Eugene Y

Плейлист это полумеры. Двадцать полных медленных отжиманий от груди и Шайя ЛаБаф.

Не сочтите за снисходительный тон, но я серьезно советую найти грамотного звукозаписывающего инженера. Хорошее оборудование - только одна из необходимых частей. Самые замечательные микрофоны, настроенные и сонаправленные неправильно, результируют, например, в несоответствии фаз сигналов в нескольких дорожках, из-за чего полный микс будет звучать как из банки. Или, например, звук одной группы барабанов сильно полезет в микрофон, настроенный на другую. Или, например... ну и так далее.
Очень важно, кстати, и само помещение, особенно для ударных. Если записывать в необорудованной комнате, весь сигнал потонет в отражениях, и получится GIGO. Так что можно и на фотоаппарат записать почти с тем же успехом.
Софт - дело десятое. Любая DAW сойдет.

Конечно, если есть желание повозиться и справиться, то вам не на Тостере надо искать ответ, а где-нибудь на профильных сайтах. В сети есть несколько неплохих гайдов по домашней звукозаписи.

Решение для FireFox - установить плагин FlashGot. Для Оперы тоже есть подобные плагины.

Этот вопрос тут так часто задается, что кажется, будто никто не пользуется поиском.

www.mathprofi.ru

Интересующие Вас задачи в основном относятся к теории цифровой обработки сигналов (digital signal processing).
Вот неплохая бесплатная книга (нужно знание элементов высшей алгебры):
Signal Processing for Communications by Paolo Pran...
Вот исправления к ней: Errata

Здесь есть интересный список: heller.ru/blog/2010/12/math-topics-list

Возможно, есть тематические группы в контакте. Я, например, когда интересовался китайским гуцином, грузинскими хорами или женским южноиндийским вокалом, создавал группы с очень большими плейлистами. Наверняка и с виолончелью такое есть.

если я наберу всё, что перечислил, я просто это не осилю или это всё затянется на очень долгий период.

В любом мастерстве/искусстве отсутствует конечная точка, в которой вы будете владеть Абсолютными Знаниями и Умениями. Это путь постоянного саморазвития. Успех (прирост умений по времени) зависит от регулярной целенаправленной практики и получения новых знаний, без бешеных перегрузов, но и без длительных пропусков.
Очень помогает придумать себе интересную прикладную задачу, и начать идти от неё.
Полезно помнить, что дом невозможно построить, начав с крыши, так что не надо паниковать при виде списков литературы. Нужно фокусироваться на каждой ступеньке и следить за общей картиной.
Полезно также выяснить особенности своего рабочего и учебного процесса, чтобы не биться лишний раз головой об стену, когда что-то не получается, и чтобы не давать себе лениться, когда можно сделать усилие. То есть уметь расслабляться и фокусироваться.

Какого рода фон и при каких условиях появляется? Может быть, он есть не всегда?

В общем случае вам будут нужны плагины equalizer, gate и compressor.
Особо морочиться смысла нет, т.к. усиление оцифрованного сигнала всегда влечёт за собой усиление шума. А если голос очень тихий, то результат будет очень шумный. Так что схема такая:
1. Поднять общую громкость записи
2. Опустить в эквалайзере те частоты, которые не передают звук голоса. Это примерно до 80 Гц и от 10 000. Конкретные значения зависят от харктера голоса и от шума. Аккуратнее с частотами выше 1000 гц, т.к. в них содержится информация, из которой мы вычленяем согласные.
2а (Опционально). можно поднять первые несколько гармоник основной частоты голоса. То есть, если человек бубнит и бОльшая часть мощности сигнала его голоса находится в районе, скажем, 250 Гц, то можно поиграться с пиками 250*n Гц, где n - целое число. Иногда облегчает понимание речи. Современные эквалайзеры часто имеют визуализацию частот, так что нахождение пиков это элементарно смотрение в экран.
3. При помощи гейта убрать шум между звуками речи, если этот шум заметно тише самой речи. Гейт пропускает сигналы, громкость которых выше определенного порога. Продвинутые варианты гейтов имеют гибкие настройки, позволяющие "забегать вперёд" и пропускать тихий сигнал, который заведомо скоро станет громким. Так можно не потерять тихие начала слов, например. Также продвинутые гейты могут смотреть только на на выбранный диапазон частот, а это _очень_ облегчает шумоподавление.
4. Компрессор (опционально) - динамическая обработка. Если после вышеописанных обработок сигнал слишком скачет по громкости, можно причесать его компрессором, выставив компрессию ~4 к 1. Можно поиграться и с другими параметрами компрессии, например, со скоростью реакции. Тоже может улучшить артикуляцию.

Всё, что нужно, есть из коробки в Reaper. Первые 30 дней бесплатно.

Пункты 2 и 3 совместно в принципе можно заменить на динамическую эквализацию. В Reaper это плагин ReaFIR в режиме Substract. Сначала даёте ему послушать несколько секунд шума из вашей записи, он построит профиль шума и вычтет его из исходного сигнала. Работает хорошо, если на частотах, которые занимает голос, мало шума.

Но есть вариант попроще, который может прокатить:
Есть такой чудесный продукт - Isotope RX - набор плагнов для восстановления сигналов. Куча хитроумной математики, которая творит чудеса. Интерфейс элементарный, теории знать не надо.
1. Качаете пробную версию RX
2. Качаете Reaper.
3. В Reaper кидаете свою запись и обрабатываете плагинами RX.
4 ...
5. Профит!

Можно, конечно, заморочиться и писать своё, но если существует отдельный трек с мелодией, можно обойтись имеющимися инструментами.
Скачайте Reaper, установите сам рипер и прилагаемые к нему эффекты. Можно portable.
Создайте пустой проект, киньте в него файл с мелодией. Добавьте на дорожку эффект Rea Tune (поставляется вместе с рипером). В интерфейсе эффекта поставьте галочку "Send MIDI events when pitch changes".
Создайте вторую дорожку, пошлите на неё Midi с первой, включите запись на второй дорожке.
Нота будет определяться с некоторой погрешностью, но это можно исправить вручную.
Можно обойтись и без записи Midi, просто смотреть на выводимые ноты на экране.
Если мелодия полифоническая, придется повозиться подольше.
Можно использовать эквалайзер с визуализацией. Нота определяется самой громкой частотой в сигнале. Rea EQ показывает сигнал и в нем можно подобрать соответствия между частотами и нотами. Если правильно помню, бесплатный пакет плагинов Melda Production включает эквалайзер, который сам подписывает на пиках частот номера нот.

Для вашей задачи я рекомендовал бы посмотреть курс: https://www.coursera.org/course/audio
Python, мало низкоуровневых деталей, хорошая отправная точка.
Это самый близкий к теме вопроса материал, который мне известен.

Да, для повышения эффективности и для мотивации называется Шая. Вот превью: https://www.youtube.com/watch?v=ZXsQAXx_ao0
А вообще не надо разбрасываться словами типа "гениальность" :) Нужно выучить базовую музыкальную грамоту и структурировать в голове ряд приемов звукового дизайна, чтобы сделать на телефоне текстовую пометку с описанием дизайна и развития и записать несколько миди дорожек в какой-нибудь проге типа Perfect Piano. И надо развивать музыкальную память, конечно.

Звук зависит от всех элементов тракта.
Есть такое правило: GIGO ( garbage in - garbage out).
Следует начать с шумоизоляции помещения (не надо записывать рядом с громким холодильником или вентилятором), далее:
хороший направленный микрофон,
шнуры без изоленты и самопальных спаек, чтобы не ловили радиопомехи (XLR, например),
звуковая карта с битностью от 24 (почитайте вики по соотношению сигнал/шум),
грамотно настроенные дрова и софт,
грамотная постобработка гейтами, эквалайзерами и компрессорами.
Ну и хорошая чёткая дикция нужна, конечно. Не надо тереться губами об микрофон и плевать в него. Выше рекомендовали "плевалку" - это полезная штука.
Касательно заглавного вопроса - почти любое встроенное/компактное оборудование шумит больше, чем внешнее, в силу отсутствия пространства для достаточного разноса элементов и их изоляции.

Функция называется "Нормализация" (Normalize). Eсть в большинстве аудиоредакторов и даже в конвертерах. Она берет максимальное значение амплитуды в файле и, ориентируясь на это значение, дотягивает все остальное пропорционально до 0db.
Можно и вручную указать значение, на которое поднять громкость, но тогда скорее всего укажете немаксимальное или наоборот, слишком большое, и получится обрезание пиков.
Если даже нормализованный звук слишком тихий, примените какой-нибудь лимитер (limiter/ soft limiter/ brickwall limiter) или компрессор (compression). Лимитер это обычно либо самостоятельная функция, либо реализована в качестве одной из настроек компрессора. Лимитеры и компрессоры входят в подгруппу динамической обработки сигнала. Зная это, иногда легче найти их в интерфейсе аудиоредактора.

Можно начать с области, в которой есть настоящий интерес. Это даст отличную мотивацию и заряд.
Например, меня никогда не интересовали программирование и матан, но я этим занялся с удовольствием и трудом, когда понял, что хочу вывести свои навыки по звуковому дизайну на следующий уровень.
Если вы занимаетесь экономикой, то тут огромное поле с открытыми данными, ограниченное только фантазией. Курсов разного уровня много и по Big Data, и по Data Visualization, и по анализу сетей. Анализ сложных систем (социально-экономических в частности) имеет массу интересных подобластей.

На курсере замечательные курсы:
https://www.coursera.org/course/algs4partI
https://www.coursera.org/course/algs4partII
https://www.coursera.org/course/algo
https://www.coursera.org/course/algo2

На них рекомендуют следующие книги:

• Cormen, Leiserson, Rivest, and Stein, Introduction to Algorithms (3rd edition)
  
• Dasgupta, Papadimitriou, and Vazirani, Algorithms (бесплатная, гуглится)
  
• Kleinberg and Tardos, Algorithm Design
  
• Sedgewick and Wayne, Algorithms (4th edition) (algs4.cs.princeton.edu/home/)