий битрейт и, как Вы понимаете, соответствующее качество, но для медленного интернета очень хорошо пригоден.

Теперь о MIDI интерфейсе.

Внедрение в музыку цифровых технологий породило принципиально новый для звукозаписи формат MIDI (Musical Instruments Digital Interface), что означает цифровой интерфейс музыкальных инструментов.

Нужно отчетливо понимать, что формат MIDI не является звукозаписью, как таковой. В потоке миди-команд отражаются исключительно только «приказы» семплеру или синтезатору по выполнению действий направленных на извлечение звуков. И по протоколу MIDI не передается сам звук с его колебаниями, а только команды на его воспроизведение.

Данных «приказов» в процессе звукоизвлечения поступает по современным компьютерным понятиям не так много и охватывают они основные параметры звука: тембр инструмента, высота тона, громкость, длительность, панорама, частотная модуляция и еще множество других.

Практически все современные электронные инструменты и звуковые карты работают с форматом MIDI. Он был создан для того, чтобы инструменты разных фирм (синтезаторы, семплеры) могли одинаково хорошо реагировать на одни и те же команды. При воспроизведении миди-файла поток данных передаётся устройству, генерирующему звук (секверсору/семплеру/синтезатору) – о номере канала, тембре, о том, какую клавишу нажать, с какой силой, какой продолжительностью, какую нажать педаль и еще довольно много различной информации. Одновременно могут звучать 16 различных инструментов.

В 1982 году, ассоциацией производителей MIDI-инструментов был разработан стандарт General MIDI (GM). Это самый распространенный стандарт, несмотря на то, что позже были созданы еще три разновидности. GM имеет 16 каналов, стандартный банк музыкальных инструментов, где за каждым инструментом закреплен свой неизменный порядковый номер. В банке 128 мелодических тембров (включая электронные) и 47 ударных инструментов, расположенных на 10 канале (каждой клавише соответствует свой ударный инструмент).

Часто используемый формат - стандартный MIDI файл (SMF - Standard MIDI FIle). Это формат, предназначенный для хранения записанных данных с секвенсора, будь то аппаратный или программный. В нем существует 16 каналов, с миди-треками различных инструментов. Каждый трек – это записанная музыкальная партия какого-либо инструмента. И любой секвенсор, совместимый с GM, читает примерно одинаково эти музыкальные файлы. То есть, он считывает информацию об использованном инструменте, высоте звуков, их длительности, громкости и т.д. Например, если записана гитара, то в любом секвенсоре будет звучать именно гитара и никак не другой инструмент. Другое дело, что гитара эта может быть разного качества звучания – это зависит от качества используемого семплера или синтезатора. И еще, на любой трек можно назначать любой инструмент (их 128) из стандартного банка GM и лишь только 10 канал используется исключительно для ударных инструментов.

Можно сказать, что MIDI-запись – это как бы нотная запись для секвенсора или звуковой карты компьютера, читающего миди-формат, с высокой точностью фиксации каждого параметра звука.

И еще добавлю немаловажный факт, что миди-информация очень мала по объему занимаемой памяти, что очень удобно и экономно.

Файлы MIDI являются набором команд для синтезатора (секвенсора) установленного на компьютере.

Установленный по умолчанию на компьютере "Программный синтезатор" не дает желаемых результатов, из-за скудного "банка звуков". Для улучшения звука требуется установить синтезатор с нормальным "банком звуков" и настроить караоке плеер, чтобы он работал используя установленный нами синтезатор.

Самусенко Геннадий, композитор