Стварэнне музыкі. Майстэрынг - частка 2
Змест
Пра тое, што мастэрынг у працэсе вытворчасці музыкі - гэта апошні крок на шляху ад ідэі музыкі да яе дастаўкі атрымальніку, я пісаў у папярэднім выпуску. Мы таксама ўважліва разгледзелі гук, запісаны ў лічбавым выглядзе, але я яшчэ не абмяркоўваў, якім чынам гэты гук, ператвораны ў пераўтваральніках у пераменную напругу, пераўтворыцца ў двайковую форму.
1. Кожны складаны гук, нават вельмі высокай ступені складанасці, на самой справе складаецца з мноства простых сінусоідных гукаў.
Я скончыў папярэдні артыкул пытаннем, як жа так атрымліваецца, што ў такой хвалепадобнай хвалі (1) закадаваны ўвесь музычны змест, нават калі гаворка ідзе аб мностве інструментаў, якія граюць поліфанічныя партыі? Вось адказ: гэта звязана з тым, што любы складаны гук, нават вельмі складаны, сапраўды ён складаецца з мноства простых сінусоідных гукаў.
Сінусоідная прырода гэтых простых хвалевых формаў змяняецца як у залежнасці ад часу, так і амплітуды, гэтыя хвалевыя формы накладваюцца, складаюцца, адымаюцца, мадулююць адзін аднаго і так спачатку ствараюцца гукі асобных прылад, а затым поўныя міксы і запісы.
Тое, што мы бачым на малюнку 2, гэта пэўныя атамы, малекулы, з якіх складаецца наша гукавая матэрыя, але ў выпадку аналагавага сігналу такіх атамаў няма - ёсць адна роўная лінія, без кропак, якія адзначаюць наступныя адлікі (розніца можа быць відаць на малюнку ў выглядзе прыступак, якія графічна апраксімаваны для атрымання адпаведнага візуальнага эфекту).
Аднак, паколькі прайграванне запісанай музыкі з аналагавых ці лічбавых крыніц павінна ажыццяўляцца з выкарыстаннем механічнага электрамагнітнага пераўтваральніка, такога як гучнагаварыцель ці пераўтваральнік у слухаўках, у пераважнай большасці выпадкаў розніца паміж чыста аналагавым гукам і лічбавым апрацаваныя размыцці гуку. На заключным этапе, г.зн. пры праслухоўванні, музыка даходзіць да нас аналагічна, як ваганні часціц паветра, выкліканыя рухам дыяфрагмы ў пераўтваральніку.
2. Малекулы, з якіх складаецца наша гукавая матэрыя
Аналагавая лічба
Ці ёсць чутныя адрозненні паміж чыстым аналагавым гукам (г.зн. запісаным у аналагавым выглядзе на аналагавым магнітафоне, змікшаваным на аналагавай кансолі, спрасаваным на аналагавым дыску, прайграным аналагавым прайгравальнікам і ўзмоцненым аналагавым узмацняльнікам) і лічбавым гукам – пераўтворыцца з аналагавага ў лічбавы і міксуецца ў лічбавым выглядзе, а затым зноў апрацоўваецца ў аналагавую форму, гэта прама перад узмацняльнікам ці практычна ў самым дынаміцы?
У пераважнай большасці выпадкаў хутчэй няма, хаця калі б мы запісалі аднолькавы музычны матэрыял абодвума спосабамі, а затым прайгралі яго, то адрозненні, безумоўна, былі б чутныя. Аднак гэта будзе абумоўлена хутчэй характарам выкарыстоўваных у гэтых працэсах прылад, іх характарыстыкамі, уласцівасцямі, а часцяком і абмежаваннямі, чым самім фактам выкарыстання аналагавай ці лічбавай тэхнікі.
Пры гэтым выкажам здагадку, што прывядзенне гуку да лічбавага ўвазе, г.зн. да відавочна атамізаванага, не аказвае істотнага ўплыву на сам працэс запісу і апрацоўкі, тым больш, што гэтыя сэмплы адбываюцца на частаце, якая - прынамсі тэарэтычна - знаходзіцца далёка за верхнімі межамі чутных намі частот, і таму гэтая спецыфічная зярністасць гуку, ператворанага ў лічбавую форму, для нас незаўважная. Аднак з пункта гледжання засваення гукавога матэрыялу ён вельмі важны, і аб ім мы пагаворым пазней.
Цяпер разбярэмся, як аналагавы сігнал пераўтворыцца ў лічбавую форму, а менавіта нуль-адзінку, г.зн. такую, дзе напруга можа мець толькі два ўзроўня: узровень лічбавай адзінкі, які азначае напругу, і ўзровень лічбавай нулявой, г.зн. гэтая напруга практычна адсутнічае. Усё ў лічбавым свеце або адзінка, або нуль, прамежкавых значэнняў няма. Вядома, ёсць і так званыя невыразная логіка, дзе яшчэ ёсць прамежкавыя станы паміж станамі "ёсць" ці "адсутнічае", але яна непрымяняльная да лічбавых аўдыёсістэм.
3. Ваганні часціц паветра, выкліканыя крыніцай гуку, прыводзяць у рух вельмі лёгкую структуру мембраны.
Трансфармацыі, частка першая
Любы акустычны сігнал, няхай гэта будзе вакал, акустычная гітара ці ўдарныя, паступае на кампутар у лічбавым выглядзе, яго трэба спачатку пераўтварыць у пераменны электрычны сігнал. Звычайна гэта робіцца з мікрафонамі, у якіх ваганні часціц паветра, выкліканыя крыніцай гуку, прыводзяць у рух вельмі лёгкую структуру дыяфрагмы (3). Гэта можа быць дыяфрагма, якая ўваходзіць у склад кандэнсатарнага капсуля, стужка з металічнай фальгі ў істужачным мікрафоне або дыяфрагма з прымацаванай да яе шпулькай у дынамічным мікрафоне.
У кожным з гэтых выпадкаў на выхадзе мікрафона з'яўляецца вельмі слабы, вагальны электрычны сігналякая ў большай ці меншай ступені захоўвае прапорцыі частаты і ўзроўня, якія адпавядаюць адным і тым жа параметрам вагальных часціц паветра. Такім чынам, гэта свайго роду яго электрычны аналаг, які можна апрацоўваць у далейшым у прыладах, якія апрацоўваюць пераменны электрычны сігнал.
З пачатку сігнал мікрафона павінен быць узмоцненытаму што ён занадта слабы, каб яго можна было выкарыстоўваць якім-небудзь чынам. Тыповая выходная напруга мікрафона складае парадку тысячных дзеляў вольта, што выяўляецца ў мілівольтах, а часта ў мікравольтах ці мільённых дзелях вольта. Для параўнання дадамо, што звычайная пальчыкавая батарэйка выдае напругу 1,5 У, і гэта сталая напруга, не схільнае мадуляцыі, а значыць, не якое перадае ніякай інфармацыі гукавога характару.
Аднак сталая напруга неабходна ў любой электроннай сістэме, каб быць крыніцай энергіі, якая затым будзе мадуляваць сігнал пераменнага току. Чым чысцей і эфектыўней гэтая энергія, тым менш яна схільная токавым нагрузкам і абурэнням, тым чысцей будзе сігнал пераменнага току, апрацоўваны электроннымі кампанентамі. Менавіта таму крыніца харчавання, а менавіта блок харчавання, так важны ў любой аналагавай аўдыёсістэме.
4. Мікрафонны ўзмацняльнік, таксама вядомы як предусилитель або предусилитель
Мікрафонныя ўзмацняльнікі, таксама вядомыя як папярэднія ўзмацняльнікі ці прадузмацняльнікі, прызначаны для ўзмацнення сігналу ад мікрафонаў (4). Іх задача - узмацніць сігнал, часцяком нават на некалькі дзясяткаў дэцыбел, а значыць, павысіць іх узровень на сотні і больш. Такім чынам, на вынахадзе папярэдняга ўзмацняльніка мы атрымліваем пераменную напругу, прама прапарцыйнае ўваходнай напрузе, але якое перавышае яго ў сотні разоў, г.зн. на ўзроўні ад доляй да адзінак вольт. Гэты ўзровень сігналу вызначаецца лінейны ўзровень і гэта стандартны працоўны ўзровень у аўдыёпрыладах.
Трансфармацыя, частка другая
Аналагавы сігнал такога ўзроўню ўжо можна здаць працэс аблічбоўкі. Гэта робіцца з дапамогай прылад, званых аналога-лічбавымі пераўтваральнікамі або пераўтваральнікамі (5). Працэс пераўтварэнні ў класічным рэжыме ІКМ, г.зн. шыротна-імпульснай мадуляцыі, найболей папулярным у цяперашні час рэжыме апрацоўкі, вызначаецца двума параметрамі: частата дыскрэтызацыі і разраднасць. Як вы правільна падазраяце, чым вышэй гэтыя параметры, тым якасней пераўтварэнне і тым дакладней сігнал будзе падавацца на кампутар у лічбавым выглядзе.
5. Пераўтваральнік або аналага-лічбавай пераўтваральнік.
Агульнае правіла для гэтага тыпу пераўтварэнні выбарка, гэта значыць узяцце узораў аналагавага матэрыялу і стварэнне іх лічбавага прадстаўлення. Тут інтэрпрэтуецца імгненнае значэнне напругі ў аналагавым сігнале і яго ўзровень уяўляецца ў лічбавым выглядзе ў двайковай сістэме (6).
Тут, аднак, трэба сцісла нагадаць асновы матэматыкі, паводле якіх любое лікавае значэнне можа быць прадстаўлена ў любая сістэма злічэння. На працягу ўсёй гісторыі чалавецтва выкарыстоўваліся і выкарыстоўваюцца да гэтага часу розныя сістэмы злічэння. Напрыклад, на дванаццацірычнай сістэме заснаваны такія паняцці, як тузін (12 штук) або капейка (12 тузін, 144 штукі).
6. Значэнні напружання ў аналагавым сігнале і прадстаўленне яго ўзроўню ў лічбавым выглядзе ў двайковай сістэме
У стаўленні часу мы выкарыстоўваем змешаныя сістэмы – шасцідзесятковая сістэма для секунд, хвілін і гадзін, вытворная ад дванаццацярычнай сістэмы для дзён і дзён, сёмая сістэма для дзён тыдня, счацвяроная сістэма (таксама злучаная з дванаццацярычнай і шасцідзесятковая сістэма) для тыдняў у месяцы, дванаццатковая сістэма для абазначэння месяцаў года, а затым мы пераходзім да дзесятковай сістэме, дзе з'яўляюцца дзесяцігоддзі, стагоддзі і тысячагоддзі. Я думаю, што прыклад выкарыстання розных сістэм для выражэння плыні часу вельмі добра паказвае прыроду сістэм злічэння і дазволіць вам больш эфектыўна арыентавацца ў пытаннях, звязаных з канверсіяй.
У выпадку аналога-лічбавага пераўтварэнні мы будзем найболей распаўсюджаным пераўтварыць дзесятковыя значэння ў двайковыя значэння. Дзесятковы, таму што вымярэнне для кожнага ўзору звычайна выяўляецца ў мікравольтах, мілівольтах і вольтах. Тады гэтае значэнне будзе выяўлена ў двайковай сістэме, г.зн. з выкарыстаннем якія функцыянуюць у ім двух разрадаў – 0 і 1, якія пазначаюць два станы: няма напругі ці яго наяўнасць, выключана ці ўключана, ток ёсць ці не, і т. д. Такім чынам, мы пазбягаем скажэнняў, і ўсе дзеянні становяцца значна прасцей у рэалізацыі за рахунак ужывання так званай змены алгарытмаў, з якімі мы маем справу, напрыклад, у стаўленні раздымаў або іншых лічбавых працэсараў.
Вы нуль; ці адзін
З дапамогай гэтых двух лічбаў, нулёў і адзінак, вы можаце выказаць кожнае лікавае значэнненезалежна ад яго памеру. У якасці прыкладу разгледзім лік 10. Ключом да разумення пераўтварэння дзесятковай сістэмы ў двайковую з'яўляецца тое, што лік 1 у двайковай сістэме, як і ў дзесятковай сістэме, залежыць ад яго становішча ў лікавым радку.
Калі 1 стаіць у канцы бінарнага радка, значыць 1, калі ў другім з канца - значыць 2, у трэцяй пазіцыі - 4, а ў чацвёртай пазіцыі - 8 - усё ў дзесятковым выразе. У дзесятковай сістэме тая ж 1 у канцы роўная 10, перадапошняя 100, трэцяя 1000, чацвёртая XNUMX - гэта прыклад для разумення аналогіі.
Такім чынам, калі мы жадаем прадставіць 10 у двайковай форме, нам трэба будзе прадставіць васьмёрку і двойку, таму, як я ўжо казаў, гэта будзе 1 на чацвёртым месцы і 1 на другім, што роўна 1010.
Калі б нам трэба было пераўтвараць напругі ад 1 да 10 вольт без дробавых значэнняў, г.зн. выкарыстоўваючы толькі цэлыя лікі, то дастаткова пераўтваральніка, які можа прадстаўляць 4-бітныя паслядоўнасці ў двайковай частцы. 4-бітнае, таму што для гэтага пераўтварэння двайковага ліку запатрабуецца да чатырох лічбаў. На практыцы гэта будзе выглядаць так:
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
10 1010
Тыя пачатковыя нулі для лікаў ад 1 да 7 проста запаўняюць радок да поўных чатырох бітаў, каб кожны двайковы лік меў аднолькавы сінтаксіс і займаў аднолькавую колькасць месца. У графічным выглядзе такі перавод цэлых лікаў з дзесятковай сістэмы ў двайковую паказаны на рысунку 7.
7. Пераўтварэнне цэлых лікаў у дзесятковай сістэме ў двайковую сістэму
І верхняя, і ніжняя формы хвалі ўяўляюць адны і тыя ж значэнні, за выключэннем таго, што першая зразумелая, напрыклад, для аналагавых прылад, напрыклад, лінейных індыкатараў узроўня напругі, а другая – для лічбавых прылад, уключаючы кампутары, якія апрацоўваюць дадзеныя на такім мове. Гэтая ніжняя форма хвалі выглядае як прастакутная хваля з пераменным запаўненнем, г.зн. іншым суадносінамі максімальных значэнняў да мінімальных значэнняў у часе. У гэтым зменным напаўненні кадуецца двайковае значэнне сігналу, які падлягае пераўтварэнню, адгэтуль і назва "імпульсна-кодавая мадуляцыя" – ІКМ.
Цяпер вернемся да пераўтварэння сапраўднага аналагавага сігналу. Мы ўжо ведаем, што яго можна апісаць лініяй, якая паказвае плаўна якія змяняюцца ўзроўні, і няма такой рэчы, як скачкападобна ўяўленне гэтых узроўняў. Аднак для патрэб аналога-лічбавага пераўтварэння мы павінны ўвесці такі працэс, каб мець магчымасць час ад часу вымяраць узровень аналагавага сігналу і прадстаўляць кожную такую вымераную выбарку ў лічбавым выглядзе.
Меркавалася, што частата, з якой будуць вырабляцца гэтыя вымярэнні, павінна быць як мінімум у два разы вышэй самай высокай частаты, якую можа чуць чалавек, а бо яна складае прыкладна 20 кгц, то, такім чынам, і самая 44,1 кгц застаецца папулярнай частатой дыскрэтызацыі. Вылічэнне частаты дыскрэтызацыі звязана з даволі складанымі матэматычнымі аперацыямі, займацца якімі на дадзеным этапе нашых ведаў аб метадах пераўтварэння не мае сэнсу.
Больш, гэта лепей?
Усё, што я згадаў вышэй, можа сведчыць аб тым, што чым вышэй частата дыскрэтызацыі, г.зн. вымярэнне ўзроўню аналагавага сігналу праз роўныя прамежкі часу, тым вышэй якасць пераўтварэння, таму што яно - прынамсі, у інтуітыўным сэнсе - больш дакладнае. Гэта насамрэч так? Пра гэта мы даведаемся праз месяц.
