Смирнов Д. Н. | Smirnov Daniel N.

Современные тенденции в обучении студентов по направлению звукорежиссуры и подобных специальностей ведут к превалированию практических навыков в освоении специальностей, что, несомненно, является необходимым и, пожалуй, единственно верным, особенно в такой сугубо практической области. Однако теоретические знания (преобразование Фурье, теория синтеза звука, физическое моделирование и т. д.) также необходимы, однако либо их суть так и не раскрывается в должной мере либо, наоборот, даётся сложный математический аппарат без практической реализации. У автора нет задачи заставлять студентов самим создавать программные процессоры обработки звука. Напротив, с помощью средств визуального программирования объяснять суть явлений намного проще и нагляднее. Обучающиеся гораздо лучше воспринимают такую подачу материала, и это их побуждает к более глубокому изучению, например, процессов звукообразования у различных музыкальных инструментов.

Существует несколько сред визуального музыкального программирования — Csound, SuperCollider, ChucK, Pure Data, Max. C точки зрения простоты изучения (для преподавателя и студента), последние две, созданные Миллером Пакеттом, представляют наибольший интерес. Max/MSP была куплена компанией Cycling’74 и стала коммерческой программой, Pure Data распространяется свободно, но оставаясь мощным средством, с точки зрения интерфейса и освоения, она более сложна, чем Max/MSP, которую автор использует для обучения уже несколько лет (в дальнейшем в статье все примеры будут приведены только на Max/MSP).*

Возникает вопрос о преимуществах Mах, например, в подаче лекционного материала. Возможно ли то же самое сделать средствами стандартных DAW и не будет ли изучение интерфейса Max излишним? Max — это модульная среда, пользователь может создавать какие угодно интерфейсы, с произвольным набором параметров. Коммерческие же программные синтезаторы, как правило, имеют закрытую архитектуру, там невозможно использовать отдельный блок для изучения его характеристик (к примеру, невозможно соединить генератор низкой частоты с аудиовыходом, тем самым проанализировав его работу на разных частотах). Ниже будет приведено большое количество примеров, показывающих удобство и информативность при использовании Max в качестве обучающего инструмента.

В этой статье приведены выдержки из материалов лекций дисциплины "Цифровые аудиотехнологии" специальности "Музыкальная звукорежиссура" первого, второго и третьего курсов Санкт-Петербургского Гуманитарного университета профсоюзов (СПбГУП). На этапах начального обучения по данной специальности было принято решение использовать средства Max 8 (одновременно с традиционной работой в музыкальных редакторах) для лекционной части, посвящённой теоретическим основам цифровых аудиотехнологий. Результатом явилось то, что студенты стали лучше воспринимать материал, поданный в форме приложений. Они могут скопировать все проекты на свой компьютер и проанализировать его позднее более подробно.

В первой части ① статьи представлено краткое оформление лекций. Во второй части ② приведены примеры практической работы студентов (выборочные примеры лабораторного практикума). В третьей части ③ приведены выборочные примеры самостоятельных и курсовых работ студентов).**

①

Подпункты первой части взяты из свободно распространяемого приложения Electro-Acoustic Music Primer, созданного Марком Филлипсом в среде Max 7 и переведены на русский язык автором статьи.

• Аддитивный синтез

Аддитивный синтез и теорему Фурье сложно объяснить студентам, пользуясь стандартными средствами DAW. С помощью Max возможно наглядное представление теоремы Фурье. Общий вид периодической функции с периодом T по теореме Фурье [2, c. 3; 9, p. 59]:

где

n = 0, 1, 2, 3...

Функция пилообразного сигнала будет выглядеть следующим образом:

• Маскирование

• Низкочастотные генераторы сигнала

• Явление алиасинга при превышении аудиосигналом частоты Найквиста-Шеннона-Котельникова

Студенты, выбирающие специальность "Музыкальная звукорежиссура" чаще всего имеют либо начальное, либо среднее музыкальное образование. Им сложнее, по сравнению с выпускниками обычных школ, даются математические и физические основы звукорежиссуры. Используя аудиовизуальные средства, представленные выше, усвоение материала проходит значительно проще, происходит понимание описываемого процесса. В дальнейшем планируется количественное определение зависимости положительных ответов на промежуточных зачетах и экзаменах от использования Max 8 в процессе курса обучения, однако на данный момент об эффективности можно в некоторой степени судить по итоговым экзаменам за курс — общее количество положительных оценок повысилось.

На данном этапе можно привести следующие выводы:

✓ по итогам 2014/2015 учебного года количество экзаменационных ответов с оценкой "отлично" возросла на 8,4% по сравнению с периодом, когда новая методика не применялась (оценка "отлично" ставится, если студент показывает исключительные знания по предмету и отвечает на дополнительные вопросы). В этот период обучалось 36 студентов, из которых "отлично" получили 5 человек. В предыдущий период также обучалось 36 студентов, "отлично" получили 2 человека. Расчёт производился следующим образом (3):

где k — процент студентов с оценкой "отлично", l_n — количество студентов с оценкой "отлично" за текущий период, m_n — общее количество студентов за текущий период, l_n-1 — количество студентов с оценкой "отлично" за прошедший период, m_n-1 — общее количество студентов за прошедший период;

✓ по итогам 2015/2016 и 2016/2017 учебных годов наблюдалась устойчивая картина — количество оценок "отлично" и "хорошо" находилось на уровне предыдущего года, снизилось количество оценок "удовлетворительно". Студентам заочной формы обучения необходимо было выполнить контрольную работу в виде реферата на темы, предложенные преподавателем. По сравнению с теми периодами, когда новая система обучения ещё не использовалась, качество контрольных работ повысилось — у студентов появился интерес к глубокому исследованию темы, самостоятельному поиску литературы.

②

Часть процесса обучения студента-звукорежиссёра состоит в изучении приёмов использования тех или иных эффектов для обработки аудиосигнала (в виде готовых плагинов) на практике и теоретических аспектов их функционирования. Однако уникальная возможность самому создать работающий плагин способствует гораздо более глубокому познанию дисциплины. Преподаватель показывает студентам, как построить базовую модель плагина, а затем предоставляет возможность самостоятельно расширить функционал с учётом определённых требований.

• Поэтапное создание студентом эффекта Stereo Delay в Max for Live (лабораторная работа студента второго курса)

Расширение Max for Live для DAW Ableton Live позволяет создавать авторские аудио и MIDI-эффекты и использовать их как обычные плагины. Рассмотрим пример задания для студента.

Задание. Создать эффект временной задержки аудиосигнала.

Решение. Принцип действия эффекта задержки сигнала на определённое время (delay) основан на записи части сигнала в буфер и последующем её воспроизведении. В Max для этого используется комбинация объектов tapin~ и tapout~. tapin~ является буфером, tapout~ как бы "считывающей головкой" (по аналогии с ленточным магнитофоном). В tapin~ вводится размер буфера в миллисекундах (tapin~ 1000), а в tapout~ — время задержки [3, c. 13-16].

Для того чтобы добиться многократных затухающих повторений, необходимо ввести цепь обратной связи. Каждый следующий повтор должен иметь уровень сигнала меньший, чем предыдущий. В среде Max (да и в любой подобной программе) увеличение уровня сигнала в несколько раз производится путем умножения величины сигнала на какое-либо число. Однако необходимо помнить, что уровень выходного сигнала, то есть того, что мы слышим через громкоговорители, не должен превышать единицу. Умножаем (оператор *~) сигнал в цепи обратной связи на коэффициент меньше единицы. Создаём регулятор (Feedback) с диапазоном 0.0 — 0.99.

Создадим индивидуальную регулировку времени задержки для каждого канала, привязанную к темпу проекта. В Max для этого достаточно вместо чисел использовать сочетания символов, например, 4n — четвертые ноты, 16n — шестнадцатые, 8nd — восьмые с точкой, 8nt — восьмые триоли. Объект tapout~ "понимает" только временные данные, поэтому данные, связанные с темпом, необходимо преобразовать через объект translate в миллисекунды (notevalues ms). Для выбора времени задержки создадим live.menu.

• Протокол OSC (лабораторная работа студента третьего курса)

Протокол OSC (Open Sound Control) — пакетный протокол для коммуникации мультимедийных устройств. Этот протокол разработан в США (The Center for New Music and Audio Technologies, CNMAT) в качестве альтернативы протоколу MIDI. OSC функционирует с помощью сетевых ресурсов (Ethernet, WiFi). В отличие от MIDI, по умолчанию он имеет высокую разрешающую способность для управляющих устройств, более простую адресацию, с его помощью возможно взаимодействие между системами различной природы, например, музыкальными инструментами и робототехническими приборами. Протокол OSC внедрён во многие современные DAW (Reaper, Logic Pro), средства музыкального программирования (Max, Csound, NI Reaktor), музыкальные контроллеры (monome), мобильные системы iOS, Android.

Насколько необходимо уметь программировать, например, в Max интерфейсы на OSC современному звукорежиссёру и продюсеру? Ведь существует изрядное количество программных контроллеров (например, на iOS), которые позволяют работать с DAW, так сказать, "из коробки". Надо ли знать все подробности? Ответ — да. Так как это развивает креативность, побуждает к самосовершенствованию, к желанию узнать что-то новое, поднимает профессионализм, даёт возможность попробовать себя в смежных областях знаний.

Задание. Создать интерфейс управления параметрами Max с помощью протокола OSC.

Решение. В данном случае будет использоваться приложение TouchOSC (для iOS, Android). Для упрощения процесса подключения необходимо, чтобы и устройство с iOS, и компьютер были подключены к одной сети.

✓ По итогам проведения лабораторного практикума получены следующие результаты: студенты, как правило, не просто выполняют работу по методическим указаниям преподавателя, но и развивают её, предлагая несколько вариантов решения. Например, в работе по созданию эффекта задержки студентами второго курса набора 2016-2017 годов предложен и реализован вариант так называемой Multitap Delay — несколько линий временной задержки (в обычном устройстве задержки такая линия одна). Эти устройства, конечно, существуют, но студенты нашли это решение самостоятельно, в результате лабораторной работы, что говорит о приобретении ими исследовательских навыков.

③

В процессе обучения студентам предлагается делать научные работы, курсовые работы. Тема может быть любой, но обязательно связанной со звукорежиссурой, музыкальным творчеством и т. д. Ниже приведены некоторые примеры из таких работ.

• Тренировка слуха (самостоятельная работа студента третьего курса)

• Секвенсор с функцией вероятности возникновения событий (курсовая работа студента третьего курса)

В последнее время наблюдается буквально "взрыв" в области разработки электромузыкальных инструментов — синтезаторов, сэмплеров, секвенсоров, появляется много достаточно молодых, но уже значимых имён-производителей — Elektron, Teenage Engineering, Make Noise, Dreadbox. Устройства становятся всё более сложными, произведения, которые создаются с помощью этих инструментов, являются подчас новыми музыкальными формами [7, p. 289-291]. Компьютеры успешно интегрируются в такие процессы.

Задание. Создание электронного перкуссионного секвенсора, использующего функцию вероятности возникновения событий.

✓ По итогам проведения самостоятельных и курсовых работ получены следующие результаты: студентами приобретались глубокие навыки работы с музыкальными компьютерными программами и понимание алгоритмов программирования, что совершенно необходимо в настоящее время, когда возрастает влияние искусственного интеллекта буквально на все отрасли человеческой деятельности, в том числе и на музыкальные компьютерные технологии. Оба вышеприведенных примера реализованы студентами второго курса набора 2017–2018 годов и третьего курса набора 2016–2017 годов.

Заключение

Курс лекций "Цифровые аудиотехнологии" был выдвинут в качестве номинанта на конкурсе педагогического мастерства СПбГУП 2015 года. О его эффективности можно судить в частности по тому, как студенты используют полученные знания в практических целях — грамотно используют средства обработки звука, понимают внутренние процессы музыкальной звукорежиссуры и адаптируют их в реальном времени под текущие задачи. Думается, что на данный момент не существует критериев оценки качества подачи материала преподавателем, кроме как баллы, полученные студентами в результате промежуточных и итогового контроля, и как их последующая профессиональная деятельность.

Негативной стороной опыта использования Max 8 в процессе обучения является то, что будущему преподавателю необходимо учесть временные затраты (в зависимости от начальных навыков) на освоение этой программы. Однако существуют коммерческие курсы по этой программе и специализированная литература [8]. Ведь Max успешно применяется как инструмент для преподавания в музыкальных вузах всего мира, таких, как Berklee College of Music, The University of British Columbia (США), активно используется в исследовательских учреждениях, таких как IRCAM (Франция), с помощью Max создают интерактивные проекты (архитектура, визуальное искусство) — Spektrum (Германия) и др. Использование Max в процессе обучения студентов-звукорежиссёров повышает их компьютерную грамотность, открывает возможности для проведения научных исследований, позволяет использовать нестандартные приёмы и решения.

Список литературы

References

УДК 004.4.27 + 37.013.75

Библиографическая ссылка: