Нужно вырезать вокал из песни. Как это можно сделать ? Какие инструменты для этого существуют ? С чем нужно работать ? Это статья посвящена именно тому как это необходимо сделать.

Этап первый – конвертирование песни в wav формат.

Для того чтобы вырезать вокал из песни нужно изначально её преобразовать в аудио формат без сжатия (компрессии данных), по другому никак. Формат подобных файлов – .wav. Конвертировать можно с помощью аудио конвертеров (такие как CDex) или же непосредственно открыв файл в аудио редакторе (если он поддерживает работу с этим типом файлов, иначе – пользуйтесь кодировщиком). После того как Вы конвертировали  необходимый файл из .mp3 в .wav Вам понадобится звуковой редактор для вырезания вокала из песни. Существует несколько достаточно неплохих аудио редакторов, каждый из которых можно эффективно использовать для вырезания вокала из песни: Adobe audition, Sound Firge, Audacity, Wavelab. Скачайте и установите один из этих редакторов, откройте наобходимый файл.

Введение в основы цифрового звука

Так как работаем мы с записью, – то понимание основ цифового звука просто необходимо для того чтобы вырезать вокал или же другой инструмент. После открытия файла, перед Вами отобразится две кривые, вроде этих:

Верхняя кривая отображаетлевый канал, нижняя кривая отображает правый канал. При этом в этих двух кривых хранится вся информация о песне, больше не ничего. Цифровой звук обладает несколькими характеристиками, которые можно разделить на 3 категории:

1. Громкость, уровень звука и амплитуда

Чем больше амплитуда колебаний кривых – тем большей громкостью обладает звук:

Как Вы заметили – в нашей композиции громкость звука постоянно варьируется. При этом отображается общая громкость композиции, которая складывается из всех инструментов. Соответственно после вырезания вокала, а точнее подавления всех других инструментов – общая громкость композиции должна значительно упасть.

При этом нужно понимать то что громкость – это понятие относительное. Абсолютное понятие уровня звука в определённый момент – это амплитуда. Если увеличить масштаб отображения кривых, то мы увидим следующую картину:

На изображении видно то что при увеличении масштаба отображения (можно судить по размеру белой области),  кривые в начале принимают вид периодически колеблющеёся кривой, а после ряда точек. Каждая точка (отсчёт) – это значение амплитуды звука в определённый момент времени. Чем больше таких точек – тем детальней отображается динамика композиции, что влияет на качество звука. Именно с амплитудой отсчётов мы и будем работать, искусственно уменьшая уровень звука тех отсчётов, которые не несут полезной информации, т.е. не отображают партию вокала. Конечно же, мы не будем это делать вручную, мы будем работать с частотами.

2. Частота, частотный диапазон определённого инструмента, конфликтные частоты

В любом звуковом редакторе можно построить так называемую спектрограмму:

Спектрограмма отображает частоты, которые присутствуют в аудио файле. Низкие частоты расположены снизу, высокие – сверху. В данном примере видно то что есть фоновая подложка со своим шумом, видно это из постоянного фиолетового заполнения нижней и средней частей спектрограммы. Этот источник звука не обладает большим уровнем громкости, но зато постоянен. Чего нельзя сказать о ритмической части. Ритмическая часть – это вертикальные, периодически повторяющиеся красные (потому что более громкие) полоски. Видно то что в ударных инструментах есть более высокие частоты чем в фоновой подложке (который представлен фиолетовым шумом на спектрограмме). Также в нижней области спектрограммы находится бас и другие инструменты, включая вокал (средние частоты, зависит от типа голоса, в целом мужской голоса обладает более низким частотным диапазоном, чем женский). После вырезания вокала (а точнее вырезания всего другого) – ничего этого не должно остаться. Однако работать мы будем не со спектрограммой. Вообще, спектрограмма – это просто удобное отображение частот, которые присутствуют в композиции. По настоящему же информация о частотах находится во всё тех же привых.

Ниже, я сгенерировал сигнал, который постепенно увеличивает свою частоту (от 0 до 20000 герц):

Обратите внимание на то что при постепенном увеличении частоты – постепенно уменьшается период волны. Так и есть, каждая частота обладает своим периодом волны, при изменении периода волны – изменяется частота звука. Чем больше период волны – тем ниже частота звука. Чем меньше период волны – тем выше частота звука. Наша запись песни, которая представлена единой кривой, является объединанием большого множества волн определённых частот, которые звучат в определённое время. Наша задача – избавить от волн с определённым периодом колебаний.

Далее я сгенерировал в левом и правом каналах два отдельных тона с определённой постоянной частотой:

После чего конвертировал аудиофайл в моно (при конвертировании стерео в моно – оба канала складываются) и потом опять конвертировал моно файл в стерео:

Форма кривых изменилась, на спектрограмме видно то что в звуки присутствует только две частоты. Далее я независимо обработал каналы, из левого вырезав верхнюю частоту, а из правого – нижнюю (воспользовался FFT фильтром, так как он гораздо лучше работает всяких эквалайзеров):

Как видите опыт удался – следовательно вырезать можно всё что угодно, главное уметь. В данном случае мы не потеряли качества, однако потеряли половину громкости, что совсем не страшно, так как из спектрограммы видно то что в левом и правом каналах нет шумов, следовательно можно увеличить громкость в 2 раза и получить изначальный сигнал.

По сути все методы вырезания вокала сводятся к вырезанию определённых частот (волн определённого периода) из песни. Однако перед тем как перейти к их рассмотрению давайте рассмотрим ещё один параметр звуковой волны:

3. Фаза.

Объяснить что такое фаза проще всего на рисунке:

Изначально это была простая синусоидная волна. После чего я выделил её вторую часть (выделено синим цветом) и инвертировал фазу. По сути я умножил кривую на -1. Мы видим то что в результате функция сместилась на половину периода, это особенно хорошо видно в центре зелёной области. Для чего же это было сделано ? Давайте проделаем тоже самое, но только опять таки с одним из двух каналов. Первую часть я не трогал, в обоих каналах одна и та же частота, во второй части я инвертировал один из каналов:

При конвертировании стерео в моно – происходит сложение значений амплитуды правого и левого каналов. Я конвертировал кривые в одну кривую (моно), после чего опять конвертиовал её в стерео формат:

Итак, чтобы вырезать вокал из песни нужно работать с фазой, частотой и амплитудой. Давайте разберёмся что и когда нужно применять.

1 этап – вырезаем частоты, которые не присутствуют в вокале

Очень важно не затронуть частотный диапазон вокала, так как наша слуховая система особенно чувствительна к изменению его тембра.  Композиция состоит из нескольких партий инструментов, которые часто звучат вместе. При этом каждый из инструментов звучит в определённом частотном диапазоне (так, бас бочка и бас гитара звучат преимущественно в низкочастотном диапазоне, при должном уровне звука они бьют по груди, а вот птички или тарелки – поют и звучат преимущественно на высоких частотах, которые к слову быстрее поглощаются окружающей средой). Если частотные диапазоны инструментов не пересекаются – следовательно их можно разделить друг от друга без потери качества. Если частотные диапазоны инструментов пересекаются – то разделить их без потери качества методом вырезания частот можно только в тех случаях, когда эти два инструмента не пересекаются по времени, т.е. просто не звучат одновременно. Если же инструменты пересекаются, то их общие частоты называются конфликтными.

Первым шагом из композиции Вы можете вырезать всё что находится ниже частотного диапазона вокала (бас бочку, бас гитару). Определить частотный диапазон можно с помощью любого жквалайзера, поочерёдно повышая/понижая определённую частоту и слушая – не изменилось ли звучание вокала. С высокими частотами дело обстоит хуже – потому что свистящие и шипящие находятся на высоких частотах. Просто обрезав высокие частоты – Вы потеряете качество.

2 этап – вырезаем из песни всё что можно фазовым инвертированием

Хочу заметить то что выполнение 1-го этапа перед вторым никак не повлияет на качество выполнения второго этапа. Так как нашей целью является вокал, то звучание всех остальных партий нас не интересует – они будут удалены.Этот метод особенно хорошо работает при работе с электронной музыкой.  Дело в том что в электронной музыке когда, например, играет бас бочка – то используется один семпл или же один и тот же алгоритм синтеза звука. Когда же идёт запись с живой, акустической ударной установки – то тут записывается всё, в резонансе (синтезе) звука участвует множество различных процессов, что делает каждый новый удар несколько непохожим на предыдущий. В электронной музыке тоже можно изменять параметры синтеза и обработки звука – но эти изменения очень часто носят повторяющийся, периодический характер, что не так важно для метода вырезания вокала с помощью инвертирования фазы.

При вырезании определённых партий методом инвертирования фазы нам понадобится часть песни, в которой отдельно звучит один или несколько инструментов. Мы выделяем этот отрезок, желательно чтобы выделение охватывало петлю, всю партию инструмента ("начало – середина – конец" бита). После выделения необходимо копировать эту часть (ctrl+c) и вставить в другую, пустую часть проекта (ctrl +v). После чего произведите операцию инвертирования фазы (effects – invert через главное меню). Заново скопируйте выделенную партию и переместите курсор в ту часть песни, где звучит та же партия (скажем бит), но с вокалом. Постарайтесь максимально точно определить начало петли. После чего вставьте нашу инвертированную версию партии. Если Вы точно подобрали место для вставки – то партия этого инструмента должна вырезаться, подобно ранее приведённому примеру с инвертированием правого канала и сложения его с левым. То же самое необходимо проделать и с другими партиями песни.

3 этап – вырезаем вокал в ручную

После того как мы вырезали все явно не концликтные частоты и воспользовались методом инвертирования фаз – наверняка что-то осталось. И это что-то теперь не убрать кроме как своими ручками. Вы сделали всё что могли автоматическими методами, однако они не позволяют полностью вырезать вокал из песни. Первое что мы делаем – это удаляем все те части песни, в которых отсутствует вокал. А точнее не удаляем – а делаем нормалайз = 0 (или просто даём команду "silence"- заполнить тишиной). После этого у нас останется вокал с определёнными призвуками. После первых двух этапов уровень звука должен был убавиться. Выделите всю песню и сделайте нормалайз до 100%. Обратите внимание на то что вокал – это одноголосный инструмент. Это не пианино в котором одновременно могут звучать как высокие, так и низкие октавы. Когда человек поёт или говорит, в каждый определённый момент времени он произносит только одну букву. Следовательно, в каждый определённый момент, распределение полезных частот изменяется. Кроме того, есть ряд букв, повторное произношение которых одним человеком  практически не изменяется. Что следует из всего этого ?

Как-то раз я провёл эксперимент. У меня был отрезок вокала, где вокалист с одним и тем же характером произносил букву "а". Будь то один отрезок песни или два разных – не важно. Важно то что в одном случае эта буква была чиста, во втором случае она глушилась ударом снера. Изначально я пробовал заглушить снер вышеперечисленными методами глушения не полезных частот и инвертирования фаз, – но результат меня не устраивал, так как изменялось звучание вокала и это звучало ужасно. Просто заменив одну букву такой же (без снера), из другой части песни – я получил результат, который потом никто не смог отличить, а только спрашивали и удивлялись: "каким образом ты получил такой чистый вокал ?". Да, это ручная обработка, после автоматической обработки – так и только так можно добиться высокого качества звука. Вы восстанавливаете вокал, добиваясь максимального качества звука. Идеальное качество Вам получить не нужно, но уверяю Вас в том, что после автоматической и ручной обработки – Вы получите необходимое качество. Особенно учитывая то что при дальнейшей работе с вокалом (добавлением своих партий в ремиксе) – вокал будет звучать гораздо лучше, благодаря так называемому эффекту маскировки (Ваши партии будут маскировать минимальные призвуки в партии вокала). Так и только так можно вырезать вокал из песни. Не существует какой-то магической чудо-программы которая сама всё сделает за Вас.

Конечно же, есть такой вариант – когда у Вас есть отдельно записанные партии компощиции (отдельно вокал, отдельно клавишные, отдельно ударные), и в этом случае Вам просто достаточно сложить инвертированные партии ненужных инструментов. Но в этом случае и говорить не о чем, так как если есть отдельно записанные партии инструментов – то и отдельно записанный вокал должен иметься. Что ещё хочу упомянуть – это то что в случае с электронной музыкой, нужно учитывать то что все в какой-то степени используют чужой материал. Так, например, в творчестве электронной группы продиджи – очень много заимствований, зная откуда были заимствованы семплы (о чём порой говорят сами исполнители в интервью) – можно их найти и воспользоваться ими для вырезания этих партий. Ещё один трюк – это панорама. Ведь часть инструментов находятся строго по центру, часть инструментов иногда находятся строго в правом/левом каналах. Если Вы инвертируете один из них и сложите – то получите моно запись, в которой не будет центра а останутся только те инструменты, которые играют в правом или левом каналах. После чего заново конвертируйте песню в стерео формат, как это было показано ранее, и удалите из правого канала всё что в оригинале звучит в левом канале, тоже самое проделайте с другим каналом. Если партии левого и правого инструмента не сильно пересекаются – то таким образом Вы можете избавиться от этих партий (сложив с инвертированной версией оригинал). Как видите,восстановление записей, в том числе вырезание вокала из песни – это искусство, я желаю Вам в нём преуспеть.