Music Creation. Mastering - 2. dio

O tome da je savladavanje u procesu muzičke produkcije zadnji korak na putu od ideje muzike do njene predaje primaocu pisao sam u prethodnom broju. Također smo pažljivo pogledali digitalno snimljeni zvuk, ali još nisam raspravljao o tome kako se ovaj audio, pretvoren u pretvarače naizmjeničnog napona, pretvara u binarni oblik.

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

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

Sinusoidna priroda ovih jednostavnih talasnih oblika varira sa vremenom i amplitudom, ovi talasni oblici se preklapaju, sabiraju, oduzimaju, moduliraju jedni druge i tako prvo stvaraju pojedinačne zvukove instrumenta, a zatim potpune mikseve i snimke.

Ono što vidimo na slici 2 su određeni atomi, molekuli koji sačinjavaju našu zvučnu materiju, ali u slučaju analognog signala takvih atoma nema - postoji jedna parna linija, bez tačaka koje označavaju naredna očitavanja (razlika se može vidjeti u sliku u koracima, koji su grafički aproksimirani da bi se dobio odgovarajući vizuelni efekat).

Međutim, budući da se reprodukcija snimljene muzike iz analognih ili digitalnih izvora mora obaviti pomoću mehaničkog elektromagnetnog pretvarača kao što je zvučnik ili pretvarač za slušalice, razlika između čistog analognog zvuka i digitalno obrađenog audio zamućenja je u većini slučajeva ogromna. U završnoj fazi, tj. kada slušamo, muzika dopire do nas na isti način kao i vibracije čestica vazduha uzrokovane pomeranjem dijafragme u sondi.

2. Molekuli koji čine naš zvuk su materija

analogna cifra

Postoje li čujne razlike između čistog analognog zvuka (tj. snimljenog analognog na analognom kasetofonu, miksanog na analognoj konzoli, komprimiranja na analognom disku, reproduciranja na analognom plejeru i pojačanog analognog pojačala) i digitalnog zvuka - pretvorenog iz analogno u digitalno, obrađeno i digitalno miksovano, a zatim obrađeno nazad u analogni oblik, da li je to tačno ispred pojačala ili praktično u samom zvučniku?

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

Istovremeno, pretpostavljamo da dovođenje zvuka u digitalni oblik, tj. eksplicitno atomizirano, ne utječe značajno na sam proces snimanja i obrade, pogotovo jer se ovi uzorci javljaju na frekvenciji koja je - barem teoretski - daleko iznad gornjih granica frekvencija koje čujemo, pa stoga i ova specifična zrnatost zvuka pretvorena u digitalnom obliku, nama je nevidljiv. Međutim, sa stanovišta savladavanja zvučnog materijala, to je veoma važno, o čemu ćemo kasnije.

Sada shvatimo kako se analogni signal pretvara u digitalni oblik, odnosno nula-jedan, tj. onaj gdje napon može imati samo dva nivoa: digitalni jedan nivo, što znači napon, i digitalni nulti nivo, tj. ova tenzija praktično ne postoji. Sve u digitalnom svijetu je ili jedan ili nula, nema međuvrijednosti. Naravno, postoji i takozvana fuzzy logika, gdje još uvijek postoje međustanja između stanja „uključeno“ ili „isključeno“, ali to nije primjenjivo na digitalne audio sisteme.

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

Transformacije prvi dio

Svaki akustični signal, bilo da se radi o vokalu, akustičnoj gitari ili bubnjevima, šalje se na kompjuter u digitalnom obliku, prvo se mora pretvoriti u naizmjenični električni signal. To se obično radi s mikrofonima kod kojih vibracije čestica zraka uzrokovane izvorom zvuka pokreću vrlo laganu strukturu dijafragme (3). Ovo može biti dijafragma uključena u kondenzatorsku kapsulu, traka od metalne folije u trakastom 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 proporcije frekvencije i nivoa koji odgovaraju istim parametrima oscilirajućih čestica zraka. Dakle, ovo je neka vrsta njegovog električnog analoga, koji se može dalje obraditi u uređajima koji obrađuju naizmjenični električni signal.

Prvo signal mikrofona mora biti pojačanjer je preslab da bi se koristio na bilo koji način. Tipičan izlazni napon mikrofona je reda hiljaditih dionica volta, izražen u milivoltima, a često u mikrovoltima ili milionitim 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 neophodan u svakom elektronskom sistemu da bude izvor energije, koji će onda modulirati AC signal. Što je ova energija čistija i efikasnija, što je manje podložna strujnim opterećenjima i smetnjama, to će čišći biti AC signal koji obrađuju elektronske komponente. Zato je napajanje, odnosno napajanje, toliko važno u svakom analognom audio sistemu.

4. Mikrofonsko pojačalo, takođe poznato kao pretpojačalo ili pretpojačalo

Mikrofonska pojačala, poznata i kao pretpojačala ili pretpojačala, dizajnirana su da pojačaju signal iz mikrofona (4). Njihov zadatak je da pojačaju signal, često i za nekoliko desetina decibela, što znači da povećaju njihov nivo za stotine ili više. Tako na izlazu pretpojačala dobijamo naizmenični napon koji je direktno proporcionalan ulaznom naponu, ali ga stotinama puta premašuje, tj. na nivou od frakcija do jedinica volti. Ovaj nivo signala je određen nivo linije a ovo je standardni radni nivo u audio uređajima.

Transformacija drugi dio

Analogni signal ovog nivoa se već može proći proces digitalizacije. To se radi pomoću alata koji se nazivaju analogno-digitalni pretvarači ili pretvarači (5). Proces konverzije u klasičnom PCM modu, tj. Pulsna širinska modulacija, trenutno najpopularniji način obrade, definirana je sa dva parametra: brzina uzorkovanja i dubina bita. Kao što s pravom sumnjate, što su ovi parametri veći, to je bolja konverzija i tačniji će signal biti dostavljen kompjuteru u digitalnom obliku.

5. Konverter ili analogno-digitalni pretvarač.

Opće pravilo za ovu vrstu konverzije uzorkovanje, odnosno uzimanje uzoraka analognog materijala i kreiranje njegovog digitalnog prikaza. Ovdje se interpretira trenutna vrijednost napona u analognom signalu i njegov nivo se digitalno predstavlja u binarnom sistemu (6).

Ovdje je, međutim, potrebno ukratko podsjetiti na osnove matematike, prema kojima se svaka brojčana vrijednost može predstaviti u bilo koji brojni sistem. Kroz historiju čovječanstva koristili su se i još uvijek se koriste različiti sistemi brojeva. Na primjer, koncepti kao što su tuce (12 komada) ili peni (12 tuceta, 144 komada) zasnovani su na duodecimalnom sistemu.

6. Vrijednosti napona u analognom signalu i prikaz njegovog nivoa u digitalnom obliku u binarnom sistemu

Za vreme koristimo mešovite sisteme - seksagezimalni za sekunde, minute i sate, duodecimalni izvod za dane i dane, sedmi sistem za dane u nedelji, četvorostruki sistem (takođe povezan sa duodecimalnim i seksagezimalnim sistemom) za nedelje u mesecu, duodecimalni sistem da označimo mjesece u godini, a zatim prelazimo na decimalni sistem, gdje se pojavljuju decenije, vijekovi i milenijumi. Mislim da primjer korištenja različitih sistema za izražavanje protoka vremena vrlo dobro pokazuje prirodu brojevnih sistema i da će vam omogućiti da se efikasnije krećete u pitanjima vezanim za konverziju.

U slučaju analogne u digitalnu konverziju, mi ćemo biti najčešći pretvoriti decimalne vrijednosti u binarne vrijednosti. Decimalno jer se mjerenje za svaki uzorak obično izražava u mikrovoltima, milivoltima i voltima. Tada će ova vrijednost biti izražena u binarnom sistemu, tj. koristeći dva bita koja u njemu funkcionišu - 0 i 1, koji označavaju dva stanja: nema napona ili njegovo prisustvo, isključeno ili uključeno, struja ili ne, itd. takozvana promena algoritama sa kojima imamo posla, na primer, u odnosu na konektore ili druge digitalne procesore.

Ti si nula; ili jedan

Sa ove dvije cifre, nule i jedinice, možete izraziti svaku numeričku vrijednostbez obzira na njegovu veličinu. Kao primjer, uzmite u obzir broj 10. Ključ za razumijevanje decimalne u binarnu konverziju je da broj 1 u binarnom obliku, baš kao i u decimalnom, ovisi o njegovoj poziciji u nizu brojeva.

Ako je 1 na kraju binarnog niza, onda 1, ako je u drugom s kraja - onda 2, na trećoj poziciji - 4, a na četvrtoj poziciji - 8 - sve u decimali. U decimalnom sistemu, isti 1 na kraju je 10, pretposljednji 100, treći 1000, četvrti XNUMX je primjer za razumijevanje analogije.

Dakle, ako želimo da predstavimo 10 u binarnom obliku, moraćemo da predstavimo 1 i 1, tako da kao što sam rekao, to bi bilo 1010 na četvrtom mestu i XNUMX na drugom, što je XNUMX.

Ako bismo trebali pretvarati napone od 1 do 10 volti bez razlomanih vrijednosti, tj. koristeći samo cijele brojeve, dovoljan je pretvarač koji može predstavljati 4-bitne sekvence u binarnom obliku. 4-bitni jer će ova konverzija 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 string na puna četiri bita tako da svaki binarni broj ima istu sintaksu i zauzima istu količinu prostora. U grafičkom obliku, takav prevod cijelih brojeva iz decimalnog sistema u binarni je prikazan na slici 7.

7. Pretvorite cijele brojeve u decimalnom sistemu u binarni sistem

I gornji i donji valni oblici predstavljaju iste vrijednosti, osim što je prvi razumljiv, na primjer, za analogne uređaje, kao što su linearni mjerači naponskog nivoa, a drugi za digitalne uređaje, uključujući računare koji obrađuju podatke na tom jeziku. Ovaj donji talasni oblik izgleda kao kvadratni talas promenljivog punjenja, tj. različit odnos maksimalnih i minimalnih vrednosti tokom vremena. Ovaj promenljivi sadržaj kodira binarnu vrednost signala koji treba da se konvertuje, otuda i naziv "pulsno kodna modulacija" - PCM.

Sada se vratimo na pretvaranje pravog analognog signala. Već znamo da se može opisati linijom koja prikazuje nivoe koji se glatko mijenjaju, a ne postoji takva stvar kao što je skakanje ovih nivoa. Međutim, za potrebe analogne u digitalnu konverziju moramo uvesti takav proces da bismo mogli s vremena na vrijeme mjeriti nivo analognog signala i svaki takav izmjereni uzorak predstaviti 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 ostaje popularna brzina uzorkovanja. Proračun brzine uzorkovanja povezan je sa prilično složenim matematičkim operacijama, što u ovoj fazi našeg poznavanja metoda konverzije nema smisla.

Više je bolje?

Sve što sam gore naveo može ukazivati ​​na to da je veća frekvencija uzorkovanja, tj. mjerenjem nivoa analognog signala u pravilnim intervalima, to je veći kvalitet konverzije, jer je - barem u intuitivnom smislu - precizniji. Da li je to zaista istina? O ovome ćemo znati za mjesec dana.