Amiga MA Magazine 1997 #3/amigamamagazinepolishissue03-1/ma_1995/04/ami025.txt

Text File | 1997-04-06 | 9KB | 185 lines

*** 5 obrazków, ostatni ma byê szerokoôci 3 lub 4 szpalt ***

MBC, czyli Mobius-Band-Compression
----------------------------------

MULTITRACK

<lead>Niedawno poruszyîem problem maîej liczby kanaîów w
programach typu tracker. Oto kolejna porcja sztuczek dla muzyków,
takûe traktujâca o tych sprawach.

<a>William Mobius

<txt> Przedstawiona wczeôniej metoda, opublikowana w numerze
11/94 naszego pisma, to tylko jedno z rozwiâzaï. Przypominam, ûe
polegaîa ona na specjalnym nagrywaniu caîych sekwencji jako
sampla, w taki sposób, ûeby znieksztaîcenia pojawiajâce sië przy
tym procesie byîy jak najmniejsze. Tym sposobem moûna byîo na
czterech kanaîach uzyskaê efekt bardzo wielu dúwiëków granych
równoczeônie, czyli uzyskiwaliômy pozorne ich rozmnoûenie.
Okazuje sië, ûe tak potraktowane sample moûna jeszcze
skompresowaê, tak ûe w rezultacie utwór zajmuje o wiele mniej
miejsca w pamiëci komputera, albo odwrotnie -- mamy utwór o tej
samej dîugoôci, ale dîuûszy i bogatszy w róûne niuanse muzyczne.

O co tu chodzi? Wszak czëôê ludzi i tak stosuje róûnego rodzaju
packery w rodzaju np. Power Packera do kompresowana moduîów, czy
teû nawet specjalne programy do kompresji samych sampli,
stosujâce tzw. kompresjë matematycznâ Fibonacciego, co przy
maîych znieksztaîceniach (jest to, podobnie jak JPEG dla obrazu,
kompresja ze stratami) dwukrotnie mniej zajmuje pamiëê?

To wszysto, o czym napisaîem, sâ to kompresje dajâce zysk jednak
>przy przechowywaniu danych<. To znaczy, ûe utwór zanim zagra i
tak musi zostaê przedtem >zdekompresowany< (rozpakowany) i
zajmuje wtedy tak duûo pamiëci jak przy nagraniu.

Ja chciaîbym zaproponowaê metodë, która daje zysk juû >przy
komponowaniu< utworu. Czyli muzyka sama w sobie zajmuje maîo
miejsca. Poza tym daje ôrednio prawie dwukrotnâ kompresjë, czasem
mniej lub wiëcej. Na przykîad moduî, który zajmowaî, powiedzmy,
400 KB, teraz bedzie zajmowaî okoîo 220 KB. Sama metoda wymaga
jednak uûywania duûej liczby sampli sekwencyjnych, tzn. takich, o
których robieniu pisaîem w pierwszej czëôci Multitracku.
Sekwencyjnych, czyli zawierajâcych nagrane caîe podkîady muzyczne
w rodzaju: zmiksowana bogata ôcieûka perkusyjna+bass+akordy+...
(im wiëcej, tym lepiej).

Poniewaû wczeôniej opisaîem tworzenie podobnej muzyki prawie "od
zera", tzn. z uûyciem instrumentów zawartych w trackerach, to
teraz do zilustrowania tej metody posîuûë sië gotowymi
przykîadami.

Powiedzmy, ûe chcemy zrobiê sobie moduî w oparciu o jakiô gotowy
utworek Michaela Jacksona. W tym celu naleûy po prostu zsamplowaê
caîy utwór do komputera (gdy ma sië duûo pamiëci), np. za pomocâ
programu Digiton 2, a póúniej odpowiednio inteligentnie powycinaê
z niego najciekawsze motywy, odpowiednio przystrzyc koïce,
dostroiê, i gotowe. Przy maîej iloôci pamiëci moûna po prostu te
kawaîki samplowaê po kolei nawet trackerem (Octamed, Protracker)
i na gorâco "wklejaê". Trzeba sië jednak sporo nagimnastykowaê,
ûeby zmieôciê taki utworek np. w 1 MB Chip RAM komputera (zresztâ
obciëtych na potrzeby programu i innych rzeczy). Tak wiëc w
koïcowym rezultacie mamy w pamiëci sample, które sâ kawaîkami
pociëtego utworu. Nie wszystko i tak sië mieôci. Utworek jest
monotonny. Moûna sobie pomóc, wycinajâc lub uûywajâc gotowych
pojedynczych instrumentów i zagraê motyw solowy na tle
zsamplowanego podkîadu. Ale tu wychodzi wtedy caîa
"trackerowatoôê" i prawie kaûdy amigowiec rozpozna
charakterystyczne brzmienie muzyki z trackera. Miëdzy innymi
charakterystyczne "brzëczenie" dúwieków, spowodowane aliasingiem
i brakiem przestrajanych filtrów dolnoprzepustowych na wyjôciach
D/A oraz nie do koïca wybrzmiaîe instrumenty "zabijane" przez
nastëpne (typowa monofonia). Utwory zaô zrobione "ze zbitek"
melodii majâ te cechy znacznie mniej rzucajâce sië w oczy (a
wîaôciwie w uszy).

Innâ metodâ, stosowanâ zwîaszcza w grach, jest drastyczne
zmniejszanie czëstotliwoôci próbkowania, co jednak daje jeszcze
gorsze efekty, bo brzëczenie staje sië jeszcze dokuczliwsze
(struktura zâbkowa dúwiëków daje sië we znaki), a mowa staje sië
czasami niezrozumiaîa (charakterystyczne seplenienie). Z kolei w
partiach, w których jest duûo instrumentów wysokotonowych typu
szumowego (np. hihat, maracas, snaredrum), sîychaê
charakterystyczne charczenie zamiast oczekiwanych sopranów.

Gdy juû omówiliômy charakterystyczne wady muzyki, wynikajâce z
maîej pamiëci, moûna przejôê dalej, czyli poszukaê metody dajâcej
pewnâ poprawë w brzmieniu. Otóû polega ona na podziale pasma
sampla na kilka podzakresów i wybraniu z niego rzeczy najbardziej
sîyszalnych. Taki system kompresji stosuje szeroko reklamowany
system zapisu muzyki typu Mini-Disc firmy Sony, czy teû w wersji
kasetowej system DCC firmy Phillips. Oczywiôcie sama metoda jest
za skomplikowana, ûeby jâ tu opisaê (wymaga miedzy innymi
przeprowadzania filtracji pasmowej i szybkiej transformaty
Fouriera -- FFT -- w czasie rzeczywistym). Poza tym znajdzie
prawdopodobnie zastosowanie w specjalnym trackerze, który
projektujë wespóî z dwoma ludúmi, co moûe zaowocuje za parë
miesiëcy testem 12-bitowego trackera na îamach Magazynu AMIGA. Za
to teraz opiszë metodë uproszczonâ, polegajâcâ na podziale sampla
na dwa pasma -- low i high -- i co waûniejsze, na moûliwâ do
przeprowadzenia przez ôrednio rozgarniëtego muzyka.

Na czym to polega? Z grubsza biorâc na odtwarzaniu jednoczeônie
>dwóch skîadowych< tego samego sampla na dwóch kanaîach,
uprzednio rzecz jasna odpowiednio zmodyfikowanych. A wiëc
bierzemy sië do dzieîa.

Samplowanie muzyki. Jako przykîad weúmy kawaîek muzyki disco z
kompaktu, zawierajâcy takûe perkusjë z instrumentamni typu hihat.
Potniemy go na cztery zgrabne czëôci. A wiëc samplujemy cztery
kawaîki muzyczki (lub od razu caîy z póúniejszym ciëciem za
pomocâ edytora). Jest to przedstawione na rys. 1. Nastëpnie
przesîuchujemy wszystkie cztery sample i wybieramy jeden z nich,
taki, który ma najmniej rzucajâcâ sië w oczy perkusjë (spokojny
hihat). Wybrany sampel kopiujemy gdzieô lub zapisujemy na zapas
na dysku pod nazwâ np. "kopia1".

Nastëpnie przeprowadzamy drugâ czeôê operacji (faza b). Polega
ona na przestrojeniu wszystkich czterech sampli (oprócz piâtego
-- kopii jednego z czterech) o oktawë niûej, czyli z c3 na c2. Od
razu tu mówië, ûe Protracker sië do tego nie nadaje, poniewaû nie
stosuje >anti-aliasingu<. Zresztâ jesteômy juû w programie
Octamed v5 i trzymajmy sië tego. Anti-aliasing jest nam
potrzebny, poniewaû >upsampling< wraz z nim przestraja sampel w
ten sposób, ûe uôrednia informacjë z dwoch kolejnych bajtów na
jeden wynikowy, co daje dúwiek lepszej jakoôci, podczas gdy
tradycyjny upsampling pomija po prostu co drugi bajt, co
przyczynia sië do powstania znanych znieksztaîceï aliasingowych,
o których zresztâ byîa juû wielokrotnie mowa.

Po przestrojeniu wszystkie cztery sample nagrywamy na dysk pod jakimiô
zbiorczymi tytuîami o wspólnym rdzeniu, powiedzmy: "m.pop1a",
"m.pop1b", "m.pop1c" i "m.pop1d". W ten sposób mamy juû dwukrotnie
mniejszâ zajëtoôê pamiëci. Brzmiâ one, co prawda, znacznie gorzej od swych
oryginaîów, nie sîychaê hihatu, ale zaraz to poprawimy. W tym celu
uruchamiamy w multitaskingu drugi program o nazwie Audiomaster IV. Gdy
mamy maîo pamiëci, to po prostu resetujemy komputer i startujemy Audiomaster
IV. Po uruchomieniu îadujemy z dyskietki uprzednio wybrany sampel (czyli
ten o nazwie "kopia1"). Jak pamiëtamy, stanowiî on kopië jednego z sampli
uprzednio zsamplowanych na 16 726 Hz. Teraz wywoîujemy z menu filtry
cyfrowe i ustawiamy tak, jak na rys. 3. Po przeprowadzeniu filtracji
nagrywamy ten sampel pod tytuîem "m.pop1hihat-hi".

Teraz znów uruchamiamy Octamed lub swój ulubiony Protracker. Tu
wgrywamy pod kolejne numery nasze sample, a wiëc:

01. m.pop1a

02. m.pop1b

03. m.pop1c

04. m.pop1d

05. m.pop1hihat-hi

Teraz budujemy ôcieûkë dúwiëkowâ, tak jak na rys. 4. Po odtworzeniu
caîoôci suma dúwiëków o zawëûonym paômie odtwarzana z
czëstotliwoôciâ 8363 Hz na jednym kanale oraz jednego sampla o
skîadowych wysokich odtworzonego z czëstotliwoôciâ 16726 Hz na
kanale drugim daje w miarë dobrâ jakoôciowo muzykë, ale z
kompresjâ 4:3. Jeûeli byômy sample niskopasmowe jeszcze raz
zresamplowali z 8363 na 4181, czyli z c2 na c1, przy jednoczesmym
zostawieniu piâtego sampla wysokopasmowego, to uzyskalibyômy
kompresjë 2:1, choê jakoôê nieco by sië pogorszyîa. Przy uûytych
wiëcej niû czterech fragmentach sampli niskopasmowych ze
zmiksowanâ muzykâ, np. dziesiëciu zamiast czterech, i
zresamplowaniu ich do znoônej granicy, powiedzmy, z c3 na g1,
uzyskalibyômy kompresjë rzëdu 2,5:1 przy jednoczesnym zachowaniu
caîkiem przyzwoitej jakoôci. Kompresjë, czyli fakt, ûe jeûeli
byômy tradycyjnie samplowali 10 kawaîków muzyki po 30 KB kaûdy,
to utwór miaîby 300 KB, a stosujâc të metodë tylko 120
KB przy niewiele gorszej jakoôci. Naleûy tu jeszcze tylko
wspomnieê o dwóch rzeczach. Im wiëcej bëdziemy wykorzystywali
fragmentów muzyki, tym wiëkszâ moûemy uzyskaê kompresjë. Po
drugie kompresja wykorzystuje tu fakt, ûe hihat czy makaras w
utworze, czyli czëôê wysokopasmowa (patrz rys. 5.) powtarza sië i
jest w zasadzie prawie taka sama dla kaûdego fragmentu
zsamplowanej muzyki. Zmienia sië tylko czëôê niskopasmowa (basy,
akordy), co wykorzystujemy i przez to moûemy zapisaê z gorszâ
jakoôciâ. Jak widaê, jest to pewnego rodzaju oszustwo, które
jednak daje dobre rezultaty.