Stvaranje glazbe. Mastering - dio 2

O tome da je svladavanje u procesu glazbene produkcije posljednji korak na putu od ideje glazbe do njezine predaje primatelju pisao sam u prošlom broju. Također smo pomno pogledali digitalno snimljeni zvuk, ali još nisam raspravljao o tome kako se ovaj audio, pretvoren u pretvarače izmjeničnog napona, pretvara u binarni oblik.

1. Svaki složeni zvuk, čak i vrlo visokog stupnja složenosti, zapravo se sastoji od mnogo jednostavnih sinusoidnih zvukova.

Prethodni članak završio sam pitanjem, kako je moguće da je u tako valovitom valu (1) sav glazbeni sadržaj kodiran, čak i ako je riječ o mnogim instrumentima koji sviraju polifone dionice? Evo odgovora: to je zbog činjenice da svaki složeni zvuk, čak i vrlo složen, stvarno jest sastoji se od mnogo jednostavnih sinusoidnih zvukova.

Sinusoidna priroda ovih jednostavnih valnih oblika varira s vremenom i amplitudom, ti valni oblici se međusobno preklapaju, zbrajaju, oduzimaju, moduliraju i tako prvo stvaraju pojedinačne zvukove instrumenta, a zatim potpune mikseve i snimke.

Ono što vidimo na slici 2 su određeni atomi, molekule koje čine našu zvučnu materiju, ali u slučaju analognog signala takvih atoma nema - postoji jedna ravnomjerna linija, bez točkica koje označavaju naknadna očitavanja (razlika se vidi na slika je u koracima, koji su grafički aproksimirani kako bi se dobio odgovarajući vizualni učinak).

Međutim, budući da se reprodukcija snimljene glazbe iz analognih ili digitalnih izvora mora izvoditi pomoću mehaničke elektromagnetske sonde kao što je pretvarač zvučnika ili slušalica, razlika između čistog analognog zvuka i digitalno obrađenog audio zamućenja je u većini slučajeva ogromna. U završnoj fazi, tj. pri slušanju glazba dopire do nas na isti način kao i vibracije čestica zraka uzrokovane pomicanjem dijafragme u sondi.

2. Molekule koje čine naš zvuk su materije

analogna znamenka

Postoje li zvučne razlike između čistog analognog zvuka (tj. analognog snimljenog na analognom magnetofonu, miksanog na analognoj konzoli, komprimiranog na analognom disku, reproduciranog na analognom playeru i pojačanom analognom pojačalu) ​​i digitalnog zvuka - pretvorenog iz analogno u digitalno, obrađeno i miksano digitalno i zatim obrađeno natrag u analogni oblik, je li to točno ispred pojačala ili praktički u samom zvučniku?

U velikoj većini slučajeva, radije ne, iako kada bismo snimili isti glazbeni materijal na oba načina, a zatim ga reproducirali, razlike bi se svakako mogle čuti. Međutim, to će biti prije zbog prirode alata koji se koriste u tim procesima, njihovih karakteristika, svojstava, a često i ograničenja, nego same činjenice korištenja analogne ili digitalne tehnologije.

Pritom pretpostavljamo da je dovođenje zvuka u digitalni oblik, tj. do eksplicitno atomizirane, ne utječe bitno na sam proces snimanja i obrade, tim više što se ti uzorci javljaju na frekvenciji koja je - barem teoretski - daleko iznad gornjih granica frekvencija koje čujemo, pa se stoga ta specifična zrnatost zvuka pretvara u digitalni oblik, nama nevidljiv. No, sa stajališta svladavanja zvučnog materijala to je vrlo važno, o čemu ćemo kasnije.

Sada shvatimo kako se analogni signal pretvara u digitalni oblik, naime nula-jedan, t.j. onaj gdje napon može imati samo dvije razine: digitalnu jednu razinu, što znači napon, i digitalnu nultu razinu, t.j. ova napetost praktički ne postoji. Sve je u digitalnom svijetu ili jedan ili nula, nema međuvrijednosti. Naravno, postoji i takozvana neizrazita logika, gdje još uvijek postoje međustanja između stanja "uključeno" ili "isključeno", ali to nije primjenjivo na digitalne audio sustave.

3. Vibracije čestica zraka uzrokovane izvorom zvuka pokrenule su vrlo laganu strukturu membrane.

Transformacije prvi dio

Svaki zvučni signal, bilo da se radi o vokalu, akustičnoj gitari ili bubnjevima, šalje se na računalo u digitalnom obliku, najprije se mora pretvoriti u izmjenični električni signal. To se obično radi s mikrofonima u kojima vibracije čestica zraka uzrokovane izvorom zvuka pokreću vrlo laganu strukturu dijafragme (3). To može biti dijafragma uključena u kondenzatorsku kapsulu, traka od metalne folije u vrpcanom mikrofonu ili dijafragma sa zavojnicom pričvršćenom na nju u dinamičkom mikrofonu.

U svakom od ovih slučajeva na izlazu mikrofona pojavljuje se vrlo slab, oscilirajući električni signalkoji u većoj ili manjoj mjeri čuva omjere frekvencije i razine koji odgovaraju istim parametrima oscilirajućih čestica zraka. Dakle, ovo je svojevrsni njegov električni analog, koji se može dalje obraditi u uređajima koji obrađuju izmjenični električni signal.

Od početka signal mikrofona mora biti pojačanjer je preslab da bi se na bilo koji način koristio. Tipični izlazni napon mikrofona je reda tisućinki volta, izražen u milivoltima, a često u mikrovoltima ili milijuntim dijelovima volta. Za usporedbu, dodajmo da konvencionalna baterija tipa prsta proizvodi napon od 1,5 V, a riječ je o konstantnom naponu koji nije podložan modulaciji, što znači da ne prenosi nikakve zvučne informacije.

Međutim, istosmjerni napon je potreban u bilo kojem elektroničkom sustavu kako bi bio izvor energije, koji će tada modulirati izmjenični signal. Što je ova energija čišća i učinkovitija, što je manje podložna strujnim opterećenjima i smetnjama, to će AC signal koji obrađuju elektroničke komponente biti čišći. Zato je napajanje, odnosno napajanje, toliko važno u svakom analognom audio sustavu.

4. Mikrofonsko pojačalo, također poznato kao pretpojačalo ili pretpojačalo

Mikrofonska pojačala, također poznata kao pretpojačala ili pretpojačala, dizajnirana su za pojačavanje signala s mikrofona (4). Njihova je zadaća pojačati signal, često čak i za nekoliko desetaka decibela, što znači povećati njihovu razinu za stotine ili više. Tako na izlazu pretpojačala dobivamo izmjenični napon koji je izravno proporcionalan ulaznom naponu, ali ga više stotina puta, t.j. na razini od frakcija do jedinica volti. Ova razina signala je određena razina linije a to je standardna radna razina u audio uređajima.

Transformacija drugi dio

Analogni signal ove razine već se može proći proces digitalizacije. To se radi pomoću alata koji se nazivaju analogno-digitalni pretvarači ili pretvarači (5). Proces pretvorbe u klasičnom PCM načinu, t.j. Modulacija širine impulsa, trenutno najpopularniji način obrade, definirana je s dva parametra: brzina uzorkovanja i dubina bita. Kao što ispravno sumnjate, što su ti parametri veći, to je bolja pretvorba i točniji će signal biti dostavljen računalu u digitalnom obliku.

5. Pretvarač ili analogno-digitalni pretvarač.

Opće pravilo za ovu vrstu pretvorbe uzimanje uzorka, odnosno uzimanje uzoraka analognog materijala i stvaranje digitalnog prikaza istog. Ovdje se interpretira trenutna vrijednost napona u analognom signalu i njegova razina se digitalno prikazuje u binarnom sustavu (6).

Ovdje se, međutim, potrebno ukratko prisjetiti osnova matematike prema kojima se svaka brojčana vrijednost može prikazati u bilo koji brojevni sustav. Kroz povijest čovječanstva koristili su se i još uvijek se koriste različiti brojevni sustavi. Na primjer, koncepti kao što su tucet (12 komada) ili peni (12 tuceta, 144 komada) temelje se na duodecimalnom sustavu.

6. Vrijednosti napona u analognom signalu i prikaz njegove razine u digitalnom obliku u binarnom sustavu

Za vrijeme koristimo mješovite sustave - seksagezimalni za sekunde, minute i sate, duodecimalni izvod za dane i dane, sedmi sustav za dane u tjednu, četvorni sustav (također povezan s duodecimalnim i seksagezimalnim sustavom) za tjedne u mjesecu, duodecimalni sustav za označavanje mjeseci u godini, a zatim prelazimo na decimalni sustav, gdje se pojavljuju desetljeća, stoljeća i tisućljeća. Mislim da primjer korištenja različitih sustava za izražavanje protoka vremena vrlo dobro pokazuje prirodu brojevnih sustava i omogućit će vam da se učinkovitije snalazite u pitanjima vezanim uz pretvorbu.

U slučaju analogne u digitalnu pretvorbu bit ćemo najčešći pretvoriti decimalne vrijednosti u binarne vrijednosti. Decimalni jer se mjerenje za svaki uzorak obično izražava u mikrovoltima, milivoltima i voltima. Tada će ta vrijednost biti izražena u binarnom sustavu, tj. koristeći dva bita koji funkcioniraju u njemu - 0 i 1, koji označavaju dva stanja: nema napona ili njegovu prisutnost, isključeno ili uključeno, struja ili ne, itd. Na taj način izbjegavamo izobličenje, a sve radnje postaju puno jednostavnije u provedbi kroz primjenu tzv. promjena algoritama s kojima imamo posla, primjerice, u odnosu na konektore ili druge digitalne procesore.

Ti si nula; ili jedan

S ove dvije znamenke, nule i jedinice, možete izraziti svaku brojčanu vrijednostbez obzira na njegovu veličinu. Kao primjer, uzmite u obzir broj 10. Ključ za razumijevanje pretvorbe decimalnog u binarnu je to da broj 1 u binarnom obliku, baš kao i u decimalnom, ovisi o svojoj poziciji u nizu brojeva.

Ako je 1 na kraju binarnog niza, onda je 1, ako je na drugom od kraja - onda je 2, na trećem mjestu - 4, a na četvrtom mjestu - 8 - sve u decimalnom obliku. U decimalnom sustavu, ista 1 na kraju je 10, pretposljednja 100, treća 1000, četvrta XNUMX je primjer za razumijevanje analogije.

Dakle, ako želimo predstaviti 10 u binarnom obliku, trebat ćemo predstaviti 1 i 1, pa kao što sam rekao, to bi bilo 1010 na četvrtom mjestu i XNUMX na drugom, što je XNUMX.

Ako bismo trebali pretvoriti napone od 1 do 10 volti bez razlomaka, t.j. koristeći samo cijele brojeve, dovoljan je pretvarač koji može predstavljati 4-bitne sekvence u binarnom obliku. 4-bitni jer će ova pretvorba binarnog broja zahtijevati do četiri znamenke. U praksi će to izgledati ovako:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

Te vodeće nule za brojeve od 1 do 7 samo dodaju niz na puna četiri bita tako da svaki binarni broj ima istu sintaksu i zauzima istu količinu prostora. U grafičkom obliku takav prijevod cijelih brojeva iz decimalnog sustava u binarni prikazan je na slici 7.

7. Pretvorite cijele brojeve u decimalnom sustavu u binarni sustav

I gornji i donji valni oblik predstavljaju iste vrijednosti, osim što je prvi razumljiv, na primjer, za analogne uređaje, kao što su linearni mjerači razine napona, a drugi za digitalne uređaje, uključujući računala koja obrađuju podatke na takvom jeziku. Ovaj donji valni oblik izgleda kao kvadratni val promjenjivog punjenja, tj. različit omjer maksimalnih vrijednosti prema minimalnim vrijednostima tijekom vremena. Ovaj varijabilni sadržaj kodira binarnu vrijednost signala koji se pretvara, otuda i naziv "pulsna kodna modulacija" - PCM.

Sada se vratimo na pretvaranje pravog analognog signala. Već znamo da se može opisati linijom koja prikazuje razine koje se glatko mijenjaju, a ne postoji takva stvar kao što je skakanje ovih razina. Međutim, za potrebe analogno-digitalne pretvorbe moramo uvesti takav proces kako bismo s vremena na vrijeme mogli mjeriti razinu analognog signala i svaki takav izmjereni uzorak prikazati u digitalnom obliku.

Pretpostavljalo se da frekvencija na kojoj će se vršiti ova mjerenja treba biti najmanje dvostruko veća od najviše frekvencije koju čovjek može čuti, a budući da je otprilike 20 kHz, stoga je najviše 44,1 kHz i dalje je popularna brzina uzorkovanja. Proračun brzine uzorkovanja povezan je s prilično složenim matematičkim operacijama, što u ovoj fazi našeg poznavanja metoda pretvorbe nema smisla.

Više je bolje?

Sve što sam gore spomenuo može ukazivati ​​na to da je veća frekvencija uzorkovanja, t.j. mjereći razinu analognog signala u pravilnim intervalima, to je veća kvaliteta pretvorbe, jer je - barem u intuitivnom smislu - točnija. Je li to stvarno istina? O tome ćemo znati za mjesec dana.