Musiekskepping. Bemeestering - deel 2
Ek het in die vorige uitgawe geskryf oor die feit dat bemeestering in die proses van musiekproduksie die laaste stap is op die pad van die idee van musiek tot die aflewering daarvan aan die ontvanger. Ons het ook noukeurig na digitaal opgeneemde oudio gekyk, maar ek het nog nie bespreek hoe hierdie oudio, omgeskakel na WS-spanning-omskakelaars, na binêre vorm omgeskakel word nie.
1. Elke komplekse klank, selfs 'n baie hoë graad van kompleksiteit, bestaan eintlik uit baie eenvoudige sinusvormige klanke.
Ek het die vorige artikel afgesluit met die vraag, hoe is dit moontlik dat in so 'n golwende golf (1) alle musikale inhoud geënkodeer word, selfs al praat ons van baie instrumente wat polifoniese dele speel? Hier is die antwoord: dit is te wyte aan die feit dat enige komplekse klank, selfs baie kompleks, werklik is dit bestaan uit baie eenvoudige sinusvormige klanke.
Die sinusvormige aard van hierdie eenvoudige golfvorme wissel met beide tyd en amplitude, hierdie golfvorms oorvleuel, optel, trek mekaar af, moduleer en skep dus eers individuele instrumentklanke en voltooi dan mengsels en opnames.
Wat ons in figuur 2 sien is sekere atome, molekules waaruit ons klankmateriaal bestaan, maar in die geval van 'n analoogsein is daar nie sulke atome nie - daar is een ewe lyn, sonder kolletjies wat daaropvolgende lesings merk (die verskil kan gesien word in die figuur in as stappe, wat grafies benader word om die ooreenstemmende visuele effek te verkry).
Aangesien die terugspeel van opgeneemde musiek vanaf analoog of digitale bronne egter gedoen moet word met behulp van 'n meganiese elektromagnetiese omskakelaar soos 'n luidspreker of koptelefoonomskakelaar, vervaag die oorgrote meerderheid van die verskil tussen suiwer analoog oudio en digitaal verwerkte oudio. Op die finale stadium, d.w.s. wanneer daar geluister word, bereik die musiek ons op dieselfde manier as die vibrasies van lugdeeltjies wat veroorsaak word deur die beweging van die diafragma in die transducer.
2. Molekules waaruit ons klankmateriaal bestaan
analoog syfer
Is daar enige hoorbare verskille tussen suiwer analoog oudio (d.i. aangeteken analoog op 'n analoog bandopnemer, gemeng op 'n analoog konsole, saamgepers op 'n analoog skyf, teruggespeel op 'n analoog speler en versterkte analoog versterker) en digitale oudio - omgeskakel vanaf analoog na digitaal, digitaal verwerk en gemeng en dan terug verwerk na analoog vorm, is dit reg voor die versterker of feitlik in die luidspreker self?
In die oorgrote meerderheid van gevalle, liewer nie, alhoewel as ons dieselfde musiekmateriaal op beide maniere opneem en dan terugspeel, sou die verskille beslis hoorbaar wees. Dit sal egter eerder te wyte wees aan die aard van die gereedskap wat in hierdie prosesse gebruik word, hul eienskappe, eienskappe en dikwels beperkings, as die feit dat analoog of digitale tegnologie gebruik word.
Terselfdertyd neem ons aan dat om die klank na 'n digitale vorm te bring, d.w.s. om eksplisiet te atomiseer, beïnvloed nie die opname- en verwerkingsproses self noemenswaardig nie, veral aangesien hierdie monsters plaasvind teen 'n frekwensie wat - ten minste teoreties - ver buite die boonste grense van die frekwensies is wat ons hoor, en dus hierdie spesifieke korreligheid van die klank wat omgeskakel word. na digitale vorm, is vir ons onsigbaar. Uit die oogpunt van die bemeestering van die klankmateriaal is dit egter baie belangrik, en ons sal later daaroor praat.
Kom ons kyk nou uit hoe die analoog sein na digitale vorm omgeskakel word, naamlik nul-een, d.w.s. een waar die spanning slegs twee vlakke kan hê: die digitale een vlak, wat spanning beteken, en die digitale nulvlak, m.a.w. hierdie spanning bestaan feitlik nie. Alles in die digitale wêreld is óf een óf nul, daar is geen tussenwaardes nie. Natuurlik is daar ook die sogenaamde fuzzy logika, waar daar steeds tussentoestande tussen die "aan" of "af" toestande is, maar dit is nie van toepassing op digitale oudiostelsels nie.
3. Vibrasies van lugdeeltjies veroorsaak deur 'n klankbron het 'n baie ligte struktuur van die membraan aan die gang gesit.
Transformasies Deel Een
Enige akoestiese sein, of dit nou koor, akoestiese kitaar of tromme is, word in digitale vorm na die rekenaar gestuur, dit moet eers in 'n afwisselende elektriese sein omgeskakel word. Dit word gewoonlik gedoen met mikrofone waarin vibrasies van lugdeeltjies wat deur die klankbron veroorsaak word, 'n baie ligte diafragmastruktuur aandryf (3). Dit kan die diafragma wees wat in 'n kondensorkapsule ingesluit is, 'n metaalfoelieband in 'n lintmikrofoon, of 'n diafragma met 'n spoel wat in 'n dinamiese mikrofoon daaraan geheg is.
In elk van hierdie gevalle 'n baie swak, ossillerende elektriese sein verskyn by die uitset van die mikrofoonwat in 'n mindere of meerdere mate die verhoudings van frekwensie en vlak behou wat ooreenstem met dieselfde parameters van ossillerende lugdeeltjies. Dit is dus 'n soort elektriese analoog daarvan, wat verder verwerk kan word in toestelle wat 'n afwisselende elektriese sein verwerk.
Van die begin af mikrofoonsein moet versterk wordwant dit is te swak om op enige manier gebruik te word. 'n Tipiese mikrofoonuitsetspanning is in die orde van duisendstes van 'n volt, uitgedruk in millivolt, en dikwels in mikrovolt of miljoenste van 'n volt. Ter vergelyking, kom ons voeg by dat 'n konvensionele vingertipe battery 'n spanning van 1,5 V produseer, en dit is 'n konstante spanning wat nie onderhewig is aan modulasie nie, wat beteken dat dit geen klankinligting oordra nie.
GS-spanning word egter in enige elektroniese stelsel benodig om die bron van energie te wees, wat dan die WS-sein sal moduleer. Hoe skoner en doeltreffender hierdie energie is, hoe minder dit onderhewig is aan huidige ladings en steurings, hoe skoner sal die AC-sein wees wat deur die elektroniese komponente verwerk word. Daarom is die kragtoevoer, naamlik die kragtoevoer, so belangrik in enige analoog oudiostelsel.
4. Mikrofoonversterker, ook bekend as voorversterker of voorversterker
Mikrofoonversterkers, ook bekend as voorversterkers of voorversterkers, is ontwerp om die sein vanaf mikrofone te versterk (4). Hulle taak is om die sein te versterk, dikwels selfs met etlike tientalle desibels, wat beteken om hul vlak met honderde of meer te verhoog. Dus, by die uitset van die voorversterker kry ons 'n wisselspanning wat direk eweredig is aan die insetspanning, maar dit met honderde kere oorskry, d.w.s. op 'n vlak van breuke tot eenhede van volt. Hierdie seinvlak word bepaal lynvlak en dit is die standaard bedryfsvlak in klanktoestelle.
Transformasie deel twee
'n Analoog sein van hierdie vlak kan reeds deurgegee word digitalisering proses. Dit word gedoen met behulp van gereedskap genaamd analoog-na-digitaal-omsetters of omskakelaars (5). Die omskakelingsproses in klassieke PCM-modus, d.w.s. Polswydtemodulasie, tans die gewildste verwerkingsmodus, word deur twee parameters gedefinieer: steekproeftempo en bisdiepte. Soos u tereg vermoed, hoe hoër hierdie parameters, hoe beter is die omskakeling en hoe meer akkuraat sal die sein in digitale vorm na die rekenaar gevoer word.
5. Omskakelaar of analoog-na-digitaal-omskakelaar.
Algemene reël vir hierdie tipe transformasie steekproefneming, dit wil sê, monsters van analoog materiaal te neem en 'n digitale voorstelling daarvan te skep. Hier word die oombliklike waarde van die spanning in die analoog sein geïnterpreteer en die vlak daarvan word digitaal voorgestel in binêre stelsel (6).
Hier is dit egter nodig om kortliks die basiese beginsels van wiskunde in herinnering te roep, waarvolgens enige numeriese waarde voorgestel kan word in enige getallestelsel. Deur die geskiedenis van die mensdom is verskeie getallestelsels en word steeds gebruik. Byvoorbeeld, konsepte soos 'n dosyn (12 stukke) of 'n pennie (12 dosyn, 144 stukke) is gebaseer op die duodesimale stelsel.
6. Spanningswaardes in 'n analoog sein en voorstelling van sy vlak in digitale vorm in 'n binêre stelsel
Vir tyd gebruik ons gemengde stelsels - seksagesimale vir sekondes, minute en ure, duodesimale afgeleide vir dae en dae, sewende stelsel vir dae van die week, quad-stelsel (ook verwant aan duodesimale en seksagesimale stelsel) vir weke in 'n maand, duodesimale stelsel om die maande van die jaar aan te dui, en dan beweeg ons na die desimale stelsel, waar dekades, eeue en millennia voorkom. Ek dink dat die voorbeeld van die gebruik van verskillende stelsels om die verloop van tyd baie goed uit te druk die aard van getallestelsels toon en jou sal toelaat om kwessies wat verband hou met omskakeling meer effektief te navigeer.
In die geval van analoog na digitaal omskakeling, sal ons die algemeenste wees skakel desimale waardes om na binêre waardes. Desimale omdat die meting vir elke monster gewoonlik uitgedruk word in mikrovolt, millivolt en volt. Dan sal hierdie waarde uitgedruk word in die binêre stelsel, d.w.s. gebruik twee bisse wat daarin funksioneer - 0 en 1, wat twee toestande aandui: geen spanning of die teenwoordigheid daarvan nie, af of aan, stroom of nie, ens. Dus vermy ons vervorming, en alle aksies word baie eenvoudiger in implementering deur die toepassing van die sogenaamde verandering van algoritmes waarmee ons te doen het, byvoorbeeld met betrekking tot verbindings of ander digitale verwerkers.
Jy is nul; of een
Met hierdie twee syfers, nulle en ene, kan jy uitdruk elke numeriese waardeongeag die grootte daarvan. As 'n voorbeeld, oorweeg die getal 10. Die sleutel tot die begrip van desimale-na-binêre omskakeling is dat die getal 1 in binêre, net soos in desimale, afhang van sy posisie in die getalstring.
As 1 aan die einde van die binêre string is, dan 1, as in die tweede van die einde - dan 2, in die derde posisie - 4, en in die vierde posisie - 8 - alles in desimale. In die desimale stelsel is dieselfde 1 aan die einde 10, die voorlaaste 100, die derde 1000, die vierde XNUMX is 'n voorbeeld om die analogie te verstaan.
Dus, as ons 10 in binêre vorm wil voorstel, sal ons 'n 1 en 'n 1 moet verteenwoordig, so soos ek gesê het, sal dit 1010 in die vierde plek wees en XNUMX in die tweede, wat XNUMX is.
As ons spannings van 1 tot 10 volt moes omskakel sonder breukwaardes, m.a.w. deur slegs heelgetalle te gebruik, is 'n omskakelaar wat 4-bis rye in binêre kan verteenwoordig voldoende. 4-bis omdat hierdie omskakeling van 'n binêre getal tot vier syfers sal vereis. In die praktyk sal dit so lyk:
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
10 1010
Daardie voorste nulle vir die getalle 1 tot 7 vul eenvoudig die string tot die volle vier bisse sodat elke binêre getal dieselfde sintaksis het en dieselfde hoeveelheid spasie opneem. In grafiese vorm word so 'n vertaling van heelgetalle van die desimale stelsel na binêre in Figuur 7 getoon.
7. Skakel heelgetalgetalle in desimale stelsel om na binêre stelsel
Beide die boonste en onderste golfvorms verteenwoordig dieselfde waardes, behalwe dat eersgenoemde verstaanbaar is, byvoorbeeld, vir analoog toestelle, soos lineêre spanningsvlakmeters, en die tweede vir digitale toestelle, insluitend rekenaars wat data op sulke taal verwerk. Hierdie onderste golfvorm lyk soos 'n veranderlike-vul vierkantgolf, d.w.s. verskillende verhouding van maksimum waardes tot minimum waardes oor tyd. Hierdie veranderlike inhoud kodeer die binêre waarde van die sein wat omgeskakel moet word, vandaar die naam "pulskodemodulasie" - PCM.
Nou terug na die omskakeling van 'n regte analoog sein. Ons weet reeds dat dit beskryf kan word deur 'n lyn wat glad veranderende vlakke uitbeeld, en daar is nie iets soos 'n springende voorstelling van hierdie vlakke nie. Vir die behoeftes van analoog na digitaal omskakeling moet ons egter so 'n proses instel om die vlak van 'n analoog sein van tyd tot tyd te kan meet en elke so gemete monster in digitale vorm voor te stel.
Daar is aanvaar dat die frekwensie waarteen hierdie metings gedoen sou word ten minste twee keer die hoogste frekwensie wat 'n persoon kan hoor moet wees, en aangesien dit ongeveer 20 kHz is, dus die meeste 44,1kHz bly 'n gewilde monstertempo. Die berekening van die steekproeftempo word geassosieer met taamlik komplekse wiskundige bewerkings, wat op hierdie stadium van ons kennis van die omskakelingsmetodes nie sin maak nie.
Is meer beter?
Alles wat ek hierbo genoem het kan daarop dui dat hoe hoër die steekproeffrekwensie, d.w.s. om die vlak van 'n analoog sein met gereelde tussenposes te meet, hoe hoër is die kwaliteit van die omskakeling, want dit is - ten minste in 'n intuïtiewe sin - meer akkuraat. Is dit regtig waar? Ons sal oor 'n maand hiervan weet.
