Dakle, može se shvatiti da na kvalitet digitalnog snimanja i reprodukcije uglavnom utiče kvalitet pretvarača. Digitalni audio i audio snimak na računaru

Danas ćemo se dotaknuti tako zanimljive teme kao što je digitalni audio snimak (eng. digital sound recording). Ovo je naziv za snimanje zvučnih vibracija u numerički format za njihovu kasniju reprodukciju i obradu.

U studiju TopZvuk snimanje se vrši na visokokvalitetnom digitalnom sistemu snimanja MOTU 828km3 sa visokokvalitetnim analogno-digitalnim pretvaračima, koji omogućava snimanje zvuka sa frekvencijom uzorkovanja do 192 kHz i dubinom kvantizacije od 32 bita, koji daje kristalno čist i prozračan zvuk.TopZvuk

Tokom digitalizacije, signal se pretvara u niz numeričke vrijednosti zvučna vibracija. Za razliku od analognog zvuka (koji je kontinuiran), digitalni zvuk se sastoji od mnogo fragmenata uzorka, drugim riječima, „cigli“ koje čine snimljeni fragment. Broj uzoraka snimljenih u sekundi naziva se frekvencija uzorkovanja ili frekvencija uzorkovanja, a što je ova vrijednost veća, kvalitet signala će biti digitalizovan.

Cijene usluga snimanja
Servis	Način plaćanja	Cijena
Snimanje glasa	Po satu	750 rub/sat
Instrumenti za snimanje	Po satu	750 rub/sat
Kreiranje delova bubnja	Po satu	750 rub/sat
Miksanje i mastering	Po satu	750 rub.
RAP minus	Popravljeno	3000 rub.
RAP minus "Premium" (sa dodatnim efektima)	Popravljeno	4000 rub
Pjesma sa minusom "Light" (1 sat snimanja + obrada bez podešavanja)	Popravljeno	2500 rub
Pjesma sa minusom "Premium" (1 sat snimanja + obrada i dubinsko podešavanje)	Popravljeno	5000 rub
Kreiranje aranžmana	Popravljeno	od 15.000 rub.
Kreiranje prateće numere	Popravljeno	Od 15.000 rubalja.
Iznajmite studio bez ton majstora	Po satu	700 rub/sat

Standardi moderne digitalno snimanje– frekvencija uzorkovanja od 44100 do 192000 Hz. Pored frekvencije uzorkovanja, koja je odgovorna za snimanje zvuka u vremenskoj dimenziji, postoji još jedan važan parametar koji se zove dubina kvantizacije, koji je odgovoran za dinamiku (minimalna i maksimalna jačina zvuka) snimljen zvuk i izmjeren u bitovima.

Bitni standardi u zvučnim snimcima kreću se od 16 do 32 bita. Digitalni audio snimak vam omogućava da dobijete vrlo pouzdan i detaljan zvuk.

Primjeri portfelja sa minusom (ROCK, POP, REP)

TZ

Primjer 1. STIJENA
Grupa “THE Y” - pjesma “RUN FOR LIFE”

TZ

Primjer 2. STIJENA
Grupa "Mi gorimo" - Pesma "Soči"

TZ

Primjer 3. POP
Pesma “Više od ljubavi” sa minusom + miks

TZ

Primjer 4. POP
Pjesma “Crying” sa minusom + miks

TZ

Primjer 5. REP
Pjesma “Daj mi” sa minusom + miks

TZ

Primjer 6. REP
Pjesma “Propaganda of Truth” sa minusom + miks

Šta je zvuk?

Zvuk su pravilne vibracije bilo kojeg medija koje putuju u obliku valova. Kada čujemo zvuk, on obično putuje kroz vazduh. Ali zvuk se također može širiti u vodi i kroz čvrsta tijela (na primjer, zidove kuća). Međutim, brzina širenja zvučnih talasa može se neznatno razlikovati u različitim okruženjima. Što je veća amplituda talasa, to se zvuk glasnije čuje. Ilustracija ispod pokazuje ovaj odnos.

Još jedno važno svojstvo zvučnih vibracija je njihova frekvencija. Ilustracija ispod pokazuje kako se visina zvuka mijenja ovisno o frekvenciji valova.

Prikazani primjeri su jednostavni sinusoidalni oblik zvučnog vala. Ali u stvari, u životu smo okruženi mnogo složenijim zvukovima, formiranim od mnogih takvih vibracija i njihove kombinacije. I upravo su takve složene kombinacije ono što razlikuje glas jedne osobe od druge, ili zvuk različitih muzičkih instrumenata.

Prepoznatljive karakteristike analognog snimanja

Analogno audio snimanje (najčešće se to snima na magnetnoj vrpci) To se dešava i u modernom svijetu, a neki umjetnici radije snimaju na kasetu kako bi dobili poseban, starinski zvuk. Ali ova metoda je mnogo zahtjevnija za kvalitetu izvođenja. Ali ne može se reći da je analogno snimanje tačno. Dapače, ona u zvuk unosi svoje, jedinstvene boje, posebnu toplinu i ljepotu, ali se ne može reći da je zvuk pouzdan i realističan. Također, za razliku od analognog, digitalni audio snimak nije podložan starenju i izdržava bilo koji broj kopija bez narušavanja kvaliteta zvuka.

U studiju TopZvuk snimanje se vrši na visokokvalitetnom digitalnom sistemu snimanja MOTU 828km3 sa visokokvalitetnim analogno-digitalnim pretvaračima, koji omogućava snimanje zvuka sa frekvencijom uzorkovanja do 192 kHz i dubinom kvantizacije od 32 bits, koji daje kristalno čist i prozračan zvuk, isti kakav čujete uživo. Visok kvalitet snimljenog izvora vam omogućava da postignete mnogo više kada obrađujete numere sa efektima u fazi miksanja. zvuk visokog kvaliteta. Ovo je veoma važno jer... Upotreba bilo koje druge studijske opreme nema smisla ako je analogno-digitalna konverzija loša. U ovom slučaju, zvuk možete dobiti u obliku, veoma daleko od originala.

Naši studijski stručnjaci će snimiti vašu pjesmu, napraviti kompjuterski aranžman ili digitalizirati bilo koji analogni audio materijal u visokom kvalitetu. digitalni kvalitet– ploče, filmovi, kasete. Pozovite nas i naći ćemo zajednički jezik.

Digitalno naspram analognog audio snimanja

Na kraju, hajde da razgovaramo o tome da li se digitalno snimanje toliko razlikuje od analognog. Zapravo, kontrast između digitalnog i analognog snimanja zvuka je prilično proizvoljna stvar. Visoko specijalizirani stručnjaci, naravno, znaju o tome, ali obični ljudi imaju netačno razumijevanje šta je takozvano analogno snimanje zvuka.

Prije svega, podsjetimo vas na to nedavno, prilikom snimanja zvuka digitalna metoda nije razvijena zbog nedovoljnog razvoja kompjuterske tehnologije, za snimanje zvuka korišteni su magnetofoni. Koje se obično nazivaju analognim. Ali sam koncept analognog snimanja pretpostavlja kontinuitet nasuprot diskretnosti, što je, kao što je poznato, ono što razlikuje digitalno snimanje, a koji se smatra izvorom potencijalnih problema pri korištenju digitalnog audio snimanja. Dakle, tradicionalni magnetofon, i kućni i studijski (čak i sa više staza) ne omogućava kontinuirano snimanje audio signala na magnetnu traku. Svako ko je bio zainteresovan za dizajn magnetne glave i princip takvog snimanja to zna.

Zvučni signal na traci sastoji se od pojedinačnih fragmenata, čija je veličina, inače, određena širinom razmaka magnetske glave za snimanje (ili univerzalne) magnetofona. Odnosno, magnetsko snimanje je diskretno, ne može biti kontinuirano. Što se tiče još jednog uobičajenog medija prošlosti, sada popularnog u nekim krugovima - vinilne ploče - onda u ovom slučaju ne govorimo o 100% analognom zvuku, budući da se master snimci za vinil diskove sada prave pomoću kompjutera, a ranije su se radili ... Da, da - pomoću kasetofona! Dakle, jedini pravi analogni zvuk Mehanizam za snimanje je Edisonov fonograf!

Ako vam je potreban zaista visok kvalitet digitalni audio snimak, kontaktirajte TopSound. Radimo sedam dana u nedelji i Čekamo vaš poziv upravo sada!

Kada pravite muziku, može biti vrlo korisno razumjeti općenito šta je zvuk i kako se zvuk snima na računaru. Imajući takvo znanje, postaje mnogo lakše razumjeti što je, na primjer, kompresija ili kako se kliping događa. U muzici, kao iu gotovo svakom poslu, poznavanje osnova olakšava kretanje naprijed.

Šta je zvuk?

Zvuk su fizičke vibracije medija koje putuju u obliku valova. Pohvatamo te vibracije i percipiramo ih kao zvuk. Ako pokušamo grafički prikazati zvučni val, dobijamo, iznenađujuće, talas.

Sinusni talas

Iznad je sinusni val, tip zvuka koji možete čuti od analognih sintisajzera ili sa fiksnog telefona ako ga još uvijek koristite. Inače, telefon zvuči tehničkim, a ne muzičkim jezikom.

Zvuk ima tri važne karakteristike, a to su: jačina, visina i tembar – to su subjektivni osjećaji, ali se odražavaju u fizičkom svijetu u obliku fizičkih svojstava zvučnog vala.

Amplituda

Ono što mi percipiramo kao glasnoću je sila vibracije ili nivo zvučnog pritiska, koji se meri u (dB).

Grafički predstavljeno valovima različitih visina:

Što je veća amplituda (visina talasa na grafikonu), to je zvuk glasniji, i obrnuto, što je amplituda manja, to je zvuk tiši. Naravno, na percepciju jačine zvuka utiče i frekvencija zvuka, ali to su karakteristike naše percepcije.

Primjeri različitih glasnoća, u decibelima:

Zvuk	Jačina zvuka (dB)	Efekat
Ruralno područje udaljeno od puteva	25 dB	Gotovo nečujno
Šapni	30 dB	Jako tiho
Kancelarija tokom radnog vremena	50-60 dB	Nivo buke ostaje ugodan do 60 dB
Usisivač, fen	70 dB	dosadno; otežava razgovor preko telefona
Kuhinjski procesor, blender	85-90 dB	Počevši od jačine od 85 dB uz dugotrajno (8 sati) slušanje, počinje oštećenje sluha
Kamion, mikser za beton, vagon metroa	95-100 dB	Za zvuke između 90 i 100 dB preporučuje se izlaganje nezaštićenom uhu ne duže od 15 minuta.
Motorna pila, čekić	110 dB	Redovno izlaganje zvukovima jačim od 110 dB duže od 1 minute predstavlja rizik od trajnog gubitka sluha
Rock koncert	110-140 dB	Prag boli počinje oko 125 dB

Frekvencija

Kada kažemo da je zvuk "viši" ili "niži", razumijemo na šta mislimo, ali grafički se ne prikazuje po visini, već po udaljenosti i frekvenciji:

Visina tone (zvuka) je frekvencija zvučnog talasa.

Što je manja udaljenost između zvučnih valova, to je veća frekvencija zvuka ili, jednostavno, jači je zvuk.

Mislim da svi znaju da je ljudsko uho sposobno da percipira zvukove frekvencije od približno 20 Hz do 20 kHz (u izuzetnim slučajevima - od 16 Hz do 22 kHz), a muzički zvukovi su u rasponu od 16,352 Hz ("prije" subcontractave) do 7,902 kHz („B“ pete oktave).

Timbre

I posljednja važna karakteristika za nas je tembar zvuka. Riječima, ovako je zvuk „obojen“, a grafički to izgleda kao različita složenost, složenost zvučnog vala. Evo, na primjer, grafički prikaz zvučnih valova violine i klavira:

Zvučni tembar - složenost (složenost) zvučnog talasa

Sinusoidi su komplikovaniji, zar ne?

Postoji nekoliko načina za snimanje zvuka: notacija, analogno snimanje i digitalno snimanje.

Muzička notacija- ovo su jednostavno podaci o frekvenciji, trajanju i jačini zvukova koji se trebaju reproducirati na instrumentu. U svijetu kompjutera postoji analogni - MIDI podaci. Ali razmatranje ovog pitanja je izvan okvira ovog članka; detaljnije ćemo ga ispitati drugi put.

Analogno snimanje- u suštini snimanje fizičkih vibracija kakve su na bilo kojem mediju: vinilnoj ploči ili magnetnoj vrpci. Ljubitelji tople vode trebalo bi odmah da počnu obilno sline. zvuk cijevi, ali mi nismo jedni od tih ljudi, a analogni uređaji imaju jake greške i osnovna ograničenja, to unosi izobličenje i degradira kvalitet snimanja, i fizički mediji vremenom se istroše, što dodatno smanjuje kvalitetu fonograma, pa je analogno snimanje sada stvar prošlosti.

Digitalni audio zapis- tehnologija koja je svakome dala priliku da se okuša kao tonski inženjer ili producent. Pa kako to funkcionira? Na kraju krajeva, kompjuter može snimati samo brojeve, i to samo nule i jedinice u kojima su kodirani drugi brojevi, slova i slike. Kako snimiti tako složene podatke kao što je zvuk u brojevima?

Rješenje je prilično jednostavno - rezati zvučni val na male komadiće, odnosno konvertirati kontinuiranu funkciju (zvučni val) u diskretnu. Ovaj proces se zove uzorkovanje, ne od riječi “cretin”, već od riječi “diskretnost” (lat. discretus - podijeljen, isprekidan). Svaki takav mali komadić zvučnog talasa već je vrlo lako opisati brojevima (nivo signala u određenom trenutku), što se i dešava tokom digitalnog snimanja. Ovaj proces se zove analogno-digitalna konverzija(analogno u digitalnu konverziju), i uređaj za pretvaranje (čip), shodno tome, - analogno-digitalni pretvarač(analogno digitalni pretvarač) ili ADC (ADC).

Evo primjera snimka zvučnog talasa od skoro pet milisekundi sa činele:

Vidite li kako se sve sastoji od karanfilića? To su diskretni mali komadi na koje se siječe zvučni val, ali po želji se kroz ove zubne kolone može povući kontinuirana zakrivljena linija, koja će biti izvorni zvučni val. Tokom reprodukcije, to se dešava u uređaju (također mikrokolu) koji se zove digitalno-analogni pretvarač(digitalno-analogni pretvarač) ili DAC (DAC). ADC i DAC su glavni dijelovi audio interfejsa i njegov kvalitet i mogućnosti zavise od njihovog kvaliteta.

Frekvencija uzorkovanja i dubina bita

Vjerovatno sam već umorio i najupornije čitaoce, ali ne očajavajte, ovo je dio članka zbog kojeg je i započet.

Proces pretvaranja analognog signala u digitalni signal (i obrnuto) ima dva važna svojstva - frekvenciju uzorkovanja (također poznatu kao frekvencija uzorkovanja ili brzina uzorkovanja) i dubinu uzorkovanja (dubinu bita).

Frekvencija uzorkovanja je frekvencija kojom zvučni signal izrezati na komade (uzorci). Nemojte ponavljati moju grešku: frekvencija uzorkovanja je povezana sa audio frekvencijom samo preko Kotelnikove teoreme, koja kaže: da bi se jedinstveno obnovio originalni signal, frekvencija uzorkovanja mora biti više od dvostruko veća od najviše frekvencije u spektru signala. Tako se frekvencija uzorkovanja od 44,1 kHz koristi prilikom snimanja CD-a i muzičkih omota
ljudski čujni frekvencijski opseg.

Dubina bita je dubina uzorkovanja mjerena u bitovima, to jest, to je broj bitova koji se koriste za snimanje amplitude signala. Prilikom snimanja CD-a koristi se 16 bita, što je dovoljno za 96 dB, odnosno možemo snimiti zvuk u kojem je razlika između najtiših i najglasnijih dijelova 96 dB, što je skoro uvijek dovoljno za snimanje bilo koje muzike. Prilikom snimanja u studijima obično koriste 24-bitnu dubinu, što daje dinamički opseg od 144 dB, ali pošto 99% uređaja koji reprodukuju zvuk (kasetofoni, plejeri, zvučne kartice koji dolaze uz računar) može da obradi samo 16 -bitni zvuk, pri renderiranju će i dalje morati izgubiti 48 dB (144 minus 96) dinamički raspon, koristeći 16-bitnu rezoluciju.

Na kraju, izračunajmo bitrate muzike na audio CD-u:
16 bita x 44.100 uzoraka u sekundi x 2 kanala = 1.411.200 bps = 1.411,2 kbps.

Dakle, jedna sekunda snimanja na Audio CD zauzima 172 kilobajta ili 0,168 megabajta.

To je sve što sam hteo da vam kažem o snimanju zvuka na kompjuteru.
Pa, ili skoro sve.

Posljednji odjeljak je za tvrdokorne čitaoce.

Dither

Prilikom renderiranja projekata u uređivačima zvuka, kada odaberete 44 100 kHz 16-bitni format, ponekad se pojavljuje okvir za potvrdu Dither. Šta je to?
Ovo je miješanje pseudo-slučajnog signala. Malo je vjerovatno da će vam ova formulacija učiniti da se osjećate bolje, ali sada ću vam objasniti.

Tokom analogno-digitalne konverzije, amplituda se zaokružuje. To jest, sa 16-bitnom dubinom uzorkovanja, imamo 2 16 = 65,536 mogućih opcija nivoa amplitude. Ali ako se amplituda zvuka u jednom od uzoraka ispostavi da je jednaka 34 cijele i 478 tisućinki, onda ćemo je morati zaokružiti na 34.

Za niske amplitudske razine ulaznog signala takvo zaokruživanje ima negativne posljedice u vidu izobličenja, protiv čega se bori. dither.

To je sada sve sigurno. Hvala na čitanju!

Ne zaboravite napisati komentar i kliknuti na prekrasne gumbe društvenih mreža na dnu članka.

Sva prava u vezi sa ovog dokumenta pripadaju autorima. Reprodukcija ovog teksta ili njegovog dijela je dozvoljena samo uz pismenu dozvolu oba autora.

U posljednje vrijeme prilike multimedijalna oprema su doživjele značajan rast, ali iz nekog razloga ovoj oblasti nije posvećeno dovoljno pažnje. Prosječan korisnik pati od nedostatka informacija i prisiljen je učiti samo od njih sopstveno iskustvo i greške. Ovim člankom pokušat ćemo otkloniti ovaj dosadni nesporazum. Ovaj članak je namijenjen prosječnom korisniku i ima za cilj da mu pomogne da razumije teorijske i praktične osnove digitalni audio, identificirati mogućnosti i osnovne tehnike za njegovu upotrebu.

Šta tačno znamo o audio mogućnostima računara, osim činjenice da naš kućni računar ima zvučnu karticu i dva zvučnika? Nažalost, vjerovatno zbog nedovoljne literature ili iz nekih drugih razloga, korisnik najčešće nije upoznat ni sa čim osim ugrađenim Windows audio ulazno/izlaznim mikserom i snimačem. Jedina upotreba zvučne kartice koju pronalazi jednostavan korisnik je emitiranje zvuka u igricama i slušanje zbirke zvuka. Ali čak i najjednostavnija zvučna kartica danas, instalirana u skoro svaki računar, može mnogo više - otvara ogromne mogućnosti za sve koji vole i zanimaju muziku i zvuk, a za one koji žele da kreiraju svoju muziku, zvučnu karticu može postati svemoćno oruđe. Da biste saznali šta kompjuter može da uradi na polju zvuka, samo se trebate zainteresovati i otvoriće vam se prilike koje možda niste ni slutili. I sve to nije tako teško kao što se na prvi pogled čini.

Neke činjenice i koncepti bez kojih je teško.

U skladu sa teorijom matematičara Fouriera, zvučni talas se može predstaviti kao spektar frekvencija uključenih u njega (slika 1).

Frekventne komponente spektra su sinusoidne oscilacije (tzv. čisti tonovi), od kojih svaka ima svoju amplitudu i frekvenciju. Dakle, bilo koja oscilacija, čak i najsloženijeg oblika (na primjer, ljudski glas), može se predstaviti kao zbir najjednostavnijih sinusnih oscilacija određenih frekvencija i amplituda. I obrnuto, generiranjem različitih vibracija i njihovim superponiranjem jedne na druge (miksanjem, miješanjem), možete dobiti različite zvukove.

Referenca: Ljudski slušni aparat/mozak je u stanju da razlikuje frekvencijske komponente zvuka u rasponu od 20 Hz do ~20 KHz (gornja granica može varirati u zavisnosti od starosti i drugih faktora). Osim toga, donja granica uvelike varira ovisno o intenzitetu zvuka.

1. Digitalizacija zvuka i njegovo pohranjivanje na digitalne medije

“Običan” analogni zvuk je u analognoj opremi predstavljen kao kontinuirani električni signal. Računar radi sa podacima u digitalnom obliku. To znači da je zvuk u kompjuteru predstavljen u digitalnom obliku. Kako se odvija konverzija analognog signala u digitalni?

Digitalni audio je način predstavljanja električnog signala kroz diskretne numeričke vrijednosti njegove amplitude. Recimo da imamo analogni audio zapis dobrog kvaliteta (izgovaranjem "dobar kvalitet" pretpostavit ćemo tiho snimanje koje sadrži spektralne komponente iz cijelog zvučnog frekvencijskog opsega - otprilike od 20 Hz do 20 KHz) i želimo ga "uvesti" u kompjuter (odnosno, digitalizovati ga) bez gubitka kvaliteta. Kako to postići i kako dolazi do digitalizacije? Zvučni val je složena funkcija, ovisnost amplitude zvučnog vala o vremenu. Čini se da, budući da je ovo funkcija, onda je možete upisati u računalo "kako jest", odnosno opisati matematički oblik funkcije i spremiti je u memoriju računala. Međutim, to je praktično nemoguće, jer se zvučne vibracije ne mogu predstaviti analitičkom formulom (poput y=x 2, na primjer). Ostaje samo jedan način - opisati funkciju pohranjivanjem njenih diskretnih vrijednosti u određenim točkama. Drugim riječima, u svakom trenutku vrijednost amplitude signala može se izmjeriti i zapisati kao brojevi. Međutim, ova metoda ima i svoje nedostatke, jer ne možemo zabilježiti vrijednosti amplitude signala s beskonačnom preciznošću i prisiljeni smo da ih zaokružujemo. Drugim riječima, ovu funkciju ćemo aproksimirati duž dvije koordinatne osi - amplitude i vremena (aproksimirati u tačkama znači, jednostavno rečeno, uzeti vrijednosti funkcije u tačkama i zapisati ih s konačnom točnošću). Dakle, digitalizacija signala uključuje dva procesa – proces uzorkovanja (uzorkovanje) i proces kvantizacije. Proces uzorkovanja je proces dobijanja vrednosti konvertovanih vrednosti signala u određenim vremenskim intervalima (slika 2).

Kvantizacija je proces zamjene stvarnih vrijednosti signala približnim sa određenom tačnošću (slika 3). Dakle, digitalizacija je snimanje amplitude signala u određenim intervalima i snimanje rezultirajućih vrijednosti amplitude u obliku zaokruženih digitalne vrijednosti(Budući da su vrijednosti amplitude kontinuirana vrijednost, nije moguće zapisati tačnu vrijednost amplitude signala u konačnom broju, zbog čega se pribjegava zaokruživanju). Zabilježene vrijednosti amplitude signala nazivaju se uzorci. Očigledno, što češće vršimo mjerenja amplitude (što je veća frekvencija uzorkovanja) i što manje zaokružujemo dobijene vrijednosti (što je više nivoa kvantizacije), to je tačnija reprezentacija signala u digitalni oblik dobićemo. Digitalizovani signal se može pohraniti kao skup uzastopnih vrijednosti amplitude.

Sada o praktičnim problemima. Prvo, moramo imati na umu da memorija računara nije beskonačna, tako da je svaki put prilikom digitalizacije potrebno pronaći neku vrstu kompromisa između kvaliteta (direktno u zavisnosti od parametara koji se koriste prilikom digitalizacije) i zapremine koju zauzima digitalizovani signal. .

Drugo, prema Kotelnikovovoj teoremi, frekvencija uzorkovanja postavlja gornju granicu frekvencija digitalizovanog signala, naime, maksimalna frekvencija spektralnih komponenti jednaka je polovini frekvencije uzorkovanja signala. Jednostavno rečeno, dobiti pune informacije Za zvuk u frekvencijskom opsegu do 22050 Hz potrebno je uzorkovanje frekvencije od najmanje 44,1 KHz.

Postoje i drugi problemi i nijanse u vezi sa digitalizacijom zvuka. Ne ulazeći previše u detalje, napominjemo da se u "digitalnom zvuku", zbog diskretnosti informacija o amplitudi izvornog signala, pojavljuju različiti šumovi i izobličenja (izraz "u digitalnom zvuku postoje takve i takve frekvencije i šum ” znači da kada se ovaj zvuk ponovo konvertuje iz digitalnog u analogni, tada će pomenute frekvencije i šum biti prisutni u njegovom zvuku). Na primjer, podrhtavanje je šum koji nastaje kao rezultat činjenice da se uzorkovanje signala tokom uzorkovanja ne dešava u apsolutno jednakim vremenskim intervalima, već sa određenim odstupanjima. Odnosno, ako se, recimo, uzorkovanje vrši frekvencijom od 44,1 KHz, onda se uzorci uzimaju ne baš svakih 1/44100 sekunde, već ponekad malo ranije, ponekad malo kasnije. A budući da se ulazni signal stalno mijenja, takva greška dovodi do "hvatanja" nivoa signala koji nije sasvim ispravan. Kao rezultat toga, može se osjetiti malo podrhtavanja i izobličenja prilikom reprodukcije digitalizovanog signala. Pojava podrhtavanja rezultat je ne apsolutne stabilnosti analogno-digitalnih pretvarača. Za borbu protiv ovog fenomena koriste se visoko stabilni generatori takta. Još jedna smetnja je guska buka. Kao što smo rekli, kada se kvantuje amplituda signala, ona se zaokružuje na najbliži nivo. Ova greška uzrokuje osjećaj "prljavog" zvuka.

Malo informacija: standardni parametri za snimanje audio CD-a su sljedeći: frekvencija uzorkovanja - 44,1 KHz, nivo kvantizacije - 16 bita. Takvi parametri odgovaraju 65536 (2 16) nivoima kvantizacije amplitude kada se njegove vrijednosti uzimaju 44100 puta u sekundi.

U praksi, proces digitalizacije (uzorkovanje i kvantizacija signala) ostaje nevidljiv za korisnika - sav prljav posao je obavljen razni programi, koji daju odgovarajuće komande drajveru (kontrolni potprogram operativni sistem) zvučna kartica. Bilo koji program (bilo ugrađen u Windows Recorder ili moćan uređivač zvuka), sposoban da snimi analogni signal u kompjuter, na ovaj ili onaj način digitalizira signal sa određenim parametrima koji mogu biti važni u daljnjem radu sa snimljenim zvukom, te je iz tog razloga važno razumjeti kako se odvija proces digitalizacije i koji faktori utiču na njegove rezultate.

2. Pretvaranje zvuka iz digitalnog u analogni

Kako slušati zvuk nakon digitalizacije? Odnosno, kako ga ponovo pretvoriti iz digitalnog u analogni?

Za pretvaranje uzorkovanog signala u analogni oblik pogodan za obradu analogni uređaji(pojačala i filteri) i naknadnu reprodukciju preko sistema zvučnika, služi digitalno-analogni pretvarač (DAC). Proces konverzije je inverzni proces uzorkovanja: imajući informaciju o veličini uzoraka (amplituda signala) i uzimajući određeni broj uzoraka u jedinici vremena, originalni signal se obnavlja interpolacijom (slika 4).

Donedavno je reprodukcija zvuka na kućnim računarima bila problem, jer računari nisu bili opremljeni posebnim DAC-ovima. U početku je ugrađeni zvučnik (PC zvučnik) korišćen kao najjednostavniji zvučni uređaj u računaru. Uopšteno govoreći, ovaj zvučnik je i dalje dostupan na skoro svim računarima, ali se niko ne seća kako da ga „pojača“ da bi počeo da svira. Ukratko, ovaj zvučnik je povezan na port na matičnoj ploči, koji ima dva položaja - 1 i 0. Dakle, ako se ovaj port brzo uključi i isključi, onda se iz zvučnika mogu izvući manje-više uvjerljivi zvuci. Reprodukcija različitih frekvencija postiže se činjenicom da konus zvučnika ima konačan odziv i nije u stanju da trenutno skače s mjesta na mjesto, pa se „glatko ljulja“ zbog naglih promjena napona na njemu. I ako ga protresete sa različitim brzinama, tada možete dobiti vibracije zraka na različitim frekvencijama. Prirodna alternativa zvučniku bio je takozvani Covox - ovo je najjednostavniji DAC, napravljen na nekoliko odabranih otpora (ili gotovih mikrokola), koji osiguravaju konverziju digitalnog prikaza signala u analogni - tj. u realne amplitudske vrijednosti. Covox je jednostavan za proizvodnju i stoga je bio uspjeh među amaterima sve do vremena kada je zvučna kartica postala dostupna svima.

IN savremeni kompjuter zvuk se reprodukuje i snima pomoću zvučne kartice povezane ili ugrađene u matičnu ploču računara. Zadatak zvučne kartice u računaru je unos i izlaz zvuka. U praksi to znači da je zvučna kartica pretvarač koji pretvara analogni zvuk u digitalni i obrnuto. Da bismo to opisali na pojednostavljen način, rad zvučne kartice može se objasniti na sljedeći način. Pretpostavimo da se analogni signal dovodi na ulaz zvučne kartice i da je kartica uključena (softverski) na Sl. Prvo, ulazni analogni signal ide u analogni mikser, koji miješa signale i podešava jačinu i balans. Mikser je neophodan, posebno, da bi omogućio korisniku da kontroliše nivoe Sl. Prilagođeni i izbalansirani signal zatim ulazi u analogno-digitalni pretvarač, gdje se signal uzorkuje i kvantizira, što rezultira bitnim protokom koji se šalje u računalo preko sabirnice podataka, što predstavlja digitalizovani audio signal. Izlaz audio informacija je skoro isti kao i ulaz, samo što se dešava u suprotnom smjeru. Tok podataka koji se šalje na zvučnu karticu nadvladava digitalno-analogni pretvarač, koji se formira od brojeva koji opisuju amplitudu signala, električni signal; rezultirajući analogni signal može se proći kroz bilo koji analogni put za daljnje transformacije, uključujući reprodukciju. Treba napomenuti da ako je zvučna kartica opremljena sučeljem za razmjenu digitalnih podataka, tada se pri radu s digitalnim zvukom ne koriste analogni blokovi kartice .

3. Metode za pohranjivanje digitalnog zvuka

Postoji mnogo različitih načina za pohranjivanje digitalnog zvuka. Kao što smo rekli, digitalizirani zvuk je skup vrijednosti amplitude signala uzetih u određenim intervalima. Dakle, prvo, blok digitalizovanih audio informacija može biti upisan u datoteku „kao što jeste“, odnosno kao niz brojeva (vrednosti amplitude). U ovom slučaju postoje dva načina pohranjivanja informacija.

Prvi (Sl. 5) je PCM (Pulse Code Modulation) - metoda kodiranja digitalnog signala snimanjem apsolutnih amplitudnih vrijednosti (postoje predznake ili nepotpisane reprezentacije). Ovo je oblik u kojem se podaci snimaju na svim audio CD-ovima. Druga metoda (slika 6) je ADPCM (Adaptive Delta PCM - adaptive relative pulse-code modulation) - snimanje vrijednosti signala ne u apsolutnim, već u relativnim promjenama amplituda (inkrementacija).

Drugo, moguće je komprimirati ili pojednostaviti podatke tako da zauzmu manje memorije nego da su napisani „kako jesu“. I ovdje postoje dva načina.

Kodiranje bez gubitaka je metoda kodiranja zvuka koja omogućava 100% oporavak podataka iz komprimovanog toka. Ova metoda kompresije podataka se koristi u slučajevima kada je održavanje originalnog kvaliteta podataka kritično. Na primjer, nakon miksanja zvuka u studiju za snimanje, podaci se moraju arhivirati originalan kvalitet za moguću buduću upotrebu. Algoritmi kodiranja bez gubitaka koji postoje danas (na primjer, Monkeys Audio) mogu smanjiti volumen koji zauzimaju podaci za 20-50%, ali u isto vrijeme osigurati 100% obnavljanje originalnih podataka iz podataka dobivenih nakon kompresije. Takvi koderi su neka vrsta arhivatora podataka (poput ZIP, RAR i drugih), dizajniranih samo za kompresiju zvuka.

Postoji i drugi put kodiranja, o kojem ćemo malo detaljnije razgovarati - kodiranje s gubicima.Cilj takvog kodiranja je da se na bilo koji način osigura da zvuk obnovljenog signala bude sličan originalnom sa što manje upakovanih podataka. moguće. To se postiže korištenjem različitih algoritama koji "pojednostavljuju" originalni signal (izbacujući iz njega "nepotrebne" teško čujne detalje), što dovodi do činjenice da dekodirani signal zapravo prestaje biti identičan originalnom, već samo zvuci slicno. Postoji mnogo metoda kompresije, kao i programa koji implementiraju ove metode. Najpoznatiji su MPEG-1 Layer I,II,III (posljednji je dobro poznati MP3), MPEG-2 AAC (napredno audio kodiranje), Ogg Vorbis, Windows Media Audio (WMA), TwinVQ (VQF), MPEGPlus, TAC i drugi. U prosjeku, omjer kompresije koji pružaju takvi enkoderi je u rasponu od 10-14 (puta). Posebno treba naglasiti da se svi koderi s gubicima baziraju na korištenju tzv. psihoakustičkog modela, koji je upravo ono što je uključeno u „pojednostavljenje“ izvornog signala. Tačnije, mehanizam ovakvih enkodera vrši analizu kodiranog signala, pri čemu se određuju dijelovi signala u čijim određenim frekvencijskim područjima postoje nijanse nečujne ljudskom uhu (maskirane ili nečujne frekvencije), nakon čega se uklonjen iz originalnog signala. Dakle, stepen kompresije originalnog signala zavisi od stepena njegovog „pojednostavljenja“; jaka kompresija se postiže „agresivnim pojednostavljivanjem“ (kada enkoder „smatra“ više nijansi nepotrebnim), takva kompresija prirodno dovodi do ozbiljne degradacije kvaliteta, jer se mogu ukloniti ne samo neprimjetni, već i značajni detalji zvuka.

Kao što smo rekli, postoji dosta modernih kodera sa gubicima. Najčešći format je MPEG-1 Layer III (poznati MP3). Format je svoju popularnost stekao potpuno zasluženo - bio je to prvi rasprostranjeni kodek te vrste koji je postigao tako visok nivo kompresije uz odličan kvalitet zvuka. Danas postoji mnogo alternativa ovom kodeku, izbor je na korisniku. Nažalost, obim članka nam ne dozvoljava da ovdje predstavimo testiranje i poređenje postojećih kodeka, međutim, autori članka će sebi dozvoliti da daju neke korisne informacije pri odabiru kodeka. Dakle, prednosti MP3-a su široka upotreba i prilično visok kvalitet kodiranja, koji je objektivno poboljšan zahvaljujući razvoju raznih MP3 kodera od strane entuzijasta (na primjer, Lame enkoder). Moćna alternativa MP3 – Microsoft Windows Media Audio kodek (.WMA i .ASF datoteke). Prema različitim testovima, ovaj kodek se pokazuje od “kao MP3” do “primjetno lošiji od MP3” pri srednjim bitrate-ima i, češće, “bolji od MP3” pri niskim brzinama. Ogg Vorbis (.OGG datoteke) je kodek potpuno bez licence kreiran od strane nezavisnih programera. Najčešće se ponaša bolje od MP3, jedina mana je njegova niska rasprostranjenost, što može postati kritičan argument pri odabiru kodeka za dugotrajno skladištenje zvuka. Prisjetimo se još uvijek mladog MP3 Pro kodeka, koji je u julu 2001. godine najavio Coding Technologies zajedno sa Thomson Multimedia. Kodek je nastavak, tačnije, razvoj starog MP3-a - kompatibilan je sa MP3-om unazad (u potpunosti) i unapred (delimično). Zbog upotrebe nove SBR (Spectral Band Replication) tehnologije, kodek se ponaša primjetno bolje od ostalih formata pri niskim brzinama prijenosa, ali je kvalitet kodiranja na srednjim i visokim bitrateima često inferioran u odnosu na kvalitetu gotovo svih opisanih kodeka. Stoga je MP3 Pro pogodniji za vođenje audio emitovanja na Internetu, kao i za kreiranje pregleda pjesama i muzike.

Govoreći o načinima pohranjivanja zvuka u digitalnom obliku, ne možemo a da se ne prisjetimo medija za pohranu podataka. Poznati audio CD, koji se pojavio početkom 80-ih, postao je široko rasprostranjen posljednjih godina (što je zbog značajnog smanjenja troškova medija i drajvova). A prije toga, digitalni nosači podataka bile su kasete s magnetskom trakom, ali ne obične, već posebno dizajnirane za takozvane DAT magnetofone. Ništa posebno - kasetofoni su kao i magnetofoni, ali cijena za njih je uvijek bila visoka, a takvo zadovoljstvo nije bilo za svakoga. Ovi magnetofoni su se uglavnom koristili u studijima za snimanje. Prednost ovakvih magnetofona bila je u tome što su, unatoč korištenju poznatih medija, podaci na njima pohranjeni u digitalnom obliku i praktički nije bilo gubitaka prilikom čitanja/pisanja na njih (što je vrlo važno za studijsku obradu i pohranu zvuka). Danas se pojavio veliki broj različitih medija za skladištenje, pored poznatih CD-a. Mediji se poboljšavaju i svake godine postaju dostupniji i kompaktniji. Ovo otvara velike mogućnosti na polju kreiranja mobilnih audio plejera. Već danas se prodaje ogroman broj različitih modela prijenosnih digitalnih plejera. I, možemo pretpostaviti da je ovo još daleko od vrhunca razvoja ove vrste tehnologije.

4. Prednosti i mane digitalnog zvuka

Sa tačke gledišta redovni korisnik Prednosti su mnoge - kompaktnost savremeni mediji informacije mu omogućavaju, na primjer, da sve diskove i zapise iz svoje kolekcije pretvori u digitalni prikaz i pohrani ih dugi niz godina na malom tvrdom disku od tri inča ili na desetak ili dva CD-a; možete koristiti poseban softver i temeljito "očistiti" stare snimke sa kolutova i ploča, uklanjajući šum i pucketanje iz njihovog zvuka; Takođe možete ne samo prilagoditi zvuk, već ga i uljepšati, dodati bogatstvo, jačinu i vratiti frekvencije. Osim navedenih manipulacija sa zvukom kod kuće, audio entuzijastima u pomoć priskače i internet. Na primjer, mreža omogućava ljudima da dijele muziku, slušaju stotine hiljada različitih internet radio stanica i pokažu svoje audio kreacije javnosti, a sve to samo uz kompjuter i internet. I konačno, nedavno se pojavila ogromna masa razne prijenosne digitalne audio opreme, čije mogućnosti čak i najprosječnijeg predstavnika često omogućavaju da sa sobom na put lako ponesete kolekciju muzike koja traje desetinama sati.

Sa profesionalne tačke gledišta, digitalni audio otvara zaista ogromne mogućnosti. Ako su se ranije zvučni i radio studiji nalazili u nekoliko desetina kvadratnih metara, onda se sada mogu zamijeniti dobar kompjuter, koji po mogućnostima premašuje deset ovakvih studija zajedno, a po cijeni je višestruko jeftiniji od jednog. Ovo uklanja mnoge finansijske barijere i čini snimanje zvuka dostupnijim i profesionalcima i običnim amaterima. Savremeni softver vam omogućava da sa zvukom radite šta god želite. Ranije su se razni zvučni efekti postizali uz pomoć genijalnih uređaja, koji nisu uvijek predstavljali vrhunac tehničke misli ili su bili jednostavno uređaji domaće izrade. Danas se najsloženiji i dosad nezamislivi efekti postižu pritiskom na nekoliko tipki. Naravno, gore navedeno je pomalo preuveličano i kompjuter ne zamjenjuje osobu – tonskog inženjera, reditelja ili montažera, ali možemo sa sigurnošću reći da je kompaktnost, mobilnost, kolosalna snaga i osiguran kvalitet moderne digitalne tehnologije dizajnirane za obradu zvuka. su već skoro u potpunosti zamenili staru tehnologiju iz studija.analognu opremu.

Naravno, digitalna tehnologija ima i svoje nedostatke. Mnogi (profesionalci i amateri) primjećuju da je analogni zvuk bio življi. I ovo nije samo počast prošlosti. Kao što smo već rekli, proces digitalizacije unosi određenu grešku u zvuk, osim toga, različita oprema za digitalno pojačanje unosi tzv. „tranzistorski šum“ i druga specifična izobličenja. Pojam “šum tranzistora” možda nema tačnu definiciju, ali možemo reći da su to haotične oscilacije u području visokih frekvencija. Uprkos činjenici da je ljudski slušni aparat sposoban da percipira frekvencije do 20 kHz, čini se da ljudski mozak i dalje detektuje više frekvencije. A na podsvjesnom nivou osoba još uvijek osjeća da je analogni zvuk čistiji od digitalnog.

Međutim, digitalna reprezentacija podataka ima jedno nepobitno i vrlo važna prednost– kada je medij sačuvan, podaci na njemu se ne iskrivljuju tokom vremena. Ako se magnetna traka s vremenom demagnetizira i izgubi se kvalitet snimka, ako je ploča izgrebana i zvuku se dodaju klikovi i pucketanje, tada je CD/tvrdi disk/elektronska memorija ili čitljiv (ako je netaknut) ili ne, i nema efekta starenja. Važno je napomenuti da ovdje ne govorimo o Audio CD-u (CD-DA je standard koji postavlja parametre i format za snimanje na audio CD-ovima) jer će, uprkos činjenici da je riječ o digitalnom nosaču informacija, efekat starenja ne pobjeći od toga. To je zbog posebnosti pohranjivanja i čitanja audio podataka sa audio CD-a. Informacije o svim vrstama CD-a pohranjuju se okvir po okvir i svaki okvir ima naslov po kojem se može identificirati. Međutim, različite vrste CD-a imaju različitu strukturu i upotrebu razne metode oznake okvira. Budući da su računarski CD-ROM uređaji dizajnirani za čitanje uglavnom Data-CD-ova (mora se reći da postoje različite sorte Data-CD standard, od kojih svaki nadopunjuje glavni CD-DA standard), često nisu u stanju da se pravilno „orijentišu“ na Audio CD, gde je način označavanja okvira drugačiji od Data-CD (na Audio CD-u okviri nemaju posebno zaglavlje i da biste odredili pomak svakog okvira, morate pratiti informacije u okviru). To znači da ako se, prilikom čitanja Data-CD-a, drajv lako „orijentiše“ na disku i nikada ne zbunjuje okvire, onda kada čitate sa audio CD-a, drajv ne može biti jasno orijentisan, što, recimo, ogrebotina ili se pojavi prašina, može dovesti do čitanja pogrešnog okvira i, kao rezultat, do skakanja ili pucketanja. Isti problem (nemogućnost većine drajvova da se pravilno pozicioniraju na CD-DA) izaziva još jedan neugodan efekat: kopiranje informacija sa audio CD-a uzrokuje probleme čak i kada se radi sa potpuno netaknutim diskovima zbog činjenice da je ispravna „orijentacija na disku ” potpuno ovisi o pogonu za čitanje i ne može se jasno programski kontrolirati.

Široka distribucija i dalji razvoj već pomenutih audio kodera sa gubicima (MP3, AAC i drugi) otvorio je najšire mogućnosti za audio distribuciju i skladištenje. Savremeni komunikacioni kanali odavno omogućavaju prenos velikih količina podataka u relativno kratkom vremenu, ali ostaje najsporiji prenos podataka između krajnjeg korisnika i pružaoca komunikacionih usluga. Telefonske linije preko kojih se većina korisnika povezuje na Internet ne omogućavaju brz prijenos podataka. Nepotrebno je reći da će takve količine podataka koje zauzimaju nekompresovane audio i video informacije trebati jako dugo da se prenesu putem konvencionalnih komunikacijskih kanala. Međutim, pojava enkodera sa gubicima, koji pružaju deset do petnaest puta kompresiju, pretvorila je prijenos i razmjenu audio podataka u svakodnevnu aktivnost svakog korisnika interneta i uklonila sve barijere koje stvaraju slabi komunikacijski kanali. S tim u vezi, treba reći da digitalne mobilne komunikacije, koje se danas razvijaju naglo, mnogo duguju kodiranju s gubicima. Činjenica je da protokoli za prijenos zvuka preko mobilnih komunikacijskih kanala rade na približno istim principima kao i poznati muzički koderi. Stoga, daljnji razvoj u području audio kodiranja uvijek dovodi do smanjenja troškova prijenosa podataka u mobilni sistemi, iz onoga što krajnji korisnik samo prednosti: komunikacija postaje jeftinija, pojavljuju se nove mogućnosti, produžava se vijek trajanja baterije mobilnih uređaja itd. U manjoj mjeri, kodiranje s gubitkom pomaže u uštedi novca pri kupovini diskova sa omiljenim pjesmama - danas samo trebate otići na internet i tamo možete pronaći gotovo svaku pjesmu koja vas zanima. Naravno, ovakvo stanje je već duže vrijeme za diskografske kuće – pred njihovim nosom, umjesto da kupuju CD-e, ljudi razmjenjuju pjesme direktno preko interneta, što ono što je nekada bila bonaca pretvara u niskoprofitabilan posao, ali ovo je pitanje etike i finansija. Jedno se sa sigurnošću može reći: ništa se ne može učiniti po pitanju ovakvog stanja, a bum dijeljenja muzike putem Interneta, generiran upravo pojavom kodera s gubicima, više se ne može zaustaviti. A ovo koristi samo prosječnom korisniku.

5. O pitanju obrade zvuka

Pod obradom zvuka mislimo razne transformacije zvučne informacije kako bi se promijenile neke karakteristike zvuka. Obrada zvuka uključuje metode za kreiranje različitih zvučnih efekata, filtriranje, kao i metode za čišćenje zvuka od neželjene buke, promjenu tembra itd. Sva ova ogromna raznolikost transformacija u konačnici se svodi na sljedeće osnovne tipove:

1. Transformacije amplitude . Izvode se na amplitudi signala i dovode do njegovog pojačanja/slabljenja ili promjene po nekom zakonu u određenim dijelovima signala.

2. Pretvorbe frekvencije . Izvode se na frekvencijskim komponentama zvuka: signal se predstavlja u obliku frekventnog spektra u određenim vremenskim intervalima, obrađuju se potrebne frekvencijske komponente, na primjer, filtriranjem, a signal se iz spektra preokreće u val.

3. Fazne transformacije . Pomeranje faze signala na ovaj ili onaj način; na primjer, takve transformacije stereo signala omogućavaju vam da ostvarite učinak rotacije ili "glasnoće" zvuka.

4. Privremene transformacije . Implementirano superponiranjem, rastezanjem/komprimiranjem signala; omogućavaju vam da kreirate, na primer, efekte eha ili refrena, kao i da utičete na prostorne karakteristike zvuka.

Rasprava o svakoj od ovih vrsta transformacija može postati čitav naučni rad. Vrijedi dati nekoliko praktičnih primjera korištenja ovih vrsta transformacija prilikom stvaranja stvarnih zvučnih efekata:

• Eho (eho) Implementirano korištenjem vremenskih transformacija. U stvari, da bi se dobio eho, potrebno je da se njegova kopija sa odloženim vremenom superponira na originalni ulazni signal. Da bi ljudsko uho drugu kopiju signala doživjelo kao ponavljanje, a ne kao eho glavnog signala, vrijeme kašnjenja mora biti podešeno na približno 50 ms. Na glavni signal možete postaviti ne samo jednu kopiju, već nekoliko, što će vam omogućiti da dobijete efekat višestrukog ponavljanja zvuka (polifoni eho) na izlazu. Da bi se činilo da eho bledi, potrebno je na originalni signal nametnuti ne samo odgođene kopije signala, već i prigušene po amplitudi.
• Reverberacija (ponavljanje, refleksija). Efekat je da zvuk daje karakteristiku jačine velika sala, gdje svaki zvuk generiše odgovarajući, polako blijedi eho. U praksi, uz pomoć odjeka možete "oživjeti", na primjer, zvučni zapis napravljen u tihoj prostoriji. Reverb se razlikuje od efekta eha po tome što se izlazni signal s vremenskim kašnjenjem superponira na ulazni signal, a ne odgođena kopija ulaznog signala. Drugim riječima, reverb blok je jednostavno petlja gdje je izlaz bloka povezan sa njegovim ulazom, tako da se već obrađeni signal vraća nazad u ulaz svakog ciklusa, miješajući se s originalnim signalom.
• Hor (hor). Kao rezultat njegove primjene, zvuk signala se pretvara u zvuk hora ili istovremeni zvuk više instrumenata. Šema za postizanje takvog efekta je slična shemi za stvaranje eho efekta, s jedinom razlikom što su odgođene kopije ulaznog signala podvrgnute slaboj frekvencijskoj modulaciji (u prosjeku od 0,1 do 5 Hz) prije miješanja sa ulazni signal. Povećanje broja glasova u horu postiže se dodavanjem kopija signala sa različitim vremenima kašnjenja.

Naravno, kao iu svim drugim oblastima, i obrada signala ima problema koji su svojevrsni kamen spoticanja. Na primjer, kada se signali razlažu u frekvencijski spektar, postoji princip nesigurnosti koji se ne može prevladati. Princip kaže da je nemoguće dobiti tačnu spektralnu sliku signala u određenom trenutku: ili da bismo dobili precizniju spektralnu sliku, moramo analizirati veći vremenski dio signala, ili, ako smo više Zainteresovani za vrijeme kada je došlo do ove ili one promjene spektra, moramo žrtvovati tačnost samog spektra. Drugim riječima, nemoguće je dobiti tačan spektar signala u nekoj tački – tačan spektar za veliki dio signala, ili vrlo približan spektar, ali za kratki dio.

Mehanizmi za obradu signala postoje i u softverskim i u hardverskim verzijama (tzv. efekt procesori). Na primjer, vokoderi i gitarski procesori, refren i reverb postoje kao hardver i kao softver.

Praktična obrada signali se mogu podijeliti u dvije vrste: obrada u hodu i naknadna obrada. Obrada u hodu uključuje trenutnu konverziju signala (tj. sa mogućnošću da se obrađeni signal izdaje gotovo istovremeno sa njegovim ulazom). Jednostavan primjer su gitarski "spravici" ili reverb tokom nastupa uživo na pozornici. Takva obrada se dešava trenutno, odnosno izvođač pjeva u mikrofon, a efekt procesor transformira njegov glas i slušalac čuje već obrađenu verziju glasa. Postprocesiranje je obrada već snimljenog signala. Brzina takve obrade može biti mnogo manja od brzine reprodukcije. Takva obrada ima iste ciljeve, odnosno davanje zvuka određenog karaktera, ili mijenjanje karakteristika, međutim, koristi se u fazi savladavanja ili pripreme zvuka za umnožavanje, kada nije potrebna žurba, već kvalitet je važniji i pedantno proučavanje svih nijansi zvuka. Postoji mnogo različitih operacija nad zvukom koje se zbog nedovoljnih performansi današnjih procesora ne mogu implementirati u hodu, pa se takve transformacije provode samo u post modu.

Obrada signala je složen i, što je najvažnije, postupak koji zahtijeva resurse. To se relativno nedavno počelo provoditi u digitalnim uređajima - ranije su se razni zvučni efekti i drugi postizali obradom zvuka u analognim uređajima. U analognoj opremi, zvuk u obliku električnih vibracija prolazi kroz različite puteve (blokove električnih elemenata), čime se postiže promjena faze, spektra i amplitude signala. Međutim, ova metoda obrade ima mnoge nedostatke. Prvo, trpi kvaliteta obrade, jer svaki analogni element ima svoju grešku, a nekoliko desetina elemenata može kritično utjecati na točnost i kvalitetu željenog rezultata. I drugo, a to je možda i najvažnije, skoro svaki pojedinačni efekat se postiže upotrebom posebnog uređaja, kada svaki takav uređaj može biti veoma skup. Mogućnost korištenja digitalnih uređaja ima neosporne prednosti. Kvaliteta obrade signala u njima mnogo manje ovisi o kvaliteti opreme, najvažnije je efikasno digitalizirati zvuk i moći ga efikasno reproducirati, a onda kvaliteta obrade pada samo na softverski mehanizam. Osim toga, razne manipulacije sa zvukom ne zahtijevaju stalnu promjenu opreme. I što je najvažnije, budući da se obrada odvija programski, otvaraju joj se jednostavno nevjerovatne mogućnosti koje su ograničene samo snagom kompjutera (a ona je svakim danom sve veća) i ljudskom maštom. Međutim, (od najmanje danas) i ovde ima problema. Na primjer, često, čak i da bi se izvršila jednostavna obrada signala, potrebno ga je razložiti u frekvencijski spektar. U ovom slučaju, obrada signala u hodu može biti teška upravo zbog faze dekompozicije koja zahtijeva veliku količinu resursa. Stoga se transformacije koje zahtijevaju spektralnu dekompoziciju često izvode u post-modu.

6. Oprema

Važan dio razgovora o zvuku vezan je za opremu. Ima ih mnogo razni uređaji za obradu i ulaz/izlaz zvuka. Što se tiče običnog personalnog računara, trebali bismo se detaljnije zadržati na zvučnim karticama. Zvučne kartice se obično dijele na zvučne, muzičke i zvučno-muzičke. Po dizajnu, sve zvučne kartice se mogu podijeliti u dvije grupe: glavne (instalirane na matičnoj ploči računara i obezbjeđuju ulaz i izlaz audio podataka) i kćerke (imaju suštinsku dizajnersku razliku od glavnih ploča - najčešće su povezane na specijalni konektor koji se nalazi na glavnoj ploči). Donje ploče se najčešće koriste za pružanje ili proširenje mogućnosti MIDI sintisajzera.

Audio-muzičke i zvučne kartice su napravljene u obliku uređaja umetnutih u utor matična ploča(ili već ugrađeni u njega u početku). Vizualno obično imaju dva analogna ulaza - linijski i mikrofonski, te nekoliko analognih izlaza: linijski izlazi i izlaz za slušalice. Nedavno su kartice također počele biti opremljene digitalnim ulazom i izlazom, omogućavajući prijenos zvuka između digitalnih uređaja. Analogni ulazi i izlazi obično imaju utičnice slične priključcima za slušalice (1/8”). Generalno, zvučna kartica ima malo više ulaza od dva: analogni CD, MIDI i drugi ulazi. Oni, za razliku od mikrofonskih i linijskih ulaza, nisu smješteni na stražnjoj ploči zvučne kartice, već na samoj ploči; Mogu postojati i drugi ulazi, na primjer, za povezivanje govornog modema. Digitalni ulazi a izlazi se obično prave u obliku S/PDIF interfejsa (interfejs digitalni prenos signala) sa odgovarajućim konektorom (S/PDIF - skraćenica za Sony/Panasonic digitalni interfejs - Sony/Panasonic digitalni interfejs). S/PDIF je “potrošačka” verzija složenijeg profesionalnog AES/EBU (Audio Engineering Society / European Broadcast Union) standarda. S/PDIF signal se koristi za digitalni prijenos (kodiranje) 16-bitnih stereo podataka pri bilo kojoj stopi uzorkovanja. Pored navedenog, audio i muzičke ploče imaju MIDI interfejs sa konektorima za povezivanje MIDI uređaja i džojstika, kao i za povezivanje ćerke muzičke kartice (iako je u poslednje vreme mogućnost povezivanja ove poslednje postala retka). Radi praktičnosti korisnika, neki modeli zvučnih kartica opremljeni su prednjom pločom instaliranom na prednjoj strani sistemska jedinica kompjuter, u kojem se nalaze konektori povezani na različite ulaze i izlaze zvučne kartice.

Definirajmo nekoliko glavnih blokova koji čine zvučne i zvučno-muzičke ploče.

1. Blok digitalna obrada signali (kodek). U ovom bloku se izvode analogno-digitalne i digitalno-analogne konverzije (ADC i DAC). Ovaj blok određuje karakteristike kartice kao što je maksimalna frekvencija uzorkovanja pri snimanju i reprodukciji signala, maksimalni nivo kvantizacija i maksimalni iznos obrađeni kanali (mono ili stereo). U velikoj mjeri, karakteristike buke zavise od kvaliteta i složenosti komponenti ovog bloka.

2. Blok sintisajzera. Prisutno u muzičkim karticama. Izvodi se na osnovu FM ili WT sinteze, ili oboje odjednom. Može raditi ili pod kontrolom vlastitog procesora ili pod kontrolom posebnog drajvera.

3. Blok sučelja. Omogućava prijenos podataka preko različitih sučelja (na primjer, S/PDIF). Čista zvučna kartica često nema ovaj blok.

4. Jedinica za miješanje. U zvučnim karticama, jedinica za miješanje omogućava podešavanje:

• nivoi signala sa linearnih ulaza;
• nivoi sa MIDI ulaza i digitalnog audio ulaza;
• opšti nivo signala;
• pomicanje;
• timbre

Razmotrimo najvažnije parametre koji karakteriziraju zvučne i zvučno-muzičke ploče. Najvažnije karakteristike su: maksimalna brzina uzorkovanja u režimu snimanja i reprodukcije, maksimalni nivo kvantizacije ili dubina bita (maks. nivo kvantizacije) u režimu snimanja i reprodukcije. Osim toga, budući da audio i muzičke ploče imaju i sintisajzer, njihove karakteristike uključuju i parametre instaliranog sintisajzera. Naravno, što je viši nivo kvantizacije kartica sposobna da kodira signale, to se postiže veći kvalitet signala. Sve moderni modeli zvučne kartice su sposobne da kodiraju signal na nivou od 16 bita. Jedna od važnih karakteristika je mogućnost simultane reprodukcije i snimanja audio tokova. Sposobnost kartice da istovremeno igra i snima naziva se puni dupleks. Postoji još jedna karakteristika koja često igra odlučujuću ulogu pri kupovini zvučne kartice - odnos signal/šum (S/N). Ovaj indikator utiče na čistoću snimanja i reprodukcije signala. Odnos signal-šum je omjer snage signala i snage šuma na izlazu uređaja; ovaj indikator se obično mjeri u dB. Odnos od 80-85 dB može se smatrati dobrim; idealno – 95-100 dB. Međutim, mora se uzeti u obzir da na kvalitet reprodukcije i snimanja u velikoj meri utiču smetnje (smetnje) od drugih komponenata računara (napajanje i sl.). Kao rezultat toga, omjer signal-šum može se promijeniti na gore. U praksi postoji dosta metoda za borbu protiv ovoga. Neki ljudi predlažu uzemljenje računara. Drugi, kako bi što temeljnije zaštitili zvučnu karticu od smetnji, "iznesu" je van kućišta računara. Međutim, vrlo je teško potpuno se zaštititi od smetnji, jer čak i elementi same karte stvaraju smetnje jedni s drugima. Oni također pokušavaju da se bore protiv ovoga i u tu svrhu štite svaki element na ploči. Ali koliko god se truda uložilo u rješavanje ovog problema, nemoguće je u potpunosti eliminirati utjecaj vanjskih smetnji.

Druga jednako važna karakteristika je koeficijent nelinearne distorzije ili Total Harmonic Distortion, THD. Ovaj indikator takođe kritično utiče na čistoću zvuka. Koeficijent nelinearne distorzije se mjeri u procentima: 1% - “prljav” zvuk; 0,1% - normalan zvuk; 0,01% - čisti Hi-Fi zvuk; 0,002% - Hi-Fi – Hi End klasa zvuka.Nelinearna distorzija je rezultat nepreciznosti u vraćanju signala iz digitalnog u analogni. Pojednostavljeno, postupak mjerenja ovog koeficijenta izvodi se na sljedeći način. Čisti sinusoidni signal se dovodi na ulaz zvučne kartice. Na izlazu uređaja uzima se signal čiji je spektar zbir sinusoidnih signala (zbir izvornog sinusoida i njegovih harmonika). Zatim se pomoću posebne formule izračunava kvantitativni omjer izvornog signala i njegovih harmonika dobivenih na izlazu uređaja. Ovaj kvantitativni odnos je totalna harmonijska distorzija (THD).

Šta je MIDI sintisajzer? Termin "sintisajzer" se obično koristi za označavanje elektronskog muzičkog instrumenta u kojem se stvara i obrađuje zvuk, mijenjajući njegovu boju i karakteristike. Naravno, naziv ovog uređaja dolazi od njegove glavne namjene - sinteze zvuka. Postoje samo dvije glavne metode sinteze zvuka: FM (frekvencijska modulacija) i WT (talasna tablica). Pošto ih ovdje ne možemo detaljno raspravljati, opisati ćemo samo osnovnu ideju metoda. FM sinteza se zasniva na ideji da je čak i najsloženije oscilacije u suštini zbir najjednostavnijih sinusoidnih. Tako je moguće superponirati signale iz konačnog broja generatora sinusnih valova i, promjenom frekvencija sinusnih valova, proizvoditi zvukove slične stvarnim. Tabela-talasna sinteza se zasniva na drugačijem principu. Sinteza zvuka ovom metodom postiže se manipulacijom unapred snimljenih (digitalizovanih) zvukova pravih muzičkih instrumenata. Ovi zvuci (zvani uzorci) su pohranjeni u trajnoj memoriji sintisajzera.

MIDI sintisajzer je sintisajzer koji ispunjava zahtjeve standarda o kojem ćemo sada govoriti. MIDI je opšte prihvaćena specifikacija koja se odnosi na organizaciju digitalnog interfejsa za muzičke uređaje, uključujući standard za hardver i softver.

Ova specifikacija je namijenjena organizaciji lokalna mreža elektronski instrumenti (slika 7). MIDI uređaji uključuju različite hardverske i muzičke instrumente koji zadovoljavaju MIDI zahtjeve. Dakle, MIDI sintisajzer je muzički instrument, obično dizajniran za sintezu zvuka i muzike, a takođe ispunjava MIDI specifikaciju. Pogledajmo na brzinu zašto je to istaknuto odvojena klasa uređaja koji se nazivaju MIDI.

Činjenica je da je softverska obrada zvuka često povezana s neugodnostima zbog različitih tehničkih karakteristika ovog procesa. Čak i ako delegirate operacije obrade zvuka na zvučnu karticu ili bilo koju drugu opremu, ostaje mnogo različitih problema. Prvo, često je poželjno koristiti hardversku sintezu zvukova muzičkih instrumenata (barem zato što je kompjuter previše uopšten instrument; često vam je potreban samo hardverski sintetizator zvukova i muzike, ništa više). Drugo, softverska audio obrada često je praćena vremenskim kašnjenjem, dok je tokom koncertnog rada potrebno trenutno primiti obrađen signal. Iz ovih i drugih razloga pribjegavaju korištenju posebne opreme za obradu, a ne kompjutera sa posebnim programima. Međutim, prilikom korištenja opreme postoji potreba za unificirani standard, što bi omogućilo da se uređaji međusobno povezuju i kombinuju. Ovi preduslovi naterali su nekoliko vodećih kompanija u oblasti muzičke opreme da 1982. godine odobre prvi MIDI standard, koji je kasnije nastavljen i razvija se do danas. Šta je na kraju MIDI interfejs i uređaji koji su u njemu uključeni sa stanovišta personalnog računara?

• Na zvučnoj kartici je instaliran hardver: sintisajzer raznih zvukova i muzičkih instrumenata, mikroprocesor koji prati i kontroliše rad MIDI uređaja, kao i razni standardizovani konektori i kablovi za povezivanje dodatnih uređaja.
• Softver je MIDI protokol, koji je skup poruka (naredbi) koje opisuju različite funkcije MIDI sistema i uz pomoć kojih se obavlja komunikacija (razmjena informacija) između MIDI uređaja. Poruke se mogu posmatrati kao sredstvo daljinskog upravljanja.

Opseg ovog članka ne dozvoljava nam da ulazimo u konkretan opis MIDI-ja, ali treba napomenuti da što se tiče sintisajzera zvuka, MIDI postavlja stroge zahtjeve za njihove mogućnosti, metode sinteze zvuka koje se koriste u njima, kao i što se tiče kontrolnih parametara sinteze. Osim toga, kako bi se muzika stvorena na jednom sintisajzeru lako prenosila i uspješno reproducirala na drugom, uspostavljeno je nekoliko standarda za korespondenciju instrumenata (glasova) i njihovih parametara u različitim sintisajzerima: General MIDI (GM) standard, General Synth (GS) i prošireni generalni (XG). Osnovni standard je GM, druga dva su njegovi logički nastavci i proširenja.

Kao praktičan primjer MIDI uređaja, razmotrite običnu MIDI tastaturu. Jednostavno rečeno, MIDI tastatura je skraćena klavirska tastatura u kućištu sa MIDI interfejsom koji vam omogućava da je povežete na druge MIDI uređaje, na primer, na MIDI sintisajzer koji je instaliran u zvučnu karticu računara. Koristeći poseban softver (na primjer, MIDI sekvencer), možete prebaciti MIDI sintisajzer u način reprodukcije, na primjer, na klaviru, a pritiskom na tipke MIDI klavijature možete čuti zvukove klavira. Naravno, stvar nije ograničena samo na klavir - GM standard ima 128 melodijskih instrumenata i 46 udaraljki. Pored toga, koristeći MIDI sekvencer, možete snimiti note koje se sviraju na MIDI tastaturi u računar za naknadno uređivanje i aranžiranje, ili jednostavno za jednostavno štampanje notnih zapisa.

Treba napomenuti da pošto su MIDI podaci skup komandi, muzika koja je napisana pomoću MIDI-a se takođe piše pomoću komandi sintisajzera. Drugim riječima, MIDI partitura je niz naredbi: koju notu svirati, koji instrument koristiti, koje je trajanje i ključ njenog zvuka, itd. Poznati MIDI fajlovi (.MID) nisu ništa drugo do skup takvih komandi. Naravno, pošto postoji veliki broj proizvođača MIDI sintisajzera, isti fajl može zvučati različito na različitim sintisajzerima (jer sami instrumenti nisu pohranjeni u datoteci, već samo instrukcije za sintisajzer koje instrumente svirati, a kako različiti sintisajzeri mogu zvuče drugačije).

Vratimo se na razmatranje audio i muzičkih ploča. Pošto smo već razjasnili šta je MIDI, ne možemo zanemariti karakteristike ugrađenog hardverskog sintisajzera zvučne kartice. Moderni sintisajzer se najčešće bazira na tzv. „talasnoj tablici“ - WaveTable (ukratko, princip rada takvog sintisajzera je da se zvuk u njemu sintetizira iz skupa snimljenih zvukova dinamičkim superponiranjem i promjenom zvučni parametri), ranije je glavni tip sinteze bio FM (Frequency Modulation – sinteza zvuka generiranjem jednostavnih sinusnih oscilacija i njihovim miješanjem). Glavne karakteristike WT sintisajzera su: broj instrumenata u ROM-u i njegov volumen, prisustvo RAM-a i njegova maksimalna zapremina, broj mogućih efekata obrade signala, kao i mogućnost obrade efekta kanal-po-kanal ( naravno, ako postoji procesor efekata), broj generatora koji određuju maksimalan broj glasovi u polifonom (višeglasnom) modu i, što je možda najvažnije, standard u skladu sa kojim je sintisajzer napravljen (GM, GS ili XG). Usput, kapacitet memorije sintisajzera nije uvijek fiksna vrijednost. Činjenica je da nedavno sintisajzeri više nemaju svoj ROM, već koriste glavni RAM računala: u ovom slučaju svi zvuci koje sintisajzer koristi pohranjuju se u datoteku na disku i, ako je potrebno, čitaju se u RAM.

7. Softver

Tema softvera je vrlo široka, pa ćemo ovdje samo ukratko govoriti o glavnim predstavnicima programa za obradu zvuka.

Najvažnija klasa programa je digitalni audio uređivači. Glavne mogućnosti takvih programa su, u najmanju ruku, mogućnost snimanja (digitalizacije) zvuka i njegovog spremanja na disk. Razvijeni predstavnici ove vrste programa omogućavaju mnogo više: snimanje, višekanalno miksovanje zvuka na nekoliko virtuelnih staza, obradu sa specijalnim efektima (ugrađenim i eksterno povezanim - više o tome kasnije), uklanjanje šuma, razvijenu navigaciju i alate u obliku spektroskopa i drugih virtuelnih uređaja, kontrola/kontrolisanje eksternih uređaja, audio konverzija iz formata u format, generisanje signala, snimanje na CD-ove i još mnogo toga. Neki od ovih programa su: Cool Edit Pro (Syntrillium), Sound Forge (Sonic Foundry), Nuendo (Steinberg), Samplitude Producer (Magix), Wavelab (Steinberg).

Glavne karakteristike Cool Edit Pro 2.0 editora (pogledajte Snimak ekrana 1 - primjer radnog prozora programa u multitrack modu): uređivanje i miksanje zvuka na 128 pjesama, 45 ugrađenih DSP efekata, uključujući alate za mastering, analizu i restauracija zvuka, 32-bitna obrada, podrška za audio sa 24-bit/192 KHz parametrima, moćni alati za rad sa petljama (loopovima), DirectX podrška, kao i SMPTE/MTC kontrola, podrška za rad sa videom i MIDI , i više.

Snimak ekrana 1

Glavne karakteristike uređivača Sound Forge 6.0a (pogledajte Screenshot 2 - primjer radnog prozora programa): moćne mogućnosti nedestruktivnog uređivanja, višezadačna pozadinska obrada zadataka, podrška za datoteke s parametrima do 32 bita / 192 KHz, Preset manager, podrška za fajlove preko 4 GB, rad sa videom, veliki set efekata obrade, oporavak od zamrzavanja, pregled primenjenih efekata, analizator spektra I tako dalje.

Snimak ekrana 2

Ništa manje važna u funkcionalnom smislu je grupa programa - sekvenceri(programi za pisanje muzike). Najčešće takvi programi koriste MIDI sintisajzer (vanjski hardver ili ugrađen u gotovo svaku zvučnu karticu, ili softver organiziran posebnim softverom). Takvi programi pružaju korisniku ili poznatu notnu notu (kao što je program CODA Finale) ili češći način uređivanja zvuka na računaru, tzv. sa notnim zapisima; na taj način U prikazu je vertikalna os sa slikom klavirskih tipki, a vrijeme je ucrtano horizontalno, pa se tako što se potezima različite dužine na raskrsnici postižu zvuk određene note sa određenog trajanja). Postoje i programi koji vam omogućavaju da gledate i uređujete zvuk u oba prikaza. Pored audio editovanja, napredni sekvenceri mogu u velikoj meri duplirati mogućnosti digitalnih audio editora - snimati na CD, kombinovati MIDI numere sa digitalni signali i izvrši mastering. Istaknuti predstavnici ova klasa programa: Cubase (Steinberg), Logic Audio (Emagic), Cakewalk (Twelve Tone Systems) i već pomenuti Finale.

Glavne karakteristike uređivača Cubase 5.1 (pogledajte Screenshot 3 - primjer radnog prozora programa u MIDI modu za gledanje staza): uređivanje muzike u realnom vremenu pomoću grafičkog prikaza informacija, visoka rezolucija editora (15360 impulsa po kvartalu), praktično neograničen broj numera, 72 audio kanala, podrška za VST32, 4 ekvilajzera po kanalu i drugi efekti po kanalu, ugrađeni alati za obradu pomoću analognog modeliranja (virtuelni instrumenti, procesori efekata, alati za miksovanje i snimanje) i mnoge druge karakteristike.

Snimak ekrana 3

Glavne karakteristike uređivača Logic Audio 5 (pogledajte Screenshot 4 - primjer radnog prozora programa): rad sa zvukom sa 32-bitnom preciznošću, visoka vremenska rezolucija događaja, samoprilagodljivi audio i MIDI mikser, optimizirano korisničko sučelje, sinhronizacija sa videom, praktično neograničen broj MIDI -traka, obrada zvuka u realnom vremenu, puna sinhronizacija sa MTC, MMC, SMPTE, ugrađeni moduli za obradu i auto-instrumenti, podrška za veliki broj hardverske opreme, kao i mnoge druge karakteristike.

Snimak ekrana 4

Skup korisničkih programa uključenih u obradu zvuka uključuje mnoge različiti instrumenti, tako je bilo prije i tako će biti i ubuduće - ne postoje univerzalni kombajni za rad sa zvukom. Međutim, unatoč svoj raznolikosti softvera, programi često koriste slične mehanizme za obradu zvuka (na primjer, procesori efekata i drugi). U nekoj fazi razvoja audio softvera, proizvođači su shvatili da je zgodnije omogućiti povezivanje vanjskih instrumenata u svoje programe nego svaki put stvarati nove instrumente za svaki poseban program. Toliko programa koji pripadaju jednoj ili drugoj grupi softvera omogućavaju vam da povežete takozvane "dodatke" - eksterne dodatke koji proširuju mogućnosti obrade zvuka. To je postalo moguće kao rezultat pojave nekoliko standarda za sučelje između programa i modula dodatka. Danas postoje dva glavna standarda interfejsa: DX i VST. Postojanje standarda vam omogućava da u potpunosti povežete isti plug-in različiti programi, bez brige o pojavi konflikata i problema. Govoreći o samim dodacima, moram reći da je ovo jednostavno ogromna porodica programa. Tipično, jedan dodatak je mehanizam koji implementira određeni efekat, kao što je reverb ili niskopropusni filter. Među zanimljivim dodacima, možete se sjetiti, na primjer, iZotope Vinyl - omogućava vam da zvuku date efekt vinil ploča(pogledajte Snimak ekrana 5 - primjer radnog prozora dodatka u okruženju Cool Edit Pro), Antares AutoTune vam omogućava da podesite zvuk vokala u poluautomatskom načinu rada, a Orange Vocoder je divan vokoder (a mehanizam za stvaranje zvuka raznih instrumenata sličnih zvuku ljudskog glasa).

Snimak ekrana 5

Obrada zvuka i pisanje muzike nije samo kreativan proces. Ponekad vam je potrebna skrupulozna analiza podataka, kao i potraga za nedostacima u njihovom zvuku. Osim toga, audio materijal s kojim se treba baviti nije uvijek željenog kvaliteta. S tim u vezi, ne može se ne prisjetiti niza programa audio analizatora posebno dizajniranih za izvođenje mjernih analiza audio podataka. Takvi programi pomažu da se audio podaci prezentiraju praktičnije od konvencionalnih uređivača, kao i da se pažljivo proučavaju koristeći različite alate, kao što su FFT analizatori (graditelji dinamičkih i statičkih amplitudno-frekventnih karakteristika), graditelji sonograma i drugi. Jedan od najpoznatijih i najrazvijenijih programa ove vrste je program SpectraLAB (Sound Technology Inc.), malo jednostavniji ali moćniji su Analyzer2000 i Spectrogram.

Program SpectraLAB je najmoćniji proizvod te vrste koji danas postoji (vidi Snimak ekrana 6 - primjer radnog prozora programa, na ekranu: spektralna slika u tri prikaza i fazna slika). Mogućnosti programa: 3 režima rada (post mod, režim u realnom vremenu, režim snimanja), glavni alati su osciloskop, spektrometar (dvodimenzionalni, trodimenzionalni, a takođe i sonogram za pravljenje sonograma) i fazometar, mogućnost za poređenje amplitudno-frekventnih karakteristika nekoliko signala, široke mogućnosti skaliranja, mjerni instrumenti: nelinearna distorzija, odnos signal-šum, izobličenje i dr.

Snimak ekrana 6

Specijalizovani restauratori zvuka Oni takođe igraju važnu ulogu u obradi zvuka. Takvi programi vam omogućavaju da vratite izgubljenu kvalitetu zvuka audio materijala, uklonite neželjene klikove, šum, pucketanje, specifične smetnje od snimaka sa audio kaseta i izvršite druga podešavanja zvuka. Slični programi: Dart, Clean (od Steinberg Inc.), Audio Cleaning Lab. (od Magix Ent.), Wave Corrector.

Glavne karakteristike obnavljača Clean 3.0 (pogledajte Screenshot 8 - radni prozor programa): eliminacija svih vrsta pucketanja i buke, način automatskog ispravljanja, skup efekata za obradu ispravljenog zvuka, uključujući funkciju "surround sound" sa vizuelnim akustičnim modeliranjem efekta, snimanjem CD-a sa pripremljenim podacima, “inteligentnim” sistemom nagoveštaja, podrškom za eksterne VST dodatke i druge karakteristike.

Snimak ekrana 8

Trackers- ovo je posebna kategorija zvučni programi, dizajniran posebno za stvaranje muzike. Ranije smo razmatrali dva fundamentalno različita načina pohranjivanja audio podataka (muzike): prvi je pohranjivanje zvuka u obliku komprimovanog ili nekomprimovanog audio toka, drugi je pohranjivanje muzike u obliku MIDI datoteka (kao skup naredbi na MIDI sintisajzer). Struktura i koncept izgradnje tracker fajlova je veoma sličan principu skladištenja MIDI informacija. Tracker moduli (fajlovi kreirani u trackerima obično se nazivaju moduli), baš kao i MIDI fajlovi, sadrže partituru u skladu sa kojom instrumenti treba da se sviraju. Osim toga, sadrže informacije o tome koji efekti iu kojem trenutku treba primijeniti prilikom sviranja određenog instrumenta. Međutim, fundamentalna razlika između modula za praćenje i MIDI datoteka je u tome što su instrumenti koji se sviraju u ovim modulima (ili, preciznije, uzorci) pohranjeni u samim modulima (tj. unutar datoteka), a ne u sintisajzeru (kao što je kućište sa MIDI). Ova metoda pohranjivanja muzike ima mnoge prednosti: veličina datoteke je mala u odnosu na kontinuiranu digitaliziranu muziku (pošto se samo korišteni instrumenti i partitura snimaju u obliku naredbi), zvuk ne ovisi o računaru na kojem se reprodukuje (u MIDI, kao što smo rekli, postoji zavisnost zvuka od sintisajzera koji se koristi), veća je sloboda kreativnosti, jer autor muzike nije ograničen na setove instrumenata (kao u MIDI), već može koristiti bilo koji digitalizovani zvuk kao instrument. Basic programe -tragači Scream Tracker, Fast Tracker, Impulse Tracker, OctaMED SoundStudio, MAD Tracker, ModPlug Tracker.

Program ModPlug Tracker danas je jedan od onih trackera koji su uspjeli postati univerzalno radno okruženje za mnoge tipove modula za praćenje (vidi Snimak ekrana 7 - primjer radnog prozora programa, na ekranu: sadržaj staza jednog učitanog modul i radni prozor uzoraka drugog modula). Ključne karakteristike: Podržava do 64 fizička kanala zvuka, podržava skoro sve postojeće formate modula za praćenje, uvozi instrumente u više formata, 32-bitno interno miksovanje, visokokvalitetni filter resamplinga, MMX/3dNow!/SSE podrška, automatsko uklanjanje pucketanja, bas ekstenzija, reverb, stereo proširenje, 6-pojasni grafički ekvilajzer i druge karakteristike.

Snimak ekrana 7

Na kraju, treba spomenuti postojanje veliki iznos ostali audio softveri: audio plejeri (najistaknutiji: WinAMP, Sonique, Apollo, XMPlay, Cubic Player), dodaci za plejere (od "poboljšača zvuka" - DFX, Enhancer, iZotop Ozone), uslužni programi za kopiranje informacija sa audio CD-ovi (ExactAudioCopy, CDex, AudioGrabber), presretači audio toka (Total Recorder, AudioTools), audio koderi (MP3 enkoder: Lame encoder, Blade Encoder, Go-Go i drugi; VQF enkoder: TwinVQ enkoder, Yamaha SoundVQ, NTT TwinVQ; enkoder: FAAC, PsyTel AAC, Quartex AAC), audio pretvarači (za pretvaranje audio informacija iz jednog formata u drugi), generatori govora i mnoge druge specifične i općenite uslužne programe. Naravno, sve navedeno je samo mali dio onoga što može biti korisno pri radu sa zvukom.

8. Izgledi i problemi

Autori članka vide izglede za razvoj i upotrebu digitalnog zvuka kao vrlo široke. Čini se da je sve što je moglo da se uradi u ovoj oblasti već urađeno. Međutim, nije. Ostaje puno problema koji su još uvijek potpuno netaknuti.

Na primjer, polje prepoznavanja govora je još uvijek vrlo nerazvijeno. Dugo su se pokušavali i čine da se stvori softver sposoban kvalitativno prepoznati ljudski govor, ali svi oni još nisu doveli do željenog rezultata. Ali dugo očekivani proboj u ovoj oblasti mogao bi nevjerovatno pojednostaviti unos informacija u kompjuter. Zamislite da umjesto da kucate tekst, možete jednostavno da ga diktirate dok pijete kafu negdje u blizini svog kompjutera. Postoji mnogo programa koji bi navodno mogli pružiti takvu mogućnost, ali svi oni nisu univerzalni i zalutaju kada glas čitaoca malo odstupi od navedenog tona. Takav rad donosi ne toliko udobnost koliko tugu. Još teži zadatak (moguće je uopće nemoguće riješiti) je prepoznavanje uobičajenih zvukova, na primjer, zvuka violine u zvucima orkestra ili prepoznavanje klavirske dionice. Može se nadati da će to jednog dana postati moguće, jer se ljudski mozak lako nosi s takvim zadacima, ali danas je prerano govoriti i o najmanjim promjenama u ovoj oblasti.

Postoji i prostor za istraživanje u oblasti audio sinteze. Danas postoji nekoliko metoda sinteze zvuka, ali nijedna od njih ne omogućava sintezu zvuka koji se ne može razlikovati od pravog. Ako su, recimo, zvuci klavira ili trombona još manje-više podložni implementaciji, oni još nisu uspjeli postići uvjerljivi zvuk saksofona ili električne gitare - postoji mnogo nijansi zvuka koje je gotovo nemoguće umjetno rekreirati.

Dakle, možemo sa sigurnošću reći da smo u oblasti obrade, stvaranja i sinteze zvuka i muzike još jako daleko od one odlučujuće riječi koja će stati na kraj razvoju ove grane ljudske djelatnosti.

Pojmovnik pojmova

1) DSP – Procesor digitalnog signala(digitalni signalni procesor). Uređaj (ili softverski mehanizam) dizajniran za digitalnu obradu signala.

2) Bitrate– u odnosu na tokove podataka – broj bitova u sekundi. Primjenjivo u zvučne datoteke(na primjer, nakon kodiranja s gubicima) – koliko bitova opisuje jednu sekundu zvuka.

3) Zvuk- akustični talas koji se širi u svemiru; u svakoj tački u prostoru može se predstaviti kao funkcija amplitude u odnosu na vrijeme.

4) Interface- skup softvera i hardvera dizajniranih da organiziraju interakciju različitih uređaja.

5) Interpolacija- pronalaženje međuvrijednosti veličine na osnovu neke od njenih poznatih vrijednosti; pronalaženje vrijednosti funkcije f(x) u tačkama x koje leže između tačaka xo

6) Codec– program ili uređaj dizajniran za kodiranje i/ili dekodiranje podataka.

7) Resampling(ponovno uzorkovanje) – promjena frekvencije uzorkovanja digitaliziranih audio podataka.

8) Sonogram– graf, način predstavljanja spektra signala, kada je vrijeme iscrtano duž apscisne ose, frekvencija je iscrtana duž ordinatne ose, a amplitude harmonijskih komponenti na odgovarajućim frekvencijama odražavaju zasićenost boja na presjeku vremenske i frekvencijske koordinate.

9) Format datoteke(audio) - struktura podataka u datoteci.

Pod analognim podrazumevamo snimanje zvukova na fizički medij na način da uređaj za reprodukciju vibrira i stvara zvučne talase slične onima dobijenim tokom skladištenja.

Mehaničko snimanje zvuka

Snimljeni zvuk je djelovao kroz rog na membranu čvrsto spojenu na rezač. Tokom reprodukcije, igla koja se kreće duž utora prenosi vibracije na elastičnu membranu, koja emituje zvuk. Zvuk je pojačan konusnom sirenom.

· Fonoautograf (1857)

· Fonograf (1878.)

· Gramofon (1887)

· Gramofon (1907.)

Elektromehaničko snimanje

Snimljene zvučne vibracije se mikrofonom pretvaraju u odgovarajuće električne struje, koje nakon pojačanja djeluju na elektromehanički pretvarač - snimač, koji pretvara naizmjenične električne struje kroz magnetsko polje u odgovarajuće mehaničke vibracije rezača. Za reprodukciju je korišten piezoelektrični pickup, a kasnije je korišten i kvalitetniji magnetni pickup. Zvučnici pretvaraju vibracije olovke koja se kreće duž zvučnog zapisa ploče u električni signal, koji nakon pojačanja u elektronskom pojačalu ulazi u zvučnik.

· Elektrofon (1925.)

Optičko (fotografsko) snimanje zvuka

Fotografski zvučni zapis imao je promjenjivu širinu trake (1904.) ili promjenjivu optičku gustoću (1919.) i bio je primijenjen na rub filmske trake. Tokom reprodukcije, svjetlosni tok lampe koji prolazi kroz filmsku traku se mijenja (modulira) u skladu sa snimljenim zvučnim vibracijama. Fotoćelija je pretvarala promjenjivi svjetlosni tok koji pada na nju u električne oscilacije. Električni signal je pojačan pojačivačem za reprodukciju i poslat na zvučnik postavljen blizu ekrana u bioskopskoj sali.

Magnetno snimanje zvuka

Snimanje se vrši pomoću magnetne glave za snimanje koja stvara naizmjenično magnetno polje na dijelu pokretnog medija (često magnetne trake) koji ima magnetna svojstva. Na feromagnetnom sloju nosača ostaje trag preostale magnetizacije. Trag je traka fonograma. Tokom reprodukcije, magnetna glava pretvara rezidualni magnetni tok pokretnog medija za snimanje u električni audio signal.

· kasetofon (1932.)

1. Digitalni audio zapis

Digitalno snimanje se odnosi na digitalizaciju i pohranjivanje zvuka u obliku skupa bitova (slijed bitova) koji opisuje reprodukciju na određenom uređaju.

Magnetno digitalno snimanje zvuka

Digitalni signali se snimaju na magnetnu traku. Postoje dvije vrste zapisa:

· longitudinalni sistem snimanja - u kojem se traka kreće duž bloka fiksnih magnetnih glava za snimanje/reprodukciju

o DASH (1982) (engleski: Digital Audio Stacionarna glava)

o DCC (1992) (eng. Digital compact cassette, digital compact cassette)

· sistem za snimanje kosih linija – u kome se traka kreće duž bubnja rotirajućih magnetnih glava i snimanje se vrši koso u odvojenim stazama, što obezbeđuje veću gustinu u poređenju sa sistemom snimanja uzdužnih linija.

o DAT (1987) (engleska digitalna audio kaseta)

Magneto-optičko snimanje

Snimanje na magneto-optički disk vrši se sljedećom tehnologijom: lasersko zračenje zagrijava dio staze iznad temperature Curie tačke, nakon čega elektromagnetski impuls mijenja magnetizaciju, stvarajući otiske ekvivalentne rupicama na optičkim diskovima. Očitavanje se vrši istim laserom, ali pri manjoj snazi, nedovoljnoj da zagrije disk: polarizirani laserski snop prolazi kroz materijal diska, odbija se od podloge, prolazi kroz optički sistem i pogađa senzor. U ovom slučaju, u zavisnosti od magnetizacije, menja se ravan polarizacije laserskog snopa (Kerrov efekat), što određuje senzor.

Minidisc (MD) (1992.)

Lasersko snimanje

Prilikom snimanja, podaci se zapisuju na disk pomoću laserskog snopa velike snage kako bi se fizički "sagorela" organska boja sloja za snimanje. Kada se boja zagrije iznad određene temperature, ona se razgrađuje i potamni, mijenjajući reflektivnost "spaljenog" područja. Tako se pri snimanju, kontrolom snage lasera, na sloju za snimanje dobijaju naizmjenične tamne i svijetle mrlje koje se pri čitanju tumače kao jame. Prilikom čitanja laser ima znatno manju snagu nego pri pisanju i ne uništava boju sloja za snimanje. Snop reflektiran od reflektirajućeg sloja pogađa fotodiodu, a ako snop pogodi tamno - "izgorjelo" - područje, tada snop gotovo ne prolazi kroz njega do reflektirajućeg sloja i fotodioda bilježi slabljenje svjetlosnog toka. Naizmjenični svijetli i tamni dijelovi staze generiraju promjenu svjetlosnog toka reflektovanog snopa i pretvaraju se u promjenu električnog signala, koji se zatim pretvara u bitove informacija od strane električnog pogonskog sistema - "dekodira".

· Audio CD (1982) (CD)

· DTS (1993) - soundtrack za filmsku kopiju na zasebnom CD-u

· DVD-Audio (1999) (DVD-A)

SACD (1998) (Super audio kompakt disk, super audio kompakt disk)

Optički digitalni audio zapis

Soundtrack filma štampa se direktno na 35mm film optičkom metodom u digitalno kodiranom obliku. Tokom reprodukcije, digitalni signal se čita posebnim priključkom na filmskom projektoru, a zatim ga procesor dekodira u višekanalni zvučni zapis.

Dolby Digital (1992)

Zvučni podaci se snimaju u datoteku određenog formata, koja se pohranjuje na elektronski audio medij.

· Nota: MIDI (1982)

· Digitalizovani zvuk: OGG, MP3, WAV, itd.

Pitanja za samokontrolu

1. Opišite tehnologiju rada sa laserskim ili optičkim diskovima

2. Na koje se tipove računarske grafike dijeli?

3. Opišite najčešće zvučne tehnologije.

Što je bolje: analogno ili digitalno snimanje? I jedni i drugi imaju svoje fanove i pristalice. Ali hajde da ipak shvatimo suštinu ove dve tehnologije i razmotrimo fundamentalne razlike između njih.

Šta je analogno snimanje?

Zvuk kao takav je analogne prirode. Širi se u vazduhu i pri tome se neizbežno izobličuje. Na izobličenje zvuka utiču različiti uslovi: udaljenost od izvora, brzina kretanja u odnosu na njega, karakteristike refleksije od okolnih objekata itd.

Ljudsko uho percipira zvučne vibracije u opsegu od 20 Hz do 20.000 Hz. Međutim, ne mogu se svi pohvaliti takvim izvanrednim sposobnostima sluha. Većina odraslih osoba čuje frekvencije do 16.000-18.000 Hz. Vrijedi pojasniti da su čak i frekvencije iznad 6.000-8.000 Hz obično samo dodatni harmonici i prizvuci.

S druge strane, kvalitet snimanja je u velikoj mjeri određen pravilnom reprodukcijom harmonika i drugih visokofrekventnih elemenata.

Prilikom analognog snimanja, zvučni val koji ulazi u mikrofon pretvara se u električnu vibraciju, koja se potom dovodi ili na mehanički rezač, ako je riječ o vinilnoj ploči, ili na magnetnu glavu, ako se snima na magnetnu traku.

Za reprodukciju zvuka, magnetizirana traka se mora povući duž magnetske glave, a brzina ovog procesa mora biti jednaka brzini snimanja.

U slučaju vinila, da biste ga reprodukovali, moraćete da pomerite iglu duž žleba u kome su informacije snimljene. Mehaničke vibracije će se pretvarati u električne, koje će se prenositi na pojačalo, odnosno sa pojačala na zvučnike.

Pažljivim čitanjem gornjeg materijala, nesavršenost analognog snimanja je sasvim očigledna.

1. Kada snimate na magnetnu traku, treba da brinete o kvaliteti magnetne glave i vodite računa o njenoj kalibraciji u odnosu na traku.

2. Nepreciznosti u mehanizmu za transport trake dovode do varijabilnosti u njegovoj brzini.

3. Nemoguće je ne spomenuti sposobnost trake da se rastegne, promjene njenih karakteristika cijelom dužinom, nasumične strane čestice na njoj itd.

4. U slučaju vinilne ploče dolazi do detonacije, prodora prašine u žljebove i svih vrsta mehaničkih oštećenja. Osim toga, žlijeb se, na ovaj ili onaj način, deformira nakon svake igre.

5. I na kraju, vrijedi zapamtiti da je gotovo nemoguće napraviti kopiju vinilne ploče ili magnetskog zapisa bez gubitka kvalitete. I svi analogni mediji na kraju stare i gube kvalitet zvuka, čak i ako se ne koriste prečesto.

Šta je digitalno snimanje?

Za snimanje zvuka u digitalnom obliku, dovoljno je jednostavno zabilježiti vrijednosti zvučne vibracije, koje se mijenjaju tokom vremena, u brojevima s najvećom mogućom preciznošću.

Uzorak

Da bismo razumjeli principe digitalnog snimanja, razumijemo koncept uzorkovanja. Uzorkovanje ili diskretizacija je vrijednost signala u određenom trenutku u digitalnom obliku.

Zbog kontinuiranih promjena analognog signala tokom vremena, potreba za beskonačnim brojem uzoraka postaje očigledna. Međutim, Kotelnikova teorema kaže da se signal može precizno rekonstruisati iz digitalnih uzoraka kreiranih na frekvenciji većoj od dvostruke maksimalne frekvencije tog signala.

Na primjer, standardni Audio CD ima frekvenciju uzorkovanja od 44,1 kHz, pa je shodno tome moguće sa velikom preciznošću vratiti signal frekvencije do 22,05 kHz, što već premašuje mogućnosti ljudskog uha.

Interpolacija

Vraćanje vrijednosti signala u intervalima između uzetih uzoraka naziva se interpolacija. Ovaj proces se koristi prilikom reprodukcije zvuka koji je snimljen digitalno. Kvaliteta rekonstrukcije signala ovisi o kvaliteti interpolacije.

Signal vraćen bez interpolacije bit će vrlo drugačiji od originala. Ako postavite čak i mali koeficijent interpolacije, to će signal učiniti mnogo sličnijim originalu.

Povećanjem koeficijenta interpolacije možete značajno povećati kvalitetu rekonstrukcije signala.

Dubina bita

Ako zakopate dublje, postaje jasno da je uzorkovanje signala na željenoj frekvenciji samo pola bitke. Također je potrebno zabilježiti vrijednost sa najvećom mogućom preciznošću ili, kako se to naziva, dubinom bita.

Što je veća dubina bita, koja se mjeri u bitovima, to će biti preciznije snimanje uzorka signala.

Ako je dubina bita preniska, na primjer, 4 bita, onda čak ni visoki koeficijent interpolacije neće pomoći, a rekonstruirani signal će biti užasnog kvaliteta.

Ali ako se isti signal digitalizira s dubinom bita od, na primjer, 16 bita, onda se na uho praktično neće razlikovati od originala. Usput, standardni audio CD ima bitnu dubinu od samo 16 bita.

U studijima za snimanje obično se koriste veće dubine bitova od 24 i 32 bita, frekvencije uzorkovanja od 48, 96, pa čak i 192 kHz, što se objašnjava potrebom da se ima najviši raspoloživi digitalni kvalitet potreban za dalju obradu.

Digitalno snimanje

Treba napomenuti da digitalno snimanje nije podložno starenju niti bilo kakvim drugim privremenim promjenama. Od njega možete kreirati koliko god želite kopija sa istom preciznošću.

Kao što se iz navedenog može vidjeti, teorija digitalnog snimanja ne podrazumijeva postojanje bilo kakvih nedostataka u njemu. Da vidimo šta se dešava u praksi.

1. Prvo, za postizanje visokog kvaliteta potrebna je visokokvalitetna digitalizacija analognog zvuka, koja uglavnom ovisi o kvaliteti ADC - analogno-digitalnog pretvarača. Kvalitetan mikrofon ili skupi spojni kablovi neće pomoći u situaciji kada kvaliteta ADC-a ostavlja mnogo željenog.

Snimanje očitanja sa nedovoljnom preciznošću, kreiranje uzoraka s neujednačenom frekvencijom itd. će dovesti do zvuka koji je po kvaliteti daleko od originalnog i ništa se ne može učiniti da se to kasnije ispravi.

2. I drugo, digitalizirani zvuk također treba reproducirati u visokoj kvaliteti, što je moguće samo s visokokvalitetnim DAC - digitalno-analognim pretvaračem.

Zbog neujednačenih stopa uzorkovanja, nedovoljne preciznosti ili nedostatka interpolacije, zvuk će biti degradiran na način koji nijedan savremeni sistem zvučnika ne može kompenzirati.

Dakle, može se shvatiti da na kvalitet digitalnog snimanja i reprodukcije uglavnom utiče kvalitet pretvarača.

Konvertori ugrađeni u moderna (i nikako najjeftinija) audio sučelja uglavnom nisu u stanju proizvesti istinski kvalitetan zvuk i iz tog razloga mnogi ljudi preferiraju analogno snimanje.

No, ipak, sumirajući navedeno, vrijedi napomenuti da digitalno snimanje ima određene i dosta izražene prednosti u odnosu na analogno.

Iako u praksi, da biste dobili zaista kvalitetan digitalni zvuk, morate potrošiti mnogo novca na visokokvalitetne pretvarače.

______________________

Prilikom kopiranja materijala referenca na stranicu je obavezna!