Обзор: модули Qu-Bit

Содержание:

• Qu-Bit Aurora
• Qu-Bit Surface
• Что такое спектральная обработка
• Что такое физическое моделирование
• Детальный разбор параметров и функционала Qu-bit Aurora
• Детальный разбор параметров и функционала Qu-bit Surface
• Заключение

Компания Qu-Bit была основана Эндрю Икенберри в 2013 году во время учебы по программе Electronic Production and Design в знаменитом музыкальном колледже Berklee.

Идея компании возникла из желания соединить компьютерную музыку и аналоговые модульные синтезаторы. Эндрю — сторонник цифрового подхода, поэтому все модули компании построены на цифровых движках.

Сотрудники Qu-Bit исследуют новые техники звукоизвлечения и разрабатывают новые алгоритмы, что позволяет им создавать модули с широким набором функций и свежим взглядом на работу с цифровыми технологиями. А сам подход к синтезу называют Future Coast — в противовес привычным West Coast и East Coast.

Компания расположена в Сан-Клементе, штат Калифорния. Под крышей их лаборатории работает целый штат людей, увлеченных созданием электронных музыкальных инструментов. В Qu-Bit гордятся тем, что большая часть производства происходит внутри компании — от SMT-сборки до тестирования и калибровок.

Нагляднее всего принципы и подход Qu-Bit к синтезу можно рассмотреть на примере модулей Aurora и Surface.

Qu-Bit Aurora

Aurora — это спектральный ревербератор, основанный на фазовом вокодере. Он разделяет временную и тональную характеристики входного сигнала. Размывая эти сигналы, можно добиться красивых растянутых во времени звуков или кибернетических металлик-эффектов. Поскольку звуковой отклик Aurora полностью зависит от входного сигнала, ни один из двух патчей не будет звучать одинаково. Модуль работает на платформе Daisy Audio Platform.

Особенности Aurora:

• Спектральный ревербератор на основе фазового вокодера;
• Разделение временной и тональной областей сигнала;
• Возможность создания растянутых во времени звуков и металлических эффектов;
• Зависимость звукового отклика от входного сигнала;
• Работа на платформе Daisy Audio Platform.

Qu-Bit Surface

Surface — это мультитембральный осциллятор физического моделирования, способный имитировать характеристики акустических инструментов. Внутри Surface загружены оцифрованные модели, эмулирующие работу струнных, фортепиано и ударных инструментов-идиофонов с полифонией до 8 голосов. Модуль работает в стерео и оборудован встроенным ревербом, что позволяет добиться реалистичного тембра.

Особенности Surface:

• Мультитембральный осциллятор физического моделирования;
• Модели струнных, фортепиано и мелодичных ударных инструментов;
• Полифония до 8 голосов;
• Стерео работа с настраиваемыми режимами пространственной обработки;
• Реалистичный тембр звука.

Для удобства пользователя каждый из модулей Qu-Bit оснащен светодиодной подсветкой, которая визуализирует изменение настроек. Это очень удобно, потому что интерфейс запоминается быстрее, а на лайве с индикацией сложнее запутаться.

Остановимся на том, как работают спектральная обработка и физическое моделирование.

Что такое спектральная обработка

Спектральная обработка — это манипуляция аудиосигналом в частотной области, а не в традиционном временном представлении. Здесь используется фазовый вокодер, который анализирует входной сигнал, делит его на заданное количество частотных полос, а затем синтезирует сигнал обратно во временную область с помощью множества осцилляторов с синусоидальной формой волны. Это позволяет растягивать звук во времени, гармонизировать его и размывать часть частот.

Представьте себе сигнал как картинку, а спектральные приборы — как графический редактор. Мы можем блюрить картинку, растягивать ее, вырезать ее фрагменты, приближать их и отдалять. То же самое можно делать со звуком с помощью спектральных эффектов.

Самый распространенный способ создания фазового вокодера — быстрое преобразование Фурье (FFT). Алгоритм получил свое название от имени французского математика Жозефа Фурье (1768-1830), который предположил, что любой сложный звук можно воссоздать с помощью суммы отдельных синусоидальных волн. Алгоритм FFT разделяет временную и тембральную области входного сигнала. В таком виде можно изменять высоту тона, не влияя на время, и наоборот.

При обработке звука с помощью FFT приходится искать компромисс между временным и частотным разрешением. Найти его можно с помощью параметра FFT Size. Большие значения обеспечивают более точную передачу частотной характеристики, но разрушают транзиенты сигнала, превращая любой входящий сигнал в расплывчатую текстуру. Меньшие значения сохраняют транзиенты и динамику, но с меньшей точностью передают частотную характеристику, что приводит к металлическим призвукам и шумам.

Что такое физическое моделирование

Физическое моделирование предусматривает использование математических моделей звукообразования реальных музыкальных инструментов для генерации в цифровом виде соответствующих волновых форм, которые затем преобразуются в звуковой сигнал при помощи ЦАП. Такая математическая модель основана (в упрощенном виде) на законах физики, определяющих способ получения звука, и обычно содержит несколько параметров: одни описывают физические свойства материалов и размеры инструмента, другие изменяются со временем и описывают взаимодействие исполнителя с инструментом (технику исполнения).

Например, для моделирования звука барабана нужна формула, описывающая передачу энергии от барабанной палочки плоской мембране. Далее, свойства мембраны (распределение массы, жесткость и т.д.) и резонирование звука в цилиндрическом корпусе барабана регулируют движение мембраны во времени и определяют итоговую форму звуковой волны.

Таким образом, изменяя параметры синтезаторов с движком физического моделирования, мы изменяем значения в формулах. Следовательно, меняется характер моделируемого звука. Это интересно, так как вы можете синтезировать такие тембры, которые похожи на живые инструменты, но которые невозможно воспроизвести в природе из-за естественных ограничений материалов.

Детальный разбор параметров и функционала Qu-bit Aurora

Перед созданием модуля Эндрю спросил своих сотрудников: «Как звучит спектральный ревербератор?» У каждого была своя интерпретация: растяжение времени, размытие спектра и, конечно, Aphex Twin. Разработка модуля Aurora заняла 3 года и четыре аппаратные ревизии, пережила пандемию. Прошивка заняла более 10 000 строк кода и бесчисленные часы исправлений и тестирования.

Технические характеристики:

• Стереоразъемы;
• Разрядность 48 кГц / 24 бит;
• USB-порт на передней панели для обновлений прошивки и пользовательских настроек;
• Ядро работает на Daisy Audio Platform.

Управление

LED. Светодиодный интерфейс предоставляет визуальную обратную связь между пользователем и Aurora. Он отображает настройки в реальном времени, включая данные о высоте звука, уровне входного сигнала, направлении аудио и тембральной фильтрации.

Warp. Регулирует изменение высоты тона в частотной области от 3 октав вниз до 3 октав вверх. При положении регулятора на 12 часов высота входящего сигнала не меняется. Когда Warp находится на октаве, светодиоды светятся зелеными и синими цветами. Когда Warp находится вне октавы, светодиоды светятся зелеными и фиолетовыми цветами. С отслеживанием 1В/окт Warp может легко превратить Aurora во второй голос для входящего сигнала.

• Вход CV Warp 1V/Oct
• Диапазон: -5В до +5В

Blur. Регулятор Blur размывает частотные компоненты входного аудиосигнала. Это экспериментальная сторона спектральной обработки, создающая цифровые растянутые спектральные эффекты. При полностью левом положении регулятора размытие частоты отсутствует. При полностью правом положении регулятора происходит полное размытие частоты на обработанном сигнале.

• Вход CV Blur
• Диапазон: -5В до +5В

Time. Регулятор размывает амплитудные компоненты входного аудиосигнала, создавая заблюренные и красивые хвосты реверберации. Звук напоминает традиционное затухание ревербератора, но при этом постоянно реагирует на входной сигнал. При полностью левом положении регулятора амплитудное размытие минимально. При полностью правом положении регулятора происходит полное амплитудное размытие на обработанном сигнале.

• Вход CV Time
• Диапазон: -5В до +5В

Reflect. Регулятор Reflect изменяет зоны многократной задержки, создавая различные результаты по мере изменения положения регулятора. При полностью левом положении регулятора дополнительная задержка на входном сигнале отсутствует. По мере увеличения управления через регулятор или CV длина задержек увеличивается. Каждый стереовыход сопоставлен с дополнительными длинами задержек.

• Вход CV Reflect
• Диапазон: -5В до +5В

Mix. Стандартный регулятор, который смешивает сухой и обработанный сигналы.

• Вход CV Mix
• Диапазон: -5В до +5В

Atmosphere. Регулятор Atmosphere управляет комбинацией фильтров в частотной и временной областях для формирования звукового характера выходного сигнала. При среднем положении эффект отсутствует перед прохождением через спектральные процессы. Уменьшение управления ниже центра ослабляет верхние частоты. Увеличение управления выше центра добавляет высокие и ослабляет низкие частоты.

• Вход CV Atmosphere
• Диапазон: -5В до +5В

Reverse. Функция Reverse воспроизводит входное аудио в обратном направлении. Во время активации светодиод Reverse светится зеленым, и импульс интерфейса светодиодов движется справа налево, а не слева направо.

• Вход Reverse Gate
• Порог: 0,4В

Freeze. Кнопка Freeze фиксирует текущие спектральные характеристики входного сигнала и удерживает их до деактивации управления. При замораживании сигнала можно продолжать управлять следующими функциями: Warp, Time, Blur, Atmosphere, Mix.

Замороженный аудиосигнал не передается при регулировании размеров FFT, поэтому для их изменения потребуется повторный Freeze.

• Вход Freeze Gate
• Порог: 0,4В

Shift. Кнопка Shift предоставляет доступ к дополнительным функциям на параметрах Reverse, Freeze и Mix. Для изменения параметра Shift удерживайте кнопку Shift и регулируйте нужный регулятор или кнопку. После настройки отпустите кнопку Shift.

Shift+Mix: Уровень входного сигнала. Удерживая Shift и поворачивая Mix, можно регулировать уровень входного сигнала Aurora. Увеличивая уровень по часовой стрелке, можно увеличить громкость в 4 раза. Полностью левое положение уменьшает уровень в два раза.

Shift+Freeze: Перезагрузка USB файлов. Aurora автоматически обновляет свои настраиваемые параметры при обнаружении изменений на USB-накопителе, о чем свидетельствует белая вспышка светодиода над USB-разъемом.

Shift+Reverse: Размер FFT. Удерживая Shift и нажимая Reverse, можно переключаться между 4 доступными настройками FFT.

Shift+Reflect: Стерео расширение. Удерживая Shift и поворачивая Reflect, можно регулировать ширину стереосигнала. При крайнем левом положении стереорасширение отсутствует. Полностью правое положение обеспечивает 100% стереорасширение.

USB. USB-порт Aurora и прилагаемый USB-накопитель используются для обновлений прошивки, альтернативных прошивок и дополнительных настраиваемых параметров. USB-накопитель не нужно вставлять в Aurora для работы модуля. Любой USB-A накопитель подойдет, если он отформатирован в FAT32.

Спектральные эффекты обработки интересно работают с любым аудио-материалом, будь то ударные, голос, синтезаторный тембр или полевая запись.

Настоятельно советуем ознакомиться с мануалом, в нем также представлены примеры патчинга.

Детальный разбор параметров и функционала Qu-bit Surface

Surface — это многотембровый осциллятор физического моделирования с 8 голосами полифонии, способный имитировать звуковые качества акустических инструментов.

Управление

Trig. Запускает новый голос. В зависимости от количества активных голосов и настройки Voices, это действие заменит самый старый голос. Светодиод для этого параметра будет указан цветом активной модели.

Choke. Заглушает все голоса путем демпфирования. Светодиод для этого параметра будет указан цветом активной модели.

Frequency. Устанавливает высоту корневой ноты активного голоса:

• Coarse: Квантованный тюнинг до полутонов (5 октав);
• Fine: Тюнинг без квантования (+/- чистая кварта от центра);
• V/Oct: Вход 1 вольт на октаву для отслеживания музыкальной высоты тона. Реагирует на +/-5В.

Model. Выбирает модель для следующего запускаемого голоса. Следующие модели распределены равномерно по регулятору слева направо: Pluck, Bell, E. Piano 1, E. Piano 2, Kick, Snare, Prepared Piano. CV реагирует на +/-5В.

Pluck. Модель щипковой струны:

• Tone: яркость, качество фильтра и срез;
• Strike: сила атаки;
• Цвет светодиода: фиолетовый.

Bell. Модель модального бруска:

• Tone: управляет соотношениями ударяемого бруска;
• Strike: вес и материал молотка;
• Цвет светодиода: синий.

Типы колоколов (по порядку на регуляторе Tone): Vibraphone, Steel Drum, Bayan Tabla, Dahina Tabla.

E. Piano 1. Модель электрического пианино, похожего на Rhodes:

• Tone: смешивание между двумя FM-источниками;
• Strike: управление индексом FM для вторичного звукового источника (не действует, когда Tone полностью влево);
• Цвет светодиода: голубой.

E. Piano 2. Модель электрического пианино, похожего на Wurlitzer:

• Tone: управление индексом FM;
• Strike: амплитуда атаки (звук щелчка заглушен, когда полностью влево);
• Цвет светодиода: зеленый.

Kick. Модель бас-барабана на основе сатурированной синусоиды:

• Tone: сила сатурации;
• Strike: время атаки и количество огибающей высоты тона (небольшое слышимое время атаки при полностью левом положении);
• Цвет светодиода: желтый.

Snare. Модель малого барабана:

• Tone: количество шума;
• Strike: количество огибающей высоты тона;
• Цвет светодиода: оранжевый.

Prepared Piano. Модель пианино:

• Tone: меняет характер звучания, положение в пространстве;
• Strike: количество случайного дребезга/повторного удара;
• Цвет светодиода: красный.

Voices. Устанавливает количество голосов, которые могут быть активны одновременно. Нажатие кнопки будет переключать каждую настройку, при этом светодиод указывает текущий выбор. Количество голосов и цвет: 1 – синий; 2 – голубой; 4 – зеленый; 8 – фиолетовый.

Режимы редактирования. Доступ к меню дополнительных настроек осуществляется удержанием кнопки голосов более 1 секунды. Светодиод голосов начнет мигать белым, указывая на вход в режим. Выход из режима происходит при повторном нажатии кнопки голосов или автоматически через 30 секунд бездействия.

Режимы стереовыходов. Нажатие кнопки Choke в режиме дополнительных настроек переключает между режимами вывода, отображая соответствующий цвет на светодиоде Choke.

Режимы и цвет:

• Mono: синий (левый и правый выходы идентичны);
• Split Models: зеленый (все голоса одной модели выводятся на определенный выход);
• Split Voices: фиолетовый (четные голоса выводятся на левый, нечетные на правый);
• Random: красный (каждый триггер панорамирует новые голоса в определенном направлении).

Режим темного звучания. Включает экстремальные настройки параметров для всех моделей. Эти настройки не так хорошо сочетаются от модели к модели, но делают каждую модель более универсальной или отличной сама по себе. Для входа в режим темного звучания нажмите кнопку Trig в режиме дополнительных настроек. Это переключит между нормальным и темным режимами, отображая соответствующий цвет на светодиоде Trig.

Режимы и цвет:

• Normal Mode: синий;
• Dark Mode: зеленый.

Настоятельно советуем ознакомиться с мануалом, в нем также представлены примеры патчинга.

Заключение

Модули компании Qu-Bit отличаются функциональностью и компактным дизайном. Они предлагают несколько режимов работы, которые удовлетворяют все потребности современных электронных музыкантов и саунд-дизайнеров, подталкивая к экспериментам и поиску новых подходов. Каждый параметр Qu-Bit также может быть промодулирован с помощью CV, что позволит им легко вписаться в систему eurorack.