音樂創作。掌握 - 第 2 部分

Содержание

模擬數字
轉型第一部分

我寫了一個事實，即在音樂製作過程中掌握是從音樂的想法到將其交付給上一期收件人的最後一步。我們還仔細研究了數字錄製的音頻，但我還沒有討論如何將轉換為交流電壓轉換器的音頻轉換為二進制形式。

1. 每一個複雜的聲音，即使是非常複雜的聲音，實際上都是由許多簡單的正弦聲音組成的。

我在上一篇文章的結尾提出了一個問題，即使我們談論的是許多演奏複音部分的樂器，怎麼可能在這樣一個起伏的波（1）中所有音樂內容都被編碼？答案是這樣的：這是因為任何復雜的聲音，即使是非常複雜的聲音， 它由許多簡單的正弦聲音組成.

這些簡單波形的正弦特性隨時間和幅度而變化，這些波形相互重疊、相加、相減、調製，因此首先創建單獨的樂器聲音，然後完成混音和錄音。

我們在圖 2 中看到的是構成我們聲音物質的某些原子、分子，但在模擬信號的情況下沒有這樣的原子——只有一條偶數線，沒有點標記後續讀數（差異可以在中的圖形作為步驟，以圖形方式近似以獲得相應的視覺效果）。

但是，由於必須使用機械電磁換能器（例如揚聲器或耳機換能器）來播放來自模擬或數字源的錄製音樂，因此在大多數情況下，純模擬音頻和數字處理音頻模糊之間的差異是壓倒性的。在最後階段，即聆聽時，音樂以與換能器中隔膜運動引起的空氣粒子振動相同的方式到達我們。

2. 構成我們聲音的分子

模擬數字

純模擬音頻（即在模擬磁帶錄音機上錄製模擬、在模擬控制台上混合、在模擬光盤上壓縮、在模擬播放器和放大的模擬放大器上播放）和數字音頻之間是否存在任何可聽差異 - 從模擬到數字，數字處理和混合，然後處理回模擬形式，是在放大器前面還是實際上在揚聲器本身？

在絕大多數情況下，而不是這樣，儘管如果我們以兩種方式錄製相同的音樂材料然後回放，肯定會聽到差異。然而，這將是由於這些過程中使用的工具的性質、它們的特性、屬性以及通常的限制，而不是使用模擬或數字技術的事實。

同時，我們假設將聲音轉化為數字形式，即明確霧化，不會顯著影響錄音和處理過程本身，特別是因為這些樣本發生的頻率 - 至少在理論上 - 遠遠超出我們聽到的頻率上限，因此轉換後的聲音的這種特定顆粒度以數字形式，對我們來說是不可見的。不過從掌握聲音素材的角度來說，還是很重要的，後面再說。

現在讓我們弄清楚模擬信號如何轉換為數字形式，即零一，即一種電壓只能有兩個電平：數字 XNUMX 電平，表示電壓，以及數字 XNUMX 電平，即這種緊張實際上是不存在的。數字世界中的一切都是一或零，沒有中間值。當然，也有所謂的模糊邏輯，在“開”或“關”狀態之間還有中間狀態，但不適用於數字音頻系統。

3. 由聲源引起的空氣顆粒的振動使膜的結構非常輕。

轉型第一部分

任何聲學信號，無論是人聲、原聲吉他還是鼓，都以數字形式發送到計算機， 它必須首先轉換成交流電信號. 這通常使用麥克風來完成，其中由聲源引起的空氣顆粒的振動驅動非常輕的隔膜結構 (3)。這可能是包含在電容膠囊中的振膜、帶狀麥克風中的金屬箔帶，或者是動態麥克風中帶有線圈的振膜。

在每種情況下 麥克風的輸出端出現非常微弱的振盪電信號它或多或少地保留了與振盪空氣粒子的相同參數相對應的頻率和水平的比例。因此，這是它的一種電模擬，可以在處理交變電信號的設備中進一步處理。

首先 麥克風信號必須放大因為它太弱而無法以任何方式使用。典型的麥克風輸出電壓約為千分之一伏，以毫伏表示，通常以微伏或百萬分之一伏表示。為了比較，我們補充一下，傳統的手指式電池產生1,5V的電壓，這是一個不受調製的恆定電壓，這意味著它不傳輸任何聲音信息。

然而，任何電子系統都需要直流電壓作為能源，然後調製交流信號。這種能量越清潔、越高效，受電流負載和乾擾的程度越小，電子元件處理的交流信號就越清潔。這就是為什麼電源，即電源，在任何模擬音頻系統中都如此重要。

4.麥克風放大器，又稱前置放大器或前置放大器

麥克風放大器，也稱為前置放大器或前置放大器，旨在放大來自麥克風 (4) 的信號。他們的任務是將信號放大，通常甚至放大幾十分貝，這意味著將它們的電平提高數百甚至更多。因此，在前置放大器的輸出端，我們得到一個交流電壓，它與輸入電壓成正比，但超過它數百倍，即從分數到伏特單位的水平。這個信號電平是確定的線級這是音頻設備的標準操作級別。

轉型第二部分

該級別的模擬信號已經可以通過 數字化過程. 這是使用稱為模數轉換器或傳感器 (5) 的工具完成的。經典 PCM 模式下的轉換過程，即脈衝寬度調製，目前最流行的處理模式，由兩個參數定義： 採樣率和位深度. 正如您正確懷疑的那樣，這些參數越高，轉換效果越好，並且以數字形式將信號輸入計算機的精度也越高。

5.轉換器或模數轉換器。

此類轉換的一般規則取樣，也就是說，採集模擬材料的樣本並創建它的數字表示。在這裡，模擬信號中電壓的瞬時值被解釋，其電平以二進制系統 (6) 數字表示。

然而，這裡有必要簡要回顧一下數學的基礎知識，根據這些基礎知識，任何數值都可以表示為 任意數制. 縱觀人類歷史，各種數字系統已經並且仍在使用。例如，一打（12 件）或一便士（12 打，144 件）等概念是基於十二進制系統的。

6.模擬信號中的電壓值及其在二進制系統中以數字形式表示的電平

對於時間，我們使用混合系統——六十進製表示秒、分和小時，十二進製表示天和天，第七系統表示一周中的幾天，四進制（也與十二進制和六十進制系統相關）表示一個月中的幾週，十二進制以指示一年中的月份，然後我們轉到十進制系統，其中出現了數十年、數百年和千年。我認為使用不同系統來表達時間流逝的例子很好地展示了數字系統的本質，並且可以讓您更有效地導航與轉換相關的問題。

在模數轉換的情況下，我們將最常見的 將十進制值轉換為二進制值. 十進制是因為每個樣品的測量值通常以微伏、毫伏和伏表示。那麼這個值就會用二進製表示，即使用其中起作用的兩個位 - 0 和 1，表示兩種狀態：無電壓或其存在、關閉或打開、電流或不電流等。因此，我們避免了失真，並且通過應用我們正在處理的所謂算法更改，例如，與連接器或其他數字處理器有關的算法。

你是零；或一個

用這兩個數字，零和一，你可以表達 每個數值不管它的大小。例如，考慮數字 10。理解十進製到二進制轉換的關鍵是二進制中的數字 1 與十進制一樣，取決於它在數字字符串中的位置。

如果 1 在二進製字符串的末尾，則 1，如果在倒數第二個 - 然後 2，在第三個位置 - 4，在第四個位置 - 8 - 全部為十進制。在十進制中，同樣末尾的1是10，倒數100，第三個1000，第四個XNUMX，舉例理解類比。

所以，如果我們想用二進制形式表示 10，我們需要表示一個 1 和一個 1，所以就像我說的，第四位是 1010，第二位是 XNUMX，也就是 XNUMX。

如果我們需要將電壓從 1 伏轉換為 10 伏而沒有小數值，即僅使用整數，可以用二進製表示 4 位序列的轉換器就足夠了。 4 位，因為這種二進制數轉換最多需要四位數字。在實踐中，它看起來像這樣：

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

數字 1 到 7 的前導零只是將字符串填充到完整的四位，以便每個二進制數具有相同的語法並佔用相同的空間量。在圖形形式中，整數從十進制系統到二進制的這種轉換如圖 7 所示。

7. 將十進制整數轉換為二進制

上波形和下波形都表示相同的值，只是前者是可以理解的，例如，對於模擬設備，例如線性電壓電平表，而第二個波形是數字設備，包括在這種語言上處理數據的計算機。這個底部波形看起來像一個可變填充方波，即最大值與最小值隨時間的不同比率。此變量內容對要轉換的信號的二進制值進行編碼，因此稱為“脈衝編碼調製”-PCM。

現在回到轉換真正的模擬信號。我們已經知道，它可以用一條描繪平滑變化的關卡的線來描述，而這些關卡沒有跳躍表示。但是，為了模數轉換的需要，我們必須引入這樣一個過程，以便能夠不時測量模擬信號的電平，並以數字形式表示每個這樣的測量樣本。

假設進行這些測量的頻率應該至少是人能聽到的最高頻率的兩倍，並且由於它大約是 20 kHz，因此，最 44,1kHz 仍然是流行的採樣率. 採樣率的計算與相當複雜的數學運算相關，在我們了解轉換方法的這個階段，這沒有意義。