יצירת מוזיקה. מאסטרינג - חלק 2
כתבתי על כך שהמאסטרינג בתהליך הפקה מוזיקלי הוא השלב האחרון בדרך מרעיון המוזיקה למסירה שלה לנמען בגיליון הקודם. בדקנו מקרוב גם אודיו מוקלט דיגיטלי, אבל עדיין לא דנתי כיצד האודיו הזה, שהומר לממירי מתח AC, מומר לצורה בינארית.
1. כל צליל מורכב, אפילו רמה גבוהה מאוד של מורכבות, מורכב למעשה מהרבה צלילים סינוסואידים פשוטים.
את המאמר הקודם סיימתי בשאלה, איך יתכן שבגל גלי שכזה (1) כל התוכן המוזיקלי מקודד, גם אם מדובר בכלים רבים שמנגנים חלקים פוליפוניים? הנה התשובה: זה נובע מהעובדה שכל צליל מורכב, אפילו מורכב מאוד, הוא באמת הוא מורכב מהרבה צלילים סינוסואידים פשוטים.
האופי הסינוסואידאלי של צורות הגל הפשוטות הללו משתנה הן עם הזמן והן עם משרעת, צורות הגל הללו חופפות, מוסיפות, מפחיתות, מווסתות זו את זו ובכך יוצרים תחילה צלילי כלים בודדים ולאחר מכן משלימים מיקסים והקלטות.
מה שאנו רואים באיור 2 הם אטומים מסוימים, מולקולות המרכיבות את חומר הצליל שלנו, אבל במקרה של אות אנלוגי אין אטומים כאלה - יש קו אחד זוגי, ללא נקודות המסמנות את הקריאות הבאות (ניתן לראות את ההבדל ב- את הדמות כשלבים, אשר מקורבים באופן גרפי כדי להשיג את האפקט החזותי המתאים).
עם זאת, מאחר והשמעת מוזיקה מוקלטת ממקורות אנלוגיים או דיגיטליים חייבת להיעשות באמצעות מתמר אלקטרומגנטי מכני כגון רמקול או מתמר אוזניות, הרוב המכריע של ההבדל בין אודיו אנלוגי טהור לשמע מעובד דיגיטלית מטושטש. בשלב הסופי, כלומר. בעת האזנה, המוזיקה מגיעה אלינו באותו אופן כמו תנודות חלקיקי האוויר הנגרמות מתנועת הסרעפת במתמר.
2. מולקולות המרכיבות את הצליל שלנו חומר
ספרה אנלוגית
האם ישנם הבדלים נשמעים בין אודיו אנלוגי טהור (כלומר מוקלט אנלוגי ברשמקול אנלוגי, מעורב בקונסולה אנלוגית, דחוס על גבי דיסק אנלוגי, מושמע בנגן אנלוגי ומגבר אנלוגי מוגבר) לבין אודיו דיגיטלי - מומר מ אנלוגי לדיגיטלי, מעובד ומעורב דיגיטלי ואז מעובד בחזרה לצורה אנלוגית, האם זה ממש מול המגבר או למעשה ברמקול עצמו?
ברוב המוחלט של המקרים, דווקא לא, למרות שאם נקליט את אותו חומר מוזיקלי בשני הדרכים ואז נגן אותו, ההבדלים בהחלט היו נשמעים. עם זאת, הדבר נובע דווקא מאופי הכלים המשמשים בתהליכים אלו, מאפייניהם, תכונותיהם ולעיתים מגבלותיהם, מאשר עצם השימוש בטכנולוגיה אנלוגית או דיגיטלית.
יחד עם זאת, אנו מניחים שהבאת הסאונד לצורה דיגיטלית, כלומר. אטום במפורש, אינו משפיע באופן משמעותי על תהליך ההקלטה והעיבוד עצמו, במיוחד מכיוון שהדגימות הללו מתרחשות בתדירות שהיא - לפחות תיאורטית - היא הרבה מעבר לגבולות העליונים של התדרים שאנו שומעים, ולכן הגרעיניות הספציפיות של הצליל מומרת לצורה דיגיטלית, אינו נראה לנו. עם זאת, מנקודת המבט של שליטה בחומר הסאונד, זה חשוב מאוד, ועל זה נדבר בהמשך.
עכשיו בואו נבין כיצד האות האנלוגי מומר לצורה דיגיטלית, כלומר אפס-אחד, כלומר. אחד שבו למתח יכולות להיות רק שתי רמות: רמת האחת הדיגיטלית, שמשמעותה מתח, ורמת האפס הדיגיטלית, כלומר. המתח הזה כמעט ולא קיים. הכל בעולם הדיגיטלי הוא או אחד או אפס, אין ערכי ביניים. כמובן, יש גם את מה שנקרא לוגיקה מטושטשת, שבה עדיין יש מצבי ביניים בין מצבי ה"פועל" או ה"כבוי", אך הוא אינו ישים למערכות שמע דיגיטליות.
3. רעידות של חלקיקי אוויר הנגרמות ממקור קול מניעים מבנה קל מאוד של הממברנה.
טרנספורמציות חלק ראשון
כל אות אקוסטי, בין אם זה שירה, גיטרה אקוסטית או תופים, נשלח למחשב בצורה דיגיטלית, תחילה יש להמיר אותו לאות חשמלי מתחלף. זה נעשה בדרך כלל עם מיקרופונים שבהם רעידות של חלקיקי אוויר הנגרמות על ידי מקור הקול מניעות מבנה דיאפרגמה קלה מאוד (3). זו יכולה להיות הסרעפת הכלולה בקפסולת מעבה, רצועת רדיד מתכת במיקרופון סרט, או דיאפרגמה עם סליל המחובר אליה במיקרופון דינמי.
בכל אחד מהמקרים הללו אות חשמלי חלש מאוד מתנודד מופיע במוצא המיקרופוןאשר במידה רבה או פחותה שומר על פרופורציות התדירות והרמה המקבילות לאותם פרמטרים של חלקיקי אוויר מתנודדים. לפיכך, זהו סוג של אנלוגי חשמלי שלו, אשר ניתן לעיבוד נוסף במכשירים המעבדים אות חשמלי לסירוגין.
מההתחלה אות המיקרופון חייב להיות מוגברכי הוא חלש מכדי להשתמש בו בשום צורה. מתח מוצא טיפוסי של מיקרופון הוא בסדר גודל של אלפיות וולט, מבוטא במיליוולט, ולעתים קרובות במיקרו-וולט או במיליוניות וולט. לשם השוואה, נוסיף שסוללה רגילה מסוג אצבע מפיקה מתח של 1,5 וולט, וזהו מתח קבוע שאינו נתון לאפונון, כלומר אינו משדר שום מידע קולי.
עם זאת, יש צורך במתח DC בכל מערכת אלקטרונית כדי להיות מקור האנרגיה, אשר לאחר מכן תאפנן את אות ה-AC. ככל שהאנרגיה הזו נקייה ויעילה יותר, ככל שהיא פחות נתונה לעומסים והפרעות זרם, כך אות ה-AC המעובד על ידי הרכיבים האלקטרוניים יהיה נקי יותר. לכן ספק הכוח, כלומר ספק הכוח, הוא כל כך חשוב בכל מערכת שמע אנלוגית.
4. מגבר מיקרופון, הידוע גם כקדם מגבר או קדם מגבר
מגברי מיקרופון, הידועים גם כקדם-מגברים או קדם-מגברים, נועדו להגביר את האות ממיקרופונים (4). המשימה שלהם היא להגביר את האות, לעתים קרובות אפילו בכמה עשרות דציבלים, כלומר להעלות את רמתם במאות או יותר. כך, במוצא הקדם-מגבר, נקבל מתח חילופין שהוא פרופורציונלי ישר למתח הכניסה, אך חורג ממנו במאות מונים, כלומר. ברמה משברים ליחידות וולט. רמת האות הזו נקבעת רמת הקו וזו רמת ההפעלה הסטנדרטית במכשירי שמע.
טרנספורמציה חלק שני
כבר ניתן להעביר אות אנלוגי ברמה זו תהליך דיגיטציה. זה נעשה באמצעות כלים הנקראים ממירים אנלוגיים לדיגיטליים או מתמרים (5). תהליך ההמרה במצב PCM קלאסי, כלומר. אפנון רוחב הדופק, כיום מצב העיבוד הפופולרי ביותר, מוגדר על ידי שני פרמטרים: קצב דגימה ועומק סיביות. כפי שאתה חושד בצדק, ככל שהפרמטרים הללו גבוהים יותר, כך ההמרה תהיה טובה יותר והמדויק יותר האות יוזן למחשב בצורה דיגיטלית.
5. ממיר או ממיר אנלוגי לדיגיטלי.
כלל כללי עבור סוג זה של המרה - דגימה, כלומר לקיחת דגימות של חומר אנלוגי ויצירת ייצוג דיגיטלי שלו. כאן, הערך המיידי של המתח באות האנלוגי מתפרש ורמתו מיוצגת דיגיטלית במערכת בינארית (6).
אולם כאן יש צורך להיזכר בקצרה ביסודות המתמטיקה, לפיהם ניתן לייצג כל ערך מספרי ב כל מערכת מספרים. לאורך ההיסטוריה של האנושות, מערכות מספרים שונות שימשו ועדיין נמצאות בשימוש. לדוגמה, מושגים כמו תריסר (12 חלקים) או אגורה (12 תריסר, 144 חלקים) מבוססים על המערכת הדו-צדצימלית.
6. ערכי מתח באות אנלוגי וייצוג רמתו בצורה דיגיטלית במערכת בינארית
לזמן, אנו משתמשים במערכות מעורבות - סקסאגסימאלי לשניות, דקות ושעות, נגזרת דו-צמצית לימים וימים, מערכת שביעית לימות השבוע, מערכת מרובעת (קשורה גם למערכת דו-צמצית וסקסאגסימאלית) לשבועות בחודש, מערכת דו-צמצית. לציין את חודשי השנה, ואז עוברים למערכת העשרונית, שבה מופיעים עשרות, מאות ואלפי שנים. אני חושב שהדוגמה של שימוש במערכות שונות כדי לבטא את חלוף הזמן בצורה טובה מאוד מראה את אופי מערכות המספרים ותאפשר לך לנווט בצורה יעילה יותר בנושאים הקשורים להמרה.
במקרה של המרה אנלוגית לדיגיטל, אנחנו נהיה הנפוצים ביותר המרת ערכים עשרוניים לערכים בינאריים. עשרוני מכיוון שהמדידה עבור כל דגימה מתבטאת בדרך כלל במיקרו-וולט, מילי-וולט ו-וולט. אז ערך זה יבוא לידי ביטוי במערכת בינארית, כלומר. באמצעות שני ביטים הפועלים בו - 0 ו-1, המציינים שני מצבים: אין מתח או נוכחותו, כבוי או מופעל, זרם או לא וכו'. כך, אנו נמנעים מעיוותים, וכל הפעולות הופכות להרבה יותר פשוטות ביישום באמצעות יישום של מה שנקרא שינוי האלגוריתמים שעמו אנו עוסקים, למשל, ביחס למחברים או מעבדים דיגיטליים אחרים.
אתה אפס; או אחד
עם שתי הספרות האלה, אפסים ואחד, אתה יכול לבטא כל ערך מספריללא קשר לגודלו. כדוגמה, קחו בחשבון את המספר 10. המפתח להבנת המרה עשרונית לבינארית הוא שהמספר 1 בבינארי, בדיוק כמו בעשרוני, תלוי במיקומו במחרוזת המספרים.
אם 1 נמצא בסוף המחרוזת הבינארית, אז 1, אם בשני מהסוף - אז 2, במיקום השלישי - 4, ובמיקום הרביעי - 8 - הכל בעשרוני. במערכת העשרונית, אותו 1 בסוף הוא 10, הלפני אחרון 100, השלישי 1000, הרביעי XNUMX הוא דוגמה להבנת האנלוגיה.
אז אם אנחנו רוצים לייצג 10 בצורה בינארית, נצטרך לייצג 1 ו-1, אז כמו שאמרתי, זה יהיה 1010 במקום הרביעי ו-XNUMX במקום השני, כלומר XNUMX.
אם היינו צריכים להמיר מתחים מ-1 ל-10 וולט ללא ערכי שבר, כלומר. באמצעות מספרים שלמים בלבד, מספיק ממיר שיכול לייצג רצפים של 4 סיביות בבינארי. 4 סיביות מכיוון שהמרה זו של מספר בינארי תדרוש עד ארבע ספרות. בפועל זה ייראה כך:
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
10 1010
האפסים המובילים עבור המספרים 1 עד 7 פשוט מרפדים את המחרוזת עד לארבעת הסיביות המלאות כך שלכל מספר בינארי יש את אותו תחביר ותופס את אותה כמות מקום. בצורה גרפית, תרגום כזה של מספרים שלמים מהמערכת העשרונית לבינארית מוצג באיור 7.
7. המרת מספרים שלמים במערכת עשרונית למערכת בינארית
גם צורות הגל העליונות והתחתונות מייצגות את אותם ערכים, פרט לכך שהראשון מובן, למשל, עבור מכשירים אנלוגיים, כגון מדי רמות מתח ליניאריים, והשני עבור מכשירים דיגיטליים, כולל מחשבים המעבדים נתונים בשפה כזו. צורת הגל התחתונה הזו נראית כמו גל ריבועי במילוי משתנה, כלומר. יחס שונה בין ערכי מקסימום לערכי מינימום לאורך זמן. תוכן משתנה זה מקודד את הערך הבינארי של האות שיש להמיר, ומכאן השם "אפנון קוד דופק" - PCM.
כעת נחזור להמרת אות אנלוגי אמיתי. אנו כבר יודעים שניתן לתאר זאת באמצעות קו המתאר רמות המשתנות בצורה חלקה, ואין דבר כזה ייצוג קופץ של רמות אלו. עם זאת, לצרכי המרה אנלוגית לדיגיטלית, עלינו להכניס תהליך כזה כדי שנוכל למדוד את רמת האות האנלוגי מעת לעת ולייצג כל מדגם שנמדד כזה בצורה דיגיטלית.
ההנחה הייתה שהתדר שבו יבוצעו מדידות אלו צריך להיות לפחות פי שניים מהתדר הגבוה ביותר שאדם יכול לשמוע, ומכיוון שהוא בערך 20 קילו-הרץ, לכן, הכי הרבה 44,1kHz נשאר קצב דגימה פופולרי. חישוב קצב הדגימה קשור לפעולות מתמטיות מורכבות למדי, שבשלב זה של הידע שלנו על שיטות ההמרה, אינן הגיוניות.
יותר זה טוב יותר?
כל מה שציינתי לעיל עשוי להצביע על כך שככל שתדירות הדגימה גבוהה יותר, כלומר. מדידת רמת האות האנלוגי במרווחי זמן קבועים, כך איכות ההמרה גבוהה יותר, כי היא - לפחות במובן האינטואיטיבי - מדויקת יותר. האם זה באמת נכון? נדע על זה בעוד חודש.
