Пакет SoundForge
Спектральный анализ
В главе 8 мы рассказывали о частотах, аудиоспектре и о том, как можно создавать различные звуки с помощью многочисленных одновременных вибраций на разных частотах. Мы также говорили о том, как вы можете изменять тональные характеристики (или тембр) звука с помощью эквализации. Но для того, чтобы узнать, какие частоты должны быть подняты или обрезаны, чтобы получить желаемые изменения, вы должны выяснить, какие частоты (и их амплитуды) представлены в звуке. Вот здесь нужен спектральный анализ.
Если у вас есть стереофонический компонент, имеющий функцию вывода анимированного графика, изменяющегося в процессе воспроизведения звука, то вы имеете некоторое представление о спектральном анализе. Этот анимированный график показывает амплитуды различных частот в проигрываемой музыке. Он может рассказать вам, что в записи слишком много басов или слишком много высоких частот, и позволит сделать соответствующие регулировки, чтобы музыка звучала лучше. Функция Spectrum Analysis программы Sound Forge также дает вам возможность это сделать, но со значительно большей точностью.
Вы можете использовать функцию Spectrum Analysis для анализа содержания частот в вашем аудиофайле и для определения, какие частоты являются громкими, а какие — тихими. Вы можете также использовать данную функцию для поиска основного тона звука или для отслеживания странных шумов в вашей записи (например, гула или жужжания). После этого вы можете использовать для внесения изменений эквализацию или функции настройки тона. Вот как работает функция Spectrum
Analysis:
1. Выделите в вашем аудиофайле данные, которые вы хотите проанализировать. Если вы хотите проанализировать весь файл, не выделяйте никакие данные или выделите все, выбрав команду меню Edit -> Select All.
2. Выполните команду меню Tools -> Spectrum Analysis, чтобы открыть окно Spectrum Analysis - ; (рис. 10.3). В этом окне вы увидите график, показывающий значения звуковых частот по горизонтальной шкале и значения амплитуды по вертикальной шкале. Вы можете посмотреть на график, выбрать частоту и найти амплитуду этой частоты внутри ваших аудиоданных. Если вы анализируете монофонический файл, вы увидите один график. Если вы анализируете стереофонический файл, вы увидите два графика (один — для левого канала и один — для правого).
Рис. 10.3. Используйте функцию Spectrum Analysis для анализа частот содержимого ваших аудиоданных
3. При первом открытии окна график будет смасштабирован на всю длину файла, поэтому выбрать конкретные частоты будет трудно. Чтобы отмасштабировать его до определенной частоты или группы частот, щелкните левой кнопкой мыши посередине графика и нарисуйте прямоугольник вокруг частот, которые вы хотите рассмотреть более подробно (рис. 10.4).
Совет
Как и в любом другом окне, вы также можете изменить размер окна путем перетаскивания его углов. Это позволит вам увеличить график для вывода большего количества значений.
Совет
В то время, когда вы передвигаете мышь внутри графика, рядом с указателем мыши выводится значение амплитуды (в децибелах) и частоты (в герцах). Прижав указатель мыши к верхней точке полосы частот, вы сможете прочесть значение амплитуды для этой частоты. Выполнив команду меню Options -> Show Position, вы можете включить или выключить эту функцию, а выбрав команду Options -> Show Notes, вы увидите рядом с указателем мыши значения нот для частот, которые вы рассматриваете.
4. Когда вы растягиваете график, полосы прокрутки слева и снизу графика становятся активными. Они работают так же, как и любые другие полосы прокрутки в окне и позволяют вам просматривать различные части графика. Вы можете также выбрать команду меню Display -> Grab/Pan для использования мыши в качестве инструмента прокрутки. В этом режиме, когда вы щелкаете мышью внутри графика и протягиваете мышь, график перемещается. Чтобы вернуться в режим масштабирования, просто выберите команду Display -> Grab/Pan снова.
Рис. 10.4. Изменение масштаба графика
5. Чтобы показать весь диапазон частот, выберите команду меню Display -> Zoom Out Full. А для того чтобы показать весь диапазон амплитуд, выберите команду Display -> Normalize dB.
Совет
Вы можете также изменить масштаб графика, выбрав команду меню Display -> Zoom To Range. Чтобы установить диапазон для данной функции, выберите команду Options -> Settings, после чего откроется диалоговое окно Spectrum Settings - ;. В группе Display Range установите минимальное и максимальное значения для диапазона частот (по горизонтали) графика, а затем — минимальное и максимальное значения для диапазона амплитуд (по вертикали) графика с помощью параметров Ceiling (-149 to 0 dB) и Floor (-150 to -1 dB), соответственно.
6. Чтобы частоты на графике отображались в логарифмической шкале, а не в линейной, выберите команду Display -> Logarithmic. По существу, это означает, что в данном режиме на графике будет показан более широкий диапазон низких частот. Поэтому, если вы работаете с аудиоданными с большим количеством низкочастотного содержимого (например, партией бас-гитары), вам, может быть, гораздо удобнее рассматривать график с логарифмической шкалой.
7. Вы можете изменить внешний вид графика и другими способами. Первоначально вы видите режим Bar Graph (столбцовая диаграмма). Это очень удобный режим, поскольку он показывает для выводимых частот отдельные столбцы. Кроме того, существуют еще режимы Line Graph (линейный график) и Filled Graph (заполненный график). Чтобы использовать эти режимы, просто выберите команду меню Display -> Line Graph или Display -> Filled Graph.
8. Поскольку функция Spectrum Analysis использует обычное окно вместо диалогового, вы можете держать его открытым в процессе редактирования аудиоданных. Если вы вернетесь в окно данных и выделите другой фрагмент данных, вы сможете переключиться в уже открытое окно Spectrum Analysis - ; для анализа новых данных. Однако график не обновляется автоматически, поэтому для того, чтобы обновить график, выберите команду Update.
Совет
Если вы хотите, чтобы график обновлялся автоматически каждый раз, когда вы выделяете новый фрагмент данных или редактируете данные, выберите команду меню Options -> Auto Update в окне Spectrum Analysis - ;.
Совет
Вы можете также заставить функцию Spectrum Analysis показывать графики для различных частей ваших аудиоданных одновременно. Выберите команду меню Options -> Settings для открытия диалогового окна Spectrum Settings - ;. Параметр Slices displayed (1 to 64) позволяет выбрать, сколько графиков будет показано на экране (до 64), а затем указать, будут ли они показаны в прямом (Forward) или обратном (Backward) порядке в соответствии с данными в вашем файле. Нажмите на кнопку ОК. В зависимости от количества графиков, которое вы выбрали, функция Spectrum Analysis разобьет ваш аудиофайл на такое же количество частей и покажет для каждой части свой график. Графики будут показаны либо с начала файла, либо с конца, в зависимости от того, какой из переключателей, Forward или Backward, был выбран.
9. Функция Spectrum Analysis может быть также использована в режиме реального времени. Если вы выберете команду меню Options -> Monitor Playback, график будет изменяться по мере воспроизведения. Кроме того, вы можете также использовать эту функцию для анализа звука, поступающего в вашу звуковую карту в режиме реального времени. Это означает, что вы можете подключить микрофон к звуковой карте, говорить в него что-нибудь и наблюдать на графике частотное содержимое звука. Чтобы получить такую возможность, выполните команду меню Options -> Monitor Input.
10. Чтобы установить точность функции Spectrum Analysis, выберите команду меню Options -> Settings для открытия диалогового окна Spectrum Settings - ; (рис. 10.5).
Рис. 10.5. Настройте точность функции Spectrum Analysis в диалоговом окне Spectrum Settings - ;
11. Функция Spectrum Analysis использует воображаемое окно по мере того, как анализирует выделенные вами данные, раздел за разделом. Размер этого окна (в сэмплах) определяется параметром FFT size. Чем больше окно, тем точнее анализ, но тем медленнее обработка. Хорошим значением является 2048, как компромисс между точностью и скоростью обработки.
12. Параметр FFT overlap (0 to 99%) определяет, насколько каждая позиция анализа перекрывает предыдущую позицию. Опять-таки, чем больше перекрытие, тем точнее анализ, но медленнее обработка. Обычно 75% является хорошим значением.
13. В раскрывающемся списке Smoothing windows можно определить, какой алгоритм будет использоваться для анализа ваших данных. Вы можете поэкспериментировать с этим параметром для того, чтобы найти наиболее подходящий вариант для материала, который вы анализируете, но чаще всего вы, вероятно, будете использовать вариант Blackmail-Harris, дающий наибольшую точность.
14. Есть еще несколько наборов настроек графика, которые вы можете выбрать в зависимости от типа анализируемых данных. Попробуйте поэкспериментировать с ними. Закончив процесс настройки, щелкните на кнопке ОК.
15. Кроме режимов Bar Graph, Line Graph и Filled Graph, функция Spectrum Analysis также имеет режим Sonogram. Чтобы активизировать его, выберите команду меню Display -> Sonogram (Color), после чего увидите график, подобный показанному на рис. 10.6. Вместо частоты и амплитуды этот график показывает зависимость частоты (по вертикали) от времени (по горизонтали). Это означает, что на графике вы сможете увидеть в выделенных данных все частоты в конкретный момент времени. Не только это, но и различные цвета представляют амплитуды частот. В нижней части окна вы увидите шкалу, показывающую, какие цвета соответствуют каким амплитудам в децибелах.
Рис. 10.6. Кроме режимов Bar, Line, and Filled Graph, существует режим Sonogram
16. Как и в других режимах, вы можете двигать указатель мыши вдоль графика, при этом будут отображаться амплитуды конкретных частот в виде чисел. Режим Sonogram не позволяет вам масштабировать или перемещать график. А в процессе воспроизведения вы увидите, как указатель текущей позиции прокручивается внутри графика, вместо того, чтобы изменялся сам график.
17. Если вы хотите изменить интенсивность цветов на графике, просто переместите ползунок, расположенный непосредственно под графиком. Перемещение вправо увеличивает интенсивность цветов, а перемещение влево — уменьшает.
18. Вы можете также выбрать черно-белый режим Sonogram с помощью команды меню Display -> Sonogram (В & W).
19. Чтобы настроить точность в режиме Sonogram, выполните команду меню Options -> Settings для открытия диалогового окна Spectrum Settings - ;. После этого настройте параметр Set sonogram resolution (1 to 10,000 samplings). Чем выше его значение, тем более точным будет график в режиме Sonogram, но для его создания потребуется больше времени. Значение по умолчанию 200 обычно работает хорошо. Щелкните по кнопке ОК.
Совет
Если вы хотите вывести график на печать в любом из режимов, просто выполните команду меню Options -> Print.
20. Закончив работу с функцией Spectrum Analysis, закройте окно с помощью команды меню Options -> Close.
Применение спектрального анализа
Конечно, одно знание, как использовать функцию Spectrum Analysis, не дает представления, зачем вам может потребоваться использовать ее. Поэтому мы приведем пару примеров.
Предположим, у вас есть запись инструментального произведения и вы хотите знать, какую ноту инструмент играет в конкретной точке вашего аудиофайла. Вот как вы можете выяснить это:
1. Выделите в вашем аудиофайле данные, которые содержат только ноту, высоту которой вы хотите узнать.
2. Выберите команду меню Tools -> Spectrum Analysis.
3. Верните нормальный режим вывода, выбрав команду меню Display -> Normal Display, если это еще не сделано.
4. Теперь посмотрите на правую нижнюю часть окна Spectrum Analysis - ;. Здесь вы увидите текстовое описание различных настроек текущего графика. Кроме того, вы увидите текст "Prominent Frequency". Справа от этого текста показана самая заметная частота в выделенных данных и нота (или высота тона), представленная этой частотой.
Мы уже говорили в этой главе о том, как восстанавливать ваши аудиодан-ные с помощью группы функций Repair. А также рассказывали об использовании функции Find для поиска сбойных участков в ваших данных, но иногда даже функция Find не работает и вам приходится искать сбойные участки вручную. В большинстве случаев вы легко можете услышать их, но при этом не всегда можете точно обнаружить точку, в которой наблюдается проблема. В таких случаях функция Spectrum Analysis вам может помочь.
1. Найдите область в ваших данных, внутри которой располагается проблемный участок, и выделите ее.
2. Выберите команду меню Tools -> Spectrum Analysis.
3. Выберите команду меню Display -> Sonogram (Color).
4. Найдите на графике тонкие пики цвета (рис. 10.7). Это проблемные области или щелчки в ваших аудиоданных.
Рис. 10.7. Используйте режим Sonogram для поиска сбойных участков в ваших аудиоданных
5. Посмотрите момент времени, в который происходит сбой, под графиком.
6. Измените масштаб времени в окне данных, чтобы найти проблему на графике звукового сигнала.
7. Как разрешить проблему, смотрите в пошаговых инструкциях, приведенных выше в этой главе.
