Creazione musicale. Masterizzazione - parte 2

Ho scritto del fatto che la padronanza nel processo di produzione musicale è l'ultimo passo sulla strada dall'idea della musica alla sua consegna al destinatario nel numero precedente. Abbiamo anche esaminato da vicino l'audio registrato digitalmente, ma non ho ancora discusso di come questo audio, convertito in convertitori di tensione CA, venga convertito in forma binaria.

1. Ogni suono complesso, anche un grado di complessità molto elevato, consiste in realtà di molti suoni sinusoidali semplici.

Ho concluso l'articolo precedente con la domanda, come è possibile che in un'onda così ondulata (1) tutto il contenuto musicale sia codificato, anche se stiamo parlando di molti strumenti che suonano parti polifoniche? Ecco la risposta: questo è dovuto al fatto che qualsiasi suono complesso, anche molto complesso, lo è davvero è costituito da molti semplici suoni sinusoidali.

La natura sinusoidale di queste semplici forme d'onda varia con il tempo e l'ampiezza, queste forme d'onda si sovrappongono, si sommano, si sottraggono, si modulano a vicenda e quindi creano prima i singoli suoni degli strumenti e poi mix e registrazioni completi.

Quello che vediamo nella figura 2 sono alcuni atomi, molecole che costituiscono la nostra materia sonora, ma nel caso di un segnale analogico non ci sono tali atomi - c'è una linea uniforme, senza punti che segnano letture successive (la differenza può essere vista in la figura in passi, che vengono graficamente approssimati per ottenere il corrispondente effetto visivo).

Tuttavia, poiché la riproduzione della musica registrata da sorgenti analogiche o digitali deve essere eseguita utilizzando un trasduttore elettromagnetico meccanico come un altoparlante o un trasduttore per cuffie, la differenza tra audio analogico puro e sfocature audio elaborate digitalmente è schiacciante nella maggior parte dei casi. Nella fase finale, cioè durante l'ascolto, la musica ci raggiunge allo stesso modo delle vibrazioni delle particelle d'aria causate dal movimento del diaframma nel trasduttore.

2. Molecole che compongono la nostra materia sonora

cifra analogica

Ci sono differenze udibili tra l'audio analogico puro (ovvero registrato in analogico su un registratore a nastro analogico, mixato su una console analogica, compresso su un disco analogico, riprodotto su un lettore analogico e amplificatore analogico amplificato) e audio digitale - convertito da dall'analogico al digitale, elaborato e mixato digitalmente e poi rielaborato in forma analogica, è proprio davanti all'amplificatore o praticamente nell'altoparlante stesso?

Nella stragrande maggioranza dei casi, invece no, anche se se registrassimo lo stesso materiale musicale in entrambi i modi e poi lo riproducessimo, le differenze sarebbero certamente udibili. Tuttavia, ciò sarà dovuto piuttosto alla natura degli strumenti utilizzati in questi processi, alle loro caratteristiche, proprietà e spesso limitazioni, piuttosto che al fatto stesso di utilizzare la tecnologia analogica o digitale.

Allo stesso tempo, assumiamo che portare il suono in una forma digitale, cioè per atomizzare esplicitamente, non influisce in modo significativo sul processo di registrazione ed elaborazione stesso, soprattutto perché questi campioni si verificano a una frequenza che - almeno teoricamente - è ben oltre i limiti superiori delle frequenze che ascoltiamo, e quindi questa specifica granulosità del suono convertito alla forma digitale, è invisibile per noi. Tuttavia, dal punto di vista della padronanza del materiale sonoro, è molto importante e ne parleremo più avanti.

Ora scopriamo come viene convertito il segnale analogico in forma digitale, ovvero zero-uno, cioè uno dove la tensione può avere solo due livelli: il livello uno digitale, che significa tensione, e il livello zero digitale, cioè questa tensione è praticamente inesistente. Tutto nel mondo digitale è uno o zero, non ci sono valori intermedi. Naturalmente esiste anche la cosiddetta logica fuzzy, dove ci sono ancora stati intermedi tra gli stati “on” o “off”, ma non è applicabile ai sistemi audio digitali.

3. Le vibrazioni delle particelle d'aria causate da una sorgente sonora mettono in moto una struttura molto leggera della membrana.

Trasformazioni prima parte

Qualsiasi segnale acustico, sia vocale, chitarra acustica o batteria, viene inviato al computer in forma digitale, deve prima essere convertito in un segnale elettrico alternato. Questo di solito viene fatto con microfoni in cui le vibrazioni delle particelle d'aria causate dalla sorgente sonora guidano una struttura del diaframma molto leggera (3). Questo può essere il diaframma incluso in una capsula a condensatore, una fascia metallica in un microfono a nastro o un diaframma con una bobina attaccata in un microfono dinamico.

In ciascuno di questi casi all'uscita del microfono appare un segnale elettrico oscillante molto deboleche in misura maggiore o minore conserva le proporzioni di frequenza e livello corrispondenti agli stessi parametri di particelle d'aria oscillanti. Pertanto, questo è un tipo di analogo elettrico di esso, che può essere ulteriormente elaborato in dispositivi che elaborano un segnale elettrico alternato.

Dall'inizio il segnale del microfono deve essere amplificatoperché è troppo debole per essere utilizzato in alcun modo. Una tipica tensione di uscita del microfono è dell'ordine dei millesimi di volt, espressa in millivolt e spesso in microvolt o milionesimi di volt. Per fare un confronto, aggiungiamo che una batteria convenzionale del tipo a dito produce una tensione di 1,5 V, e questa è una tensione costante che non è soggetta a modulazione, il che significa che non trasmette alcuna informazione sonora.

Tuttavia, la tensione CC è necessaria in qualsiasi sistema elettronico per essere la fonte di energia, che poi modula il segnale CA. Più pulita ed efficiente è questa energia, meno è soggetta a carichi e disturbi di corrente, più pulito sarà il segnale AC elaborato dai componenti elettronici. Ecco perché l'alimentatore, ovvero l'alimentatore, è così importante in qualsiasi sistema audio analogico.

4. Amplificatore per microfono, noto anche come preamplificatore o preamplificatore

Gli amplificatori per microfoni, noti anche come preamplificatori o preamplificatori, sono progettati per amplificare il segnale dei microfoni (4). Il loro compito è amplificare il segnale, spesso anche di diverse decine di decibel, il che significa aumentarne il livello di centinaia o più. Quindi, all'uscita del preamplificatore, otteniamo una tensione alternata che è direttamente proporzionale alla tensione di ingresso, ma la supera di centinaia di volte, ad es. a un livello da frazioni a unità di volt. Questo livello di segnale è determinato livello di linea e questo è il livello operativo standard nei dispositivi audio.

Trasformazione seconda parte

Un segnale analogico di questo livello può già essere passato processo di digitalizzazione. Questo viene fatto utilizzando strumenti chiamati convertitori o trasduttori da analogico a digitale (5). Il processo di conversione in modalità PCM classica, ad es. Pulse Width Modulation, attualmente la modalità di elaborazione più popolare, è definita da due parametri: frequenza di campionamento e profondità di bit. Come giustamente sospettate, più alti sono questi parametri, migliore è la conversione e più accurato sarà il segnale inviato al computer in forma digitale.

5. Convertitore o convertitore analogico-digitale.

Regola generale per questo tipo di conversione campionatura, ovvero prelevare campioni di materiale analogico e crearne una rappresentazione digitale. Qui viene interpretato il valore istantaneo della tensione nel segnale analogico e il suo livello è rappresentato digitalmente nel sistema binario (6).

Qui, però, è necessario richiamare brevemente i fondamenti della matematica, secondo cui qualsiasi valore numerico può essere rappresentato qualsiasi sistema numerico. Nel corso della storia dell'umanità, sono stati e sono tuttora utilizzati vari sistemi numerici. Ad esempio, concetti come una dozzina (12 pezzi) o un penny (12 dozzine, 144 pezzi) si basano sul sistema duodecimale.

6. Valori di tensione in un segnale analogico e rappresentazione del suo livello in forma digitale in un sistema binario

Per il tempo utilizziamo sistemi misti: sessagesimale per secondi, minuti e ore, derivato duodecimale per giorni e giorni, settimo sistema per giorni della settimana, sistema quadruplo (correlato anche al sistema duodecimale e sessagesimale) per settimane in un mese, sistema duodecimale per indicare i mesi dell'anno, e poi si passa al sistema decimale, dove compaiono decenni, secoli e millenni. Penso che l'esempio dell'utilizzo di sistemi diversi per esprimere il passare del tempo mostri molto bene la natura dei sistemi numerici e ti consentirà di navigare in modo più efficace nelle questioni relative alla conversione.

Nel caso della conversione da analogico a digitale, saremo i più comuni convertire i valori decimali in valori binari. Decimale perché la misura per ogni campione è solitamente espressa in microvolt, millivolt e volt. Quindi questo valore sarà espresso nel sistema binario, ad es. utilizzando due bit funzionanti in esso - 0 e 1, che denotano due stati: nessuna tensione o sua presenza, spento o acceso, corrente o no, ecc. Pertanto, evitiamo la distorsione e tutte le azioni diventano molto più semplici nell'implementazione attraverso l'applicazione di il cosiddetto cambio di algoritmi di cui ci occupiamo, ad esempio, in relazione a connettori o altri processori digitali.

Sei zero; o uno

Con queste due cifre, zeri e uno, puoi esprimere ogni valore numericoindipendentemente dalle sue dimensioni. Ad esempio, considera il numero 10. La chiave per comprendere la conversione da decimale a binario è che il numero 1 in binario, proprio come in decimale, dipende dalla sua posizione nella stringa numerica.

Se 1 è alla fine della stringa binaria, allora 1, se nel secondo dalla fine - quindi 2, nella terza posizione - 4 e nella quarta posizione - 8 - tutto in decimale. Nel sistema decimale, lo stesso 1 alla fine è 10, il penultimo 100, il terzo 1000, il quarto XNUMX è un esempio per comprendere l'analogia.

Quindi, se vogliamo rappresentare 10 in forma binaria, dovremo rappresentare un 1 e un 1, quindi come ho detto, sarebbe 1010 al quarto posto e XNUMX al secondo, che è XNUMX.

Se avessimo bisogno di convertire tensioni da 1 a 10 volt senza valori frazionari, cioè utilizzando solo numeri interi è sufficiente un convertitore in grado di rappresentare sequenze a 4 bit in binario. 4 bit perché questa conversione di numeri binari richiederà fino a quattro cifre. In pratica sarà simile a questo:

0/0000

1/0001

2/0010

3/0011

4/0100

5/0101

6/0110

7/0111

8/1000

9/1001

10/1010

Quegli zeri iniziali per i numeri da 1 a 7 riempiono semplicemente la stringa fino ai quattro bit completi in modo che ogni numero binario abbia la stessa sintassi e occupi la stessa quantità di spazio. In forma grafica, tale traduzione di numeri interi dal sistema decimale a binario è mostrata nella Figura 7.

7. Converti interi nel sistema decimale in sistema binario

Sia la forma d'onda superiore che quella inferiore rappresentano gli stessi valori, tranne per il fatto che la prima è comprensibile, ad esempio, per dispositivi analogici, come misuratori di livello di tensione lineare, e la seconda per dispositivi digitali, inclusi computer che elaborano dati su tale linguaggio. Questa forma d'onda inferiore sembra un'onda quadra a riempimento variabile, ad es. diverso rapporto tra valori massimi e valori minimi nel tempo. Questo contenuto variabile codifica il valore binario del segnale da convertire, da cui il nome "pulse code modulation" - PCM.

Ora torniamo alla conversione di un segnale analogico reale. Sappiamo già che può essere descritto da una linea raffigurante livelli che cambiano dolcemente e non esiste una rappresentazione saltellante di questi livelli. Tuttavia, per le esigenze di conversione da analogico a digitale, dobbiamo introdurre un tale processo per poter misurare il livello di un segnale analogico di volta in volta e rappresentare ciascuno di questi campioni misurati in forma digitale.

Si presumeva che la frequenza alla quale sarebbero state effettuate queste misurazioni dovesse essere almeno il doppio della frequenza più alta che una persona può sentire, e poiché è di circa 20 kHz, quindi, la frequenza più 44,1 kHz rimane una frequenza di campionamento popolare. Il calcolo della frequenza di campionamento è associato a operazioni matematiche piuttosto complesse, che, in questa fase della nostra conoscenza dei metodi di conversione, non hanno senso.

Di più è meglio?

Tutto ciò che ho menzionato sopra può indicare che maggiore è la frequenza di campionamento, cioè misurando il livello di un segnale analogico a intervalli regolari, maggiore è la qualità della conversione, perché è - almeno in senso intuitivo - più accurata. È proprio vero? Lo sapremo tra un mese.