Mi az a Vocoder

A vokodert az 1920-as években találták fel kommunikációs és kommunikációs célokra. Igazi célját azonban az elektronikus zenében fedezték fel, ahol a robothangok létrehozásának kulcsfontosságú eszközévé vált. Majdnem száz évvel a megjelenése után a vokodert aktívan használják a zeneiparban, de nem mindenki tudja, hogyan működik ez az egyedülálló hangszer és hogyan kell használni. Ebből a szövegből megtudhatja, hogy a második világháború hogyan tette népszerűvé a beszédszintetizátorokat, hogyan működik a vocoder és hogyan kell helyesen használni.

A vokoder fejlesztése 1928-ban kezdődött a Bell Labs-nál egy Homer Dudley nevű mérnök munkája révén. Az 1930-as évek végére megszületett a végeredmény, és 1937 novemberében Dudley megkapta az első szabadalmat, 1939-ben pedig a másodikat. Dudley fő ötlete az emberi beszédkészülék újraalkotása volt elektronika segítségével. A mérnök az elektronikus alkatrészek és effektusok segítségével igyekezett a lehető legpontosabban utánozni az emberi beszédszervek működését, reprodukálni azokat a hangokat, amelyek a levegőnek az emberi test különböző részein, így a tüdőn és más szerveken való áthaladása során keletkeznek.

1939-ben a Bell Labs a VODER (Voice Operating Demonstrator) nevű beszédszintézis-eszközt mutatta be a nyilvánosságnak New Yorkban és San Franciscóban. A készülék hangforrásként egy pár kapcsolható oszcillátort és egy zajgenerátort tartalmazott. A tízsávos szűrőkből álló dedikált énekútvonal egy sebességérzékeny billentyűzethez volt kapcsolva, amely szabályozta a szűrés intenzitását. A hang magasságát lábpedállal változtatták. További billentyűk voltak felelősek a „P”, „D”, „J” betűk, valamint a „JAW” és „CH” hangkombinációk létrehozásáért.

A VODER egy összetett eszköz volt, amelynek használatához speciális képzésre és több hónapig tartó képzésre volt szükség. A napi bemutatókra a Bell Labs speciálisan 20 főt képezett ki, akik felváltva mutatták be az új terméket minden érdeklődőnek. A tüntetésen a VODER azt mondta: „Jó napot rádióközönség!”

1949-ben fejlesztették ki a KO-6 hangátalakítót, amely 1200 bit/s sebességgel kódolta a beszédet és az információkat. 1953-ban egy másik vokóder jelent meg, a KY-9 THESEUS, amely nemcsak a feldolgozási sebességet növelte 1650 bit/s-ra, hanem különböző komponenseket is használt. A módosított anyagoknak köszönhetően a SIGSALY esetében 55 tonnáról 256 kilogrammra sikerült csökkenteni a vokoder súlyát a KY-9 esetében. Végül 1961-ben, a HY-2 konverter kiadásával sikerült 45 kilogrammra csökkenteni a vocoder súlyát, és a kódolási sebességet is 2400 bit/s-ra növelni. A HY-2 volt az utolsó biztonságos kommunikációs rendszerekben használt ipari vocoder, míg a hangszer a fogyasztói szektorban maradt.

1948-ban Werner Mayer-Eppler német tudós, aki különösen érdeklődött a hangszintézis iránt, disszertációt közölt a beszédszintézisről és az elektronikus zenéről a hangszintézis szemszögéből. Tudásának később fontos szerepe volt a Nyugatnémet Rádió (WDR) Kölnben működő Elektronikus Zenei Stúdiójának 1951-es létrehozásában.

A vokodert először 1959-ben használták zene létrehozására, szintén Németországban. 1956 és 1959 között a Siemens kifejlesztette a Siemens szintetizátort, amely képes volt hangot beszéddé alakítani. 1968-ban Robert Moog, a Moog cég alapítója kifejlesztette az egyik első hangkódert, amelyet kifejezetten a zeneiparban való használatra terveztek. Ezt a vokódert a buffaloi egyetem rendelte meg.

Azóta a vocoder története önmagában fejlődött, és széles körben elterjedt az audio és videó minden területén. A hangszer a Kraftwerk csoportnak köszönhetően vált ismertté a nagyközönség előtt, akik önállóan állítottak össze egy vokódert kísérleteikhez, és 1970-es alapítása óta használták. A vokoder használatának leghíresebb és legnépszerűbb példája a Kraftwerk „Trans-Europe Express” albuma volt. ”, amelyet részletesen megvizsgáltunk a német elektronikus művészek szokatlan hangszereinek áttekintésében.

Hogyan működik a vocoder?

Jobb két jelet használni, mint egyet. A vokóder működéséhez két hangforrásra van szükség:

1. Kezelő: kezdeti hangjelzés;
2. Modulátor: különböző harmonikus jellemzőkkel rendelkező jel, amely meghatározza a kezelő hangját.

A hang egy speciális „szűrőbankon” halad át, amely elemzi a modulátor jelét, felosztja azt frekvenciasávokra, és mindegyik sávra szűrőt alkalmaz. A szűrőket mindig úgy állítjuk be, hogy a vágási pont pontosan a modulátor jelének minden tartományának közepén legyen. Függetlenül a szeletelési sűrűségtől, az egyes tartományokon belüli jelet a rendszer középen szűri.

Ezután a kezelői jel a modulátorhoz kerül, amely áthalad az összes szűrőn. A vokóder beállítja az egyes szűrők levágási pontját a modulátor jelében lévő harmonikusok és felhangok függvényében.

A vokóder működési elvének megértéséhez analógiát vonhatunk az emberi hanggal. A hang hangját operátorok és modulátorok jelei alkotják. Amikor kiejtjük a szavakat, levegő áramlása halad át a hangszálakon, létrehozva az eredeti jelkezelőt. Ugyanakkor a vokális apparátus többi része vibrál, modulátor jelet generálva. Ezek a jellemzők közvetlenül befolyásolják a hang hangját.

Hasonló módon működik egy vokóder is: a kiegészítő jel jellemzői miatt módosítja az eredeti jelet.

Bármely audiojel lehet operátor vagy modulátor. A producerek gyakran szintetizált hangokat használnak operátorként, a hangot pedig modulátorként. A vocoder zenében való használatára példa a Kraftwerk „Trans-Europe Express” című száma. Az operátor a szintetizátor jele, a modulátor pedig a közönséges beszéd.

A vokóder kísérletezőbb felhasználása látható Kavinsky „Nightcall” című számában. Ez az effektus az iZotope VocalSynth segítségével újra létrehozható, ha a patch-et úgy állítja be, hogy akkordokat generáljon két hanghullámból és fehér zajból, mint operátor, amit a hang modulál.

Hogyan kell használni a vokódert

Ahhoz, hogy egy vokóder olyan lenyűgözően szóljon, mint sok kereskedelmi felvétel, a jelkezelőnek gazdagnak kell lennie felhangokban. Minél gazdagabb és változatosabb a kezelő, annál erősebb a modulátor hatása.

A legjobb, ha olyan foltokkal kezdi a kísérletezést, amelyek a fűrészfog hanghullámformáját használják vagy azon alapulnak. A rámpahullám jelei jellemzően gazdagabbak és gazdagabbak, mint a háromszög- vagy szinuszhullámok. Az is jó gyakorlat, hogy az operátori jelet tömörítjük vagy telítjük, mielőtt betápláljuk a vokóderbe. Ez kiemeli a szűrőbankon áthaladó jel hatását.

A modulátorként működő hang különös figyelmet igényel. Szavak írásakor nagyon világosnak és pontosnak kell lennie, minden hangot hangsúlyozva. Nem számít, milyen típusú hangja van, fontos, hogy az artikuláció kifejezett legyen. A pontosság és tisztaság hozza létre azt a jellegzetes vokóder hatást, amely robothangot ad. Figyeljük meg, hogy Kavinsky „Nightcall”-jában minden szót tisztán és lassan ejtenek ki. Vokoderrel végzett munka során fontos figyelni az artikulációt a torzítás elkerülése érdekében.

A hangmagasság nem olyan fontos vokóder használatakor. Összpontosítson a hang egyéb jellemzőire: hangszín, mélység, tisztaság és határozottság. A hatótávolsággal való kísérletezés helyett jobb a kifejezésen és az intonáción dolgozni.

Milyen paraméterek szabályozzák a vocoder működését?

Mind a hardveres, mind a szoftveres (VST) vocoderek általában hasonló paraméterekkel rendelkeznek. A legtöbb esetben a beállítások hasonlóak: bár a kezelőszervek és a paraméterek neve gyártónként változhat, lényegük megközelítőleg változatlan marad.

Zenekarok száma

A Bands vezérlővel szabályozható, hogy az audiojel hogyan oszlik fel különböző frekvenciatartományokra. Ennek a vezérlésnek a helyzete határozza meg, hogy a modulátor jele hány részre lesz felosztva. Ellentétben a szoftveres vokoderekkel és a beépülő modulokkal, a régebbi eszközöknek korlátozott a frekvenciatartományok száma, amelyekre a jel felosztható. A Kraftwerk stílushoz hasonló hagyományos robothang létrehozásához a Bands paramétert ajánlatos 8-12 érték tartományba állítani.

Frekvenciatartomány

Ez a paraméter határozza meg a kezelői jelfeldolgozási folyamatban használt frekvenciatartományt. A vocoder működtetésekor csak az ezen a megadott intervallumon belüli frekvenciákat veszi figyelembe a rendszer, a többit figyelmen kívül hagyja. A hang tisztaságának javítása érdekében ajánlatos a felső határt 5 kHz fölé beállítani.

Formant

Egyes vocoder modellek formáns beállítási funkcióval rendelkeznek, amelyet gyakran „Shift”-nek neveznek. Ezzel az opcióval a felhasználó módosíthatja a sávok szélességét vagy keskenységét a hang szűréséhez. A formánsok növelése világosabbá teszi a feldolgozott jelet, míg a csökkentése sötétebbé és mélyebbé teszi a feldolgozott jelet.

Jellemzően a formánsbeállítást használják a vokóder női vagy férfihanghoz való igazítására, a váltás pedig nőiesebbé vagy férfiasabbá teszi a robothangot. Egyes vocoder modellek a formánsok beállítása helyett „Gender” paraméterrel rendelkeznek, amely lehetővé teszi a kapott hang nemének beállítását.

Zöngétlen

Az emberi beszédet bármilyen nyelven mindig úgynevezett robbanékony hangok kísérik. A robbanásveszélyes hang abban a pillanatban lép fel, amikor a kiejtéséhez levegőáramot kell átvezetni a zárt ajkakon, például a „P” és a „B” betűk kiejtésekor. A plosívok nem énekhangok, ezért gyakran zöngétlen hangoknak nevezik őket.

A nem vokális hangoknak nincs konkrét hangmagassága, és olyan zajok a teljes frekvenciatartományban, amelyet a vokóder figyelmen kívül hagy. De nem szabad örülni az ilyen zajok kizárásának: képzelje el, milyen ismerős szavak hangzanak a „P” és „B” betűk nélkül („szokásos” – „gazdag”, „probléma” – „rolema”).

Annak megelőzése érdekében, hogy a vocoder kihagyja a robbanékony hangokat és „lenyelje” a betűket a szavakban, a gyártók egy speciális „Unvoiced” paramétert adnak hozzá a beállítások részhez. Ez a vezérlés egy zajgenerátorhoz van kötve, amely kijavítja a vokóder működésének hiányosságait: minél jobban elforgatjuk a paramétert, annál erősebb a korrekció. A zajgenerátor a kezelői jelhez hasonló hanghullámformájú jelet reprodukál. Minden hangmagasság nélküli és átmeneti zárszó a jelben marad, a szavakban lévő betűk megmaradnak, és a beszédhangok helyesek a vocoder után.