Контур звука фортепьяно, как способ управления им

   Программа «Пианола», создающая звуковые записи музыкальных произведения, использует для изображения нот специальный мнемонический язык http://proza.ru/2024/05/18/575
   Среди знаков этого языка есть символы, к нотам прямо не относящиеся, но управляющие процессом создания звука и влияющие на конечный результат. Это указания на громкость исполнения отдельных нот, значки включения и выключения педали, символы, регулирующие темп исполнения и проч.
   Использование таких значков позволяет уйти от монотонности компьютерного исполнения и сделать музыку выразительной, такой, как если бы она была сыграна живым музыкантом. Развитие этой стороны языка является основной моей задачей. И возможности к этому находятся. Расскажу о последнем нововведении.

   Просматривая список символов, используемых в программе, и рассуждая о том, как они все дружно и прекрасно работают, я вдруг заметил, что латинское k, расположенное в самой серединке клавиатуры, почему-то осталось не у дел. И мысли у меня потекли по другому направлению. И в самом деле, если я пекусь о выразительности нотного языка, то можно и эту букву к этому делу как-то приспособить.

   В «Пианоле» есть не только фортепьянный звук, но есть и инструменты, играющие другим звуком. Вот для них-то как раз управляющих символов хватает – это m указания на тембр, штрихи исполнения, вводимые буквой q и особые переключатели – латинское o. Эти символы имеют после себя цифру, она-то и определяет режим работы того или иного инструмента.
   Фортепьянный звук, который мы слышим при наборе нот и при пробном их проигрывании, является базовым. Он в число инструментальных звуков не входит, он создаётся отдельной программой и по специальному, быстро действующему алгоритму. Он символами m,q,o не управляется, однако для него, как и для инструментов могут быть применено управление, о котором говорилось выше, то есть управление по громкости и длительности нот, и добавление особого шарма с помощью педали.

   Итак, для управления звуком имеются два уровня – общий и индивидуальный. И если вводить новый элемент выразительности, то нужно вводить его на общем уровне, поскольку, как я уже сказал, для инструментов средств управления ими вполне хватает.
   В программе «Трио» (эта программа работает в паре с «Пианолой», озвучивая созданные ею партитуры) звуком можно управлять, корректируя его контур. Вот эту-то возможность я и решил реализовать. Не то, чтобы буква k в слове «контур» навела меня на эту мысль, но согласитесь, совпадение по мнемонике есть, а это значит, что и привыкать к такой мнемонике пользователю будет легче.

   Корректировать мы попытаемся именно базовый, фортепьянный звук. И по той причине, что он базовый, и по той, что рояль, в которой мы надеемся превратить наше однообразно звучащее пианино, важный инструмент и в оркестре, и в отдельности, и если он выразительно зазвучит, то мы порадуемся этому явлению.

   Идея коррекции звука простая – если его амплитуда во времени изменяется так M(t), то зададим контур K(t), в который вместим наш звук, тем самым, изменив его. То есть, давайте попросту умножим M на K.
   Разумеется, мы не будем задавать K в виде контура со многими точками, это роскошно и совершенно не нужно, но мы должны подумать о том, в каких местах исходный звук можно ущемить, чтобы он прозвучал иначе. Самое чувствительное в звуке фортепьяно, это его начало, скорость атаки и большое количество обертонов в самом его начале сильно влияют на восприятие звука в целом. Пианисты знают об этом и умеют взять ноту выразительно – или поярче или, напротив того, притушив начало звука. То же относится и к отпусканию клавиши, во-первых, звук после отпускания клавиши никогда не обрывается сразу, а во-вторых, помимо легато и стаккато есть и другие нюансы, например, клавишу можно отпустить, но не совсем, тем самым только слегка притушить звук струны. Технически это делается особым движением пальцев по клавишам инструмента. Кстати, у органа таких возможностей нет, но зато там есть масса рычажков, регулирующих тембр.

   Для создания контура в нашем случае мы используем линейные функции, изменяющие амплитуду звука на отдельных его участках. Прямоугольники на иллюстрации своей длиной изображают четвертные ноты – длина каждого прямоугольника пол секунды. Высота соответствует умножению M(t) на единицу. Чтобы изменить звук ноты с помощью указания на контур, в нотной строке делается, например, такая запись:

   FGk*ABcde -здесь нота A и следующие за ней ноты прозвучат звонче и громче предыдущих. Чтобы вернуться к прежнему звучанию нужно поставить одиночное k. Следующее k снова сделает звук громким и звонким. Контуры, соответствующие цифрам за буквой k, показаны на иллюстрации, кроме того там приведена искусственно полученная осциллограмма, показывающая звук ноты Ля и контуры, которые могут быть использованы для модификации этого звука.

k0 (или просто k, если эта буква встретилась в строке в первый раз)
   - низкий старт, контур начинается с уровня 0.2 но довольно быстро, в течении 700 семплов поднимается до значения 1. Начало звука фортепьяно насыщено обертонами, но они выявляются слухом не сразу, а по мере подъёма громкости звука. Точно такое явление наблюдается в звуке колоколов, и поэтому наш слух классифицирует подобный звук, как звонкий.

k* - высокий старт. При высоком старте обертоны звука слышны сразу, но поскольку громкость звука слегка повышается, то звук ощущается как более звонкий. Такой звук соответствует акцентированному удару по клавише фортепьяно.

k1 – очень медленный подъём с невысокого старта. Обертонный состав звука бедный, звонкость ощущается слабо, звук воспринимается, как приглушённый.

k2 – линейный рост от уровня 0.5 к единице на середине длительности ноты демонстрирует обертоны сразу, незначительно приглушая их. Этот звук воспринимается, как мягкий.

k3 – медленный рост к середине звука с очень низкого старта. Обертоны не слышны, звук совсем не фортепьянный, это звук некой осипшей дудочки с тембром, напоминающим звук фагота плохого качества. Такой контур для фортепьяно совсем не годится, а для виолы или аккордеона он вполне подойдёт.
   Это удивительно, но такое сильное слуховое различие в оценке звука между опциями 2 и 3 вызвано только высотой точки старта линии контура.

k4 – рост от уровня 0.5 к единице на первой четверти длительности звука. Звук фортепьяно приходит в норму быстрее, чем в мягком звуке, обертоны успевают возникнуть и прозвучать. Такой звук фортепьяно воспринимается, как глубокий.

k5 – низкий старт не позволяет обертонам прозвучать в полную силу. Звук воспринимается не как фортепьянный, а как лёгкий звук фагота весьма приятного оттенка.

k6 и k7 – короткие звуки одинаковой громкости, но с разной громкостью послезвучания. Послезвучание наступает через 3200 семпла (0.1 сек) после начала звука. Из-за явственного послезвучания звук воспринимается как лёгкое (не звонкое) стаккато.

k8 и k9 – короткие звуки длительности в половину длительности ноты. Из-за низкой громкости послезвучания переход к нему получается резким. Звук слегка напоминает артикулированное слово «банк», отсюда у него такое название, тем не менее, звук воспринимается как фортепьянный. Звук интересный – это хорошо акцентированное неторопливое стаккато.

   Как Вы видите, с помощью дозированного изменения контура можно менять окраску фортепьянного звука. Я проделал много экспериментов, чтобы получить желаемый результат, и мои опыты в этом плане, возможно, пригодятся тому, кто создаёт музыкальный звук на компьютере и ищет способы управлять им.
   Описанное управление звуком в «Пианоле» делается на общем уровне и приложимо не только к фортепьяно, но и к звукам других инструментов, особенно эффективно оно будет для звуков с коротким временем атаки.

__________
17.06.2024