Musikskabelse. Mastering - del 2

Jeg skrev i forrige nummer, at mastering i musikproduktionsprocessen er det sidste skridt på vejen fra idéen om musik til dens levering til modtageren. Vi har også kigget nærmere på digitalt optaget lyd, men jeg har endnu ikke diskuteret, hvordan den lyd, konverteret til AC-spænding i konvertere, konverteres til binær form.

1. Enhver kompleks lyd, selv af en meget høj grad af kompleksitet, består faktisk af mange simple sinuslyde.

Jeg afsluttede den forrige artikel med spørgsmålet, hvordan kan det være, at alt musikalsk indhold er kodet i sådan en bølgende bølge (1), selvom vi taler om mange instrumenter, der spiller polyfoniske partier? Her er svaret: Dette skyldes det faktum, at enhver kompleks lyd, selv meget kompleks, virkelig er den består af mange simple sinuslyde.

Den sinusformede karakter af disse simple bølgeformer varierer med både tid og amplitude, disse bølgeformer overlejrer, adderer, subtraherer, modulerer hinanden for først at skabe individuelle instrumentlyde og derefter færdiggøre mix og optagelser.

Det, vi ser i figur 2, er visse atomer, molekyler, der udgør vores lydstof, men i tilfælde af et analogt signal er der ikke sådanne atomer - der er en lige linje, uden prikker, der markerer efterfølgende aflæsninger (forskellen kan ses i figuren i trin, som er grafisk tilnærmet for at opnå den tilsvarende visuelle effekt).

Men da afspilning af optaget musik fra analoge eller digitale kilder skal udføres ved hjælp af en mekanisk elektromagnetisk transducer såsom en højttaler eller hovedtelefontransducer, er forskellen mellem ren analog lyd og digitalt behandlet lyd i langt de fleste tilfælde en sløring. På slutfasen, dvs. Når man lytter, når musik os på samme måde som vibrationer af luftpartikler forårsaget af membranens bevægelse i transduceren.

2. Molekyler, der udgør vores lyd, betyder noget

Analog digital

Er der nogen hørbare forskelle mellem ren analog lyd (dvs. optaget analogt på en analog båndoptager, mixet på en analog konsol, komprimeret på en analog disk, afspillet på en analog afspiller og forstærket analog forstærker) og digital lyd - konverteret fra analog til digital, behandlet og mixet digitalt og derefter behandlet tilbage til analog form, er det lige foran forstærkeren eller praktisk talt i selve højttaleren?

I langt de fleste tilfælde sandsynligvis ikke, selvom hvis vi indspillede det samme musikalske materiale på begge måder og derefter afspillede det, ville forskellene bestemt være hørbare. Dette vil dog være bestemt mere af arten af ​​de værktøjer, der anvendes i disse processer, deres karakteristika, egenskaber og ofte begrænsninger, end af selve det faktum, at man bruger analog eller digital teknologi.

Samtidig antager vi, at bringe lyden til en digital form, dvs. at eksplicit atomiseres, påvirker ikke selve optagelses- og bearbejdningsprocessen væsentligt, især da disse samples forekommer ved en frekvens, der - i det mindste teoretisk - er langt ud over de øvre grænser for de frekvenser, vi hører, og derfor konverteres denne specifikke kornethed af lyden. til digital form, er usynlig for os. Men fra synspunktet om at mestre lydmaterialet er det meget vigtigt, og vi vil tale om det senere.

Lad os nu finde ud af, hvordan et analogt signal konverteres til digital form, nemlig nul-et, dvs. et, hvor spændingen kun kan have to niveauer: det digitale et niveau, hvilket betyder spænding, og det digitale nulniveau, dvs. denne spænding er praktisk talt fraværende. Alt i den digitale verden er enten en eller nul, der er ingen mellemværdier. Selvfølgelig er der også såkaldt fuzzy logic, hvor der stadig er mellemtilstande mellem tilstandene "nuværende" og "fraværende", men det er ikke anvendeligt for digitale lydsystemer.

3. Vibrationerne af luftpartikler forårsaget af lydkilden sætter membranens meget lette struktur i bevægelse.

Transformationer, del et

Ethvert akustisk signal, det være sig vokal, akustisk guitar eller trommer, sendes til computeren i digital form, det skal først omdannes til et vekslende elektrisk signal. Dette gøres typisk med mikrofoner, hvor vibrationer af luftpartikler forårsaget af en lydkilde driver en meget let membranstruktur (3). Dette kan være en membran inkluderet i en kondensatorkapsel, en strimmel metalfolie i en båndmikrofon eller en membran med en spole fastgjort til den i en dynamisk mikrofon.

I hvert af disse tilfælde et meget svagt, oscillerende elektrisk signal vises ved mikrofonudgangensom i større eller mindre grad opretholder proportionerne af frekvens og niveau svarende til de samme parametre for vibrerende luftpartikler. Dette er således en slags elektrisk analog af det, som kan behandles yderligere i enheder, der behandler et vekslende elektrisk signal.

Fra begyndelsen Mikrofonsignalet skal forstærkesfordi den er for svag til at blive brugt på nogen måde. Den typiske udgangsspænding for en mikrofon er i størrelsesordenen tusindedele af en volt, som er udtrykt i millivolt, og ofte i mikrovolt eller milliontedele af en volt. Til sammenligning tilføjer vi, at et almindeligt AA-batteri producerer en spænding på 1,5 V, og det er en konstant spænding, der ikke er underlagt modulering, hvilket betyder, at det ikke transmitterer nogen lydinformation.

DC-spænding er dog nødvendig i ethvert elektronisk system for at være energikilden, der derefter vil modulere AC-signalet. Jo renere og mere effektiv denne energi er, jo mindre modtagelig er den over for strømbelastninger og forstyrrelser, og jo renere vil AC-signalet, der behandles af elektroniske komponenter, være. Det er derfor, strømkilden, nemlig strømforsyningen, er så vigtig i ethvert analogt lydsystem.

4. Mikrofonforstærker, også kendt som forforstærker eller forforstærker

Mikrofonforstærkere, også kendt som forforstærkere eller forforstærkere, er designet til at forstærke signalet fra mikrofoner (4). Deres opgave er at styrke signalet, ofte endda med flere tiere decibel, og derfor øge deres niveau med hundredvis eller mere. Således opnår vi ved udgangen af ​​forforstærkeren en vekselspænding, der er direkte proportional med indgangsspændingen, men overskrider den med hundredvis af gange, dvs. på et niveau fra fraktioner til enheder af volt. Dette signalniveau bestemmes linjeniveau og dette er standarddriftsniveauet i lydenheder.

Transformation, anden del

Et analogt signal på dette niveau kan allerede sendes digitaliseringsprocessen. Dette gøres ved hjælp af værktøjer kaldet analog-til-digital konvertere eller konvertere (5). Konverteringsprocessen er i klassisk PCM-tilstand, dvs. Pulsbreddemodulation, den i øjeblikket mest populære behandlingstilstand, bestemmes af to parametre: samplinghastighed og bitdybde. Som du korrekt har mistanke om, jo ​​højere disse parametre er, jo bedre konvertering og jo mere nøjagtigt vil signalet blive sendt til computeren i digital form.

5. Konverter eller analog-til-digital konverter.

Generel regel for denne type konvertering prøveudtagning, det vil sige at tage prøver af analogt materiale og skabe en digital repræsentation af dem. Her fortolkes den øjeblikkelige spændingsværdi i det analoge signal, og dets niveau repræsenteres digitalt i det binære system (6).

Her skal vi dog kort minde om matematikkens grundlæggende principper, ifølge hvilke enhver numerisk værdi kan repræsenteres i ethvert talsystem. Gennem menneskehedens historie har forskellige talsystemer været og er stadig i brug. For eksempel er begreber som et dusin (12 stykker) eller en penny (12 dusin, 144 stykker) baseret på duodecimalsystemet.

6. Spændingsværdier i et analogt signal og repræsentation af dets niveau i digital form i et binært system

For tid bruger vi blandede systemer - sexagesimal for sekunder, minutter og timer, duodecimal afledt for dage og dage, syvende system for ugedage, quad system (også relateret til duodecimalt og sexagesimalt system) for uger i en måned, duodecimalt system for at angive årets måneder, og så går vi over til decimalsystemet, hvor årtier, århundreder og årtusinder optræder. Jeg tror, ​​at eksemplet med at bruge forskellige systemer til at udtrykke tidens gang meget godt viser arten af ​​talsystemer og vil give dig mulighed for mere effektivt at navigere i problemer relateret til konvertering.

I tilfælde af analog-til-digital konvertering vil vi være de mest almindelige konverter decimalværdier til binære værdier. Decimal, fordi målingen for hver prøve normalt udtrykkes i mikrovolt, millivolt og volt. Så vil denne værdi blive udtrykt i det binære system, dvs. ved at bruge to bits, der fungerer i det - 0 og 1, som angiver to tilstande: ingen spænding eller dens tilstedeværelse, slukket eller tændt, strøm eller ej osv. Således undgår vi forvrængning, og alle handlinger bliver meget enklere i implementeringen gennem anvendelse af den såkaldte ændring af algoritmer, som vi fx har at gøre med i forhold til stik eller andre digitale processorer.

Du er nul; eller en

Med disse to tal, nuller og enere, kan du udtrykke hver numerisk værdiuanset dens størrelse. Som et eksempel kan du overveje tallet 10. Nøglen til at forstå decimal til binær konvertering er, at tallet 1 i binær, ligesom i decimal, afhænger af dets placering på tallinjen.

Hvis 1 er i slutningen af ​​den binære streng, så 1, hvis i den anden fra slutningen - så 2, i den tredje position - 4, og i den fjerde position - 8 - alt i decimal. I decimalsystemet er den samme 1 i slutningen 10, den næstsidste 100, den tredje 1000, den fjerde XNUMX er et eksempel for at forstå analogien.

Så hvis vi vil repræsentere 10 i binær form, bliver vi nødt til at repræsentere en otte og en toer, så som jeg sagde, ville det være et 1 på fjerdepladsen og et 1 på det andet, hvilket er lig med 1010.

Hvis vi skulle konvertere spændinger fra 1 til 10 volt uden brøkværdier, dvs. kun bruger heltal, så er en konverter, der kan repræsentere 4-bit sekvenser i den binære del, tilstrækkelig. 4-bit, fordi denne binære talkonvertering vil kræve op til fire cifre. I praksis vil det se sådan ud:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

De foranstillede nuller for tallene 1 til 7 fylder blot strengen til de fulde fire bit, så hvert binært tal har den samme syntaks og fylder den samme mængde. I grafisk form er en sådan konvertering af heltal fra decimalsystemet til det binære system præsenteret i figur 7.

7. Konverter decimal til binære heltal

Både de øvre og nedre bølgeformer repræsenterer de samme værdier, bortset fra at førstnævnte er forståelig, for eksempel for analoge enheder, såsom lineære spændingsniveaumålere, og den anden for digitale enheder, herunder computere, der behandler data på et sådant sprog. Denne bundbølgeform ligner en firkantbølge med variabel fyldning, dvs. forskelligt forhold mellem maksimumværdier og minimumsværdier over tid. Dette variable indhold koder den binære værdi af signalet, der skal konverteres, deraf navnet "pulskodemodulation" - PCM.

Lad os nu vende tilbage til at konvertere et rigtigt analogt signal. Vi ved allerede, at det kan beskrives med en linje, der repræsenterer jævnt skiftende niveauer, og der er ikke sådan noget som en diskontinuerlig repræsentation af disse niveauer. Men af ​​hensyn til behovene for analog-til-digital konvertering skal vi indføre en sådan proces for at kunne måle niveauet af det analoge signal fra tid til anden og repræsentere hver sådan målt prøve i digital form.

Det blev antaget, at frekvensen, hvormed disse målinger ville blive foretaget, skulle være mindst det dobbelte af den højeste frekvens, som en person kan høre, og da den er cirka 20 kHz, er den derfor den højeste 44,1 kHz er fortsat en populær samplinghastighed. Beregning af samplinghastigheden involverer ret komplekse matematiske operationer, som på dette stadium af vores viden om konverteringsmetoder ikke giver mening.

Er større bedre?

Alt, hvad jeg nævnte ovenfor, kan tyde på, at jo højere sampling rate, dvs. måling af det analoge signalniveau med jævne mellemrum, jo ​​højere kvalitet er konverteringen, fordi den - i hvert fald i intuitiv forstand - er mere nøjagtig. Er dette virkelig sandt? Det finder vi ud af om en måned.