Երաժշտության ստեղծում. Mastering - մաս 2

Նախորդ համարում գրել էի, որ երաժշտության արտադրության գործընթացում տիրապետելը վերջին քայլն է երաժշտության գաղափարից մինչև այն ստացողին հասցնելու ճանապարհին։ Մենք նաև մանրամասն ուսումնասիրել ենք թվային ձայնագրված ձայնը, բայց ես դեռ չեմ քննարկել, թե ինչպես է փոխարկիչներում փոխարկվող AC լարման վերածված ձայնը երկուական ձևի վերածվում:

1. Յուրաքանչյուր բարդ ձայն, նույնիսկ բարդության շատ բարձր աստիճանի, իրականում կազմված է բազմաթիվ պարզ սինուսային հնչյուններից:

Նախորդ հոդվածն ավարտեցի այն հարցով, թե ինչպե՞ս է ստացվում, որ ամբողջ երաժշտական ​​բովանդակությունը կոդավորված է նման ալիքավոր ալիքով (1), նույնիսկ եթե խոսքը պոլիֆոնիկ մասեր նվագող բազմաթիվ գործիքների մասին է: Ահա պատասխանը. սա պայմանավորված է նրանով, որ ցանկացած բարդ ձայն, նույնիսկ շատ բարդ, իսկապես այն բաղկացած է բազմաթիվ պարզ սինուսային հնչյուններից.

Այս պարզ ալիքային ձևերի սինուսոիդային բնույթը տատանվում է և՛ ժամանակի, և՛ ամպլիտուդի հետ: Այս ալիքային ձևերը միմյանց վրա են դնում, ավելացնում, հանում, մոդուլավորում՝ սկզբում ստեղծելով առանձին գործիքների ձայներ, այնուհետև ամբողջական խառնուրդներ և ձայնագրություններ:

Նկար 2-ում մենք տեսնում ենք որոշակի ատոմներ, մոլեկուլներ, որոնք կազմում են մեր ձայնային նյութը, բայց անալոգային ազդանշանի դեպքում այդպիսի ատոմներ չկան. կա մեկ զույգ գիծ, ​​առանց կետերի, որոնք նշում են հետագա ընթերցումները (տարբերությունը կարելի է տեսնել. նկարը՝ որպես քայլեր, որոնք գրաֆիկորեն մոտավոր են՝ համապատասխան տեսողական էֆեկտ ստանալու համար):

Այնուամենայնիվ, քանի որ անալոգային կամ թվային աղբյուրներից ձայնագրված երաժշտության նվագարկումը պետք է իրականացվի մեխանիկական էլեկտրամագնիսական փոխարկիչի միջոցով, ինչպիսին է բարձրախոսը կամ ականջակալի փոխարկիչը, դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում մաքուր անալոգային ձայնի և թվային մշակված ձայնի միջև տարբերությունը մշուշոտ է: Վերջնական փուլում, այսինքն. Լսելիս երաժշտությունը մեզ է հասնում այնպես, ինչպես օդի մասնիկների թրթռումները, որոնք առաջանում են փոխարկիչում դիֆրագմայի շարժման հետևանքով:

2. Մոլեկուլներ, որոնք կազմում են մեր ձայնային նյութը

Անալոգային թվային

Կա՞ն լսելի տարբերություններ մաքուր անալոգային աուդիոյի (այսինքն՝ ձայնագրված անալոգային անալոգային մագնիտոֆոնի վրա, խառնված անալոգային կոնսոլի վրա, սեղմված անալոգային սկավառակի վրա, նվագարկվում է անալոգային նվագարկիչով և ուժեղացված անալոգային ուժեղացուցիչով) և թվային աուդիո - փոխարկված անալոգային թվային, մշակվել և խառնվել է թվային եղանակով և այնուհետև վերամշակվել անալոգային ձևի, դա հենց ուժեղացուցիչի առջև է, թե՞ գործնականում հենց բարձրախոսի մեջ:

Դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում, հավանաբար, ոչ, թեև եթե մենք ձայնագրեինք նույն երաժշտական ​​նյութը երկու եղանակով և այնուհետև նվագարկեինք, տարբերությունները, անշուշտ, լսելի կլինեն: Այնուամենայնիվ, դա որոշվելու է ավելի շատ այս գործընթացներում օգտագործվող գործիքների բնույթով, դրանց բնութագրերով, հատկություններով և հաճախ սահմանափակումներով, քան անալոգային կամ թվային տեխնոլոգիաների օգտագործման փաստով:

Միևնույն ժամանակ մենք ենթադրում ենք, որ ձայնը թվային ձևի բերելը, այսինքն. հստակորեն ատոմացված լինելը, էականորեն չի ազդում ձայնագրման և մշակման գործընթացի վրա, հատկապես, քանի որ այդ նմուշները տեղի են ունենում այնպիսի հաճախականությամբ, որը, գոնե տեսականորեն, շատ ավելին է մեր լսած հաճախականությունների վերին սահմաններից, և, հետևաբար, փոխակերպվող ձայնի այս հատուկ հատիկավորությունը: թվային ձևով, մեզ համար անտեսանելի է: Սակայն ձայնային նյութին տիրապետելու տեսակետից դա շատ կարեւոր է, որի մասին կխոսենք ավելի ուշ։

Հիմա եկեք պարզենք, թե ինչպես է անալոգային ազդանշանը վերածվում թվային ձևի, այն է՝ զրո-մեկ, այսինքն. մեկը, որտեղ լարումը կարող է ունենալ միայն երկու մակարդակ՝ թվային մեկ մակարդակ, որը նշանակում է լարում, և թվային զրոյական մակարդակ, այսինքն. այս լարվածությունը գործնականում բացակայում է։ Թվային աշխարհում ամեն ինչ կա՛մ մեկ է, կա՛մ զրո, միջանկյալ արժեքներ չկան: Իհարկե, կա նաև այսպես կոչված անորոշ տրամաբանություն, որտեղ «ներկա» և «բացակա» վիճակների միջև դեռ կան միջանկյալ վիճակներ, սակայն այն կիրառելի չէ թվային աուդիո համակարգերի համար։

3. Ձայնի աղբյուրից առաջացած օդի մասնիկների թրթռումները շարժման մեջ են դնում մեմբրանի շատ թեթեւ կառուցվածքը։

Փոխակերպումներ, մաս առաջին

Ցանկացած ակուստիկ ազդանշան, լինի դա վոկալ, ակուստիկ կիթառ կամ հարվածային գործիքներ, ուղարկվում է համակարգիչ թվային տեսքով, այն նախ պետք է վերածվի փոփոխական էլեկտրական ազդանշանի. Սա սովորաբար արվում է խոսափողերի հետ, որոնցում ձայնային աղբյուրից առաջացած օդի մասնիկների թրթռումները մղում են շատ թեթև դիֆրագմայի կառուցվածքը (3): Սա կարող է լինել դիֆրագմ, որը ներառված է կոնդենսատորի պարկուճում, մետաղական փայլաթիթեղի շերտ ժապավենային խոսափողում կամ դիֆրագմ, որի վրա կծիկ կցված է դինամիկ խոսափողում:

Այս դեպքերից յուրաքանչյուրում խոսափողի ելքի վրա հայտնվում է շատ թույլ, տատանվող էլեկտրական ազդանշանորը մեծ կամ փոքր չափով պահպանում է թրթռացող օդի մասնիկների նույն պարամետրերին համապատասխան հաճախականության և մակարդակի համամասնությունները։ Այսպիսով, սա դրա մի տեսակ էլեկտրական անալոգ է, որը կարող է հետագայում մշակվել այն սարքերում, որոնք մշակում են փոփոխական էլեկտրական ազդանշան:

Սկզբից Խոսափողի ազդանշանը պետք է ուժեղացվիքանի որ այն չափազանց թույլ է որևէ կերպ օգտագործելու համար: Խոսափողի տիպիկ ելքային լարումը վոլտի հազարերորդական կարգի է, որն արտահայտվում է միլիվոլտներով և հաճախ միկրովոլտերով կամ վոլտի միլիոներորդականներով։ Համեմատության համար ավելացնում ենք, որ սովորական AA մարտկոցը արտադրում է 1,5 Վ լարում, և սա մշտական ​​լարում է, որը ենթակա չէ մոդուլյացիայի, ինչը նշանակում է, որ այն չի փոխանցում որևէ աուդիո տեղեկատվություն:

Այնուամենայնիվ, DC լարումը անհրաժեշտ է ցանկացած էլեկտրոնային համակարգում՝ էներգիայի աղբյուր լինելու համար, որն այնուհետ կձևակերպի AC ազդանշանը: Որքան մաքուր և արդյունավետ լինի այս էներգիան, այնքան ավելի քիչ ենթակա է ընթացիկ բեռներին և խանգարումներին, և այնքան ավելի մաքուր կլինի AC ազդանշանը, որը մշակվում է էլեկտրոնային բաղադրիչների կողմից: Սա է պատճառը, որ ցանկացած անալոգային աուդիո համակարգում էներգիայի աղբյուրը, մասնավորապես, էլեկտրամատակարարումն այդքան կարևոր է:

4. Միկրոֆոնի ուժեղացուցիչ, որը նաև հայտնի է որպես նախաամպ կամ նախաամպ

Միկրոֆոնի ուժեղացուցիչները, որոնք նաև հայտնի են որպես նախաամպեր կամ նախաամպեր, նախատեսված են խոսափողներից ազդանշանն ուժեղացնելու համար (4): Նրանց խնդիրն է ուժեղացնել ազդանշանը, հաճախ նույնիսկ մի քանի տասնյակ դեցիբելով, և, հետևաբար, բարձրացնել դրանց մակարդակը հարյուրավոր կամ ավելի: Այսպիսով, նախաուժեղացուցիչի ելքում մենք ստանում ենք փոփոխական լարում, որը ուղիղ համեմատական ​​է մուտքային լարմանը, բայց այն գերազանցում է հարյուրավոր անգամ, այսինքն. ֆրակցիաներից մինչև վոլտ միավորների մակարդակում: Այս ազդանշանի մակարդակը որոշված ​​է գծի մակարդակը և սա աուդիո սարքերի ստանդարտ գործառնական մակարդակն է:

Փոխակերպում, մաս երկրորդ

Այս մակարդակի անալոգային ազդանշանն արդեն կարող է փոխանցվել թվայնացման գործընթաց. Սա արվում է գործիքների միջոցով, որոնք կոչվում են անալոգային-թվային փոխարկիչներ կամ փոխարկիչներ (5): Փոխակերպման գործընթացը դասական PCM ռեժիմում է, այսինքն. Զարկերակային լայնության մոդուլյացիան, ներկայումս մշակման ամենատարածված ռեժիմը, որոշվում է երկու պարամետրով. նմուշառման արագությունը և բիթերի խորությունը. Ինչպես ճիշտ եք կասկածում, որքան բարձր են այս պարամետրերը, այնքան ավելի լավ կլինի փոխակերպումը և ավելի ճշգրիտ ազդանշանը կուղարկվի համակարգչին թվային տեսքով:

5. Փոխարկիչ կամ անալոգային թվային փոխարկիչ:

Այս տեսակի փոխակերպման ընդհանուր կանոն նմուշ, այսինքն՝ անալոգային նյութի նմուշներ վերցնելը և դրանց թվային պատկերի ստեղծումը։ Այստեղ անալոգային ազդանշանի ակնթարթային լարման արժեքը մեկնաբանվում է, և դրա մակարդակը թվայնորեն ներկայացված է երկուական համակարգում (6):

Այստեղ, սակայն, պետք է հակիրճ հիշել մաթեմատիկայի հիմունքները, որոնց համաձայն ցանկացած թվային արժեք կարող է ներկայացվել. ցանկացած թվային համակարգ. Մարդկության պատմության ընթացքում տարբեր թվային համակարգեր են օգտագործվել և դեռ օգտագործվում են: Օրինակ, այնպիսի հասկացություններ, ինչպիսիք են տասնյակը (12 հատ) կամ կոպեկը (12 տասնյակ, 144 հատ) հիմնված են տասներկումատնյա համակարգի վրա:

6. Լարման արժեքները անալոգային ազդանշանում և դրա մակարդակի ներկայացումը թվային ձևով երկուական համակարգում

Ժամանակի համար մենք օգտագործում ենք խառը համակարգեր՝ սեքսիմալ՝ վայրկյանների, րոպեների և ժամերի համար, տասներկումատնյա ածանցյալ՝ օրերի և օրերի համար, յոթերորդ համակարգ՝ շաբաթվա օրերի համար, քառակուսի համակարգ (նաև կապված է տասներկումատնյա և սեքսուալ համակարգերի հետ) մեկ ամսվա ընթացքում շաբաթներ շարունակ, տասներկումատնյա ածանցյալ համակարգ նշելու տարվա ամիսները, այնուհետև անցնում ենք տասնորդական համակարգին, որտեղ հայտնվում են տասնամյակներ, դարեր և հազարամյակներ։ Կարծում եմ, որ ժամանակի ընթացքը արտահայտելու համար տարբեր համակարգեր օգտագործելու օրինակը շատ լավ ցույց է տալիս թվային համակարգերի բնույթը և թույլ կտա ավելի արդյունավետ կողմնորոշվել փոխակերպման հետ կապված հարցերում։

Անալոգային թվային փոխակերպման դեպքում մենք կլինենք ամենատարածվածը փոխարկել տասնորդական արժեքները երկուական արժեքների. Տասնորդական, քանի որ յուրաքանչյուր նմուշի չափումը սովորաբար արտահայտվում է միկրովոլտերով, միլիվոլտներով և վոլտերով: Այնուհետև այս արժեքը կարտահայտվի երկուական համակարգում, այսինքն. օգտագործելով նրանում գործող երկու բիթ՝ 0 և 1, որոնք նշանակում են երկու վիճակ՝ լարման բացակայություն կամ դրա առկայություն, անջատված կամ միացված, ընթացիկ կամ ոչ և այլն: Այսպիսով, մենք խուսափում ենք աղավաղումից, և բոլոր գործողությունները դառնում են շատ ավելի պարզ իրագործման մեջ՝ կիրառելով այսպես կոչված ալգորիթմների փոփոխությունը, որի հետ գործ ունենք, օրինակ, միակցիչների կամ այլ թվային պրոցեսորների հետ կապված։

Դուք զրո եք; կամ մեկ

Այս երկու թվերով՝ զրոներով և մեկերով, կարող եք արտահայտել յուրաքանչյուր թվային արժեքանկախ դրա չափից։ Որպես օրինակ՝ դիտարկենք 10 թիվը: Տասնորդականից երկուական փոխարկումը հասկանալու բանալին այն է, որ 1 թիվը երկուականում, ինչպես տասնորդականում, կախված է թվային տողի վրա իր դիրքից:

Եթե ​​1-ը երկուական տողի վերջում է, ապա 1-ը, եթե վերջից երկրորդում, ապա 2, երրորդում՝ 4, իսկ չորրորդում՝ 8-ը՝ բոլորը տասնորդականով: Տասնորդական համակարգում նույն 1-ը վերջում 10 է, նախավերջինը՝ 100, երրորդը՝ 1000, չորրորդ XNUMX-ը անալոգիան հասկանալու օրինակ է։

Այսպիսով, եթե մենք ուզում ենք 10-ը ներկայացնել երկուական ձևով, մեզ անհրաժեշտ կլինի ներկայացնել ութը և երկուսը, այնպես որ, ինչպես ասացի, չորրորդ տեղում կլինի 1, իսկ երկրորդում՝ 1, որը հավասար է 1010-ի:

Եթե ​​մեզ անհրաժեշտ էր լարումները փոխարկել 1-ից 10 վոլտ առանց կոտորակային արժեքների, այսինքն. օգտագործելով միայն ամբողջ թվեր, ապա բավական է փոխարկիչը, որը կարող է ներկայացնել 4-բիթանոց հաջորդականությունը երկուական մասում: 4-բիթանոց, քանի որ այս երկուական թվի փոխարկումը կպահանջի մինչև չորս նիշ: Գործնականում այն ​​կունենա հետևյալ տեսքը.

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

1-ից 7-րդ համարների առաջատար զրոները պարզապես լրացնում են տողը չորս բիթերի վրա, որպեսզի յուրաքանչյուր երկուական թիվ ունենա նույն շարահյուսությունը և զբաղեցնի նույն քանակությամբ տարածք: Գրաֆիկական տեսքով ամբողջ թվերի նման փոխակերպումը տասնորդական համակարգից երկուական համակարգ ներկայացված է Նկար 7-ում:

7. Փոխարկել տասնորդական երկուական ամբողջ թվերի

Երկու վերին և ստորին ալիքային ձևերը ներկայացնում են նույն արժեքները, բացառությամբ, որ առաջինը հասկանալի է, օրինակ, անալոգային սարքերի համար, ինչպիսիք են լարման մակարդակի գծային հաշվիչներ, իսկ երկրորդը թվային սարքերի համար, ներառյալ համակարգիչները, որոնք մշակում են տվյալ լեզվով տվյալները: Ներքևի այս ալիքի ձևը նման է փոփոխական լիցքավորված քառակուսի ալիքի, այսինքն. ժամանակի ընթացքում առավելագույն արժեքների և նվազագույն արժեքների տարբեր հարաբերակցությունը: Այս փոփոխական բովանդակությունը կոդավորում է փոխարկվող ազդանշանի երկուական արժեքը, հետևաբար՝ «զարկերակային կոդի մոդուլյացիա» անվանումը՝ PCM:

Հիմա եկեք վերադառնանք իրական անալոգային ազդանշանի փոխակերպմանը: Մենք արդեն գիտենք, որ այն կարելի է նկարագրել սահուն փոփոխվող մակարդակները ներկայացնող տողով, և չկա այդ մակարդակների ընդհատվող ներկայացում: Այնուամենայնիվ, անալոգային-թվային փոխակերպման կարիքների համար մենք պետք է ներդնենք նման գործընթաց, որպեսզի կարողանանք ժամանակ առ ժամանակ չափել անալոգային ազդանշանի մակարդակը և ներկայացնել յուրաքանչյուր նման չափված նմուշ թվային տեսքով:

Ենթադրվում էր, որ հաճախականությունը, որով պետք է կատարվեն այս չափումները, պետք է լինի առնվազն երկու անգամ ավելի բարձր հաճախականությունից, որը մարդը կարող է լսել, և քանի որ այն մոտավորապես 20 կՀց է, հետևաբար այն ամենաբարձրն է։ 44,1 կՀց հաճախականությունը մնում է նմուշառման արագություն. Նմուշառման արագության հաշվարկը ներառում է բավականին բարդ մաթեմատիկական գործողություններ, որոնք փոխակերպման մեթոդների մասին մեր գիտելիքների այս փուլում իմաստ չունեն:

Ավելի մեծ է ավելի լավ?

Այն ամենը, ինչ ես վերը նշեցի, կարող է ցույց տալ, որ որքան բարձր է նմուշառման տոկոսադրույքը, այսինքն. անալոգային ազդանշանի մակարդակը կանոնավոր ընդմիջումներով չափելով, այնքան բարձր է փոխակերպման որակը, քանի որ այն, գոնե ինտուիտիվ իմաստով, ավելի ճշգրիտ է: Սա իրոք ճի՞շտ է: Այս մասին կիմանանք մեկ ամսից։