Пользователь
0,0
рейтинг
10 июня 2013 в 15:41

Дизайн → Технология «рисованного звука»: cинтез звука в СССР 30-х годов XX века из песочницы

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.
denniskobzev @denniskobzev
карма
19,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Спецпроект

Самое читаемое Дизайн

Комментарии (22)

  • +2
    Интересно, увидев первую картинку — я один вспомнил про традиционные славянские узоры на одежде?
    • +17
      Если вскроется знание о том, что традиционные славянские узоры подвергаются реконструкции как звукозаписи голоса палеоволхвов, то мир ахнет.
  • +6
    Лично я не понял самого главного для статьи на хабре: как это технически работало? Как создавался рисунок (по каким принципам выбрался узор)? Как узор превращался в звуковые колебания? В чем сложность воссоздания этих приборов? Буду благодарен за пояснения.
    • 0
      Отвечу частично. Рисунок создавался из формы волны, нарисованной на поверхности. На самом первом изображении справа указаны эти формы (кстати, они и сейчас считаются основными формами волн при синтезе звука): пила, синусоида, квадрат и их вариации, смешения.
    • +2
      Вначале были идеи вроде «а как будет звучать узор?», позже всё разошлось. Авраамов пришел к тому, что форму звуковой волны в виде графика можно разложить в ряд Фурье и так же сложить. Соответственно, появлялась возможность для изменения свойств звука, чтобы в дальнейшем расширить голосовой диапазон, недоступный «живым» инструментам.

      Воинов работал в основном над синхронизацией звука и изображения, у него были бумажные заготовки тонов, которые он «снял» с фортепианных.

      По поводу методов Шолпо. Если честно, я сам до сих пор не совсем понимаю, как он переводил форму волн в круговые шаблоны.

      А воссоздание приборов… Еще в то время это никому не нужно было, сейчас это тем более никому не пригодится, потому что технологии давно шагнули вперед. Думаю, это как воссоздавать, например, первую модель фонографа Эдиссона в век цифровых технологий. Да, интересно, как работает, но не более того.
      • 0
        >По поводу методов Шолпо. Если честно, я сам до сих пор не совсем понимаю, как он переводил форму волн в круговые шаблоны.
        Как я понимаю, он заменял временную развертку амплитуды на угловую развертку прозрачности. Для точного соответствия высоты тона можно менять скорость вращения или радиус диска. Позже это реализовал Мурзин в синтезаторе АНС в виде периодических изменений прозрачности дорожки диска.
  • +3
    Последний ролик — это вообще шедевр! Определённо напоминает биперную музыку на старом-добром Спектруме.
  • 0
    Глядя на «Прелюд» Рахманинова (1932) подумалось — вот оно, настоящее зарождение демосцены!
  • 0
    кстати, ходили слухи, что разработчикам технологии удалось синтезировать голос Ленина


    ЦРТ давно уже имеет техническую возможность воссоздавать голоса людей из прошлого.
    Ссылка на ролик
    • 0
      Так то в середине 1930-х, тогда это вообще в ранг сенсации возводили.
  • +1
    В свое время для Термен-центра писал программу, переводящую скан узора в звук. Многие картинки были загадочны, неожиданно, например, обнаружилось, что один из наборов орнаментов представляет собой не эксперименты с произвольными узорами, а фонемы.
    • 0
      Есть где послушать/посмотреть?
      • 0
        Термен-центр раньше был гостеприимным местом, думаю, сейчас тоже.
        Даже на АНСе давали поработать.
        • 0
          А по сети нет возможности скачать?)
          • 0
            Увы, не знаю.
            Несколько лет уже не слежу, что они делают, другие интересы.

            А что скачивать-то? Короткие, в секунду-полсекунды wavы с фонемами? Зачем?

            Можно, наверное, попробовать написать самому Андрею, попросить прислать.
            • 0
              мне скорее сам алгоритм интересен, ну и результат посмотреть, конечно
              • 0
                Абсолютно ничего там не было хитрого: в строке пикселей поперек направления сканирования считалось соотношение темных и светлых точек, в буфер писалось число. Потом, если правильно помню, буфер нормализовался, вычислялась и вычиталась постоянная составляющая. Буфер отправлялся на устройство проигрывания.
  • 0
    Есть тоже хороший пример, правда, из наших современников. Aphex Twin мило улыбается со спектрограммы:
    www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=wSYAZnQmffg#t=323s
  • 0
    Отличный материал, спасибо! Тем, кто хочет поупражняться в «рисовании» звука, советую попробовать программу Coagula Light. К сожалению, она есть только под Windows и не обновлялась уже несколько лет, я по-прежнему люблю её использовать в экспериментах.
  • 0
    Танец вороны вот эту напомнил:
  • 0
    Вдохновляющая статья. По мотивам… pixelscommander.com/polygon/funkyphone/

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.