Ромплер – об это понятие частенько спотыкаются даже синтезаторщики со стажем. Их путают с семплерами, с таблично-волновыми или линейно-арифметическими синтезаторами. Со всеми этими инструментами у ромплеров есть кое-что общее, но различия между ними принципиальны.
Сложности возникают из-за градации типов генерации цифрового сигнала. Иногда по описанию инструмента кажется, что его осцилляторы напрямую генерируют цифровой сигнал (так называемый прямой цифровой синтез, или DDS – direct digital synthesis), а в реальности это происходит через механизм зацикленного воспроизведения небольших PCM-файлов из встроенной памяти (ROM). Однако не каждый инструмент, генераторы которого обращаются к ROM, можно назвать ромплером.
Терминология
Для начала разберемся в сходствах и различиях понятий семпл и волновая форма.
Семпл (sample) – в цифровом звуке это «отсчет», то есть минимальная недробимая часть звукового файла. Серия семплов (отсчетов) формирует цифровую аудиоволну.
Для семплера семпл – это элемент звуковой библиотеки, используемой в качестве источника сигнала. В широком смысле семплом можно назвать любой короткий отрезок аудиофайла.
Мультисемплы (multisample) – это набор семплов одного и того же инструмента с разной высотой звучания и/или для разных слоев velocity (силы нажатия). Программы с мультисемплами звучат реалистичнее, чем программы на одиночных семплах. Нередко шаг семплирования составляет 1-2 семпла на октаву, в некоторых случаях семплируется каждая нота, иногда даже с несколькими слоями velocity. Чем чаще семплирование, тем меньше инструменту приходится «дотягивать» семпл до нужной высоты, и тем меньше в звуке тембральных искажений.
Волновая форма (wave form) – звуковой файл, содержащий один цикл волны. Используется для воссоздания тембров определенных инструментов или получения новых звуков средствами синтеза.
Таблично-волновой синтезатор (wavetable synthesizer) – синтезатор, использующий в качестве генераторов набор засемплированных волновых форм длительностью (обычно) в один цикл.
Семплер (sampler) – синтезатор, генераторы которого построены на воспроизведении семплов, загруженных в оперативную память (RAM) с различных носителей (Floppy, CD, ZIP, SD, Flash, HDD) или записанные посредством прямого семплирования. Такие семплы имеют длительность, значительно превышающую один цикл волны.
Ромплер (rompler) – синтезатор, генераторы которого построены на воспроизведении семплов, хранящихся во внутренней постоянной памяти (ROM). Термин Rompler является лексической контаминацией (объединением) терминов ROM и Sampler.
Семплирование (sampling) – процесс преобразования непрерывной аудиоволны в дискретную цифровую волну, то есть оцифровка. Засемплированный звук представлен в цифровой среде последовательностью семплов (отсчетов). Длительность каждого отсчета зависит от интервала (периода) семплирования, задаваемого параметром частоты дискретизации.
Для семплера семплирование – это процесс создания (записи) семпла. Семплеры могут семплировать звуки через специальный аудиовход. Иногда базовая комплектация семплера не имеет аудиовхода, но он может быть добавлен опционально (семплирующая опция – sampling option).
Семпл-плеер (sample player) – семплер, не оборудованный аудиовходом для семплирования и способный лишь воспроизводить готовые семплы или библиотеки семплов.
Библиотека семплов (sample library) – подборка звуковых файлов, распределенных по банкам в соответствии с их тембром, высотой звучания и так далее. Каждый производитель семплеров выпускает свои библиотеки, некоторые семплеры могут читать библиотеки сторонних производителей.
Программа (program) – набор настроек, применяемых семплером или ромплером к исходному семплу или набору семплов. С помощью этих настроек из исходных семплов можно получить различные звуки, характер которых может быть очень далеким от звучания самого семпла.
Отличие постоянной памяти (ROM) от временной (RAM)
ROM (read-only memory) – постоянная память. Данные, хранящиеся в ROM, не могут быть изменены путем воздействия на них из меню прибора, к ним можно лишь обращаться для считывания и совершения каких-либо действий в реальном времени.
В отличие от ROM, в память RAM (random access memory) можно помещать информацию, изменять и удалять ее. Обычно такую память называют «оперативной», поскольку она участвует в выполнении текущих операций. В оперативной памяти музыкальных инструментов могут храниться фрагменты аудио (семплы) или параметры (программы).
До середины 70-х годов прошлого века, когда музыкальный мир практически полностью был аналоговым, музыканты могли лишь мечтать о компактных приборах со звуками фортепиано, духовых или ударных инструментов – того, с чем с трудом справлялись аналоговые синтезаторы. С появлением NED Synclavier (1977) и Farlight CMI (1979) ситуация начала меняться. Эти инструменты имели функцию семплера – могли записывать в оперативную память звуковые отрывки и производить с ними манипуляции – понижать или повышать, менять тембр и так далее.
Семплы и их хранение в памяти
Сейчас для многих слово «семпл» означает кусочек звукового файла, который можно загрузить в семплер для дальнейшей работы или просто вставить на дорожку в DAW. Однако исходно у этого термина иной смысл.
Семплы – это так называемые «отсчеты», или шаги дискретизации, то есть недробимые частички звука, последовательность которых образует цифровой аудиосигнал. Частота дискретизации, которая иначе называется частотой семплирования, показывает, сколько таких недробимых частичек (отсчетов) содержится в секунде звуковой информации. Если расширить в редакторе волну на максимум, можно увидеть прорисовку отсчетов. Например, звук с частотой дискретизации 44,1 кГц содержит в одной секунде 44100 семплов. Подробнее об этом можно почитать в этой статье.
Чем выше дискретизация, тем выше качественные характеристики звука и тем больше памяти требуется для хранения этой информации. Поэтому с появлением первых цифровых синтезаторов память стала одним из важнейших камней преткновения для индустрии. Упомянутые Fairlight и Synclavier стоили не просто огромных, а фантастических денег – десятки тысяч долларов, что эквивалентно сегодняшним сотням тысяч с учетом инфляции. В немалой степени эта цена была обусловлена дороговизной памяти.
Уже в начале 80-х технологии позволили удешевить производство. Первый «демократичный» по цене цифровой синтезатор с ROM в архитектуре – Yamaha DX7. Он хранил четверть синусоиды длительностью 256 семплов (отсчетов), которая с помощью цифровых алгоритмов превращалась в полноценную синусоиду и участвовала в создании звука на основе запатентованной Ямахой частотной модуляции (FM-synthesis).
Спустя несколько лет память стала еще дешевле. Так, четверть синусоиды в инструментах второго поколения FM-синтеза от Yamaha (DX7s, DX7-IID, DX7-IIFD, TX802 и т.д.) уже состояла не из 256, а из 1024 семплов. Также на рынке начали появляться доступные по стоимости синтезаторы с технологией wavetable – инструменты, в основе которых лежали волновые таблицы.
Таблично-волновые синтезаторы
Первые эксперименты с волновыми таблицами начал еще основатель компании PPG Вольфганг Палм, который выпустил сначала Wavecomputer 360 (1978), а потом и революционный PPG Wave (1981). Однако Wave на старте продаж стоил от $7000 (более $20 000 в пересчете на сегодня), так что музыканты средней руки позволить его себе не могли. А вот появившиеся в 1985 году Korg DW-8000 и Ensoniq ESQ-1 стоили уже умеренно – $1700 и $1450.
Волновая таблица – это набор волновых форм. Каждая из таких волн имеет гораздо более сложную форму, чем использовавшаяся в Yamaha DX7 синусоида.
Память уже позволяла хранить больше информации, но все же была достаточно мала, чтобы вместить полноценные семплы в современном понимании этого слова. Объема ROM хватало лишь на то, чтобы хранить по одному полному циклу каждой волны. Синтезатор обращался к ROM, считывал оттуда выбранную волну и зацикливал ее, получая цифровой генератор, аналогичный аналоговому осциллятору, с той лишь разницей, что у аналоговых предшественников волны были примитивнее (в основном – пила, меандр, треугольник). Волновые формы в таблично-волновых синтезаторах обычно семплировались с инструментов со сложными тембрами, в том числе акустических.
Технология оказалась весьма востребованной и удобной, на ее основе было создано немало синтезаторов разной ценовой категории – Prophet VS, Waldorf Wave и Microwave, Kawai K3, серия Korg Wavestation и так далее. Большая часть из них – так называемые гибридные синтезаторы, то есть инструменты, соединяющие в себе элементы цифрового и аналогового синтеза. Аналоговыми обычно оставались фильтры – во многом потому, что их цифровая эмуляция на тот момент была далека от совершенства.
В конце 80-х память стала еще более дешевой, а производители синтезаторов все чаще отказывались от аналоговых блоков синтеза. Вышедший в 1990-м году полностью цифровой Korg Wavestation A/D содержал в себе 484 волновых формы. Для сравнения, у Ensoniq ESQ-1 их было всего 32, а у Korg DW-8000 – 16.
Отличие волновых форм от семплов
Являются ли волновые формы в таблично-волновых синтезаторах семплами? В общем смысле да, поскольку они представляют собой отрезки цифровой аудиоволны. Однако если сравнивать их с семплами, на основе которых работают семплеры и ромплеры, то ответ становится не таким однозначным.
Семплер или ромплер может воспроизвести оригинальный семпл полной длительности без влияния каких-либо других средств синтеза, и при этом он сохранит натуральность, будет звучать музыкально. Так, к примеру, обычно используют семплы барабанов и перкуссии.
Если же говорить про волновые формы, то они слишком коротки, чтобы слух успел уловить в их единичном воспроизведении какую-то музыкальную составляющую. На частоте 1 кГц в одной секунде 1000 циклов волны, то есть длительность одного цикла – 1 миллисекунда, а нота ля первой октавы (440 Гц) даст цикл волны длительностью 2,27 мс. Наш слух такой «семпл» в лучшем случае идентифицирует как щелчок.
Чтобы волновая форма превратилась в полноценный звуковой сигнал, таблично-волновой синтезатор ее зацикливает. Нажатие на клавишу дает бесконечную генерацию звука этой формы волны, а дальше тембр формируется фильтрами, огибающими, модуляцией и т.д.
В этом и заключается основное отличие ромплеров и семплеров от таблично-волновых синтезаторов: семпл в ромплере или семплере может воспроизводиться полностью и имеет самостоятельный тембр, а волновой форме с одним циклом для формирования тембра требуются DSP-мощности синтезатора.
Линейно-арифметический синтез
Постепенно память синтезаторов стала позволять хранить не только единичные циклы волн, но и семплы большей длительности. Одним из первых таких инструментов стал Roland D-50 (1987). В нем была реализована технология, названная линейно-арифметическим синтезом (Linear arithmetic synthesis), идея которой была в том, что наиболее сложным для воссоздания элементом звука является его атака, тогда как последующие фазы можно генерировать, в том числе с помощью зацикленных волновых форм с применением фильтров и других элементов синтеза.
Семпл атаки длится десятые доли секунды. Это достаточно коротко, чтобы не выйти за разумные пределы ROM, и при этом такой семпл все же гораздо длиннее, чем стандартный цикл волны в таблично-волновых синтезаторах.
Таким образом, для генерации сложных звуков D-50 не потребовалось ни чрезмерного количества все еще дорогой памяти, ни неоправданного увеличения DSP-мощностей.
Ромплеры
Являются ли таблично-волновые и линейно-арифметические синтезаторы ромплерами? Нет, несмотря на имеющуюся постоянную память для хранения волновых форм или кусочков семплов с атаками. Как и DX7 с его четвертью синусоиды в ROM. Но тогда что же такое ромплер?
Как уже было сказано, слово Rompler является лексической контаминацией терминов ROM и Sampler. Семплеры работают с банками (библиотеками) семплов. Ромплер использует те же семплы, что и семплер, но считывает их не с внешних носителей, а из внутренней ROM-памяти.
Ромплеры как класс появились значительно позднее семплеров, и причины этого вполне понятны. В 80-е и 90-е годы внешние носители для хранения информации были гораздо более распространенными и стоили дешевле, нежели устройства внутренней памяти в приборах и компьютерах.
К примеру, семплеры работали на дискетах (floppy) DS/DD (720 КБ) или 2HD (1.44 МБ). По сегодняшним меркам это кажется мизерным, но ведь в «прогрессивном» по меркам 1988 года Korg M1 было всего 4 МБ семплов в ROM, то есть три дискеты 2HD перекрывали по емкости внутреннюю память мощного синтезатора.
Получается, флоппи – это не так уж и мало. А дискеты еще и можно было менять, на них в большом количестве выпускались банки семплов. Более того, позднее для семплеров стали доступны носители с более существенным объемом данных (ZIP, CD), так что семплеры прочно заняли нишу основных рабочих лошадок в музыкальном производстве. Не имея большого количества памяти, они позволяли работать с «тяжелыми» семплами и обеспечивали максимально разнообразную звуковую палитру – от перкуссии и спецэффектов до эмуляции аналоговых синтезаторов и имитации живых инструментов.
Семплеры были лидерами по мощи и разнообразию палитры вплоть до конца 80-х, когда на смену им стали приходить ромплеры. Сегодня оценить значимость семплеров для того времени сложно, так как дешевеющая память делает возможности современных ромплеров почти безграничными. Сейчас в любой ромплер производитель может поместить столько семплов, сколько требуется для создания тысяч программ на любой вкус. А самое главное – все эти семплы находятся внутри прибора и загружаются в оперативную память мгновенно, по нажатию на кнопку переключения программы. Пользователю не нужно возиться с периферийными устройствами и дожидаться загрузки банка при смене звука.
Сейчас за семплерами сохранились лишь специфические задачи, а большую часть работы по аранжировке вполне можно сделать средствами среднего ромплера. Все современные рабочие станции и универсальные концертные инструменты – по своей сути ромплеры.
Является ли ромплер синтезатором
Большинство семплеров и ромплеров являются синтезаторами. Ведь значительная их часть не просто воспроизводит семплы, но и задействует продвинутую архитектуру синтеза (фильтры, огибающие, модуляцию и так далее), позволяющую менять звучание исходного семпла до неузнаваемости.
Да, существуют пресетные ромплеры – инструменты, при работе с которыми пользователь может лишь выбрать звук, но не имеет возможности его редактировать. Но даже в этом случае к зашитым в память семплам применяются внутренние программные настройки, влияющие на ряд параметров. Так, практически всегда семплы подвергаются воздействию питч-шифтера для распределения звука по всему диапазону, фильтров для формирования тембра, огибающих и модуляции для динамического и тембрального изменения характера звучания.
Примеры классических ромплеров с продвинутой архитектурой цифрового субтрактивного синтеза: Korg M1, Korg 01/W, Roland XP-50, Roland JD-800, Yamaha SY-85, Alesis Quadrasynth, Kawai K4.
Являются ли таблично-волновые синтезаторы ромплерами
Таблично-волновые синтезаторы, несмотря на наличие встроенной ROM-памяти, ромплерами не являются. Они по своей архитектуре ближе к аналоговым субтрактивным синтезаторам (конечно, если одновременно в приборе не реализованы другие типы синтеза), просто в качестве генераторов у них не VCO или DCO, а зацикленные цифровые волновые формы.
С одной стороны, конечно, такая генерация отдаляет их от мира аналоговых инструментов, но с другой – позволяет использовать для работы волновые формы, недоступные обычным аналоговым синтезаторам.
Примеры классических синтезаторов с генераторами на волновых таблицах: PPG Wave, Waldorf Wave, Prophet VS, Ensoniq ESQ-1, Korg DW-8000, Kawai K3, Korg Wavestation.
В заключение, как обычно, хочу напомнить, что лучший способ быть в курсе интересных материалов на тему музыкального производства и синтезаторов – подписаться на этот блог. Ну а если музыка для вас – не просто хобби, а настоящая или будущая профессия, то, возможно, вам будет интересна книга «Академия Мюзикмейкера». Многие музыканты уже успели оценить все ее достоинства, с отзывами реальных читателей можно ознакомиться на странице магазина «Озон» и в группе ВКонтакте, посвященной синтезаторам.
Любые вопросы по этому и другим материалам можно задать здесь же в комментариях или в вышеупомянутой группе.
© Алексей ДаниловПри перепечатывании ссылка на источник обязательна
