Вокодер: что за устройство, для чего оно нужно и как работает?
Даже если вы ни разу не слышали о вокодере, вы наверняка ни раз слышали его звучание, ведь он часто применяется в современной музыке. Вокодер – это специальное устройство, разработанное для синтеза человеческой речи. Создавался он для передачи радиосообщений между станциями связи, а позднее был использован в разных музыкальных направлениях. Звучание вокодера ни с чем не спутаешь – роботизированное пение или музыкальная мелодия. Первые попытки создания этого устройства зафиксированы в начале 1920-х годов. В крупной американской компании опытному инженеру Гомеру Дадли была поручена разработка устройства синтеза речи. Сложность задачи заключалась в том, чтобы воспроизвести звуки именно при помощи речи, а не программирование отдельных звуков. На создание вокодера ушло несколько лет. Рабочая версия устройства была представлена американской компанией BellLaboratories в двух крупнейших городах США – NewYork и SanFrancisco. В первой версии устройство инженер реализовал пару осцилляторов, между которыми можно было переключаться. За воспроизведение звука отвечал генератор шума. Основное управление было представлено в виде классической клавиатуры, которая уже на тот момент была оснащена чувствительностью к нажиму. Также устройство было оснащено педалью для ноги, отвечающую за изменение высоты звука.
Самое интересное, что для управления устройством требовалось несколько долгих месяцев предварительного обучения работе с ним. Дома, увы, позаниматься не было возможности, – весил вокодер как современный автомобиль. После презентации началась активная работа над улучшением устройства – изменения коснулись в первую очередь технического оснащения. Улучшенная скорость кодирования и меньший вес были реализованы в VOKODERHY-2, который какое-то время применялся для конфиденциальных каналов связи. Первое применение вокодера в музыкальной индустрии зафиксировано в начале 60-х. Преобразование речи в музыку было реализовано в синтезаторе от немецкой компании Siemens. А в 1968 был разработан специальный вокодер под названием «MOOG» для использования в музыке. Наибольший вклад в развитие и популяризацию устройства в мире музыки внесли участники группы KRAFTWERK. Энтузиасты исполняли электронную музыку, где звуки вокодера звучали особенно актуально. Для написания музыки ими был собран собственный вокодер, при помощи которого в дальнейшем будет записан альбом под названием «Trans-EuropeExpress». Такое же название получил один из музыкальных треков исполнителей, в котором четко прослушивается звучание устройства.
Как работает вокодер?
Практически сотня лет прошла с момента изобретения первого вокодера, но принцип его работы до сих пор не изменился. Главным элементом по-прежнему является схема голосового преобразователя, когда-то реализованная Гомером. Для работы устройства задействована пара источников сигнала. Оператор – звук первоисточника. Модулятор – набор гармонирующих сигналов, преобразующих звуки оператора. Звуки модулятора проходят через систему фильтров, которая анализирует полученные сигналы и делит их по частотам на так называемые полосы. Каждая из них изменяется при помощи запрограммированных фильтров. Как только звуки модулятора прошли через фильтры, они попадают в вокодер. Здесь алгоритмы изменяют точку среза фильтра, в результате чего исходный звук преобразуется. Можно ли объяснить это проще? Да, сделаем это на примере обычной человеческой речи. За звучание голоса человека также отвечает оператор и модулятор. Воздух исходящий из легких перемещается к голосовым связкам, где посредством вибрации образуется сигнал-оператор. В то же время вибрация создает сигнал-модулятор, звук которого сильно отличается от сигнала-оператора, но влияет на него, создавая голос.
Проще говоря, когда происходят эти два процесса, из ротовой полости в итоге исходят звуки, являющиеся следствием слияния двух источников звука. Суть работы вокодера практически идентична – первоисточник звука синтезируются при помощи дополнительного источника звука и системы фильтров. При этом вокодер может воспринимать любой сигнал для оператора и модулятора. Но наиболее популярный вариант, когда клавиши синтезатора представляют собой оператор, а человеческая речь выступает в роли модулятора. Если объяснить суть работы устройства простыми словами, то можно сказать, что музыкальные эффекты достигаются путем наложения двух источников звука друг на друга. Роботизированная музыкальная речь в композициях является следствием наложения человеческого голоса на звуки клавиш. Точно также можно наложить друг на друга звуки любых других музыкальных инструментов. Говорящие барабаны, поющая гитара, – все, что может прийти в голову музыкальному исполнителю во время написания своих композиций. Именно благодаря этому электронная музыка так необычна и вдохновляюще звучит.
Характеристики устройства
Сегодня доступны вокодеры от большого числа производителей. Модели, как правило, оснащены идентичными функциями, но их наименования могут меняться. Это относится как к аппаратным вокодерам, так VST-устройствам.
- Количество полос (Bands) – данная характеристика определяет степень деления звука на диапазоны. Путем регулирования настраивается количество полос, на которые модулятор будет резать сигнал. В отличие от виртуальных, аппаратные устройства ограничены числом делимых диапазонов.
- Диапазон частот (FrequencyRange) – данная настройка создана для ограничения частотного спектра сигналов, которые будут обработаны системой. Проще говоря, регулирование позволяет определить диапазон сигналов, которые будут участвовать в преобразовании. Сигналы, находящиеся вне границ диапазона частот, не будут изменяться.
- Форманта (Formant, Shift) – регулировка ширины разделенных частот, проходящих через систему фильтров. Более широкие диапазоны дают яркий и четкий выходной сигнал, а узкий, – пространственный и неразборчивый. В основном данная регулировка применяется для извлечения звуков относительно женского и мужского тембра.
- Неголосовые звуки (Unvoiced) – так называют звуки, которые нельзя произнести при помощи голоса. Они происходят во время выталкивания воздуха из ротовой полости посредством сжатых губ. В этом случае появляются глухие звуки «б» и «п». Именно они и воспринимаются вокодером как посторонний шум, из-за чего устройство пропускает их мимо системы фильтров. Настройка неголосовых звуков позволяет избежать этой проблемы посредством задействования генератора шума. Этот источник звука принимает сигнал, проводит его модернизацию, в результате чего звуки правильно отражаются устройством.
От аппаратных к виртуальным
На смену устаревшим аппаратным вокодерам, сегодня активно разрабатываются и продаются виртуальные версии в виде специального ПО. Физические устройства также можно встретить, но довольно редко. Из наиболее популярных можно отметить синтезатор от компании Behringer (модель VC-340). Здесь доступно подключение микрофона, что позволяет преобразовать звуки в стиль 80-х. Встречаются и мобильные вокодеры, предназначенные для творчества гитаристов. Например, педаль для преобразования звуков BOSSVO-1. Педаль позволяет извлекать гитарную мелодию посредством наложения человеческого голоса. Посредством педали можно выразить любые человеческие эмоции через гитарную мелодию, что звучит крайне необычно. Применение данному устройству активно находят не только в электронной музыке, но и более «олдскульным» направлениям, – таким, как рок.
С наступлением эпохи цифровизации, неизбежно мы пришли к виртуализации музыкальных инструментов и устройств. Сегодня виртуальный вокодер представляет собой VST-плагин, настройки которого гораздо богаче, а возможностей для творчества гораздо больше. Чтобы запустить такой плагин на ПК, потребуется соединение с виртуальной студией, работающей на технологии VST. Среди них можно выделить FruityLoopsStudio, CakewalkSONAR и другие.
Какие рекомендации можно дать новичкам
В первую очередь, следует повысить обертона сигнала-оператора, чтобы обеспечить качественные эффекты, создаваемые устройством.
- Во-вторых, следует начать работать с устройством, начав изучение сигналов, звуковая волна которых имеет пилообразную форму. Такие сигналы более насыщенно отражаются вокодером и эффект работы устройства станет через какое-то время ясен и предсказуем.
- И последнее, не стоит сразу же ожидать того, что без тренировок вам удастся добиться какого-то потрясающего и чистого эффекта. При работе с вокодером необходимо уметь правильно применять голос в роли модулятора. Это значит, что нужно добиться кристально чистой дикции и хорошей артикуляции. В противном случае вокодер может испортить звуки, превратив их в неразборчивый электронный хаос, а не сделать из вашей задумки музыкальный шедевр.
Желаем успехов в ваших экспериментах!