Musiqi Yaradılması. Mastering - 2 hissə

Əvvəlki sayımızda musiqi yaradıcılığı prosesində mənimsəmənin musiqi ideyasından onun alıcıya çatdırılmasına qədər olan son addım olduğunu yazmışdım. Rəqəmsal olaraq qeydə alınmış səsə də yaxından nəzər saldıq, lakin AC gərginlik çeviricilərinə çevrilən bu audionun binar formaya necə çevrildiyini hələ müzakirə etməmişəm.

1. Hər bir mürəkkəb səs, hətta çox yüksək mürəkkəblik dərəcəsi, əslində bir çox sadə sinusoidal səslərdən ibarətdir.

Əvvəlki məqaləni sualla bitirdim ki, necə ola bilər ki, belə dalğalı dalğada (1) bütün musiqi məzmunu kodlaşdırılır, hətta polifonik partiyaları ifa edən çoxlu alətlərdən danışsaq belə? Cavab budur: bu, hər hansı bir mürəkkəb səsin, hətta çox mürəkkəb səsin həqiqətən olması ilə bağlıdır çoxlu sadə sinusoidal səslərdən ibarətdir.

Bu sadə dalğa formalarının sinusoidal təbiəti həm zamana, həm də amplituda görə dəyişir, bu dalğa formaları bir-birini üst-üstə düşür, əlavə edir, çıxarır, modullaşdırır və beləliklə, əvvəlcə fərdi alət səsləri yaradır, sonra isə qarışıqları və qeydləri tamamlayır.

Şəkil 2-də gördüyümüz müəyyən atomlar, səs maddəmizi təşkil edən molekullardır, lakin analoq siqnal vəziyyətində belə atomlar yoxdur - sonrakı oxunuşları qeyd edən nöqtələr olmadan bir bərabər xətt var (fərq burada görünə bilər) rəqəm müvafiq vizual effekti əldə etmək üçün qrafik olaraq yaxınlaşdırılmış addımlarla).

Bununla belə, analoq və ya rəqəmsal mənbələrdən qeydə alınmış musiqinin səsləndirilməsi səsucaldan və ya qulaqlıq çeviricisi kimi mexaniki elektromaqnit çeviricidən istifadə edilməli olduğundan, təmiz analoq audio ilə rəqəmsal şəkildə işlənmiş səs bulanıqlığı arasındakı fərq əksər hallarda böyükdür. Son mərhələdə, yəni. dinləyərkən, çeviricidəki diafraqmanın hərəkəti nəticəsində yaranan hava hissəciklərinin titrəyişləri kimi musiqi də bizə çatır.

2. Səsimizi təşkil edən molekullar

analoq rəqəm

Təmiz analoq audio (yəni analoq maqnitofonda analoq yazılan, analoq konsolda qarışdırılmış, analoq diskdə sıxılmış, analoq pleyerdə səsləndirilən və gücləndirilmiş analoq gücləndirici) ilə rəqəmsal səs arasında səslənən fərqlər varmı? analoq rəqəmsal, rəqəmsal olaraq işlənir və qarışdırılır və sonra yenidən analoq formaya çevrilir, bu, gücləndiricinin qarşısındadır, yoxsa demək olar ki, dinamikin özündədir?

Əksər hallarda, əksinə, yox, baxmayaraq ki, eyni musiqi materialını hər iki şəkildə yazsaq və sonra onu səsləndirsək, fərqlər şübhəsiz ki, eşidilirdi. Bununla belə, bu, analoq və ya rəqəmsal texnologiyadan istifadə faktından çox, bu proseslərdə istifadə olunan vasitələrin təbiəti, onların xüsusiyyətləri, xassələri və çox vaxt məhdudiyyətləri ilə əlaqədar olacaqdır.

Eyni zamanda, səsin rəqəmsal formaya gətirilməsi, yəni. açıq şəkildə atomlaşdırılmış, qeyd və emal prosesinin özünə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərmir, xüsusən də bu nümunələr ən azı nəzəri olaraq eşitdiyimiz tezliklərin yuxarı hüdudlarından çox kənarda olan bir tezlikdə baş verdiyindən və buna görə də çevrilən səsin bu xüsusi dənəvərliyi rəqəmsal forma, bizim üçün görünməzdir. Ancaq səs materialının mənimsənilməsi baxımından çox vacibdir və bu barədə sonra danışacağıq.

İndi analoq siqnalın rəqəmsal formaya, yəni sıfır-birə necə çevrildiyini anlayaq, yəni. gərginliyin yalnız iki səviyyəsi ola biləcəyi bir: rəqəmsal bir səviyyə, yəni gərginlik və rəqəmsal sıfır səviyyəsi, yəni. bu gərginlik praktiki olaraq yoxdur. Rəqəmsal dünyada hər şey ya birdir, ya da sıfırdır, aralıq dəyərlər yoxdur. Əlbəttə ki, qeyri-səlis məntiq də var, burada hələ də “on” və ya “off” vəziyyətləri arasında aralıq vəziyyətlər mövcuddur, lakin bu rəqəmsal audio sistemlərə aid deyil.

3. Səs mənbəyinin yaratdığı hava hissəciklərinin titrəməsi membranın çox yüngül strukturunu hərəkətə gətirir.

Transformasiyalar Birinci hissə

İstənilən akustik siqnal, istər vokal, istər akustik gitara, istərsə də nağara, rəqəmsal formada kompüterə göndərilir. ilk növbədə alternativ elektrik siqnalına çevrilməlidir. Bu, adətən, səs mənbəyinin yaratdığı hava hissəciklərinin vibrasiyasının çox yüngül diafraqma quruluşunu idarə etdiyi mikrofonlarla edilir (3). Bu, kondensator kapsuluna daxil olan diafraqma, lentli mikrofonda metal folqa bandı və ya dinamik mikrofonda ona bərkidilmiş rulonlu diafraqma ola bilər.

Bu halların hər birində mikrofonun çıxışında çox zəif, salınan elektrik siqnalı görünürsalınan hava hissəciklərinin eyni parametrlərinə uyğun tezlik və səviyyə nisbətlərini az və ya çox dərəcədə qoruyur. Beləliklə, bu, alternativ elektrik siqnalını emal edən cihazlarda daha da işlənə bilən bir növ elektrik analoqudur.

Birincisi mikrofon siqnalı gücləndirilməlidirçünki hər hansı bir şəkildə istifadə etmək üçün çox zəifdir. Tipik bir mikrofon çıxış gərginliyi millivoltla ifadə edilən voltun mində bir hissəsidir və çox vaxt mikrovolt və ya voltun milyonda bir hissəsidir. Müqayisə üçün əlavə edək ki, adi barmaq tipli akkumulyator 1,5 V gərginlik yaradır və bu, modulyasiyaya məruz qalmayan sabit gərginlikdir, yəni heç bir səs məlumatı ötürmür.

Bununla belə, hər hansı bir elektron sistemdə enerji mənbəyi olmaq üçün DC gərginliyinə ehtiyac var və bu, daha sonra AC siqnalını modulyasiya edəcək. Bu enerji nə qədər təmiz və səmərəli olarsa, cari yüklərə və pozulmalara nə qədər az məruz qalsa, elektron komponentlər tərəfindən işlənmiş AC siqnalı bir o qədər təmiz olacaqdır. Buna görə enerji təchizatı, yəni enerji təchizatı hər hansı bir analoq audio sistemdə çox vacibdir.

4. Mikrofon gücləndiricisi, həmçinin pregücləndirici və ya ön gücləndirici kimi də tanınır

Əvvəlcədən gücləndiricilər və ya ön gücləndiricilər kimi tanınan mikrofon gücləndiriciləri mikrofonlardan gələn siqnalı gücləndirmək üçün nəzərdə tutulmuşdur (4). Onların vəzifəsi siqnalı, hətta bir neçə onlarla desibellə gücləndirməkdir, bu da onların səviyyəsini yüzlərlə və ya daha çox artırmaq deməkdir. Beləliklə, əvvəlcədən gücləndiricinin çıxışında, giriş gərginliyi ilə birbaşa mütənasib olan, lakin yüzlərlə dəfə artıq olan alternativ bir gərginlik alırıq, yəni. fraksiyalardan volt vahidlərinə qədər bir səviyyədə. Bu siqnal səviyyəsi müəyyən edilir xətt səviyyəsi və bu audio cihazlarında standart iş səviyyəsidir.

Transformasiya ikinci hissə

Bu səviyyənin analoq siqnalı artıq keçə bilər rəqəmsallaşdırma prosesi. Bu, analoqdan rəqəmə çeviricilər və ya çeviricilər adlanan alətlərdən istifadə etməklə həyata keçirilir (5). Klassik PCM rejimində çevrilmə prosesi, yəni. Hazırda ən populyar emal rejimi olan Pulse Eni Modulyasiyası iki parametrlə müəyyən edilir: seçmə sürəti və bit dərinliyi. Haqlı olaraq şübhələndiyiniz kimi, bu parametrlər nə qədər yüksək olsa, çevrilmə bir o qədər yaxşı olar və siqnal rəqəmsal formada kompüterə bir o qədər dəqiq veriləcəkdir.

5. Konvertor və ya analoqdan rəqəmə çevirici.

Bu növ çevirmə üçün ümumi qayda nümunə götürmə, yəni analoq materialdan nümunələrin götürülməsi və onun rəqəmsal təsvirinin yaradılması. Burada analoq siqnalda gərginliyin ani qiyməti şərh edilir və onun səviyyəsi binar sistemdə rəqəmsal şəkildə təmsil olunur (6).

Bununla belə, burada riyaziyyatın əsaslarını qısaca xatırlatmaq lazımdır ki, ona görə hər hansı bir ədədi dəyəri təmsil edə bilər. istənilən say sistemi. Bəşəriyyətin bütün tarixi boyu müxtəlif say sistemlərindən istifadə olunub və indi də istifadə olunur. Məsələn, on (12 ədəd) və ya bir qəpik (12 dozen, 144 ədəd) kimi anlayışlar onikilik sistemə əsaslanır.

6. Analoq siqnalda gərginlik dəyərləri və onun səviyyəsinin ikili sistemdə rəqəmsal formada təsviri

Zaman üçün biz qarışıq sistemlərdən istifadə edirik - saniyələr, dəqiqələr və saatlar üçün sexagesimal, günlər və günlər üçün duodecimal törəmə, həftənin günləri üçün yeddinci sistem, bir ayda həftələr üçün dördlü sistem (həmçinin onikilik və sexagesimal sistemlə əlaqəli), on ikilik sistem ilin aylarını göstərmək üçün, sonra onilliklər, əsrlər və minilliklərin göründüyü onluq sisteminə keçirik. Düşünürəm ki, zamanın keçidini ifadə etmək üçün müxtəlif sistemlərdən istifadə nümunəsi say sistemlərinin mahiyyətini çox gözəl göstərir və konversiya ilə bağlı məsələləri daha səmərəli idarə etməyə imkan verəcək.

Analoqdan rəqəmsal çevrilmə vəziyyətində, biz ən çox yayılmış olacağıq onluq dəyərləri ikili dəyərlərə çevirin. Ondalık, çünki hər bir nümunə üçün ölçü adətən mikrovolt, millivolt və voltla ifadə edilir. Sonra bu dəyər ikili sistemdə ifadə olunacaq, yəni. orada işləyən iki bitdən istifadə etməklə - 0 və 1 iki vəziyyəti ifadə edir: gərginlik yoxdur və ya onun mövcudluğu, söndürülməsi və ya açılması, cərəyan və ya olmaması və s. məsələn, birləşdiricilərə və ya digər rəqəmsal prosessorlara münasibətdə məşğul olduğumuz alqoritmlərin dəyişdirilməsi.

Sən sıfırsan; və ya bir

Bu iki rəqəmlə, sıfırlar və birlərlə ifadə edə bilərsiniz hər bir ədədi dəyərölçüsündən asılı olmayaraq. Nümunə olaraq 10 rəqəmini nəzərdən keçirək. Onluqdan ikiliyə çevirməyi başa düşmək üçün əsas odur ki, ikilik sistemdə 1 rəqəmi, onluq sistemdə olduğu kimi, onun say sətirindəki mövqeyindən asılıdır.

İkilik sətirin sonunda 1 varsa, onda 1, sonundan ikinci yerdədirsə - onda 2, üçüncü mövqedə - 4 və dördüncü mövqedə - 8 - hamısı onluqda. Onluq sistemdə, sonunda eyni 1 10, sondan əvvəlki 100, üçüncü 1000, dördüncü XNUMX analogiyanı başa düşmək üçün bir nümunədir.

Beləliklə, 10-u ikili formada təmsil etmək istəyiriksə, 1 və 1-ni təmsil etməliyik, dediyim kimi, dördüncü yerdə 1010 və ikinci yerdə XNUMX olacaq, bu da XNUMX-dur.

Gərginlikləri fraksiya dəyərləri olmadan 1-dən 10 volta çevirmək lazım idisə, yəni. yalnız tam ədədlərdən istifadə etməklə, ikili sistemdə 4 bitlik ardıcıllığı təmsil edə bilən çevirici kifayətdir. 4-bit, çünki ikili ədədin bu çevrilməsi dörd rəqəmə qədər tələb edəcəkdir. Praktikada bu belə görünəcək:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

1-dən 7-yə qədər olan rəqəmlər üçün aparıcı sıfırlar sadəcə olaraq sətri tam dörd bitə qədər doldurur ki, hər ikili ədəd eyni sintaksisə malik olsun və eyni miqdarda yer tutsun. Qrafik formada tam ədədlərin onluq sistemdən ikiliyə belə tərcüməsi Şəkil 7-də göstərilmişdir.

7. Ondalıq sistemdə tam ədədləri ikili sistemə çevirin

Həm yuxarı, həm də aşağı dalğa formaları eyni dəyərləri təmsil edir, istisna olmaqla, birincisi başa düşüləndir, məsələn, xətti gərginlik səviyyəsi ölçənlər kimi analoq cihazlar üçün, ikincisi isə rəqəmsal cihazlar, o cümlədən bu cür dildə məlumatları emal edən kompüterlər üçün. Bu alt dalğa forması dəyişən doldurucu kvadrat dalğaya bənzəyir, yəni. zamanla maksimum dəyərlərin minimum dəyərlərə fərqli nisbəti. Bu dəyişən məzmun çevriləcək siqnalın ikili dəyərini kodlaşdırır, buna görə də "pulse kodu modulyasiyası" adı - PCM.

İndi əsl analoq siqnalın çevrilməsinə qayıdın. Biz artıq bilirik ki, bu, rəvan dəyişən səviyyələri təsvir edən bir xətt ilə təsvir edilə bilər və bu səviyyələrin sıçrayış təsviri kimi bir şey yoxdur. Bununla belə, analoqdan rəqəmə çevrilmə ehtiyacları üçün biz analoq siqnalın səviyyəsini vaxtaşırı ölçə bilmək və hər bir belə ölçülmüş nümunəni rəqəmsal formada təqdim etmək üçün belə bir prosesi tətbiq etməliyik.

Güman edilirdi ki, bu ölçmələrin aparılacağı tezlik bir insanın eşidə biləcəyi ən yüksək tezlikdən ən azı iki dəfə olmalıdır və bu, təxminən 20 kHz olduğundan, ən çox 44,1 kHz populyar nümunə sürəti olaraq qalır. Nümunə alma sürətinin hesablanması kifayət qədər mürəkkəb riyazi əməliyyatlarla əlaqələndirilir ki, bu da çevirmə üsulları haqqında biliklərimizin bu mərhələsində heç bir məna kəsb etmir.

Daha çox yaxşıdır?

Yuxarıda qeyd etdiyim hər şey seçmə tezliyinin nə qədər yüksək olduğunu göstərə bilər, yəni. mütəmadi olaraq analoq siqnalın səviyyəsinin ölçülməsi, çevrilmənin keyfiyyəti bir o qədər yüksəkdir, çünki bu - ən azı intuitiv mənada - daha dəqiqdir. Həqiqətən doğrudurmu? Bu barədə bir aydan sonra xəbər tutacağıq.