Zenealkotás. Mastering – 2. rész

Arról, hogy a zenekészítés folyamatában a mastering az utolsó lépés a zene ötletétől a címzetthez való eljuttatásáig, az előző számban írtam. A digitálisan rögzített hangot is alaposan megvizsgáltuk, de még nem taglaltam, hogy ez az AC feszültség átalakítóvá alakított hang hogyan alakul bináris formává.

1. Minden összetett hang, még a nagyon összetett hang is, valójában sok egyszerű szinuszos hangból áll.

Az előző cikket azzal a kérdéssel zártam, hogy hogyan lehetséges, hogy egy ilyen hullámzó hullámban (1) minden zenei tartalom kódolva van, még akkor is, ha sok többszólamú hangszerről beszélünk? Íme a válasz: ez annak a ténynek köszönhető, hogy minden összetett hang, még nagyon összetett is, valóban sok egyszerű szinuszos hangból áll.

Ezeknek az egyszerű hullámformáknak a szinuszos jellege az idő és az amplitúdó függvényében is változik, ezek a hullámformák átfedik egymást, összeadják, kivonják, modulálják egymást és így először egyedi hangszerhangokat, majd komplett mixeket és felvételeket hoznak létre.

A 2. ábrán bizonyos atomokat, molekulákat látunk, amelyek a hanganyagunkat alkotják, de egy analóg jel esetén nincsenek ilyen atomok - van egy páros vonal, pontok nélkül, amelyek a későbbi leolvasásokat jelölik (a különbség látható az ábra lépésekben, amelyeket grafikusan közelítünk a megfelelő vizuális hatás eléréséhez).

Mivel azonban az analóg vagy digitális forrásokból felvett zenét mechanikus elektromágneses átalakítóval, például hangszóróval vagy fejhallgató-átalakítóval kell lejátszani, a tiszta analóg hang és a digitálisan feldolgozott hang közötti különbség túlnyomó többsége elmosódik. A végső szakaszban, i.e. hallgatáskor a zene ugyanúgy eljut hozzánk, mint a légrészecskék rezgései, amelyeket a transzducerben lévő membrán mozgása okoz.

2. A hangunkat alkotó molekulák számítanak

analóg számjegy

Van-e hallható különbség a tiszta analóg hang (azaz analóg magnóval felvett analóg, analóg konzolon keverve, analóg lemezre tömörített, analóg lejátszón és erősített analóg erősítőn lejátszott) és a digitális hang között – átszámítva analógról digitálisra, feldolgozva és digitálisan keverve, majd vissza feldolgozva analóg formába, ez közvetlenül az erősítő előtt vagy gyakorlatilag magában a hangszóróban van?

Az esetek túlnyomó többségében inkább nem, pedig ha ugyanazt a zenei anyagot mindkét módon rögzítenénk, majd visszajátszanánk, akkor biztosan érezhetőek lennének a különbségek. Ez azonban inkább az ezekben a folyamatokban használt eszközök természetéből, jellemzőikből, tulajdonságaikból és gyakran korlátaiból adódik, mintsem az analóg vagy digitális technológia használatának tényéből.

Ugyanakkor feltételezzük, hogy a hang digitális formába hozása, i.e. kifejezetten porlasztott, magát a felvételi és feldolgozási folyamatot nem befolyásolja jelentősen, főleg, hogy ezek a minták olyan frekvencián fordulnak elő, amely - legalábbis elméletileg - messze meghaladja a hallható frekvenciák felső határát, és ezért a hang e sajátos szemcséssége. digitális formába konvertálva számunkra láthatatlan. A hanganyag elsajátítása szempontjából azonban nagyon fontos, erről majd később lesz szó.

Most nézzük meg, hogyan alakul át az analóg jel digitális formába, nevezetesen nulla-egyessé, azaz. olyat, ahol a feszültségnek csak két szintje lehet: a digitális egyszintű, ami feszültséget jelent, és a digitális nullaszintű, pl. ez a feszültség gyakorlatilag nem létezik. A digitális világban minden vagy egy vagy nulla, nincsenek köztes értékek. Természetesen létezik az úgynevezett fuzzy logika is, ahol még mindig vannak köztes állapotok az „on” vagy „off” állapotok között, de ez nem alkalmazható digitális audiorendszerekre.

3. A levegő részecskéinek hangforrás okozta rezgései megmozgatják a membrán nagyon könnyű szerkezetét.

Átváltozások első rész

Bármilyen akusztikus jel, legyen az ének, akusztikus gitár vagy dob, digitális formában kerül a számítógépre, először váltakozó elektromos jellé kell alakítani. Ez általában olyan mikrofonokkal történik, amelyekben a levegő részecskéinek a hangforrás által okozott rezgései nagyon könnyű membránszerkezetet hajtanak végre (3). Ez lehet a kondenzátorkapszulában található membrán, egy szalagmikrofon fémfóliaszalagja vagy egy dinamikus mikrofonban egy tekercssel ellátott membrán.

Ezen esetek mindegyikében nagyon gyenge, oszcilláló elektromos jel jelenik meg a mikrofon kimeneténamely kisebb-nagyobb mértékben megőrzi az oszcilláló levegőrészecskék azonos paramétereinek megfelelő frekvencia és szint arányait. Ez tehát ennek egyfajta elektromos analógja, amely váltakozó elektromos jelet feldolgozó készülékekben tovább feldolgozható.

Kezdetben a mikrofon jelét fel kell erősítenimert túl gyenge ahhoz, hogy bármilyen módon használjuk. A mikrofon tipikus kimeneti feszültsége ezred volt, millivoltban kifejezve, és gyakran mikrovoltban vagy milliomod voltban. Összehasonlításképpen tegyük hozzá, hogy egy hagyományos ujjas akkumulátor 1,5 V-os feszültséget produkál, ez pedig egy állandó feszültség, amely nem modulációnak van kitéve, vagyis nem továbbít semmilyen hanginformációt.

Azonban minden elektronikus rendszerben egyenáramú feszültségre van szükség energiaforrásként, amely azután modulálja az AC jelet. Minél tisztább és hatékonyabb ez az energia, minél kevésbé van kitéve áramterhelésnek és zavaroknak, annál tisztább lesz az elektronikus alkatrészek által feldolgozott váltakozó áramú jel. Éppen ezért a tápegység, nevezetesen a tápegység olyan fontos minden analóg audiorendszerben.

4. Mikrofonerősítő, más néven előerősítő vagy előerősítő

A mikrofonerősítők, más néven előerősítők vagy előerősítők, a mikrofonokból érkező jelek erősítésére szolgálnak (4). Feladatuk a jel erősítése, gyakran akár több tíz decibellel is, ami azt jelenti, hogy több százzal vagy még többel megnövelik a jelszintjüket. Így az előerősítő kimenetén a bemeneti feszültséggel egyenesen arányos, de azt több százszoros váltakozó feszültséget kapunk, azaz. töredéktől volt mértékegységig terjedő szinten. Ez a jelszint meghatározásra kerül vonal szinten és ez az audioeszközök szabványos működési szintje.

Átalakítás második rész

Egy ilyen szintű analóg jelet már át lehet adni digitalizálási folyamat. Ez az úgynevezett analóg-digitális átalakítók vagy átalakítók (5) segítségével történik. Az átalakítási folyamat klasszikus PCM módban, pl. Az impulzusszélesség-modulációt, amely jelenleg a legnépszerűbb feldolgozási mód, két paraméter határozza meg: mintavételi sebesség és bitmélység. Amint azt jogosan gyanítja, minél magasabbak ezek a paraméterek, annál jobb az átalakítás, és annál pontosabb a jel digitális formában továbbítva a számítógéphez.

5. Átalakító vagy analóg-digitális átalakító.

Az ilyen típusú átalakítás általános szabálya mintavétel, azaz mintákat veszünk az analóg anyagokból és digitális reprezentációt készítünk róla. Itt az analóg jelben lévő feszültség pillanatnyi értékét értelmezzük, és annak szintjét digitálisan ábrázoljuk a bináris rendszerben (6).

Itt azonban szükséges röviden felidézni a matematika alapjait, amelyek szerint bármilyen számérték ábrázolható bármilyen számrendszer. Az emberiség története során különféle számrendszereket használtak és használnak ma is. Például az olyan fogalmak, mint a tucat (12 darab) vagy a penny (12 tucat, 144 darab) a duodecimális rendszeren alapulnak.

6. Feszültségértékek analóg jelben és szintjének megjelenítése digitális formában bináris rendszerben

Az idő szempontjából vegyes rendszereket használunk - hatszázalékos a másodpercekre, percekre és órákra, duodecimális derivált a napokra és napokra, hetedik rendszer a hét napjaira, négyes rendszer (a duodecimális és hatszázalékos rendszerre is vonatkozik) egy hónap heteire, duodecimális rendszer az év hónapjainak jelzésére, majd áttérünk a decimális rendszerre, ahol évtizedek, évszázadok, évezredek jelennek meg. Úgy gondolom, hogy az idő múlását kifejező különböző rendszerek alkalmazásának példája nagyon jól mutatja a számrendszerek természetét, és lehetővé teszi a konverzióval kapcsolatos kérdések hatékonyabb eligazodását.

Az analóg-digitális átalakítás esetében mi leszünk a leggyakoribbak konvertálja a decimális értékeket bináris értékekké. Tizedes, mert az egyes minták mérését általában mikrovoltban, millivoltban és voltban fejezik ki. Ekkor ez az érték a bináris rendszerben lesz kifejezve, azaz. két benne működő bitet használunk - 0 és 1, amelyek két állapotot jelölnek: nincs feszültség vagy annak jelenléte, ki vagy be, áram vagy nincs stb. Így elkerüljük a torzítást, és minden művelet végrehajtása sokkal egyszerűbbé válik a az úgynevezett algoritmusváltás, amellyel például a csatlakozók vagy más digitális processzorok kapcsán van dolgunk.

Te nulla vagy; vagy egy

Ezzel a két számjeggyel, nullákkal és egyesekkel kifejezheti minden numerikus értékméretétől függetlenül. Példaként tekintsük a 10-es számot. A decimális bináris átalakítás megértésének kulcsa az, hogy a bináris 1-es szám, csakúgy, mint a decimálisban, attól függ, hogy hol helyezkedik el a számsorban.

Ha 1 a bináris karakterlánc végén van, akkor 1, ha a másodikban a végétől - akkor 2, a harmadik helyen - 4, és a negyedik helyen - 8 - mindez tizedesjegyben. A decimális rendszerben ugyanaz az 1 a végén 10, az utolsó előtti 100, a harmadik 1000, a negyedik XNUMX példa az analógia megértésére.

Tehát, ha a 10-et bináris formában akarjuk ábrázolni, akkor egy 1-at és egy 1-t kell képviselnünk, tehát ahogy mondtam, ez 1010 lenne a negyedik helyen és XNUMX a másodikban, ami XNUMX.

Ha a feszültségeket törtértékek nélkül kellett 1-ről 10 V-ra konvertálnunk, pl. csak egész számokat használva elegendő egy olyan konverter, amely 4 bites sorozatokat tud binárisan ábrázolni. 4 bites, mert ehhez a bináris számkonverzióhoz legfeljebb négy számjegyre lesz szükség. A gyakorlatban ez így fog kinézni:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

Az 1-től 7-ig tartó számok bevezető nullái egyszerűen a teljes négy bitre írják be a karakterláncot, így minden bináris szám azonos szintaxissal rendelkezik, és ugyanannyi helyet foglal el. Grafikus formában az egész számok decimális rendszerből binárisra történő fordítását a 7. ábra mutatja.

7. Konvertálja a decimális rendszerben lévő egész számokat bináris rendszerré

Mind a felső, mind az alsó hullámforma ugyanazokat az értékeket képviseli, kivéve, hogy az előbbi érthető például az analóg eszközökhöz, például a lineáris feszültségszintmérőkhöz, a második pedig a digitális eszközökhöz, beleértve az ilyen nyelven adatokat feldolgozó számítógépeket is. Ez az alsó hullámforma úgy néz ki, mint egy változó kitöltésű négyzethullám, azaz. a maximális értékek és a minimális értékek eltérő aránya az idő függvényében. Ez a változó tartalom az átalakítandó jel bináris értékét kódolja, innen ered az "impulzuskód moduláció" elnevezés - PCM.

Most térjünk vissza a valódi analóg jel átalakításához. Azt már tudjuk, hogy leírható egy simán változó szinteket ábrázoló vonallal, és nincs olyan, hogy e szintek ugráló ábrázolása. Az analóg-digitális átalakítás igényeihez azonban be kell vezetnünk egy ilyen eljárást, hogy időnként meg tudjuk mérni az analóg jel szintjét, és minden ilyen mért mintát digitális formában ábrázolni.

Feltételezték, hogy a mérések frekvenciája legalább kétszerese legyen annak a legmagasabb frekvenciának, amelyet egy személy hall, és mivel ez körülbelül 20 kHz, ezért a legtöbb A 44,1 kHz továbbra is népszerű mintavételi frekvencia. A mintavételezési gyakoriság számítása meglehetősen bonyolult matematikai műveletekkel jár, aminek a konverziós módszerek ismeretének jelenlegi szakaszában nincs értelme.

A több jobb?

Mindaz, amit fentebb említettem, arra utalhat, hogy minél nagyobb a mintavételi frekvencia, pl. Ha rendszeres időközönként mérjük az analóg jel szintjét, annál jobb az átalakítás minősége, mert az - legalábbis intuitív értelemben - pontosabb. Tényleg igaz? Ezt egy hónap múlva tudni fogjuk.