AKG_07

Roland COSM — живая электроника

В 1995 компания Roland впервые представила технологию Моделирования Составных Звуковых Объектов (Composite Object Sound Modeling —  сокращенно COSM). Первым устройством, использующим данную технологию был Roland VG-8. Этот гитарный процессор удивил всех своей способностью убедительно моделировать звуки современных и классических гитар, усилителей, создавать синтезируемые звуки и моделировать звучание сотни гитарных эффектов. Можно сказать, что это было начало новой эры в истории электроигатр — эра в которой навсегда и неразделимо будут смешаны и живой звук и синтезированный и обработанный, при этом не терялись нбансы игры гитариста.

В последующие годы технология COSM получила свое развитие и воплощение в нескольких гитарных процессорах, включая предварительные усилители , например Roland GP-100 и Boss GT-3, GT-6. В области электронных перкусий COSM привела к созданию системы V-Drums, что позволило барабанщикам получить систему, которая реалистично могла моделировать все параметры барабанов,  а также материалов из которых они были сделаны и помещение в котором они были установлены. Для клавишных COSM стал основой моделирования электроорганов , пример Roland Vk-7 и Vk-77. В цифровых студиях VS и цифровых микшерах VS от Roland появилась возможность моделировать звук дорогих конденсаторных микрофонов, хотя реально звук снимался с обычных динамических-мембранных микрофонов, а дальше все это можно было выводить на новые цифровые мониторы Roland DS-90.

Давайте попробуем разобраться, что сделало технологию COSM такой популярной и позволило успешно работать ей в таких различных областях.
Суть общей идеи моделирования состоит в том, что если найти математическое уравнение, которое сможет описать как взаимодействуют друг с другом части музыкального инструмента, то станет возможным написать программное обеспечение, которое будет эмулировать их максимально реалистично. Одной из возможностей рассчитать такое уравнение есть разделение акустического инструмента на возбудители-центры вибраций, которые дают звуку энергетику, тембр, продолжительность и другие характеристики звучания. Примером такого возбудителя является например медиатор, которые зацепляя струну возбуждает ее, палочка барабанщика ударяющая по пластику барабана…

Примером резонатора также является гитарный или скрипичный корпус, корпус барабана.

Если найти уравнение, которое опишет возбудитель, как он реагирует на различные условия игры, затем добавить к нему уравниение резонатора, которое изменит моделируемый звук, то мы получим основную модель инструмента. Более тщательная модель будет учитывать еще и обратную связь, вибрирующая струна влияет на работу самих звукоснимателей нетолько через магниты, но и через сам корпус гитары например.

Технология делает это все, но она идет существенно дальше. ИнженерыRoland осознают, что то, что мы слышим в конечном счете не ограничивается фазой моделирования возбудителя и резонатора с помощью парой уравнений. На звук также в значительной мере влияют тип звукоснимателя и микрофона, используемый усилитель, комбик или монитор — каждый из этих приборов вносит свой собственный вклад в то, что слышно в конечном счете на записи.

Поэтому инженеры roland решили разбить на составляющие все существенные элементы акустических и электрических гитар, каждый элемент тонового колеса классического электрооргана, каждый элемент классических микрофонов, студийных мониторов и т.д. Сложность задачи заключалась еще в том, что необходимо было понять, как влияет меняющаяся динамика и высота тона на каждый из компонентов системы и на общий звук. Например если мы будет сильнее зацеплять струну, то получим не только более громкий звук, но и тип колебания струны, то как снимает колебания струны звукосниматель, как обрезает и насыщает звук устройство обработки и как работает в итоге акустический динамик. Все это в итоге создает еще и новые гармоники-обертона и другие линейные и не линейные искажения, которые по разному влияют друг на друга во всей цепочке и в зависимости от высоты и громкости.

По этой причине электронная система моделирующая звуки инструментов должна учитывать все эти тонкости. В этом и заключается отличие технологии COSM от других моделирующих методов. Несколько лет инженеры Roland изучали все эти моменты на электрогитарах, ударных, органах.

Для музыканта такая технология дает практически безграничные возможности и варианты комбинаций. Музыканту предоставялется возможность самому собарть свой звук из множества блоков,  оперируя различными возбудителями, резонаторами, преобразователями.  Музыкант также может контролировать их строение, например выбирать маленьку, среднюю или большую акустическую гитару, стальной или медный барабан с демпфированным или открытым пластиком.  Так как основой технологии COSM — математические алгоритмы моделирования звука, то мы можем моделировать ситуации, котоыре не достижимы в реальной жизни, всего лишь изменяя параметры переменных этого алгоритма, добавляя или убирая новые переменные. Например, моделирование барабанов от 1 до 20 дюймов с настройкой в пределах восьми октав, что не реально с обычными барабанами в жизни.

Но поскольку была изначально поставлена задача моделировать всевозможные системы, COSM не останавливается просто на моделировании самих инструментов. Так как большая часть музыки, которую мы слушаем, не исходит прямо от акустического инструмента, в моделирование вовлечена и цепочка записи-воспроизведения. Например, когда Вы слушаете запись скрипки, то слышите не только, как смычок воздействуют на струны, деку, гриф и корпус, но также Вы слышите тип использованного при записи микрофона с его индивидуальными характеристиками; на звук влияет и положение микрофона, предварительный микрофонный усилитель, устройство обработки и записи, электроника Вашего проигрывателя, тип колонок, на которых Вы воспроизводите звук и резонанс комнаты, в которой была произведена запись, и комнаты, в которой Вы все это слушаете. Если же рассматривается звук электрогитары гитары, то следует в дополнение к уже сказанному учитывать тип звукоснимателя, его положение, включенные эффекты, усилители, микрофоны, комбики.

COSM дала пользователям построить общий звук из серии индивидуальных компонентов и переменных (отсюда название — Моделирование Составных Звуковых Объектов). Также важно, что эта технология использует несколько разных методов моделирования (физическое, гармоническое, электронное, и так далее), чтобы получить достоверный результат. Но самое уникальное, что мы от самого первого возбудителя, до последнего резонатора, можем вмешиваться в процесс создания звука.

Давайте сейчас более подробно попробуем остановится на линейке устройств от Roland с технологией COSM.

v100_01_1024

Одним из  воплощений технологии являются комбо-органы VK-7 и VK-77, рабочие станции серии V-Studio, а также новые микшеры серии V-Mixer от Roland. В отличие от гитарных и ударных систем, которые используют моделирование физических процессов с самого начала до конца цепочки, продукты этих серий используют некоторые алгоритмыCosm для выполнения специфических задач.
Электроорганы VK преследуют цель полностью воссоздать звук классических электроорганов. Раньше для этого требовались тяжелые (как по весу, так и в эксплуатации) органы, в которых сигнал снимался электромагнитным звукоснимателем от независимых друг от друга вращающихся тоновых колесиков. Эти тоновые колесики, даже у органов в прекрасном состоянии, никогда не работали строго предсказуемо. Эти случайные вариации и придавали классическим органам их богатый, жирный тембр. Кроме того, органы совершенно иначе реагировали на силу нажатия и нюансы игры, например, нота, сыгранная в контексте длинного пассажа, звучала иначе, чем та же самая нота после паузы, особенно это касается перкуссивных органов. Конечно, это недостижимо в обычных синтезаторах, какие бы красивые сэмплы они не использовали для своего звука.
Для достоверного воспроизводства этих особенностей VK-7 и VK-77 используют моделирование тоновых колес, также основанное на технологии Roland Cosm. получилось так, что моделирование тоновых колес позволяет эмулировать 91 виртуальное колесо в независимом постоянном вращении — так же, как на классическом электрооргане. В  итоге  в любое время, когда нажимается клавиша, присутствует элемент «рандомности-произвольности». В число преимуществ органа входит также и полноклавиатурная полифония, отсутствие «взаимоисключающих», сдвинутых по фазе обертонов (так часто встречающиеся в инструментах на основе воспроизведения сэмплов), и независимые друг от друга эффекты, эмулирующие вращение динамика и вибрато.
В цифровых устройствах записи VS и цифровых микшерах VM технология используется для эмуляции огромного числа студийных микрофонов и динамиков. Это дает возможность владельцам низкобюджетных студий и отдельным музыкантам, которые не могут себе позволить дорогостоящие микрофоны и студийные мониторы. Теперь же они могут эмулировать дорогие конденсаторные микрофоны, реально используя недорогие динамические, или эмулировать многие модели популярных студийных мониторов с помощью цифровых 24-битных мониторов DS-90.
Моделирование микрофонов включает в себя несколько конденсаторных микрофонов с широкой диаграммой, а также большие и маленькие динамические микрофоны. Каждый из микрофонов моделируется после того, как они зарекомендовали себя годами работы в студиях для специфических целей (для вокала, большого барабана, акустических инструментов, и так далее). Аналогично, эмулирование динамиков с помощью COSM включает в спектр моделируемых устройств такие популярные студийные мониторы, как «White Cone», «Powered GenBlk», «Powered Mack» и «EBas». Также имеется возможность эмуляции динамиков телевизора, а также повсеместно встречающиеся «Studio Cubes».
Как и в других инструментах, использующих Cosm эмуляция не ограничивается просто коррекцией частотной кривой. Алгоритмы идут существенно дальше — эмулируя, как реальные студийные компоненты отвечают на изменения громкости, динамики, высоты и других параметров звука. Таким образом, пользователи могут получить доступ к широкому ассортименту виртуальных микрофонов, мониторов с отличной реалистичностью.

Теперь, что касается ударных и технологии V-Drums. Как и VG-88, V-drums являют собой разработку на основе технологии Cosm. На этот раз моделирование носит название Моделирование Разнообразных Ударных (Variable Drum Modeling). V-Drums позволяет построить свою собственную ударную установку, задав для каждого барабана его тип, глубину, тип пластика, настройку, демпфирование, материалы корпуса и много другое. Глубина малого барабана может задаваться в пределах от 1 до 20 дюймов, а демпфирование может использовать различные типы колец; при демпфировании бас-барабана возможно даже выбрать материал, помещаемый внутрь бочки. А так как это моделирование реального демпфирования, V-Drums не просто выставляют такой параметр, как затухание; можно слышать различные обертоны, как это реально и происходит на заглушенном акустическом инструменте.
Одним из преимуществ Cosm применительно к барабанам является возможность менять тембр звучания барабана, в зависимости от точки удара палочкой. Более легкий удар не вызывает тот же сигнал меньшей громкости, каждый звук в точности соответствует силе удара, с которой палочка ударила по сверхчувствительному сетчатому пластику. Все эти особенности дают существенно больше возможностей для выразительного исполнения, чем это достигается на обычных электронных барабанах. Вы даже можете играть щетками, что раньше было просто невозможно.
После того, как с помощью исключительно понятного пользовательского интерфейса была создана ударная установка, система V-drums моделирует любое виртуальное помещение самых различных размеров и форм — от типичных студий до пляжа, пещеры или даже ванной комнаты. В соответствии с принципами Cosm,  V-Drums дает выбрать тип микрофона, помещаемый на каждый барабан: конденсаторный, динамический или низкокачественный Lo-Fi. Естественно, после снятия сигнала его можно обработать эквалайзером, компрессировать или лимитировать, а также наложить разные типы реверберации, хоруса и фленджера — как отдельно для каждого барабана, так и для всей установки.

Что дала Cosm в электрогитарах?

rolandvg88

Система VG-88 являет собой прекрасный пример технологии в работе. Используя физическое моделирование, пользователи могут выбирать корпус гитары (Strat, Tele, Les Paul, полуакустика, и различные типы акустической гитары), положение и тип звукоснимателя, разные конфигурации комбика и положение микрофона. Используя «магнитное» моделирование, пользователи могут эмулировать работу разных сочетаний звукоснимателей, трансформаторы и так далее. Электромеханическое моделирование позволяет VG-88 эмулировать различные типы динамиков и микрофонов. Электронное моделирование позволяет моделировать работу ламп и транзисторов различных современных и классических усилителей и устройств обработки, воссоздавая в точности то, что они делают с сигналом гитары. Множество из алгоритмов моделирования усилителей включены в недорогие модели гитарных процессоров, такие как BOSS GT-3 и GT-6, в гитарный процессор Roland GP-100, а также виртуальные студии и цифровые микшеры серий VS иVM. Так как эффекты играют существенную роль в современной гитарной музыке, VG-88 содержит некоторые из наиболее впечатляющих алгоритмов преобразования гитарного сигнала, включающих алгоритмы изменения высоты тона, позволяющий моментально «настроить гитару» простым нажатием на педаль. Также включены такие важные алгоритмы, как эквалайзер, тремоло, фазер, ревербератор и задержка сигнала. VG-88 объединяет в одном корпусе всю историю развития гитар плюс все то, что Вы хотели бы добавить.
Однако, если гитаристу недостаточно и этого, то пользователи могут вмешаться в мощные алгоритмы реконструкции гармоник (Harmonic Restructure Modeling -HRM). Эти алгоритмы позволяют полностью моделировать атаку и содержание обертонов в гитарном сигнале, чтобы добиться причудливых футуристических результатов, которые звучат вообще потусторонне. Все это происходит безо всякой задержки (следует иметь в виду, что Сosm является технологией обработки в реальном времени, а не включения сэмплов).
Частично эта высокая производительность является, в случае VG-88, следствием того, что гитарная струна не просто запускает процесс вычислений. Сама струна и является тем возбудителем, который стоит в самом начале этой цепочки. Так как Roland хорошо изучили, как струны воздействуют на электронные звукосниматели, любые варианты звукоизвлечения найдут свое отражение в конечном звуке. Это позволяет гитаристу использовать не только техническое воображение, но и музыкальные моменты при игре на своем инструменте.

Информация о статье
Технология COSM
Статья
Технология COSM
О чем статья
Composite Object Sound Modeling - технология эмуляции реального звучания
Автор
Бренд
+CubozoaRu
Логотип

Подробнее о 

Разработка, изготовление уникальных, программируемых блоков питания для педалей эффектов гитар.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *