Звук трубы. Сценарий du-du

   Звук трубы, как и предыдущий звук струны  http://stihi.ru/2024/08/14/1903 может быть использован в программах «Пианола» и «Пианола_М». И тот и другой звук создаются внутри отдельного блока, достаточно однотипными путями, но по разным сценариям. Сценарии различаются по номерам – сценарий струны имеет номер 7, а звук трубы du-du развивается по сценарию номер 4.

   К создающему музыкальный звук сценарию предъявляются два требования – звук должен быть красив, и звук должен быть управляем - как музыкант играет выразительно, используя технические возможности своего инструмента, так и сценарий, созданный программистом, должен предоставлять пользователю возможность управлять звуком.

   Звук трубы в программе Пианола создаётся по тем же формулам, что и звук фортепьяно, хотя по осциллограмме отличается от него – звук фортепьяно похож на обострённую и чуть наклонённую синусоиду, а в звуке трубы параметр, обостряющий вершинки, наоборот – приминает их, да так сильно, что на каждом периоде появляется сразу три горба, два из них смещены в сторону, и не сразу поймёшь, какой является начальным. Кроме того и девиация параметров работает, в результате чего эти горбы шатаются из стороны в сторону, создавая характерный трубный звук.
   Мало того, ведь труба духовой инструмент? Поэтому трубный звук исполняется в программе с придыханием. Организуется придыхание очень просто – имеется некий воздушный мешок AK (попросту, переменная), воздух из которого добавляется к амплитуде, а затем мешок пополняется частью полученного значения, но с обратным знаком -

A = A + AK: AK = AK - (1 - DK1) * A: 

   Если параметр DK1 равен единице, то связь амплитуды с мешком отсутствует, когда он равен 0.5 то дыхание интенсивное и амплитуда раздувается, если же он имеет маленькое значение (около 0.1), то амплитуда начинает задыхаться, а поскольку звук A неравномерен, то она пульсирует, звук то слегка раздувается, то вновь спадает. На слух такие изменения тоже заметны.
   Опыт показал, что оптимальное, среднее значение DK1 это 0.31 именно тогда труба начинает звучать наиболее похоже.
   Звучит похоже, но монотонно. Да и в зависимости от частоты звук трубы следовало бы подкорректировать. Делается это вот так -

V = FS: If V > 600 Then V = 600
DK1 = 1 + (UX+0.1)*(FNTIM(16,T) + FNTIM(5,T))*V/780 - (UX+0.2)* V/390

   Здесь FNTIM это функции, создающие колебания треугольной формы с частотами 16 и 5 герц, а FS это частота звука. Не спрашивайте, откуда я взял такие странные формулы, я их просто подобрал. Что касается параметра придыхания UX, то именно для него значение 0.31 оказывается оптимальным.

   Как вы можете понять, девиация параметров и придыхание уводят звук от монотонности, делая его более естественным. Однако даже и такими средствами полностью избавится от монотонности не удаётся – разные ноты хоть и слышатся разными, но одни и те же ноты слышатся совершенно одинаковыми, оно и понятно – воздушный мешок с зафиксированным параметром DK1 работает для них совершенно одинаково.
   Хорошо это или нет? Казалось бы, что да – музыканты именно к тому и стремятся, чтобы научиться извлекать звук предсказуемо, чтобы звук не получался случайно и непонятно каким. Компьютерное исполнение в этом плане полностью предсказуемо, и только в некоторых случаях от него хотелось бы больших вольностей.

   Ну, раз хочется, то пожалуйста. Используем определяющий DK1 параметр UX, и будем его случайным образом изменять –

If Fqq = 3 Then UX = 0.01 + Rnd(1) * 0.5

   Rnd это функция, принимающая случайные значения от 0 до 1.
   Если штрих исполнения Fqq равен трём (в нотной строке на это указывается так – q3 ), то компьютерный музыкант играет на трубе развязно, естественность такого исполнения сразу ощущается на слух. Если же штриху задать другое значение, то каждая нота будет исполнена чётко.
   Вот в этом примере https://disk.yandex.ru/d/VZ09rq8e8NZfqw  можно прослушать разницу - первый раз мелодия исполняется сначала строго, а потом развязно. Мне лично строгое исполнение нравится больше, наверное потому, что развязное исполнение вживую можно услышать повсюду.
   А вот строгое исполнение звуком Пианолы более сложной пьески https://disk.yandex.ru/d/80-aZPTx0xPfzA 

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ С ТРУБОЙ

   Труба – одноголосый инструмент, хотя программа «Пианола» и для неё может создавать аккорды, но подходящих нот с такой музыкой для трубы нет. Зато и управляться с трубой сложнее – в реальном исполнении у звука трубы имеется масса нюансов, достичь которых компьютерным путём бывает сложно. И потому и в Пианолу, и в сценарий №4 я ввёл дополнительные возможности.
   Например, вы заметили прерывания звука трубы? В нотах они обозначены значками стаккато. Однако штатные стаккато, вводимые для фортепьяно значком s, к звуку трубы не подходят, они слишком коротки, звук трубы не успевает как следует развиться. Не подходят и указания на раздельное звучание n, пауза между звуками трубы оказывается существенно меньше времени атаки, и потому слухом не замечается. Поэтому пришлось ввести специальное обозначение – одиночный отрывистый звук. Обозначается он точками после нот, вот так - e7d.e.G здесь отрывисто исполняются ноты Ре и второе Ми.

   Другое нововведение – последовательность цифр в скобках. Например, мнемоническая запись в нотной строке (349)g создаёт для ноты Соль профиль громкости. Цифр может быть сколь угодно много, это зависит от того, насколько подробно вы хотите профиль задать. 5 это номинальное значение громкости, 0 – громкость нулевая, 9 –максимальная. Профиль (349) как раз и создаёт то финальное нарастание звука, которое вы могли слышать в упомянутой выше пьеске.

КВАЗИОБЕРТОНЫ
    «у верблюда два горба, потому что жизнь – борьба»

   А вы заметили, что несмотря на три горба в основном звуке трубы, третьего обертона в этом звуке не слышно? Это потому, что внутренние горбы сдвинуты, и сдвинуты не абы как. Их средние положения выбраны с таким расчётом, чтобы слышимые обертоны не создавались.
   Но разве так можно – колебание высшего порядка есть, но его не слышно? И что же тогда слышно?
   А слышен основной звук, но слышен не как синусоида, а с красивым тембром. Это явление в музыке, и особенно, в компьютерной музыке, наблюдается часто, что касается реальных музыкальных инструментов, то они сконструированы опытным путём, но именно по такому принципу – чтобы звук их был интересен и красив. Рояль на низких частотах звучит низким звуком именно благодаря квазиобертонам, и не почему больше.

   Но что же это за зверь такой «квазиобертон»? Квазиобертон, это колебание высшего порядка, которое противоречит самому себе – горбики этого колебания, возникнув, тут же смещаются в свою противофазу, и поэтому писк обертона глохнет, а вместо писка мы слышим красивый и благородный звук основного тона.
   Какой физический процесс лежит в основе этого явления, я не знаю, но зато на компьютере создать квазиобертон никакого труда не составляет – просто расположите лишние пички своего звука правильно. Именно таким способом я создавал когда-то звук аккордеона https://proza.ru/2015/05/13/876

   Точно так же и со звуком трубы – если пички основного звука на иллюстрации скопировать, сдвинуть на один или на два пичка вправо и попытаться совместить с прежним их изображением, то можно заметить, что один из пичков будет находиться в противофазе к другому. И в результате такой «борьбы горбов» пищащего звука не возникнет.
   Вокруг этих средних положений и происходит девиация пичков – они высунутся, чуть-чуть запищат, и тут же спрячутся за противофазу.
   Девиация обычно проводится с частотами от 5-ти до 16-ти герц. Эти частоты не слышны, но и за вибрацию они тоже не принимаются.

Регистрами o1/o2 – o9/o8 можно вводить дополнительные квазиобертоны, по своему усмотрению включая и выключая их. Эти квазиобертоны меняют тембр трубы, и их пички тоже двигаются, выполняя девиацию. Например, более светлый и звонкий оттенок можно придать звуку с помощью квазиобертона 40401.5 с девиацией от 1 до 2.
   Указаниями с помощью цифры в скобках от (5) до (9), частоту квазиобертона можно повышать, меняя тембр звука. Прослушать эти изменения можно здесь https://disk.yandex.ru/d/F8Te9F0tJ-vUzw
   В начале звук идёт без подключения обертона, затем обертон подключается в последовательности от 40401.5 к 40406.5 то есть, доходя до частоты в 6 раз большей, чем основная. Интересно, что чётные и нечётные квазиобертоны звучат по разному.
   Ещё более интересным звук становится на педали. В этом примере, повторяющем пример 2, https://disk.yandex.ru/d/LSb0D4AYQ37QIg в первом образце педаль не включена, затем звук идёт на педали @2 небольшой глубины – следующие друг за другом звуки перекрывают друг друга на четверть секунды, этого достаточно, для того, чтобы труба du-du зазвучала бы ярче.

   Осциллограммы подключаемых обертонов показаны на иллюстрации. В программе «Пианола» есть специальный технический режим, в котором эти осциллограммы показываются – набираем номер обертона, и тут же смотрим, какой он из себя. И это очень удобно, если мы не просто делаем музыку, но и ещё создаём свои сценарии для её звуков.

   О том, что означают цифры в номерах обертонов, подробно рассказывается тут - http://stihi.ru/2018/08/26/5080

__________
20.08.2024

Запись музыки М.Огинского - "Полонез" в переложении для звука трубы и фортепьяно
можно прослушать тут - https://disk.yandex.ru/d/CboVLTdfa545fg