Рисунок звук: Как «нарисовать» и «прочитать» звук – Волны рисуют рисунки или эксперимент Хладни

Преобразуем изображение в звук — что можно услышать? / Habr

Привет Хабр.

В недавней публикации здесь на сайте описывалось устройство, позволяющее незрячим людям «видеть» изображение, преобразуя его с помощью звуковых волн. С технической точки зрения, в той статье не было никаких деталей вообще (а вдруг украдут идею за миллион), но сама концепция показалась интересной. Имея некоторый опыт обработки сигналов, я решил поэкспериментировать самостоятельно.

Что из этого получилось, подробности и примеры файлов под катом.

Преобразуем 2D в 1D

Первая очевидная задача, которая нас ожидает — это преобразовать двухмерное «плоское» изображение в «одномерную» звуковую волну. Как подсказали в комментариях к той статье, для этого удобно воспользоваться кривой Гильберта.

Она по своей сути похожа на фрактал, и идея в том, что при увеличении разрешения изображения, относительное расположение объектов не меняется (если объект был в верхнем левом углу картинки, то он останется там же). Различные размерности кривых Гильберта могут дать нам разные изображения: 32×32 для N=5, 64×64 для N=6, и так далее. «Обходя» изображение по этой кривой, мы получаем линию, одномерный объект.

Следующий вопрос это размер картинки. Интуитивно хочется взять изображение побольше, но тут есть большое «но»: даже картинка 512х512, это 262144 точек. Если преобразовать каждую точку в звуковой импульс, то при частоте дискретизации 44100, мы получим последовательность длиной в целых 6 секунд, а это слишком долго — изображения должны обновляться быстро, например с использованием web-камеры. Делать частоту дискретизации выше бесмысленно, мы получим ультразвуковые частоты, неслышимые ухом (хотя для совы или летучей мыши может и пойдет). В итоге методом научного тыка было выбрано разрешение 128х128, которое даст импульсы длиной 0.37c — с одной стороны, это достаточно быстро чтобы ориентироваться в реальном времени, с другой вполне достаточно, чтобы уловить на слух какие-то изменения в форме сигнала.

Обработка изображения

Первым шагом мы загружаем изображение, преобразуем его в ч/б и масштабируем до нужного размера. Размер изображения зависит от размерности кривой Гильберта.

from PIL import Image
from hilbertcurve.hilbertcurve import HilbertCurve
import numpy as np
from scipy.signal import butter, filtfilt


# Create Hilbert curve
dimension = 7
hilbert = HilbertCurve(dimension, n=2)
print("Hilbert curve dimension:", dimension)  # Maximum distance along curve
print("Max_dist:", hilbert.max_h)  # Maximum distance along curve
print("Max_coord:", hilbert.max_x)  # Maximum coordinate value in any dimension

# Load PIL image
f_name = "image01.png"
img = Image.open(f_name)
width, height = img.size
out_size = hilbert_curve.max_x + 1
if width != out_size:
    img = img.resize((out_size, out_size), Image.ANTIALIAS)

# Get image as grayscale numpy array
img_grayscale = img.convert(mode='L')
img_data = np.array(img_grayscale)

Следующим шагом формируем звуковую волну. Тут разумеется, может быть великое множество алгоритмов и ноухау, для теста я просто взял яркостную составляющую. Разумеется, наверняка есть способы лучше.

width, height = img_grayscale.size

sound_data = np.zeros(width*height)
for ii in range(width*height):
    coord_x, coord_y = hilbert_curve.coordinates_from_distance(ii)
    pixel_l = img_data[coord_x][coord_y]

    # Inverse colors (paper-like, white = 0, black = 255)
    pixel_l = 255 - pixel_l

    # Adjust values 0..255 to 0..8192
    ampl = pixel_l*32

    sound_data[ii] = ampl

Из кода, надеюсь, все понятно. Функция coordinates_from_distance делает за нас всю работу по преобразованию координат (х, у) в расстояние на кривой Гильберта, значение яркости L мы инвертируем и преобразуем в цвет.

Это еще не все. Т.к. на изображении могут быть большие блоки одного цвета, это может привести к появлению в звуке «dc-компоненты» — длинного ряда отличных от нуля значений, например [100,100,100,…]. Чтобы их убрать, применим к нашему массиву high-pass filter (фильтр Баттерворта) с частотой среза 50Гц (совпадение с частотой сети случайно). Синтез фильтров есть в библиотеке scipy, которым мы и воспользуемся.

def butter_highpass(cutoff, fs, order=5):
    nyq = 0.5 * fs
    normal_cutoff = cutoff / nyq
    b, a = butter(order, normal_cutoff, btype='high', analog=False)
    return b, a

def butter_highpass_filter(data, cutoff, fs, order=5):
    b, a = butter_highpass(cutoff, fs, order)
    y = filtfilt(b, a, data)
    return y

# Apply high pass filter to remove dc component

cutoff_hz = 50
sample_rate = 44100
order = 5
wav_data = butter_highpass_filter(sound_data, cutoff_hz, sample_rate, order)

Последним шагом сохраним изображение. Т.к. длина одного импульса короткая, мы повторяем его 10 раз, это будет на слух более приближено к реальному повторяющемуся изображению, например с веб-камеры.

# Clip data to int16 range
sound_output = np.clip(wav_data, -32000, 32000).astype(np.int16)

# Save
repeat = 10
sound_output_ntimes = np.tile(sound_output, repeat)
wav_name = "ouput.wav"
scipy.io.wavfile.write(wav_name, sample_rate, sound_output_ntimes)

Результаты

Вышеприведенный алгоритм, разумеется, совсем примитивный. Я хотел проверить три момента — насколько можно различать разные несложные фигуры, и насколько можно оценить расстояние до фигур.

Тест-1

Изображению соответствует такой звуковой сигнал:

WAV: cloud.mail.ru/public/nt2R/2kwBvyRup

Тест-2

Идея этого теста — сравнить «звучание» объекта другой формы. Звуковой сигнал:

WAV: cloud.mail.ru/public/2rLu/4fCNRxCG2

Можно заметить, что звучание действительно другое, и на слух разница есть.

Тест-3

Идея теста — проверить объект меньшего размера. Звуковой сигнал:

WAV: cloud.mail.ru/public/5GLV/2HoCHvoaY

В принципе, чем меньше размеры объекта, тем меньше будет «всплесков» в звуке, так что зависимость тут вполне прямая.

Правка:

Как подсказали в комментариях, можно использовать преобразование Фурье для непосредственной конвертации картинки в звук. Сделанный по-быстрому тест показывает такие результаты (картинки те же):

Тест-1: cloud.mail.ru/public/2C5Z/5MEQ8Swjo

Тест-2: cloud.mail.ru/public/2dxp/3sz8mjAib

Тест-3: cloud.mail.ru/public/3NjJ/ZYrfdTYrk

Тесты звучат интересно, по крайней мере, для маленького и большого квадратов (файлы 1 и 3) разница на слух хорошо ощутима. А вот форма фигур (1 и 2) практически не различается, так что тут тоже есть над чем подумать. Но в целом, звучание полученное с помощью FFT, на слух мне нравится больше.

Заключение

Данный тест, разумеется, не диссертация, а просто proof of concept, сделанный за несколько часов свободного времени. Но даже так, оно в принципе работает, и разницу ощущать на слух вполне реально. Я не знаю, можно ли научиться ориентироваться в пространстве по таким звукам, гипотетически наверно можно после некоторой тренировки. Хотя тут огромное поле для улучшений и экспериментов, например, можно использовать стереозвук, что позволит лучше разделять объекты с разных сторон, можно экспериментировать с другими способами конвертации изображения в звук, например, кодировать цвет разными частотами, и пр. И наконец, перспективным тут является использование 3d-камер, способных воспринимать глубину (увы, такой камеры в наличии нет). Кстати, с помощью несложного кода на OpenCV, вышеприведенный алгоритм можно адаптировать к использованию web-камеры, что позволит экспериментировать с динамическими изображениями.

Ну и как обычно, всем удачных экспериментов.

cинтез звука в СССР 30-х годов XX века / Habr

В конце 20-х годов XX века начинает неспешным монофоническим шагом идти по планете звуковое кино. Кинематографисты «старой школы» говорят о потере выразительности и о том, что только в немом кино игра актеров имеет наибольший смысл.

Помимо кинематографистов, принявших изобретение звукового кино и начавших развиваться в рамках новых условий, были и те, кто опередил своё время и за неимением продвинутых технологий попытался создать вещи, в рамках научно-технического прогресса реализованные намного позже.

«Рисованный звук». Технология, разработанная группой энтузиастов в 30-х годах XX века, задолго до изобретения секвенсоров и синтезаторов. Она позволяла методом искусственного создания графики звуковых дорожек на кинопленке синтезировать любые звуки, эффекты, записывать сложные полифонические произведения.

Композитор Арсений Авраамов, конструктор Евгений Шолпо и режиссер-аниматор Михаил Цехановский в процессе работы над одним из первых советских звуковых фильмов «Пятилетка. План Великих работ» пришли к идее техники рисованного звука. Когда были проявлены первые ролики пленки, Цехановский, восхищаясь красотой узоров звуковой дорожки, высказал идею: «Интересно, если заснять на эту дорожку египетский или древнегреческий орнамент — не зазвучит ли вдруг неведомая нам доселе архаическая музыка?» Грубо говоря, идея «рисованного звука» развилась из простого человеческого любопытства. Это произошло в октябре 1929 года.

Созданные вскоре лаборатории стали первыми в мире прообразами будущих исследовательских центров компьютерной музыки. В основном, создавалась прикладная киномузыка, результатом работы было озвучивание фильмов. Наиболее известны работы Евгения Шолпо, изобретателя инструмента «Вариофон», композитора и исследователя Арсения Авраамова, занимавшегося проблемами ультрахроматической музыки, и Николая Воинова, создавшего «Нивотон». В домагнитофонную эру, в рамках техники рисованного звука, эти исследователи попытались создать технологию, которая традиционно считается высшим достижением компьютерной музыкальной технологии 90-х годов ХХ века.


Основное назначение технологии «рисованного звука» — синтез звуков, расширяющих звучание обычных оркестровых инструментов, а так же создание «гибридных» звуков, звучание которых невозможно воспроизвести обычными инструментами. Поначалу, теоретическая база технологии развивалась большим коллективом, собирались, если так можно выразиться, банки графических «семплов»: производились расчеты, согласно которым чертежниками создавались графические копии реальных звуков, из большого количества реально записанных и переведенных на целлулоид звуков вычленялись нужные.

Впоследствии команда разделилась, что позволило технологии идти несколькими путями.

Евгений Шолпо. «Вариофон»

Электрооптический синтезатор «Вариофон» был изобретен Евгением Шолпо во время его работы в Центральной лаборатории проводной связи в Ленинграде. В 1930 году Шолпо патентует принцип работы инструмента. Новый прибор позволяет синтезировать искусственные звуковые дорожки в технике автоматизированного «бумажного звука». Первая деревянная версия инструмента была построена в 1931 году при участии композитора Георгия Римского-Корсакова (внука композитора Николая Римского-Корсакова). Деревянные части инструмента были связанны бечевкой, скреплены шурупами и настраивались с помощью специальных веревок. Тем не менее, в сравнении с поздними версиями инструмента, первая модель обеспечивала наилучшее качество и сложность синтезированного звука. Вариофон допускал произвольное изменение высоты тона, возможности получения глиссандо, вибрато, оттенков, изменения силы звука, построения многоголосных аккордов (до 12 одновременно звучащих голосов).

В инструменте использованы вращающиеся диски с вырезанными зубцами формы звуковой волны (трансверсальный контур), периодически прерывающие луч света, формирующий очертания звуковой дорожки. Съемка производится непосредственно на движущуюся пленку с помощью специальной трансмиссии, передающей вращение электромотора, приводящего в движение контур, к механизму, протягивающему пленку. К сожалению, «Вариофон» был уничтожен во время бомбардировки блокадного Ленинграда.

Несмотря на звучание, напоминающее современную восьмибитную музыку, у Вариофона было одно фундаментальное отличие – ритм. Технология Шолпо позволяла моделировать самые тонкие ритмические нюансы живого исполнения — Rubato, Rallentando, Accelerando.


«А ну-ка, песню нам пропой, весёлый ветер…» Исаака Дунаевского, синтезировано на Вариофоне


«Полёт Валькирий» Вагнера, синтезировано на Вариофоне

Арсений Авраамов. «Орнаментальный звук»

Техника орнаментального звука разработана Арсением Авраамовым в 1929—1930 годах. Искусственные звуковые дорожки, впервые продемонстрированные Авраамовым в 1930 году, основаны на геометрических профилях и орнаментах (иллюстрация вверху поста), полученных чисто чертежными методами, с последующим покадровым фотографированием на анимационном станке. Осенью 1930 года в Москве Арсений Авраамов создает лабораторию «Мультзвук». Над первыми орнаментальными звуковыми дорожками работали: оператор Николай Желинский, аниматор Николай Воинов и акустик Борис Янковский, отвечавший за перевод музыкальных партитур в микротоновую систему Welttonsystem Авраамова. К середине 1933 года группой Авраамова было заснято более 1800 метров кинопленки. Около половины материала составляли музыкальные отрывки с новыми обер-унтер-тоновыми гармониями. Осенью 1931 года группа переехала в НИКФИ — Научно-исследовательский кинофотоинститут и была переименована в лабораторию «Синтонфильм». В декабре 1932 года НИКФИ проводит сокращение штатов, и лаборатория переезжает в Межрабпомфильм, где в 1934 году ее окончательно закрывают как не оправдавшую себя экономически. Архив лаборатории (около 2000 метров пленки) хранился на квартире Арсения Авраамова, где и погиб в 1936—1937 годах во время длительного пребывания хозяина в Кабардино-Балкарии (сыновья Авраамова использовали горючую нитропленку как топливо для самодельных ракет и дымовых завес), все, что осталось от архива — на иллюстрации справа.

Борис Янковский. Синтоны и «Виброэкспонатор»

В 1932 году, разочаровавшись в технике орнаментального звука, Борис Янковский покидает группу Авраамова «Мультзвук» и создает собственную лабораторию. Акустик Янковский, в отличие от большинства своих коллег, ясно понимает, что графический орнамент, определяющий форму звуковой волны, еще не определяет тембр. Только спектр звука, со всеми нюансами динамики переходных процессов, дает полную акустическую картину. Янковский был единственным исследователем методов спектрального анализа, декомпозиции и ресинтеза. Он верил в возможность создания универсальной библиотеки звуковых элементов, аналогичной таблице Менделеева. Его графические кривые — «спектростандарты» — являлись семиотическими единицами, комбинируя которые можно получить новые звуковые гибриды. В дополнение он разработал ряд способов трансформации звука, включая технику изменения продолжительности звука не меняя его высоты и технику транспонирования, основанную на разделении спектрального состава и формант, методов, аналогичных современным техникам кросс-синтеза и фазового вокодера, широко применяемых в компьютерной музыке. Для практической реализации своих работ Янковский изобрел специальный инструмент «Виброэкспонатор» (схема на иллюстрации справа).

К сожалению, планы Янковского по разработке своего детища рушит война. После приезда из эвакуации в 1949 году он больше не возвращается к теме графического звука.

Николай Воинов. «Нивотон» и «Бумажный звук»

В 1930 году кинооператор Николай Воинов входит в состав группы Авраамова «Мультзвук» в процессе работы над первыми рисованными звуковыми дорожками. В 1931 году он покидает группу и начинает собственные исследования в области так называемого бумажного звука, основанного на синтезе звуковых дорожек методом сложения вырезанных из бумаги с помощью инструмента «Нивотон» профилей звуковых волн с последующим покадровым фотографированием фрагментов звуковой дорожки на анимационном станке. С 1931 года Воинов входит в состав группы ИВОС (Иванов, Воинов, Сазонов), создавшей целый ряд мультипликационных фильмов с синтетическими звуковыми дорожками: «Барыня» (1931), «Прелюд Рахманинова» (1932), «Танец Вороны» (1933), «Цветные поля и линии безопасности» (1934), «Вор» (1934).

В начале 1936 года Воинов уволен с фабрики Мосфильм, его лаборатория закрыта. До конца своей жизни он работал оператором студии «Союзмультфильм». В официальной биографии Воинова его экспериментальные работы 1930-х годов практически не упоминаются.


«Прелюд» Рахманинова, 1932


Объяснение принципов работы техники «бумажного звука» и демонстрация мультфильма «Танец вороны», 1933


«Вор», 1934. Кстати, в некоторых моментах напоминает вполне современный chiptune. Особенно интересны сымитированные в этой технике звуковые эффекты.

Фактически, в начале 30-х годов ХХ века советские исследователи умели сэмплировать, синтезировать звуки музыкальных инструментов, голос человека (кстати, ходили слухи, что разработчикам технологии удалось синтезировать голос Ленина), различные шумы. На основе созданных искусственно звуков синтезировались полифонические, оркестровые партитуры, озвучивались фильмы.

Стоит сказать, что позже похожие опыты с рисованными звуковыми дорожками проводили в Германии Вальтер Руттман и Оскар Фишингер, оставаясь в пределах простейшей техники работы со звуковой волной, а так же Норман МакЛарен в Канаде. Можно смело утверждать, что наши изобретатели в очередной раз оказались «впереди планеты всей».


При подготовке статьи использованы материалы лекций Александра Смирнова (Термен-Центр), публикации Николая Изволова, материалы блога Generation Z.

Рисуем звук / Habr

Пять лет назад на Хабре была опубликована статья «Печать и воспроизведение звука на бумаге» — о системе создания и проигрывания спектрограмм. Затем, полтора года назад Meklon опубликовал квест, в котором такая чёрно-белая логарифмическая спектрограмма стала одним из этапов. По авторскому замыслу, её надо было распечатать на принтере, отсканировать смартфоном с приложением-проигрывателем, и воспользоваться таким образом «надиктованным» паролем.

У меня в тот момент не было в досягаемости ни принтера, ни смартфона, так что меня заинтересовали два аспекта задачи:

  1. Как проще всего расшифровать спектрограмму без дополнительных устройств и без дополнительного софта — желательно, прямо в браузере?
  2. Можно ли её расшифровать вообще без софта — «на глаз»?

(Для тех, кто видит спектрограммы впервые, стоит пояснить, что это график, где по горизонтальной оси идёт время воспроизведения, по вертикальной (она логарифмическая) — частота звука, а степень черноты точки обозначает мощность данной частоты в данный момент времени.)

Готовых скриптов для воспроизведения спектрограмм я не нашёл, хотя для обратного преобразования — звука в спектрограмму — легко*находятся примеры, благодаря тому, что функциональность AnalyserNode.getByteFrequencyData() встроена в Web Audio API. А вот для преобразования массива частот в массив PCM для воспроизведения — не обойтись без реализации в скрипте обратного преобразования Фурье (DFT).

*В первом примере в качестве аудиозаписи для спектрального анализа предлагается фрагмент трека «» от Aphex Twin: в качестве секретного послания музыкант встроил в этот трек селфи, проявляющееся на логарифмической спектрограмме. К сожалению, в этом примере спектрограмма отображается линейно, так что лицо получается растянутым вверху и сжатым внизу.

По поводу реализации DFT сразу ясно, что такая «числодробилка» на чистом JavaScript будет работать медленно и печально; к счастью, я обнаружил готовый порт библиотеки FFTW («Fastest Fourier Transform in the West») на asm.js — это форма представления низкоуровневого кода, обычно написанного на Си, которую современные браузеры обещают выполнять со скоростью почти как у скомпилированного в машинный код. Обвязку для FFTW, превращающую чёрно-белое изображение в WAV-файл, я взял из ARSS и собственноручно переписал на JavaScript. ARSS принимает изображения, инвертированные по сравнению с PhonoPaper, и я не стал это менять.

Результатом вы можете полюбоваться на tyomitch.github.io/#meklon.png

Внизу видны повторяющиеся горизонтальные полосы — форманты, по положению которых распознаются гласные. Вверху — вертикальные «всплески», соответствующие шумным согласным: более широкие — щелевым (фрикативным), более узкие — смычным. Сонорным же согласным ([р] и [л]) соответствуют «облака» в средних частотах.

Для того, чтобы можно было поиграть со спектрограммой, я приделал примитивную рисовалку, почти целиком скопированную из туториала по рисованию на canvas. Кнопка «Copy» позволяет перевести изображение в красный канал (он игнорируется синтезатором) и попытаться «обвести» звуки.

Википедия пишет: «Считается, что для характеристики звуков речи достаточно выделения четырёх формант». Обведём форманты F2-F4 (F1 почему-то игнорируется синтезатором), и убедимся, что гласные вполне распознаются:

Затем обведём шумные согласные: аффриката [ч] — это [т], плавно переходящее в [ш]; а звонкое [д] от глухого [т] отличается наличием среднечастотных формант. Теперь уже можно различить цифры «шесть» и «де’ить»:

Добавляем тёмно-серым сонорные согласные: заодно заметим, что [р] немного «приподнимает» гласные форманты, а [л] — наоборот, опускает.

Остались недорисованными только губные согласные [б] и [в], но и без них пароль более-менее ясен.

А можно ли нарисовать звук с чистого листа, не обводя спектрограмму аудиозаписи? Скажу честно, у меня не получилось. Может быть, хотите попробовать сами?

из прошлого в будущее — «Хакер»

Содержание статьи

Творческому человеку всегда интересны смелые эксперименты, открывающие новые горизонты и возможности. Фантастическая идея — рисовать музыку, создавать неповторимые картины, воплощающие графику и звук, уходит корнями в начало XX века. В этой статье я расскажу об истории вопроса, а также о двух своих разработках, позволяющих делать удивительное — записывать и воспроизводить звуки в графическом виде.

 

Предыстория

В 1904 году французский изобретатель Юджин Августин Ласт представил прототип системы оптической записи звука на кинопленку, а в 1911 устроил, возможно, первый в истории показ фильма с использованием новой техники. Началась эра заката немого кино и революционных открытий в области синтетического звука — впервые удалось получить простой, удобный и очень наглядный способ управления аудиоинформацией.

Фрагмент пленки с аппарата Ласта

В конце 1920-х годов при работе над одним из первых советских звуковых фильмов преимущества подобной техники отметили композитор Арсений Авраамов, конструктор Евгений Шолпо и режиссер-аниматор Михаил Цехановский. Логическая цепочка выстраивалась следующая: если мы ясно видим дорожку с записанной звуковой волной — значит, мы можем эту же волну создать искусственно, просто нарисовав ее от руки. А что, если поместить туда орнамент, сложное сочетание узоров или примитивов евклидовой геометрии? Насколько фантастичным будет результат? Ведь таким образом можно нарисовать совершенно уникальный, не существующий в природе звук, а музыку можно писать без реальных инструментов, микрофонов и исполнителей.

Несколько лабораторий вскоре занялись изучением этих вопросов. И в результате появились синтезаторы оптической фонограммы: «Вариофон» Евгения Шолпо, «Виброэкспонатор» Бориса Янковского, машина Николая Воинова для разметки «гребенок» из бумаги — базовых фрагментов синтезируемого звука. На слух все это очень напоминало современную 8-битную музыку, но с большей степенью свободы: любые формы колебаний, неограниченная полифония, самые невообразимые ритмические рисунки. Вы только вдумайтесь — оптический синтезатор, музыкальный компьютер в тридцатые годы прошлого столетия! Но это только цветочки. Мысль советских инженеров пошла дальше.

Евгений Шолпо. Вариофон. 1933

В отличие от своих коллег акустик Борис Янковский одним из первых осознал, что для создания сложных, приближенных к живым звуков недостаточно описания одной только формы колебаний. Важнейшая часть акустической информации — это спектр, четко определяющий частотный состав звука, его окраску, по которой мы даем такие субъективные определения, как яркий, теплый, металлический, похожий на человеческий голос и так далее.

Янковский начал структурировать базовые графики спектра в своего рода «таблицу Менделеева» звуковых элементов, параллельно разрабатывая алгоритмы их обработки и гибридизации для получения новых звуков на базе «спектростандартов». К сожалению, перемены в стране и война не дали Янковскому довести работу до логического завершения.

Тему продолжил его знакомый, молодой изобретатель Евгений Мурзин, впечатленный наработками в области «графического звука» и задумавший грандиозный проект — универсальную фотоэлектронную машину, способную синтезировать любой звук, любой музыкальный строй методом рисования спектрограммы (зависимость спектра от времени) на специальном холсте без отвлекающих операций вроде проявки и сушки пленки. Это упростило бы кропотливую работу композитора, предоставив небывалую свободу для творчества.

Буквально на коленке, трудясь вечерами в комнате двухэтажного барака, Мурзин закончил рабочую модель аппарата в 1958 году. Аппарат весил больше тонны и внешне имел мало общего с музыкальным инструментом в классическом понимании. Изобретение было названо «АНС» в честь композитора Александра Николаевича Скрябина. Несмотря на внешний вид, АНС стал мировой сенсацией, опередив свое время на десятилетия и очень удачно вписавшись в период космической эйфории со своим неповторимым атмосферным звучанием.

АНСЕвгений Мурзин показывает свое детище. ВДНХ. 1962АНС, скан из журнала «Техника — молодежи» 1960АНС, скан из журнала «Техника — молодежи» 1960Оптико-механический генератор чистых тонов синтезатора АНС

АНС чем-то напоминает современный сканер, только двигается в нем не сканирующая полоска, а сама поверхность с изображением — большая стеклянная пластина (партитура), покрытая непрозрачной краской. Краска в нужных местах снимается тонким резцом, образуя рисунок спектрограммы музыкального произведения. Партитура плавно передвигается, проходя над отверстием, из которого идет прерывистый «модулированный» луч света от оптико-механического генератора чистых звуковых тонов на базе пяти специальных дисков оптической фонограммы. Часть света проходит через прозрачные области партитуры, после чего фокусируется на набор фотоэлементов, с которых выходит готовый к воспроизведению звук в форме колебаний электрического тока.

Сердце АНСа — это упомянутый диск с рисунком из 144 дорожек (как на грампластинке), прозрачность которых изменяется по синусоиде с определенной частотой. Разница по частоте между соседними дорожками — 1/72 октавы. Таким образом, один диск содержит две октавы, а октава делится на 72 чистых тона — Мурзин считал классическую 12-тоновую темперацию существенным ограничением. По сути, каждый диск — это оптическая реализация алгоритма преобразования Фурье, лежащего в основе многих современных программных синтезаторов и эффектов. Это в порядке вещей сейчас, во времена гигагерц и гигабайт, но 50 лет назад было просто невероятно — спектральный синтезатор, способный играть 720 чистых тонов одновременно! Недаром АНС считается первым в мире многоголосным музыкальным синтезатором.

Если ты думаешь, что никогда не слышал звуки АНСа раньше, то, скорее всего, ошибаешься. Вспомни хотя бы фильмы Андрея Тарковского «Солярис», «Зеркало», «Сталкер», завораживающие волшебной музыкой Эдуарда Артемьева. Или сцену ночного кошмара из комедии Леонида Гайдая «Бриллиантовая рука». Стоит отметить, что карьера самого Артемьева как композитора-электронщика началась именно со знакомства с АНСом и его создателем в 1960 году. Кроме Артемьева, с инструментом успели поработать Альфред Шнитке, Эдисон Денисов, София Губайдулина, Станислав Крейчи, а звуки АНСа в разное время использовали в своей музыке такие группы, как Coil и Bad Sector.

К сожалению, до наших дней дошел лишь один экземпляр синтезатора АНС, изготовленный промышленно в конце 1963 года. Находится он в Москве в Государственном музее музыкальной культуры имени Глинки. Несмотря на непростую судьбу, аппарат по сей день в рабочем состоянии и время от времени играет для посетителей музея под чутким присмотром Станислава Крейчи. Для тех же, кто далеко от Москвы или просто хотел бы поэкспериментировать со звучанием АНСа у себя дома, существует программный симулятор под названием Virtual ANS.

 

Virtual ANS: графический редактор

Разработка Virtual ANS ведется автором данной статьи с 2007 года. Цель программы — максимально воссоздать ключевые особенности, атмосферу железного АНСа, расширив при этом оригинальную идею с учетом богатых возможностей современных компьютеров. Из основных отличий:

  • программа кросс-платформенная (Windows, Linux, OS X, iOS, Android), что позволяет наслаждаться работой с инструментом где угодно и на чем угодно: начиная от дешевого телефона и заканчивая мощным студийным компьютером;
  • количество базовых генераторов чистых тонов теперь ограничено лишь фантазией пользователя и скоростью центрального процессора;
  • появилась возможность обратного преобразования из звука в спектр.

Virtual ANS — графический редактор с классическим набором инструментов: примитивы, кисти, слои, эффекты, загрузка/сохранение PNG, GIF, JPEG. Но картина, которую ты увидишь на экране, есть на самом деле партитура музыкального произведения (она же сонограмма или спектрограмма), которую в любой момент можно послушать или слушать и рисовать одновременно. Партитура раскладывает композицию на «звуковые атомы» — неделимые кусочки чистых тонов (синусоидальных колебаний). По горизонтали — ось времени X (слева направо). По вертикали — высота тона Y (снизу вверх от басов к высоким частотам). Яркость отдельного пикселя — это громкость чистого тона с частотой Y в момент времени X. Изображение спектра по вертикали делится на октавы, октава — на 12 полутонов, полутон — на еще более маленькие еле уловимые на слух микротоны, для точного описания любого музыкального строя, любого самого немыслимого тембра. Если на партитуре АНС провести горизонтальную линию толщиной в один пиксель, то мы услышим единственную синусоиду с постоянной частотой. Чем толще линия — тем больше чистых тонов будет входить в ее состав, тем сложнее будет звук, и тем сильнее звучание будет приближаться к белому шуму, насыщенному обертонами всех частот слышимого диапазона. Сочетание таких линий с другими фигурами разной яркости дает неожиданные и интересные звуковые вариации.

В процессе работы над Virtual ANS появилась любопытная мысль. Фрагмент аудиофайла или, скажем, запись голоса с микрофона можно преобразовать в партитуру АНС, то есть в спектрограмму — картинку с закодированным в ней звуком. И звук этот можно с легкостью воспроизвести обратно при помощи той же самой программы. Возникает естественное желание распечатать картинку спектра на принтере и получить бумажную копию своего голоса или музыки.

Именно для этих целей был задуман PhonoPaper — еще один проект, наследующий идеи звуковых революционеров прошлого столетия. Что же такое PhonoPaper?

  1. Формат изображения, в котором закодирован звук. От спектрограммы АНС этот код отличается только тем, что сверху и снизу появились специальные маркеры, по которым считывающее устройство точно определяет границы блока со спектром.
  2. Приложение-сканер для чтения PhonoPaper-кодов в реальном времени при помощи камеры.
  3. Приложение-рекордер для конвертации 10 секунд звука в PhonoPaper-код. Хотя для более точного управления преобразованием лучше всего использовать описанный выше Virtual ANS.

PhonoPaper-код можно назвать аналоговым, так как в его составе нет цифровой информации, а сам он может быть записан на любой доступной поверхности (бумага, пластик, дерево). По этой причине для него некритичны разного рода искажения: при плохом освещении и измятой бумаге ты как минимум услышишь «очертания» оригинального послания. Для прослушивания кода не требуется выход в сеть — вся необходимая информация хранится непосредственно на картинке, а проигрывание начинается мгновенно после попадания в поле зрения камеры. При этом, как и в синтезаторе АНС Мурзина, пользователь сам контролирует скорость и направление игры, сканируя звуковой код вручную (хотя имеется и автоматический режим).

Есть ли практический смысл? Представь себе: звуковые подсказки в детских книжках или учебниках; кусок новой песни на диске или рекламном плакате группы; аудиометки на товарах; секретные послания на стенах зданий; звуковые открытки и разного рода арт-эксперименты. Это имело бы смысл при наличии очень простого способа чтения таких изображений. Ведь его нужно сфотографировать, загрузить в программу и безошибочно указать границы спектра, базовую частоту и количество октав.

Virtual ANS. Рисуем музыку на iPad

 

Инструкция по применению

  1. Установи приложение PhonoPaper на iPhone или Android-смартфон.

Версия для iOS

Версия для Android

Версия для Android, отдельный APK-файл

  1. Запусти приложение.
  2. Наведи на каждую фонограмму.

В. А. Моцарт. Лакримоза

В. А. Моцарт. Серенада № 13

«Говорит и показывает Москва!»

«Мы к вам, профессор» — диалог из «Собачьего сердца»

Пример возможных искажениий кода

 

Вместо заключения

Как видим, очередной виток спирали возвращает нас назад к истокам. И это естественно, ведь мир сегодня перенасыщен скрытыми от человека процессами обработки информации и все сильнее погружается в виртуальное пространство, оцифрованное, закодированное и упакованное. Музыкальные инструменты прячут свою природу, их нельзя потрогать или заглянуть под крышку, чтобы прикоснуться к волшебству рождения нового звука, ощутить его энергию. Рисование музыки на «атомарном» уровне и перенос этого процесса в реальный мир — несомненно, большой шаг к сокращению расстояния между композитором и воплощением его творческих замыслов. Одновременно с этим создание музыки становится доступным для любителей и представителей смежных видов искусств, мы больше не ограничены жесткими рамками и правилами, а нотная грамота отныне лишь дополнение. Берем ручку, бумагу и начинаем творить новый шедевр.

 

Воспроизведение звука по изображению / Аудиомания corporate blog / Habr

Патрик Фистер в своем блоге рассказал о различных подходах к вопросу воспроизведения звука по изображению. Мы решили дополнить некоторые замечания Патрика своими находками по теме.

Патрик начинает рассказ с истории об архивной находке в Индианском университете в Блумингтоне. Исследовательская команда обнаружила ошеломляющее количество носителей мультимедийной информации (целых 569 148 экземпляров) – более полумиллиона звукозаписей, видеозаписей и кинопленок.

Конечно, отчет по результатам исследования такой находки содержит ценные сведения, но не говорит о том, какой из найденных объектов в Блумингтоне можно расценивать как самый старый медиа-носитель.

Так получилось не из-за халатного отношения к исследованию, а из-за того, что среди привычных для нас объектов исследования – дисков, бобин с пленкой, цилиндров и тому подобного, присутствовали изображения в книгах.

А изображения в книгах не входят в программу по сохранению медиа-информации, но это совсем не означает, что мы не в состоянии их воспроизвести, и должен отметить, что некоторые записи представляют огромный интерес.

В ходе изучения ряда экземпляров библиотеки были обнаружены различные изображения, которые состояли из множества плотно расположенных микроскопических волнистых линий. Выходит, что в результате была найдена не просто красивая картинка – это звукозапись, которая может оказаться одной из старейших в мире.

Если посмотреть на историю, фоноавтограф считают первым в мире звукозаписывающим устройством (1857 год), но автор замечает, что технология изготовления, например, виниловых пластинок, которые можно воспроизвести на проигрывателе восходит не к фонографу Томаса Эдисона, представленному в 1877 году, а к граммофону Эмиля Берлинера (Emile Berliner), изобретенному в 1887 году.

Первые грампластинки, доступные широкой публике, появились летом 1890 года в Европе, и многие из них можно прослушать даже сегодня (например, здесь).

[Слева: При близком рассмотрении изображения заметны оттиски звуковых дорожек оригинальной пластинки]

Экземпляры опытных грампластинок Берлинера от 1887 и 1888 годов находятся в Смитсоновском институте и еще в паре других мест, но попытки их воспроизвести не увенчались успехом, поэтому на данный момент неизвестно, что на них записано.

Подробнее о процессе записи и устройстве специализированной техники говорится в книге Л. Дегрелла «Проигрыватели и грампластинки». Советуем пролистать эту книгу или что-то аналогичное.

Патрик говорит о том, что восстановление «утерянных» грампластинок возможно проводить по аналогии с тем, что делают в области мультипликации. Многие ранние мультфильмы, которые не сохранились в виде видеозаписей, были, несомненно, напечатаны на бумаге и отданы на регистрацию авторского права в архив Библиотеки Конгресса. На основании таких распечаток снимают мультипликационные фильмы.

Как выглядит процесс воспроизведение звука по изображению: сканирование оригинала с высоким разрешением; «выпрямление» кругового изображения, используя преобразование из полярных координат в декартовы; «прикрепление» отдельных линий друг за другом. Далее – загрузка в программу ImageToSound, конвертация в формат WAV и объединение парных звуковых дорожек WAV в стереофайл. В результате у нас есть звук.

Тема воспроизведения звука, закодированного в виде изображения уже рассматривалась на Хабре: один из авторов рассказал о собственных экспериментах по сканированию спектрограммы устройством, которое просвечивает партитуру, проецируя свет на специальные диски. Мы и сами говорили об одной интересной магистерской диссертацией о радиальной драм-машине. В оригинале работы стоит обратить внимание на раздел о визуализации ритма. Также просмотрите несколько более научный обзор литературы о визуализации и музыкальном образовании.

Любителям основательного подхода к делу стоит взглянуть на книгу А.Г. Белявского «Теория звука в приложении к музыке». Еще есть неплохая книга на английском.

[Слева: Оригинальное изображение звука (вверху), пара обработанных изображений (в середине) и волна конечного аудиофайла (внизу)]

История с библиотекой закончилась тем, что автор смог воспроизвести три печатных оттиска граммофонных пластинок. Попалась и запись на немецком языке, созданная Берлинером в Ганновере 11 ноября 1889 года. На ней Берлинер рассказывает о процессе записи приезжему гостю по имени Луи Розенталь (Louis Rosenthal), который, как объясняет Берлинер, должен был забрать звукозапись с собой, в качестве экземпляра для проведения экспериментов с копированием грампластинок фотомеханическим способом (который в дальнейшем не использовался за неэффективностью).

Но что насчет экземпляра, недавно обнаруженного в библиотеке Уэлса? На пластинке была обнаружена поэма «Der Handschuh» Фридриха Шиллера. Автор статьи уже тогда описал метод, с помощью которого читатели того времени могли прослушать запись.

Вместе со Стефаном Пуилле (Stephan Puille), коллегой Патрика, ученые выяснили, что 11 ноября 1889 года Берлинер, вероятно, демонстрировал процесс записи Розенталю, а затем отправил его домой со звукозаписью, которую они сделали вместе. Таким образом, «Der Handschuh» должна быть самой старой известной граммофонной записью, которую сегодня можно прослушать.

Разумеется, другие институты также хранят Über Land und Meer, и в некоторых из них, несомненно, есть изображение «Der Handschuh», но восстановленную копию можно воспроизвести и послушать прямо сейчас. Вместе с этим доступны:

Запись Томаса Янга «Курс лекций натурфилософии и механических искусств»

Библиотека Лилли: Q113 .Y77 (Две копии, одной владел Ян Флеминг). Томас Янг, «Курс лекций натурфилософии и механических искусств» (Лондон: Джозеф Джонсон, 1807), книга 1, страница XXV, картинка 353. Прослушать

Чез Морей «Фонавтограф»

ALF (Геонаука): Q1 .A5 ser.3, v.8, Чез Морей «Фонавтограф», American Journal of Science and Arts 108 издание (Авг. 1874) 130-31, на странице 131. Прослушать

P.S. Ещё недавно казалось, что музыка на виниловых пластинках ушла в прошлое, но сегодня наступило время настоящего «винилового ренессанса». Возможно, не каждый сможет сразу почувствовать разницу, но, поняв однажды, как же звучит винил, вы вряд ли захотите променять свою коллекцию виниловых пластинок на флешку с музыкальными файлами.

Sound Art — Программа для преображения изображений в звуки

изображение в звук

Sound Art — это абсолютно бесплатное приложение для преобразования изображения в звук для Windows. Разработано Василием Макаровым из студии Stone Voices. Он известен нам по работе над виртуальными синтезаторами PolyGAS и Brandulator. На этот раз выпущенное программное обеспечение это не плагин VST, а отдельная компьютерная программа. Её цель — конвертировать картинки в звуки и наоборот.

Так как же работает Sound Art и что она делает? Приложение использует принцип Фурье для анализа любого фото, предоставленного пользователем, и преобразования его в сэмпл. Аналогично, часть звука может преобразовываться в фотографию, подобно любому другому фото на вашем компьютере. Можете сохранить аудиозапись как фотоснимок, обработать в стороннем фоторедакторе, таком как Photoshop, а затем преобразовать его обратно в аудио для прослушивания изменений. Sound Art экспортирует аудиофайлы в формате WAV и изображения PNG, JPEG, BMP или TGA.

Получающиеся в результате звуковые файлы часто звучат как что-то среднее между звуковым пейзажем и записью модема. Иногда из получившегося изображения можно извлечь интересную петлю или ритмическую последовательность. Мы совсем немного протестировали этот софт, прежде чем писать эту статью, но первые впечатления очень положительные. Sound Art можно применить в качестве отправной точки для специальных музыкальных проектов. Попробуйте его как секретный инструмент обработки синтезируемых битов и риффов. Отличная вещь для сумасшедших экспериментов и синтеза нового, необычного аудио материала.

скачатьскачать с MEGA облака

Звук на бумаге | Журнал Популярная Механика

Возможностью напечатать звуки на бумаге мы обязаны двум замечательным соотечественникам — гениальному советскому изобретателю Евгению Мурзину и талантливому российскому программисту Александру Золотову.

Сколько в музыке нот? Классический детский ответ на этот вопрос — семь. Поступив в музыкальную школу, ученик знакомится с черными клавишами и отвечает, что нот двенадцать. Посмотрев индийское кино, он обращает внимание, что кокетливая актриса поет необычные ноты, которых нет на фортепиано, — доли полутонов. Наконец, слегка углубившись в историю, молодой музыкант узнает о многообразии музыкальных строев (и стоящих за ними математических теорий) и о том, что по сей день не утихают споры, как правильно настраивать пианино.

Современные музыканты, а также математики и физики хорошо знают, что количество нот бесконечно и в музыке можно использовать звуки любой частоты при условии, что они различимы на слух. Некоторые инструменты, например колокол, за один удар выдают на гора практически все частоты слышимого спектра. Однако подавляющее большинство инструментов могут предоставить в распоряжение музыканта лишь ограниченный набор тонов и тембров. Сей факт еще в первой половине XX века глубоко огорчал советского изобретателя Евгения Александровича Мурзина.


Синтезатор АНС хорошо сохранился и периодически дает небольшие концерты. Увидеть и послушать его можно в Музее музыкальной культуры имени М.И. Глинки.

Профессиональный путь Мурзина во многом определила война. Он разрабатывал оборудование для звукометрической разведки наземной артиллерии, системы наведения для истребителей-перехватчиков, приборы управления зенитным огнем. Его разработки были приняты на вооружение Советской армии. Однако в историю Мурзин вошел как создатель первого в мире электронного синтезатора. Его детище и сегодня остается самым всемогущим аналоговым музыкальным инструментом современности. Синтезатор АНС может не только создавать неземные музыкальные ландшафты, но даже имитировать звуки природы и человеческую речь. Звучание машины, существующей всего в двух экземплярах, увековечено в фильмах Тарковского, а также в аудиозаписях советских, российских и зарубежных музыкантов. Релиз сборника ANS-Sessions ожидается в этом году, что лишний раз подтверждает: советский суперсинтезатор не теряет актуальности. Названием АНС аппарат обязан Александру Николаевичу Скрябину. Творчество русского композитора вдохновляло изобретателя: так же, как Скрябин стремился выйти за рамки традиционных тональностей, Мурзин хотел выйти за рамки самого музыкального строя.

Как выглядит звук

Принцип работы синтезатора АНС удобнее всего объяснить, оттолкнувшись от его современной цифровой копии. Компьютерную программу Virtual ANS написал программист и музыкант из Екатеринбурга Александр Золотов. Эта идея завладела им в начале 2000-х на волне увлечения музыкой Эдуарда Артемьева, композитора фильмов Тарковского. Александр изначально задался целью создать универсальный мультиплатформенный инструмент, который будет полезен многочисленным музыкантам. Сегодня Virtual ANS доступен для компьютеров, планшетов и смартфонов на Windows, Linux, iOS и Android.

Как объединить 20 инструментов в одном: видео

Как объединить 20 инструментов в одном: видео
Интерфейс программы Virtual ANS, пусть и выглядит намного современнее, по сути практически в точности имитирует стеклянную пластину, покрытую мастикой, на которой композиторы писали партитуры для синтезатора АНС.

Взгляните на сонограмму (она же спектрограмма): по горизонтальной оси на ней отложены единицы времени, а по вертикальной — высоты (частоты) тона. Чтобы музыканту было проще ориентироваться на сонограмме, на оси ординат изображена фортепианная клавиатура в десять октав. Однако на самом деле разрешение графика намного выше. В синтезаторе АНС каждая октава делилась на 72 частоты (а каждый тон — на 12 частот), что позволяло создавать удивительную микротональную музыку с невиданными потусторонними звуками.

Разрешение сонограммы в Virtual ANS практически бесконечно как по частоте, так и по времени. Благодаря этому программный синтезатор, по сути являясь музыкальным инструментом, может воспроизводить звуки человеческого голоса, оркестровую музыку, шумовые эффекты — да практически любые звуки слышимого диапазона. Причем, говоря «воспроизводить», мы точно описываем впечатление от прослушивания, но немного лукавим с точки зрения технологии: синтезатор не проигрывает звуки, а воссоздает их заново из мельчайших кирпичиков — простейших синусоидальных волн.

Как объединить 20 инструментов в одном: видео

Сонограммы на фото изготовлены с помощью программы Virtual ANS из аудиозаписи настоящего синтезатора АНС.

Как объединить 20 инструментов в одном: видео

Родство между аналоговым и компьютерным инструментами очевидно: на сонограмме с первого взгляда угадываются «борозды», а при считывании с помощью смартфона вы услышите звук, очень похожий на звучание оригинального советского синтезатора.

Как объединить 20 инструментов в одном: видео

Эффект будет особенно сильным, если вы подключите к смартфону наушники.

Как объединить 20 инструментов в одном: видео

Если вы нарисуете на сонограмме горизонтальную линию толщиной в один пиксель и длиной, скажем, в три секундных деления, синтезатор проиграет вам звук соответствующей частоты в течение трех секунд. Звук синусоидального генератора безликий и скучный, вряд ли он может претендовать на эстетическую ценность. Однако все меняется, стоит нарисовать линию потолще: в дело вступают соседние синусоиды; взаимодействуя друг с другом, они образуют естественные гармоники — звук становится полным и богатым.

Рисуя сонограмму, будто художник, музыкант может добиваться практически любых звуковых эффектов. Прерывистые горизонтали напротив соответствующих нот дадут ему мелодию, волнистые линии — вибрато, восходящие или нисходящие — глиссандо (плавное нарастание или убывание тона), широкие полупрозрачные полосы — шумы. Фактически у сонограммы есть и третья ось: яркость точки или линии определяет громкость звучания соответствующего тона, или амплитуду синусоиды. Сама по себе спектрограмма используется не только и не столько в музыке: с ее помощью анализируют самые разные звуки, что нужно, например, для идентификации голоса в криминалистике.

Как объединить 20 инструментов в одном: видео

Мощность сонограммы как аналитического инструмента Virtual ANS демонстрирует в полной мере: программа может создать изображение из аудиофайла, а затем считать это изображение и воссоздать по нему звук. Стоит повториться, речь идет не о воспроизведении, а о генерировании звука заново — как если бы кто-то записал чью-то речь на бумаге, а затем прочел ее с листа, стараясь подражать голосу автора.

Чтобы «играть» на Virtual ANS, музыкант рисует сонограмму: наносит на нее точки, линии и пятна, использует кисти и ластики, регулирует яркость (она же прозрачность) отдельных элементов. Игра может быть как абстрактным перформансом, так и вполне осознанным музыкальным исполнением. На Virtual ANS можно играть и в реальном времени: компьютер раз за разом проигрывает сонограмму определенной длины, а музыкант в это же время добавляет к ней новые детали.

Принципиальная схема синтезатора АНС
Принципиальная схема синтезатора АНС Генератор чистых тонов аналогового синтезатора АНС состоял из четырех оптических дисков. Они были абсолютно одинаковыми, но вращались с разной скоростью. Вместе они давали 576 тонов, по 72 тона на каждую из 8 октав. Для лучшего понимания схемы партитура на ней изображена прозрачной. На самом же деле движущаяся пластина была покрыта непрозрачной мастикой, и композитор процарапывал на ней участки, выбирая из 576 тонов те, которые были нужны ему.

Компьютер? Это лишнее

Спектрограмма, разрешение, синтез — сами эти понятия прочно ассоциируются с цифровым веком. Однако, как ни трудно это представить, Virtual ANS — это практически точная функциональная копия синтезатора Мурзина. Разве что линии на сонограмме в оригинале не рисовались пальцем на сенсорном экране, а процарапывались специальным резцом в слое краски на стекле.

Синтезатор АНС — это сложнейший электромеханический прибор, разумеется, полностью аналоговый. Над его конструкцией Мурзин начал работать еще в конце 1930-х годов, однако готовая машина увидела свет только в 1958-м. Принцип звукоизвлечения для нее подсказал кинематограф: на кинопленке звук записывается и воспроизводится с помощью света.


Звучащая механика

Принципиальная схема синтезатора АНС

Приложение «Популярная механика. Звук» использует технологию PhonoPaper, разработанную создателем Virtual ANS Александром Золотовым. PhonoPaper представляет собой ту же сонограмму с той лишь разницей, что громкость звука определяется не яркостью точки, а ее цветом — от белого (тишина) до черного (максимальная громкость). Полосы-маркеры сверху и снизу от сонограммы помогают смартфону определить, где именно находится информация о звуке.

Генератор чистых тонов (тех самых синусоид-кирпичиков) АНС состоит из четырех одинаковых дисков. На каждом диске — 144 концентрические дорожки с волнообразной сменой прозрачности. При пропускании света каждая дорожка дает мерцающий синусоидальный световой сигнал. Причудливый узор дорожек Мурзин наносил на диски фотографическим способом с помощью специально сконструированного станка. На создание одного диска уходило до 50 часов непрерывной кропотливой работы.

Диски вращаются с разной скоростью, и все их дорожки вместе взятые дают 576 световых синусоид — 8 октав по 72 ступени в каждой. Оптическая система собирает свет со всех дорожек и фокусирует ее на тонкую щель. Эта щель — физическое воплощение вертикальной оси спектрограммы. В нижней ее части сосредоточены сигналы низкой частоты, а в верхней — высокие тона.

Принципиальная схема синтезатора АНС

Над щелью располагается ряд фотоэлементов, подключенных к столамповому усилителю сигнала и громкоговорителям. А между щелью и фотоэлементами с регулируемой скоростью движется стеклянная пластина, покрытая черной краской. Движение этой пластины есть не что иное, как физическое воплощение временной оси спектрограммы. А рисунок, который композитор выцарапывает на краске, заставляя свет от определенных дорожек проникать к фотоэлементам и издавать звук, — это и есть сонограмма, она же — записанное заранее музыкальное произведение.

Чтобы композиторам было удобно работать с АНС, Мурзин изготовил специальную линейку («кодер») с изображением фортепианных клавиш, а на ней — передвижную каретку с обозначением основных обертонов. Кодер устанавливался перед пластиной, помогая музыканту ориентироваться в практически бесконечном многообразии звуков.

Принципиальная схема синтезатора АНС

Одна из важнейших особенностей АНС заключается в том, что с ним должен был работать сам композитор без посредников в виде нотной записи, музыкантов, дирижера. В то же время синтезатор предоставлял композитору оркестровый диапазон тонов и тембров, а сам процесс работы предполагал немедленную запись (читай — увековечивание) произведения.

Сам Мурзин говорил, что на АНС не стоит исполнять произведения композиторов-классиков. Аппарат строился для создания принципиально новой музыки. Вполне вероятно, что даже сам изобретатель не осознавал всех возможностей своего инструмента: до недавнего времени прекрасно сохранившийся экземпляр АНС находился в МГУ, где использовался для экспериментов по симуляции речи.

Почувствуйте себя композитором прямо сейчас. Технология PhonoPaper позволяет не только распечатывать сонограммы из программы, но и рисовать их от руки. Здесь рисунок, который нарисовали мы. Послушайте, как он звучит, и попробуйте подрисовать к нему новые звуки прямо на странице, распечатав ее.

Статья «Полновластные правители звука» опубликована в журнале «Популярная механика»
(№4, Апрель 2015).

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *