Muziek Creatie. Mastering - deel 2

Over het feit dat mastering in het proces van muziekproductie de laatste stap is op weg van het idee van muziek naar de levering ervan aan de ontvanger schreef ik in het vorige nummer. We hebben ook digitaal opgenomen audio onder de loep genomen, maar ik heb nog niet besproken hoe deze audio, omgezet naar wisselspanningsomzetters, wordt omgezet naar binaire vorm.

1. Elk complex geluid, zelfs een zeer hoge mate van complexiteit, bestaat feitelijk uit veel eenvoudige sinusoïdale geluiden.

Ik sloot het vorige artikel af met de vraag: hoe is het mogelijk dat in zo’n golvende golf (1) alle muzikale inhoud gecodeerd is, ook al hebben we het over veel instrumenten die polyfone partijen spelen? Hier is het antwoord: dit komt door het feit dat elk complex geluid, zelfs heel complex, echt is het bestaat uit veel eenvoudige sinusoïdale geluiden.

De sinusoïdale aard van deze eenvoudige golfvormen verandert met zowel de tijd als de amplitude; deze golfvormen overlappen, optellen, aftrekken en moduleren elkaar, en zo worden eerst individuele instrumentgeluiden gecreëerd en vervolgens complete mixen en opnames.

Wat we in figuur 2 zien, zijn bepaalde atomen, moleculen waaruit onze geluidsmaterie bestaat, maar in het geval van een analoog signaal zijn er geen atomen - er is één gelijkmatige lijn, zonder punten die de volgende metingen markeren (het verschil is te zien in de figuur in stappen, die grafisch worden benaderd om het overeenkomstige visuele effect te verkrijgen).

Omdat het afspelen van opgenomen muziek van analoge of digitale bronnen echter moet gebeuren met behulp van een mechanische elektromagnetische transducer, zoals een luidspreker of transducer in een hoofdtelefoon, is het verschil tussen puur analoge audio en digitaal verwerkte audiovervaging in de meeste gevallen overweldigend. In de laatste fase, d.w.z. bij het luisteren bereikt de muziek ons ​​op dezelfde manier als de trillingen van luchtdeeltjes veroorzaakt door de beweging van het diafragma in de transducer.

2. Moleculen waaruit onze gezonde materie bestaat

analoog cijfer

Zijn er hoorbare verschillen tussen puur analoge audio (d.w.z. analoog opgenomen op een analoge bandrecorder, gemixt op een analoge console, gecomprimeerd op een analoge schijf, afgespeeld op een analoge speler en versterkte analoge versterker) en digitale audio - omgezet van analoog naar digitaal, digitaal verwerkt en gemixt en vervolgens terug verwerkt naar analoge vorm, is dat recht voor de versterker of praktisch in de luidspreker zelf?

In de overgrote meerderheid van de gevallen liever niet, hoewel als we hetzelfde muziekmateriaal op beide manieren zouden opnemen en vervolgens zouden afspelen, de verschillen zeker hoorbaar zouden zijn. Dit zal echter eerder te wijten zijn aan de aard van de hulpmiddelen die bij deze processen worden gebruikt, hun kenmerken, eigenschappen en vaak beperkingen, dan aan het feit dat er gebruik wordt gemaakt van analoge of digitale technologie.

Tegelijkertijd gaan we ervan uit dat het geluid naar een digitale vorm wordt gebracht, d.w.z. naar expliciet geatomiseerd, heeft geen significante invloed op het opname- en verwerkingsproces zelf, vooral omdat deze samples voorkomen op een frequentie die - althans theoretisch - ver buiten de bovengrenzen van de frequenties die we horen ligt, en daarom wordt deze specifieke korreligheid van het geluid omgezet naar digitale vorm, is voor ons onzichtbaar. Vanuit het oogpunt van het beheersen van het geluidsmateriaal is het echter erg belangrijk, en we zullen er later over praten.

Laten we nu eens kijken hoe het analoge signaal wordt omgezet in digitale vorm, namelijk nul-één, d.w.z. één waarbij de spanning slechts twee niveaus kan hebben: het digitale één-niveau, wat spanning betekent, en het digitale nulniveau, d.w.z. deze spanning bestaat vrijwel niet. Alles in de digitale wereld is één of nul, er zijn geen tussenwaarden. Natuurlijk is er ook de zogenaamde fuzzy logic, waarbij er nog steeds tussenliggende toestanden zijn tussen de “aan” of “uit” toestanden, maar deze is niet van toepassing op digitale audiosystemen.

3. Trillingen van luchtdeeltjes veroorzaakt door een geluidsbron brengen een zeer lichte structuur van het membraan in beweging.

Transformaties deel één

Elk akoestisch signaal, of het nu om zang, akoestische gitaar of drums gaat, wordt in digitale vorm naar de computer gestuurd, het moet eerst worden omgezet in een elektrisch wisselsignaal. Meestal gebeurt dit met microfoons waarbij trillingen van luchtdeeltjes, veroorzaakt door de geluidsbron, een zeer lichte membraanstructuur aandrijven (3). Dit kan het diafragma zijn dat is opgenomen in een condensatorcapsule, een metaalfolieband in een lintmicrofoon, of een diafragma met een daaraan bevestigde spoel in een dynamische microfoon.

In elk van deze gevallen er verschijnt een zeer zwak, oscillerend elektrisch signaal aan de uitgang van de microfoondie, in meer of mindere mate, de verhoudingen van frequentie en niveau behoudt die overeenkomen met dezelfde parameters van oscillerende luchtdeeltjes. Dit is dus een soort elektrische tegenhanger, die verder kan worden verwerkt in apparaten die een wisselend elektrisch signaal verwerken.

Aanvankelijk microfoonsignaal moet worden versterktomdat het te zwak is om op welke manier dan ook te worden gebruikt. Een typische uitgangsspanning van een microfoon ligt in de orde van duizendsten van een volt, uitgedrukt in millivolt, en vaak in microvolt of miljoensten van een volt. Laten we ter vergelijking toevoegen dat een conventionele vingerbatterij een spanning van 1,5 V produceert, en dit is een constante spanning die niet onderhevig is aan modulatie, wat betekent dat hij geen geluidsinformatie verzendt.

In elk elektronisch systeem is echter gelijkspanning nodig als energiebron, die vervolgens het wisselstroomsignaal moduleert. Hoe schoner en efficiënter deze energie is, hoe minder deze onderhevig is aan stroombelastingen en storingen, hoe schoner het AC-signaal zal zijn dat door de elektronische componenten wordt verwerkt. Daarom is de voeding, namelijk de voeding, zo belangrijk in elk analoog audiosysteem.

4. Microfoonversterker, ook wel voorversterker of voorversterker genoemd

Microfoonversterkers, ook wel voorversterkers of voorversterkers genoemd, zijn ontworpen om het signaal van microfoons te versterken (4). Hun taak is om het signaal te versterken, vaak zelfs met enkele tientallen decibel, wat betekent dat het niveau met honderden of meer moet worden verhoogd. Aan de uitgang van de voorversterker krijgen we dus een wisselspanning die recht evenredig is met de ingangsspanning, maar deze honderden keren overschrijdt, d.w.z. op een niveau van breuken tot eenheden van volt. Dit signaalniveau wordt bepaald lijn niveau en dit is het standaard bedieningsniveau in audioapparaten.

Transformatie deel twee

Een analoog signaal van dit niveau kan al worden doorgegeven digitalisering proces. Dit gebeurt met behulp van hulpmiddelen die analoog-naar-digitaal-converters of transducers worden genoemd (5). Het conversieproces in de klassieke PCM-modus, d.w.z. Pulsbreedtemodulatie, momenteel de meest populaire verwerkingsmodus, wordt gedefinieerd door twee parameters: bemonsteringsfrequentie en bitdiepte. Zoals u terecht vermoedt, geldt: hoe hoger deze parameters, hoe beter de conversie en hoe nauwkeuriger het signaal in digitale vorm naar de computer wordt gestuurd.

5. Converter of analoog-naar-digitaal-omzetter.

Algemene regel voor dit type conversie monsterneming, dat wil zeggen het nemen van monsters van analoog materiaal en het creëren van een digitale representatie ervan. Hier wordt de momentane waarde van de spanning in het analoge signaal geïnterpreteerd en het niveau ervan digitaal weergegeven in een binair systeem (6).

Hier is het echter noodzakelijk om kort de basisprincipes van de wiskunde in herinnering te brengen, volgens welke elke numerieke waarde kan worden weergegeven welk nummersysteem dan ook. Door de geschiedenis van de mensheid heen zijn en worden er nog steeds verschillende getalsystemen gebruikt. Begrippen als een dozijn (12 stuks) of een cent (12 dozijn, 144 stuks) zijn bijvoorbeeld gebaseerd op het duodecimale systeem.

6. Spanningswaarden in een analoog signaal en weergave van het niveau ervan in digitale vorm in een binair systeem

Voor tijd gebruiken we gemengde systemen - sexagesimaal voor seconden, minuten en uren, duodecimale afgeleide voor dagen en dagen, zevende systeem voor dagen van de week, quad-systeem (ook gerelateerd aan duodecimaal en sexagesimaal systeem) voor weken in een maand, duodecimaal systeem om de maanden van het jaar aan te geven, en dan gaan we naar het decimale systeem, waar decennia, eeuwen en millennia verschijnen. Ik denk dat het voorbeeld van het gebruik van verschillende systemen om het verstrijken van de tijd uit te drukken heel goed de aard van getalstelsels laat zien en je in staat zal stellen effectiever om te gaan met kwesties die verband houden met conversie.

In het geval van conversie van analoog naar digitaal zullen we de meest voorkomende zijn converteer decimale waarden naar binaire waarden. Decimaal omdat de meting voor elk monster meestal wordt uitgedrukt in microvolt, millivolt en volt. Dan wordt deze waarde uitgedrukt in het binaire systeem, d.w.z. het gebruik van twee bits die erin functioneren - 0 en 1, die twee toestanden aangeven: geen spanning of de aanwezigheid ervan, uit of aan, stroom of niet, enz. Zo vermijden we vervorming en worden alle acties veel eenvoudiger in implementatie door de toepassing van de zogenaamde wijziging van de algoritmen waarmee we te maken hebben, bijvoorbeeld met betrekking tot connectoren of andere digitale processors.

Je bent nul; of één

Met deze twee cijfers, nullen en enen, kun je uitdrukken elke numerieke waardeongeacht de grootte ervan. Laten we als voorbeeld het getal 10 nemen. De sleutel tot het begrijpen van de conversie van decimaal naar binair is dat het getal 1 in binair getal, net als in decimaal, afhangt van zijn positie in de getallenreeks.

Als 1 aan het einde van de binaire string staat, dan 1, als in de tweede vanaf het einde - dan 2, in de derde positie - 4, en in de vierde positie - 8 - alles in decimalen. In het decimale systeem is dezelfde 1 aan het einde 10, de voorlaatste 100, de derde 1000, de vierde XNUMX is een voorbeeld om de analogie te begrijpen.

Dus als we 10 in binaire vorm willen weergeven, moeten we een 1 en een 1 weergeven, dus zoals ik al zei, zou het 1010 op de vierde plaats zijn en XNUMX op de tweede plaats, wat XNUMX is.

Als we spanningen van 1 naar 10 volt zouden moeten omzetten zonder fractionele waarden, d.w.z. door alleen gehele getallen te gebruiken, is een converter die 4-bits reeksen in binair getal kan vertegenwoordigen voldoende. 4-bit omdat voor deze binaire getalconversie maximaal vier cijfers nodig zijn. In de praktijk zal het er als volgt uitzien:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

De voorloopnullen voor de getallen 1 tot en met 7 vullen de reeks gewoon aan tot de volledige vier bits, zodat elk binair getal dezelfde syntaxis heeft en dezelfde hoeveelheid ruimte in beslag neemt. In grafische vorm wordt een dergelijke vertaling van gehele getallen van het decimale systeem naar binair weergegeven in Figuur 7.

7. Converteer gehele getallen in decimaal systeem naar binair systeem

Zowel de bovenste als de onderste golfvorm vertegenwoordigen dezelfde waarden, behalve dat de eerste begrijpelijk is, bijvoorbeeld voor analoge apparaten, zoals lineaire spanningsniveaumeters, en de tweede voor digitale apparaten, inclusief computers die gegevens in een dergelijke taal verwerken. Deze onderste golfvorm ziet eruit als een blokgolf met variabele vulling, d.w.z. verschillende verhouding van maximale waarden tot minimale waarden in de tijd. Deze variabele inhoud codeert de binaire waarde van het om te zetten signaal, vandaar de naam "pulscodemodulatie" - PCM.

Nu terug naar het converteren van een echt analoog signaal. We weten al dat het kan worden beschreven door een lijn die vloeiend veranderende niveaus weergeeft, en er bestaat niet zoiets als een springende weergave van deze niveaus. Voor de behoeften van analoog naar digitaal conversie moeten we echter een dergelijk proces introduceren om van tijd tot tijd het niveau van een analoog signaal te kunnen meten en elk gemeten monster in digitale vorm weer te geven.

Er werd aangenomen dat de frequentie waarop deze metingen zouden worden gedaan minstens twee keer de hoogste frequentie zou moeten zijn die een mens kan horen, en aangezien deze ongeveer 20 kHz bedraagt, is dit dus de hoogste frequentie die een mens kan horen. 44,1 kHz blijft een populaire samplefrequentie. De berekening van de bemonsteringsfrequentie gaat gepaard met tamelijk complexe wiskundige bewerkingen, die in dit stadium van onze kennis van conversiemethoden geen zin hebben.

Meer is beter?

Alles wat ik hierboven heb genoemd, kan erop wijzen dat hoe hoger de bemonsteringsfrequentie, d.w.z. hoe hoger de bemonsteringsfrequentie is. Door met regelmatige tussenpozen het niveau van een analoog signaal te meten, wordt de kwaliteit van de conversie hoger, omdat deze – althans in intuïtieve zin – nauwkeuriger is. Is het echt waar? Over een maand zullen we het weten.