Skapande av musik. Mastering - del 2
Jag skrev om det faktum att mastering i musikproduktionsprocessen är det sista steget på vägen från idén om musik till dess leverans till mottagaren i föregående nummer. Vi har också tittat närmare på digitalt inspelat ljud, men jag har ännu inte diskuterat hur detta ljud, omvandlat till växelspänningsomvandlare, omvandlas till binär form.
1. Varje komplext ljud, även en mycket hög grad av komplexitet, består faktiskt av många enkla sinusformade ljud.
Jag avslutade föregående artikel med frågan, hur är det möjligt att i en sådan böljande våg (1) är allt musikinnehåll kodat, även om vi pratar om många instrument som spelar polyfoniska stämmor? Här är svaret: detta beror på det faktum att alla komplexa ljud, även mycket komplexa, verkligen är den består av många enkla sinusformade ljud.
Den sinusformade naturen hos dessa enkla vågformer förändras med både tid och amplitud, dessa vågformer överlappar, adderar, subtraherar, modulerar varandra, och så skapas först individuella instrumentljud, och sedan kompletta mixar och inspelningar.
Det vi ser i figur 2 är vissa atomer, molekyler som utgör vår ljudmateria, men i fallet med en analog signal finns inga sådana atomer - det finns en jämn linje, utan prickar som markerar efterföljande avläsningar (skillnaden kan ses i figuren i steg, som är grafiskt approximerade för att erhålla motsvarande visuella effekt).
Men eftersom uppspelning av inspelad musik från analoga eller digitala källor måste göras med hjälp av en mekanisk elektromagnetisk givare såsom en högtalare eller givare i hörlurar, är skillnaden mellan rent analogt ljud och digitalt bearbetat ljudsudd i de flesta fall överväldigande. I slutskedet, dvs. när man lyssnar når musiken oss på samma sätt som vibrationerna från luftpartiklar som orsakas av membranets rörelse i givaren.
2. Molekyler som utgör vårt ljud är materia
analog siffra
Finns det några hörbara skillnader mellan rent analogt ljud (d.v.s. inspelat analogt på en analog bandspelare, mixat på en analog konsol, komprimerat på en analog skiva, spelat upp på en analog spelare och förstärkt analog förstärkare) och digitalt ljud - konverterat från analogt till digitalt, bearbetat och mixat digitalt och sedan bearbetat tillbaka till analog form, är det precis framför förstärkaren eller praktiskt taget i själva högtalaren?
I de allra flesta fall, snarare inte, även om vi spelade in samma musikmaterial på båda sätten och sedan spelade upp det, skulle skillnaderna säkert vara hörbara. Detta beror dock snarare på typen av verktyg som används i dessa processer, deras egenskaper, egenskaper och ofta begränsningar, än själva faktumet att använda analog eller digital teknik.
Samtidigt antar vi att föra ljudet till en digital form, dvs. att explicit atomiseras, påverkar inte själva inspelnings- och bearbetningsprocessen nämnvärt, särskilt eftersom dessa samplingar sker vid en frekvens som - åtminstone teoretiskt - ligger långt bortom de övre gränserna för de frekvenser vi hör, och därför denna specifika kornighet hos ljudet omvandlas till digital form, är osynlig för oss. Men ur synvinkeln att bemästra ljudmaterialet är det väldigt viktigt, och vi kommer att prata om det senare.
Låt oss nu ta reda på hur den analoga signalen omvandlas till digital form, nämligen noll-ett, dvs. en där spänningen bara kan ha två nivåer: den digitala ettanivån, vilket betyder spänning, och den digitala nollnivån, d.v.s. denna spänning är praktiskt taget obefintlig. Allt i den digitala världen är antingen ett eller noll, det finns inga mellanvärden. Naturligtvis finns det också den så kallade fuzzy logiken, där det fortfarande finns mellanlägen mellan "på" eller "av", men den är inte tillämplig på digitala ljudsystem.
3. Vibrationer av luftpartiklar orsakade av en ljudkälla sätter igång en mycket lätt struktur hos membranet.
Förvandlingar del ett
Alla akustiska signaler, oavsett om det är sång, akustisk gitarr eller trummor, skickas till datorn i digital form, den måste först omvandlas till en alternerande elektrisk signal. Detta görs vanligtvis med mikrofoner där vibrationer av luftpartiklar orsakade av ljudkällan driver en mycket lätt membranstruktur (3). Detta kan vara membranet som ingår i en kondensorkapsel, ett metallfolieband i en bandmikrofon eller ett membran med en spole fäst i en dynamisk mikrofon.
I vart och ett av dessa fall en mycket svag, oscillerande elektrisk signal visas vid mikrofonens utgångsom i större eller mindre utsträckning bevarar de proportioner av frekvens och nivå som motsvarar samma parametrar för oscillerande luftpartiklar. Detta är alltså en slags elektrisk motsvarighet, som kan bearbetas vidare i enheter som bearbetar en alternerande elektrisk signal.
I början mikrofonsignalen måste förstärkaseftersom den är för svag för att användas på något sätt. En typisk mikrofonutgångsspänning är i storleksordningen tusendelar av en volt, uttryckt i millivolt, och ofta i mikrovolt eller miljondelar av en volt. För jämförelse, låt oss tillägga att ett konventionellt batteri av fingertyp producerar en spänning på 1,5 V, och detta är en konstant spänning som inte är föremål för modulering, vilket innebär att den inte överför någon ljudinformation.
Dock behövs DC-spänning i alla elektroniska system för att vara energikällan, som sedan kommer att modulera AC-signalen. Ju renare och effektivare denna energi är, desto mindre utsätts den för strömbelastningar och störningar, desto renare blir AC-signalen som bearbetas av de elektroniska komponenterna. Det är därför strömförsörjningen, nämligen strömförsörjningen, är så viktig i alla analoga ljudsystem.
4. Mikrofonförstärkare, även känd som förförstärkare eller förförstärkare
Mikrofonförstärkare, även kända som förförstärkare eller förförstärkare, är utformade för att förstärka signalen från mikrofoner (4). Deras uppgift är att förstärka signalen, ofta till och med med flera tiotals decibel, vilket innebär att öka deras nivå med hundratals eller mer. Sålunda, vid utgången av förförstärkaren, får vi en växelspänning direkt proportionell mot inspänningen, men överstiger den hundratals gånger, d.v.s. på en nivå från bråk till voltenheter. Denna signalnivå bestäms linjenivå och detta är standarddriftsnivån i ljudenheter.
Förvandling del två
En analog signal på denna nivå kan redan skickas digitaliseringsprocessen. Detta görs med hjälp av verktyg som kallas analog-till-digital-omvandlare eller givare (5). Konverteringsprocessen i klassiskt PCM-läge, dvs. Pulsbreddsmodulering, för närvarande det mest populära bearbetningsläget, definieras av två parametrar: samplingshastighet och bitdjup. Som du korrekt misstänker, ju högre dessa parametrar är, desto bättre blir omvandlingen och desto mer exakt kommer signalen att matas till datorn i digital form.
5. Omvandlare eller analog-till-digital omvandlare.
Allmän regel för denna typ av konvertering provtagning, det vill säga ta prover av analogt material och skapa en digital representation av det. Här tolkas det momentana värdet på spänningen i den analoga signalen och dess nivå representeras digitalt i binärt system (6).
Här är det dock nödvändigt att kort påminna om matematikens grunder, enligt vilka vilket numeriskt värde som helst kan representeras i vilket nummersystem som helst. Genom mänsklighetens historia har olika talsystem använts och används fortfarande. Till exempel är begrepp som ett dussin (12 stycken) eller ett öre (12 dussin, 144 stycken) baserade på duodecimalsystemet.
6. Spänningsvärden i en analog signal och representation av dess nivå i digital form i ett binärt system
För tid använder vi blandade system - sexagesimal för sekunder, minuter och timmar, duodecimal derivata för dagar och dagar, sjunde systemet för veckodagar, quad system (även relaterat till duodecimalt och sexagesimalt system) för veckor i en månad, duodecimalt system för att ange årets månader, och sedan går vi till decimalsystemet, där decennier, århundraden och årtusenden förekommer. Jag tror att exemplet med att använda olika system för att uttrycka tidens gång mycket väl visar karaktären hos nummersystem och kommer att göra det möjligt för dig att mer effektivt navigera i frågor relaterade till konvertering.
Vid analog till digital konvertering kommer vi att vara de vanligaste konvertera decimalvärden till binära värden. Decimal eftersom måttet för varje prov vanligtvis uttrycks i mikrovolt, millivolt och volt. Då kommer detta värde att uttryckas i det binära systemet, dvs. använder två bitar som fungerar i den - 0 och 1, som anger två tillstånd: ingen spänning eller dess närvaro, av eller på, ström eller inte, etc. På så sätt undviker vi distorsion, och alla åtgärder blir mycket enklare i implementeringen genom tillämpning av den så kallade förändringen av algoritmer som vi har att göra med, till exempel i förhållande till kontakter eller andra digitala processorer.
Du är noll; eller en
Med dessa två siffror, nollor och ettor, kan du uttrycka varje numeriskt värdeoavsett dess storlek. Låt oss ta talet 10 som exempel. Nyckeln till att förstå decimal-till-binär omvandling är att talet 1 i binär, precis som i decimal, beror på dess position i talsträngen.
Om 1 är i slutet av den binära strängen, då 1, om i den andra från slutet - då 2, i den tredje positionen - 4 och i den fjärde positionen - 8 - allt i decimal. I decimalsystemet är samma 1 i slutet 10, den näst sista 100, den tredje 1000, den fjärde XNUMX är ett exempel för att förstå analogin.
Så om vi vill representera 10 i binär form, måste vi representera en 1:a och en 1:a, så som jag sa, det skulle vara 1010 på fjärde plats och XNUMX på andra, vilket är XNUMX.
Om vi behövde omvandla spänningar från 1 till 10 volt utan bråkvärden, d.v.s. med enbart heltal räcker det med en omvandlare som kan representera 4-bitarssekvenser i binärt format. 4-bitars eftersom denna binära talkonvertering kräver upp till fyra siffror. I praktiken kommer det se ut så här:
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
10 1010
De inledande nollorna för siffrorna 1 till 7 fyller bara på strängen till hela fyra bitar så att varje binärt tal har samma syntax och tar upp lika mycket utrymme. I grafisk form visas en sådan översättning av heltal från decimalsystemet till binärt i figur 7.
7. Konvertera heltal i decimalsystem till binärt system
Både de övre och nedre vågformerna representerar samma värden, förutom att den förra är förståelig, till exempel för analoga enheter, såsom linjära spänningsnivåmätare, och den andra för digitala enheter, inklusive datorer som bearbetar data på sådant språk. Denna bottenvågform ser ut som en fyrkantvåg med variabel fyllning, dvs. olika förhållande mellan maximala värden och minimivärden över tiden. Detta variabla innehåll kodar det binära värdet för signalen som ska konverteras, därav namnet "pulskodmodulering" - PCM.
Nu tillbaka till att konvertera en riktig analog signal. Vi vet redan att det kan beskrivas med en linje som visar jämnt föränderliga nivåer, och det finns inget sådant som en hoppande representation av dessa nivåer. Men för behoven av analog till digital omvandling måste vi införa en sådan process för att kunna mäta nivån på en analog signal från tid till annan och representera varje sådant uppmätt prov i digital form.
Det antogs att frekvensen vid vilken dessa mätningar skulle göras bör vara minst två gånger den högsta frekvensen som en person kan höra, och eftersom den är cirka 20 kHz är därför den mest 44,1 kHz är fortfarande en populär samplingsfrekvens. Beräkningen av samplingsfrekvensen är förknippad med ganska komplexa matematiska operationer, som i detta skede av vår kunskap om konverteringsmetoder inte är meningsfulla.
Mer är det bättre?
Allt som jag nämnde ovan kan tyda på att ju högre samplingsfrekvens, d.v.s. mäter nivån på en analog signal med jämna mellanrum, desto högre kvalitet på omvandlingen, eftersom den är - åtminstone i en intuitiv mening - mer exakt. Är det verkligen sant? Vi får veta detta om en månad.
