DLS Software

Marek Winter

Plik formatu DLS ogólnie wynika ze standardu Microsoft RIFF, układu użytkowania bloków i podbloków (tzw. chunk - czyli podstawowych jednostek organizacyjnych plików multimedialnych). Następujący opis jest wzięty ze wstępnej wersji specyfikacji DLS. Plik formatu DLS jest używany do składowania obu danych: dźwięku cyfrowego i artykulacji parametrów potrzebnych do tworzenia jednego lub więcej instrumentów. Każdy instrument posiada tzw. "region" których wskazuje próbkę WAVE osadzoną w pliku DLS. Każdy "region" specyfikuje MIDI nutę i prędkość z którą będzie pobudzany dźwięk. Zawiera on także wyraźną informację o obwiedni (envelopes) dźwięku i cechach pętli.

Informacja o artykulacji (czyli sposobie wzbudzania dźwięku) może być wyszczególniona dla każdego indywidualnego "regionu" albo dla całego instrumentu. Łatwo przystosowująca się budowa pliku użytkowanego przez DLS oznacza, że pojedyncza próbka może służyć w odmiennym obszarze różnych instrumentów.

W specyfikacji DLS Level 1 występują dwa rodzaje instrumentów: instrumenty melodyczne i zestawy perkusyjne. Instrument melodyczny może być dostępny dla dowolnego kanału MIDI z wyjątkiem 10, w przeciwieństwie, zestaw perkusyjny (zwany drum kit), udostępniony jest jedynie dla 10 kanału MIDI. Przyporządkowanie aż 128 pojedynczych "regionów" obszarów, dla każdej nuty perkusji ( indywidualnie "mapowanej") stwarza bardzo szerokie pole do tworzenia specyficznych barw. Każdy obszar mając własne ustawienie sposobu wzbudzania dźwięku wskazuje pojedynczą próbkę. W razie potrzeby oba regiony - instrumentów melodycznych i perkusyjnych mogą wskazać tą samą próbka.

Prostotę uzyskiwania dźwięków pokazuje rys. 2. Pobierana próbka o długości 8 lub 16-bitów zawiera sporo danych: m.in. nutę MIDI (czyli barwę), rodzaj pętli, czas startu i końca pętli oraz dane o częstotliwości taktowania - sterując dowolnie generatorem. Wytworzony dźwięk przesyłany jest do wzmacniacza z cyfrową regulacją wzmocnienia DCA (Digital Control Amplifier), następnie sygnał ten doprowadzony jest do przetwornika analogowo-cyfrowego DAC (Digital Analog Converter) z minimalną częstotliwością próbkowania rzędu 22,05 KHz.

DLS Level 1 nie pozwala na uruchamianie warstwami oscylatorów w obrębie pojedynczego instrumentu. Urządzenia, które wspierają oba systemy DLS i GM mogą dowolnie korzystać z brzmień "zapożyczając" barwy instrumentów GM i przydzielając je melodycznym instrumentom DLS. Jednak, istnienie ograniczenia od wykorzystania tylko jednego tzw. drum kit. wymusza pierwszeństwo dostępu obsługi nad GM drum kitprzed DLS.

Specyfikacja DLS Level 1 precyzuje sposób wzbudzania dźwięku, który jest realizowany na bazie następujących urządzeń: LFO (Low Frequency Oscilator) - generatora wolnych przebiegów sterowanego napięciem - służącego do uzyskiwania wibrata, tremola lub fluktuacji barw, dwóch oddzielnych generatorów obwiedni ADSR (Atack-Decay-Sustain-Reease - narastanie-opadanie-trwanie-zanikanie) służącego do wytwarzania dźwięków o różnej formie dynamicznej i kilku wejściowych kontrolerów

MIDI. EG (Envelope Generator) - to generator obwiedni - wytwarzający jednorazowe przebiegi napięcia (z możliwością zmiany polaryzacji z dodatniej na ujemną wokół zera) będące odwzorowaniem formy dynamicznej dźwięku, np. szybkiego narastania lub powolnego zanikania, jak w dźwiękach fortepianu czy gitary Używając w LFO przebiegu sinusoidalnego (lub trójkątnego) w zakresie od 0,1 Hz do 10 Hz generator ten może być także użyty dla pitch bendera lub parametr regulatora wzmocnienia.

General Midi nie określa jakości produkowanego dźwięku przez co zostały narzucone pewne wymagania, które musi spełnić urządzenie odpowiadające GM. Jednym z wielu wymogów jest szybkość (velocity) w komunikatach nutowych. Określenie szybkość bierze się stąd, że głośność brzmienia klawiatur elektronicznych określana jest na podstawie czasu pomiędzy rozpoczęciem naciśnięcia klawisza i zakończeniem. Przedstawione kontrolery oraz prawidłowa interpretacja komunikatów w decydujący sposób wpływają na jakość brzmienia urządzenia: (Volume: controler 7) - głośność kanału, ( Expression: controler 11) - pedał ekspresyjny, (Pan: controler 10) - panorama dźwięku, ( Modulation Wheel: controler 1) - modulacja, (Sustain Pedal: controler 64) - pedał pogłosowy. ( Reset All Controllers: controler 121) - inicjacja wszystkich kontrolerów , ( All Notes OFF: controler 123 ) - wyłączenie wszystkich nut ). Bardzo ważną jest też sprawność interpretacji kontrolerów RPN (Registered Parametr Number - controler 100 i 101 ) obsługujących m.in. urządzenie jakim jest Pitch Bender (czyli urządzenie do płynnej zmiany wysokości dźwięku ) , numery parametrów tych kontrolerów 0, 1, i 2 (Pitch Bend, Fine Tuning, and Coarse Tuning) wpływają na czułość i dokładność jego strojenia.

Urządzenia zgodne z DLS wymusiły specjalny tryb potwierdzeń komunikatem systemu exclusive MIDI. Tryb ten steruje umieszczeniem brzmienia w dowolnym sprecyzowanym banku instrumentu umiejscawiając go w ten sposób, aby nie kolidował z innymi standardami brzmień (takimi jak GM, GS, lub XG). Komunikat MIDI Program Change (a także opcjonalnie Bank Select ) - umożliwia selekcję brzmienia instrumentu odtwarzanego w dowolnym kanale. Jednak ma być przewidywany pewien minimalny pojedynczy bank instrumentów melodycznych dla ładowanych brzmień (downloaded sounds ). W przypadku takim, projektanci sterowników urządzeń będą mieli margines wyboru używając wspólnych podstawowych modeli syntezatorów, które w szerokim zakresie używają dzisiejszej technologii. Dosyć elastyczny format pliku służyłby też przyszłej technologii, a w szczególności ( co może się zdarzyć ) DLS jako pewien wspólny przenośny format pliku może być wykorzystany dla wszystkich dotychczas produkowanych samplerów. DLS może dostarczać podstawowy poziom wsparcia, a wtedy indywidualni producenci mogą dodać prawnie zastrzeżony chunks (blok) dla adresowanych unikalnych cech indywidualnych instrumentów. Istnieje też pewne potencjalne niebezpieczeństwo i pewna pułapka. Może się zdarzyć, że pewni producenci zafascynowani mnogością przeróżnych efektów, przeładują np. efekt "laser gun" - pistoletu laserowego z banku brzmień tzw. Sound Effects z brzmieniem instrumentu z banku syntezatorowego äSynth Lead", przez co ucierpi ostateczne brzmienie przykładowego programu czy gry.

Wynika to z braku pełnej specyfikację protokołu API dla sprzętu i programów opartych na systemie DLS. Jednak można sądzić, że Microsoft będzie rozwijał i wcielał API w przyszłych systemach operacyjnych. Prowadzone opracowania standaryzujace protokół DLS Level 2 zwiększenie wyrazistość brzmień; dodanie odpowiednich filtrów oraz wzbogacenie  takich efektów jak reverb; zwiększenie częstotliwości próbkowania; zmiana tuningu, zastosowanie odmiennych pętli; użycie kompresji danych; ulepszenie dynamiki dźwięku; zastosowanie nowych kontrolerów obwiedni oraz generatorów małej częstotliwości (enhanced envelope controlers - LFO wave shapes). Dodatkowo zdecydowano się na zwiększenie minimalnej wymaganej pamięci oraz rozszerzenie polifonii.

Dąży się tez do usunięcia różnic pomiędzy bankami instrumentów melodycznych i perkusyjnych umożliwiając wszystkim instrumentom wspieranie 128 regionów obszaru pamięci. Pozostanie dostrojenie do wymogów instrumentów opartych o technologię XG i tym sposobem cały świat będzie u stóp DLS.

Wszystkich zainteresowanych tą technologią odsyłamy do strony internetowej firmy SonicFoundry, http://www.sfoundry.com