Astfel, se poate înțelege că calitatea convertoarelor afectează în principal calitatea înregistrării și reproducerii digitale. Înregistrare digitală a sunetului și a sunetului pe un computer

Astăzi vom aborda un subiect atât de interesant ca înregistrare digitală a sunetului (înregistrare digitală a sunetului în engleză). Acesta este numele fixării vibrațiilor sonore în format de numere pentru reproducerea și prelucrarea lor ulterioară.

La studioul TopZvuk, înregistrarea se face pe un sistem de înregistrare digitală de înaltă calitate MOTU 828km3 cu convertoare analog-digitale de înaltă calitate, care permite înregistrarea sunetului cu o frecvență de eșantionare de până la 192 kHz și o adâncime de cuantizare de 32 de biți, care dă un sunet clar și aerisit.

În timpul digitizării, semnalul este convertit într-o serie de valori numerice ale vibrației sunetului. Spre deosebire de sunetul analogic (care este continuu), sunetul digital este format din multe fragmente de mostre, cu alte cuvinte, „cărămizi” care alcătuiesc fragmentul înregistrat. Numărul de eșantioane înregistrat într-o secundă se numește rata de eșantionare sau rata de eșantionare, iar cu cât această valoare este mai mare, cu atât semnalul va fi digitizat mai calitativ.

Preturi pentru servicii de inregistrare
Serviciu	Modalitate de plată	Preț
Inregistrarea vocii	Orar	750 rubri / oră
Instrumente de înregistrare	Orar	750 rubri / oră
Crearea pieselor de tobe	Orar	750 rubri / oră
Mixare și masterizare	Orar	750 rbl
RAP minus	Fix	3000 rbl
RAP minus „Premium” (cu efecte suplimentare)	Fix	4000 rbl
Cântec cu minus „Lumină” (1 oră de înregistrare + procesare fără reglare)	Fix	2500 rbl
Cântec cu minus „Premium” (înregistrare de 1 oră + procesare și acordare profundă)	Fix	5000 de ruble
Crearea aranjamentului	Fix	de la 15.000 de ruble
Crearea unui backback track	Fix	De la 15.000 de ruble.
Închiriază un studio fără inginer de sunet	Orar	700 rub/oră

Standarde moderne de înregistrare digitală - rate de eșantionare de la 44100 la 192000 Hz. Pe lângă rata de eșantionare, care este responsabilă pentru înregistrarea sunetului în domeniul timpului, există un alt parametru important numit adâncimea de cuantizare, care este responsabil pentru dinamică. (volum minim si maxim) sunetul înregistrat și măsurat în biți.

Standarde de bitness în înregistrarea sunetului de la 16 la 32 de biți. Înregistrarea digitală a sunetului vă permite să obțineți sunet foarte precis si detaliat.

Exemple de portofolii cu minus (ROK, POP, REP)

TZ

Exemplul 1. STANCĂ
Grupul „THE Y” - melodia „RUN FOR LIFE”

TZ

Exemplul 2. STANCĂ
Grupul „Arde” - Cântec „Soci”

TZ

Exemplul 3. EPP
Piesa „Mai mult decât dragoste” sub minus + mixare

TZ

Exemplul 4. EPP
Piesa „Crying” sub minus + mixare

TZ

Exemplul 5. REB
Piesa „Give me” sub minus + mixare

TZ

Exemplul 6. REB
Piesa „Propaganda Adevărului” sub minus + mixare

Ce este sunetul

Sunetul este vibrațiile regulate ale unui mediu care se propagă în valuri. Când auzim un sunet, acesta se deplasează de obicei în aer. Dar sunetul se poate propaga și în mediul acvatic și prin corpuri solide (de exemplu, pereții caselor). În acest caz, viteza de propagare a undelor sonore poate diferi ușor în diferite medii. Cu cât amplitudinea undei este mai mare, cu atât sunetul se aude mai puternic. Ilustrația de mai jos arată această relație.

O altă proprietate importantă a vibrațiilor sonore este frecvența acestora. Ilustrația de mai jos arată cum se modifică înălțimea în funcție de frecvența undelor.

În exemplele de mai sus, o formă de undă sonoră simplă sinusoidală. Dar, în realitate, în viață suntem înconjurați de sunete mult mai complexe, formate din multe astfel de vibrații și combinația lor. Și astfel de combinații complexe sunt exact ceea ce distinge vocea unei persoane de alta sau sunetul diferitelor instrumente muzicale.

Caracteristici distinctive ale înregistrării analogice

Înregistrare audio analogică (cel mai adesea aceasta este înregistrarea pe bandă magnetică) este și cazul în lumea modernă, iar unii artiști preferă să înregistreze pe bandă pentru acel sunet special, vintage. Dar această metodă este mult mai pretențioasă în ceea ce privește calitatea performanței. Dar înregistrarea analogică nu este exactă. Ea aduce mai degrabă propriile culori, specifice doar ei, căldură și frumusețe deosebite în sunet, dar nu se poate spune că este un sunet de încredere și realist. De asemenea, spre deosebire de analog, înregistrarea digitală a sunetului nu este supusă îmbătrânirii și rezistă la orice număr de copii fără a degrada calitatea sunetului.

La studioul TopZvuk, înregistrarea se face pe un sistem de înregistrare digitală de înaltă calitate MOTU 828km3 cu convertoare analog-digitale de înaltă calitate, care vă permite să captați sunetul cu o frecvență de eșantionare de până la 192 kHz și o adâncime de cuantizare de 32 bits, care oferă un sunet clar și aerisit, așa cum îl auziți live. Calitatea înaltă a sursei înregistrate vă permite să obțineți un sunet mult mai bun atunci când procesați piese cu efecte în etapa de mixare. Acest lucru este foarte important pentru că utilizarea oricărui alt echipament de studio nu are prea mult sens în cazul conversiei analog-digitale de proastă calitate. În acest caz, puteți obține sunetul sub forma, foarte departe de original.

Specialistii studioului nostru iti vor inregistra melodia, vor face un aranjament pe calculator sau vor digitiza orice material audio analogic la o calitate digitala inalta - discuri, filme, casete. Sună-ne și vom găsi un limbaj comun.

Înregistrare digitală vs analogică

În cele din urmă, să speculăm dacă înregistrarea digitală este atât de diferită de înregistrarea analogică. De fapt, opoziția dintre înregistrarea sunetului digital și analogic este un lucru destul de arbitrar. Desigur, specialiștii înalt specializați știu despre acest lucru, dar oamenii obișnuiți au o înțelegere nu în întregime exactă a ceea ce este așa-numita înregistrare a sunetului analogic.

În primul rând, reamintim că în ultima vreme, când înregistrarea digitală a sunetului nu a fost dezvoltată din cauza dezvoltării insuficiente a tehnologiei informatice, pentru înregistrarea sunetului au fost folosite casetofone. Care se numesc analogice. Dar însuși conceptul de înregistrare analogică presupune continuitate spre deosebire de discretitate, care, după cum știți, este diferită. înregistrare digitală, și care este considerată o sursă de potențiale probleme atunci când se utilizează înregistrarea digitală a semnalelor audio. Deci, un magnetofon tradițional, atât de uz casnic, cât și de studio (chiar si multitrack) nu oferă deloc o înregistrare continuă a unui semnal audio pe o bandă magnetică. Toți cei care au fost interesați de dispozitivul capului magnetic și de principiul unei astfel de înregistrări știu acest lucru.

Semnalul audio de pe bandă constă din fragmente separate, a căror dimensiune, apropo, este determinată de lățimea golului capului magnetic de înregistrare (sau universal) al reportofonului. Adică înregistrarea magnetică este discretă; nu poate fi continuă. În ceea ce privește un alt mediu larg răspândit din trecut, care acum este popular în unele cercuri - vinyl wild - nici în acest caz nu vorbim de sunet 100% analog, deoarece înregistrările master pentru discuri de vinil sunt acum realizate cu ajutorul computerelor și au fost făcute mai devreme... Da, da - cu ajutorul magnetofonelor! Deci singurul mecanism de înregistrare analogic adevărat este fonograful lui Edison!

Dacă aveți nevoie cu adevărat de calitate superioară înregistrare digitală a sunetului, contactați TopSvuk. Lucrăm șapte zile pe săptămână și astept apelul tau chiar acum!

Când faceți muzică, poate fi foarte util să aveți o idee generală despre ce este sunetul și cum este înregistrat sunetul pe un computer. Cu aceste cunoștințe, devine mult mai ușor de înțeles ce este, de exemplu, compresia sau cum are loc tăierea. În muzică, ca în aproape orice afacere, cunoașterea elementelor de bază facilitează trecerea mai departe.

Ce este sunetul?

Sunetul reprezintă vibrațiile fizice ale mediului care se propagă sub formă de unde. Prindem aceste vibrații și le percepem ca sunet... Dacă încercăm să descriem grafic o undă sonoră, obținem, în mod surprinzător, val.

Sunetul cu undă sinusoidală

Mai sus este un sunet sinusoid care poate fi auzit de la sintetizatoarele analogice sau de la un telefon fix, dacă încă îl utilizați. Apropo, sună în telefon, vorbind în limbaj tehnic, nu muzical.

Sunetul are trei caracteristici importante, și anume: volumul, înălțimea și timbrul - acestea sunt senzații subiective, dar se reflectă în lumea fizică sub forma proprietăților fizice ale unei unde sonore.

Amplitudine

Ceea ce percepem ca zgomot este forța de vibrație sau nivelul presiunii sonore, care se măsoară în (dB).

Reprezentat grafic de valuri de diferite înălțimi:

Cu cât este mai mare amplitudinea (înălțimea undei pe grafic), cu atât sunetul este perceput mai puternic și invers, cu cât amplitudinea este mai mică, cu atât sunetul este mai silentios. Desigur, percepția zgomotului este influențată și de frecvența sunetului, dar acestea sunt caracteristici ale percepției noastre.

Exemple de zgomot diferit, în decibeli:

Sunet	Volumul (dB)	efectul
Peisajul rural departe de drumuri	25 dBA	Aproape inaudibil
Şoaptă	30 dBA	Foarte linistita
Birou în timpul programului de lucru	50-60 dB	Nivelul de zgomot rămâne confortabil până la 60 dB
Aspirator, uscator de par	70 dBA	Enervant; interferează cu vorbirea la telefon
Robot de bucatarie, blender	85-90 dB	Deteriorarea auzului începe la un volum de 85 dB în timpul ascultării prelungite (8 ore).
Camion, betoniera, vagon de metrou	95-100 dB	Pentru sunete de la 90 la 100 dB, se recomandă expunerea la urechea neprotejată timp de cel mult 15 minute.
Ferăstrău cu lanț, ciocan pneumatic	110 dBA	Expunerea regulată la sunete mai puternice de 110 dB timp de mai mult de 1 minut creează un risc de pierdere permanentă a auzului
Concert de muzică rock	110-140 dB	Pragul durerii începe în jurul valorii de 125 dB

Frecvență

Când spunem că sunetul este „mai mare” sau „mai jos”, atunci înțelegem despre ce vorbim, dar acest lucru este afișat grafic nu prin înălțime, ci prin distanță și frecvență:

Notă înălțimea (sunetului) - frecvența undei sonore

cu cât distanța dintre undele sonore este mai mică, cu atât frecvența sunetului este mai mare sau, pur și simplu, cu atât sunetul este mai mare.

Cred că toată lumea știe că urechea umană este capabilă să perceapă sunete cu o frecvență de aproximativ 20 Hz până la 20 kHz (în cazuri excepționale - de la 16 Hz la 22 kHz), iar sunetele muzicale sunt în intervalul de la 16,352 Hz ("la" sub-controctave) la 7,902 kHz ("Si" de octava a cincea).

Timbru

Iar ultima caracteristică care este importantă pentru noi este timbrul sunetului. În cuvinte, așa este „colorat” sunetul, dar grafic arată ca o complexitate diferită, complexitatea unei unde sonore. De exemplu, iată o afișare grafică a undelor sonore ale unei viori și ale unui pian cu cotă:

Timbrul sonor - complexitatea (complexitatea) undei sonore

Mai complicat decât o sinusoidă, nu-i așa?

Există mai multe moduri de a înregistra sunet: notație muzicală, înregistrare analogică și înregistrare digitală.

Notație muzicală este pur și simplu informații despre frecvența, durata și volumul sunetelor care trebuie redate pe un instrument. În lumea computerelor, există un analog - date MIDI. Dar luarea în considerare a acestei probleme depășește sfera acestui articol, o vom analiza în detaliu altădată.

Înregistrare analogică- în esență, o înregistrare a vibrațiilor fizice așa cum sunt acestea pe un mediu: disc de vinil sau bandă magnetică. Aici, ar trebui să înceapă imediat o salivare abundentă printre fanii sunetului cu tub cald, dar nu suntem unul dintre aceștia și că dispozitivele analogice au o eroare puternică și limitări fundamentale, acest lucru introduce distorsiuni și degradează calitatea înregistrării, iar suportul fizic se uzează. în timp, ceea ce reduce și mai mult calitatea fonogramei, astfel încât înregistrarea analogică este acum de domeniul trecutului.

Înregistrare digitală a sunetului- o tehnologie care a făcut posibil ca oricine să se încerce ca inginer de sunet sau producător. Deci cum funcționează? La urma urmei, un computer poate scrie doar numere și, mai precis, doar zerouri și unu, în care sunt codificate alte numere, litere, imagini. Cum să înregistrezi date atât de complexe precum sunetul în numere?

Soluția este destul de simplă - tăiați unda sonoră în bucăți mici, adică convertiți o funcție continuă (undă sonoră) într-una discretă. Acest proces se numește prelevarea de probe, nu din cuvântul „cretin”, ci din cuvântul „discreteness” (latină discretus - divizat, intermitent). Fiecare astfel de mică bucată de undă sonoră este deja foarte ușor de descris în cifre (nivelul semnalului la un anumit moment în timp), ceea ce se întâmplă în înregistrarea digitală. Acest proces se numește conversie analog-digitală(conversie analog-digitală), iar dispozitivul de conversie (microcircuit), respectiv, este un convertor analog-digital (convertor analog-digital) sau ADC (ADC).

Iată un exemplu de fragment de lungime a undei sonore de aproape cinci milisecunde a unui chimval de rulare:

Vezi, totul este format din dinți? Acestea sunt bucăți mici și discrete în care este tăiată unda sonoră, dar dacă se dorește, prin acești dinți în formă de bară poate fi trasată o linie curbă continuă, care va fi unda sonoră inițială. În timpul redării, acest lucru se întâmplă într-un dispozitiv (de asemenea, un microcircuit) numit convertor digital-analogic (convertor digital-analogic) sau DAC (DAC). ADC și DAC sunt părțile principale ale interfeței audio, iar calitatea și capacitățile acesteia depind de calitatea lor.

Rata de eșantionare și rata de biți

Probabil că i-am obosit deja și pe cei mai insistenți cititori, dar nu disperați, acesta face parte din articolul pentru care a fost început.

Procesul de conversie a unui semnal analogic în digital (și invers) are două proprietăți importante - rata de eșantionare (cunoscută și sub numele de rata de eșantionare sau rata de eșantionare) și rata de eșantionare (bit).

Frecvența de eșantionare este frecvența la care semnalul audio este tăiat în bucăți (eșantioane). Nu repeta greșeala mea: rata de eșantionare este legată de frecvența audio numai prin teorema Kotelnikov, care spune: pentru a restabili fără ambiguitate semnalul inițial, frecvența de eșantionare trebuie să fie de peste două ori cea mai mare frecvență din spectrul semnalului. Astfel, rata de eșantionare de 44,1 kHz este folosită pentru coperți de CD și înregistrări muzicale
intervalul de frecvență audibil uman.

Bitness este adâncimea de eșantionare, măsurată în biți, adică este numărul de biți folosiți pentru a înregistra amplitudinea semnalului. La înregistrarea unui CD se folosesc 16 biți, ceea ce este suficient pentru 96 dB, adică putem înregistra sunet, în care diferența dintre cele mai silentioase și cele mai puternice părți ale acestuia este de 96 dB, ceea ce este aproape întotdeauna suficient pentru înregistrarea oricărei muzică. . În studiouri, la înregistrare, se utilizează de obicei 24 de biți, ceea ce oferă o gamă dinamică de 144 dB, dar din moment ce 99% dintre dispozitivele care reproduc sunet (casetofone, playere, plăci de sunet care vin cu un computer) sunt capabile să proceseze doar Sunetul pe 16 biți, cu randare, ar trebui să piardă în continuare intervalul dinamic de 48 dB (144 minus 96) folosind rezoluția de 16 biți.

În cele din urmă, să calculăm rata de biți a muzicii de pe un CD audio:
16 biți x 44.100 mostre pe secundă x 2 canale = 1.411.200 biți pe secundă = 1.411,2 kbps.

Astfel, o secundă de înregistrare pe un CD audio durează 172 kilobytes sau 0,168 megabytes.

Atât am vrut să vă spun despre înregistrarea sunetului pe computer.
Ei bine, sau aproape totul.

Ultima secțiune este pentru cititorii hardcore.

Dither

Când redați proiecte în editori de sunet, când este selectat formatul 44 100 kHz pe 16 biți, apare uneori caseta de selectare Dither. Ce este?
Acesta este amestecarea unui semnal pseudo-aleatoriu. Această formulare cu greu vă ușurează, dar vă voi explica acum.

Rotunjirea amplitudinii are loc în timpul conversiei analog-digital. Adică, cu o adâncime de eșantionare de 16 biți, avem 2 16 = 65 536 opțiuni posibile pentru nivelul de amplitudine. Dar dacă amplitudinea sunetului dintr-una dintre eșantioane s-a dovedit a fi de 34 întregi și 478 de miimi, atunci va trebui să o rotunjim la 34.

Pentru niveluri de amplitudine mică ale semnalului de intrare, o astfel de rotunjire are consecințe negative sub formă de distorsiuni, împotriva cărora luptă. dither.

Acum exact asta este. Vă mulțumim pentru citit!

Nu uitați să scrieți un comentariu și să faceți clic pe frumoasele butoane ale rețelelor sociale din partea de jos a articolului.

Toate drepturile din acest document aparțin autorilor. Reproducerea acestui text sau a unei părți a acestuia este permisă numai cu permisiunea scrisă a ambilor autori.

Recent, capacitățile echipamentelor multimedia au cunoscut o creștere semnificativă, dar din anumite motive acest domeniu nu a primit suficientă atenție. Utilizatorul obișnuit suferă de lipsă de informații și este obligat să învețe doar din propria experiență și greșeli. Cu acest articol, vom încerca să eliminăm această neînțelegere enervantă. Acest articol se adresează unui utilizator obișnuit și își propune să-l ajute să înțeleagă fundamentele teoretice și practice ale sunetului digital, să identifice posibilitățile și tehnicile de bază ale utilizării acestuia.

Ce știm exact despre capacitățile de sunet ale unui computer, în afară de faptul că computerul nostru de acasă are o placă de sunet și două difuzoare? Din păcate, probabil din cauza literaturii insuficiente sau dintr-un alt motiv, dar utilizatorul, de cele mai multe ori, nu este familiarizat cu nimic, cu excepția mixerului de intrare / ieșire audio Windows și Recorder. Singura utilizare a unei plăci de sunet pe care o găsește un utilizator obișnuit este să scoată sunet în jocuri și să asculte o colecție de sunet. Și, la urma urmei, chiar și cea mai simplă placă de sunet instalată în aproape fiecare computer poate face mult mai mult - deschide posibilități largi pentru toți cei care iubesc și sunt interesați de muzică și sunet, și pentru cei care doresc să-și creeze propria muzică, un sunet. cardul poate deveni un instrument omnipotent. Pentru a afla ce poate face un computer în domeniul sunetului, trebuie doar să te întrebi și ți se vor deschide oportunități pe care poate nici nu le-ai ghicit. Și toate acestea nu sunt atât de dificile pe cât ar părea la prima vedere.

Câteva fapte și concepte care sunt greu de făcut fără.

În conformitate cu teoria matematicianului Fourier, o undă sonoră poate fi reprezentată ca un spectru de frecvențe incluse în ea (Fig. 1).

Componentele de frecvență ale spectrului sunt oscilații sinusoidale (așa-numitele tonuri pure), fiecare dintre ele având propria amplitudine și frecvență. Astfel, orice vibrație, chiar și cea mai complexă ca formă (de exemplu, o voce umană), poate fi reprezentată ca suma celor mai simple vibrații sinusoidale ale anumitor frecvențe și amplitudini. Și invers, generând vibrații diferite și suprapunându-le una peste alta (amestecare, amestecare), puteți obține sunete diferite.

Notă: Aparatul auditiv/creierul uman este capabil să distingă între componentele de frecvență ale sunetului de 20 Hz și ~ 20 kHz (limita superioară poate fluctua în funcție de vârstă și de alți factori). În plus, limita inferioară fluctuează foarte mult în funcție de intensitatea sunetului.

1. Digitalizarea sunetului și stocarea acestuia pe un suport digital

Sunetul analog „normal” este reprezentat în echipamentele analogice ca un semnal electric continuu. Calculatorul operează cu date în formă digitală. Aceasta înseamnă că sunetul din computer este reprezentat și în formă digitală. Cum are loc conversia unui semnal analogic în unul digital?

Sunetul digital este o modalitate de a reprezenta un semnal electric folosind valori numerice discrete ale amplitudinii acestuia. Să presupunem că avem o pistă audio analogică de bună calitate (spunând „calitate bună” vom presupune o înregistrare silențioasă care conține componente spectrale din întreaga gamă de frecvență audibilă - aproximativ de la 20 Hz la 20 KHz) și dorim să o „introducem” în un computer (adică digitalizați) fără pierderi de calitate. Cum se realizează acest lucru și cum are loc digitizarea? O undă sonoră este un fel de funcție complexă, dependența amplitudinii unei unde sonore de timp. S-ar părea că, deoarece aceasta este o funcție, atunci puteți să o scrieți în computer „ca atare”, adică să descrieți forma matematică a funcției și să o salvați în memoria computerului. Cu toate acestea, acest lucru este practic imposibil, deoarece vibrațiile sonore nu pot fi reprezentate printr-o formulă analitică (cum ar fi y = x 2, de exemplu). Mai rămâne o singură cale - de a descrie funcția prin stocarea valorilor sale discrete în anumite puncte. Cu alte cuvinte, în fiecare moment în timp, puteți măsura valoarea amplitudinii semnalului și o puteți nota ca numere. Cu toate acestea, această metodă are și dezavantajele sale, deoarece nu putem înregistra valorile amplitudinii semnalului cu o precizie infinită și trebuie să le rotunjim. Cu alte cuvinte, vom aproxima această funcție de-a lungul a două axe de coordonate - amplitudine și timp (a aproxima în puncte înseamnă, în termeni simpli, să luăm valorile funcției în puncte și să le scrieți cu o precizie finită). Astfel, digitizarea semnalului implică două procese - un proces de eșantionare (eșantionare) și un proces de cuantizare. Procesul de eșantionare este procesul de obținere a valorilor semnalului convertit la anumite intervale (Fig. 2).

Cuantizarea este procesul de înlocuire a valorilor reale ale semnalului cu unele aproximative cu o anumită precizie (Fig. 3). Astfel, digitizarea este fixarea amplitudinii semnalului la anumite intervale și înregistrarea valorilor de amplitudine obținute sub formă de valori digitale rotunjite (deoarece valorile amplitudinii sunt continue, nu este posibil să se noteze valoarea exactă a amplitudinii semnalului într-un număr finit, motiv pentru care recurg la rotunjire). Valorile amplitudinii semnalului înregistrate se numesc mostre. Evident, cu cât facem mai des măsurători ale amplitudinii (cu cât este mai mare rata de eșantionare) și cu cât rotunjim mai puțin valorile obținute (cu cât niveluri de cuantizare sunt mai multe), cu atât vom obține reprezentarea digitală a semnalului mai precisă. Semnalul digitizat ca un set de valori secvențiale de amplitudine poate fi salvat.

Acum despre problemele practice. În primul rând, trebuie avut în vedere că memoria computerului nu este infinită, așa că de fiecare dată când se digitalizează, este necesar să se găsească un fel de compromis între calitate (care depinde direct de parametrii utilizați în timpul digitizării) și volumul ocupat de semnalul digitizat.

În al doilea rând, conform teoremei Kotelnikov, frecvența de eșantionare stabilește limita superioară a frecvențelor semnalului digitizat, și anume, frecvența maximă a componentelor spectrale este egală cu jumătate din frecvența de eșantionare a semnalului. Mai simplu spus, pentru a obține informații complete despre sunet în banda de frecvență de până la 22050 Hz, este necesară eșantionarea cu o frecvență de cel puțin 44,1 kHz.

Există și alte probleme și nuanțe asociate cu digitizarea sunetului. Fără să intrăm adânc în detalii, observăm că în „sunetul digital”, datorită discretității informațiilor despre amplitudinea semnalului original, apar diverse zgomote și distorsiuni (expresia „există astfel de frecvențe și zgomote în digital sunet" înseamnă că atunci când acest sunet va fi convertit înapoi din digital în analog, frecvențele și zgomotele menționate vor fi prezente în sunetul său). Deci, de exemplu, jitter (jitter) - zgomot care apare ca urmare a faptului că eșantionarea semnalului în timpul eșantionării are loc nu la intervale de timp absolut egale, ci cu unele abateri. Adică, dacă, de exemplu, eșantionarea este efectuată cu o frecvență de 44,1 kHz, atunci eșantioanele sunt prelevate nu exact la fiecare 1/44100 de secundă, ci uneori puțin mai devreme, apoi puțin mai târziu. Și deoarece semnalul de intrare se schimbă constant, o astfel de eroare duce la „captarea” unui nivel de semnal inexact. Ca rezultat, pot fi resimțite unele vibrații și distorsiuni în timpul redării semnalului digitizat. Apariția jitterului este rezultatul stabilității nu absolute a convertoarelor analog-digitale. Pentru a combate acest fenomen, se folosesc generatoare de ceas extrem de stabile. O altă pacoste este zgomotul zdrobitor. După cum am spus, la cuantificarea amplitudinii semnalului, aceasta este rotunjită la cel mai apropiat nivel. Această inexactitate dă naștere la un sunet „murdar”.

O referință rapidă: parametrii standard pentru înregistrarea CD-urilor audio sunt următorii: rata de eșantionare - 44,1 kHz, nivelul de cuantizare - 16 biți. Astfel de parametri corespund la 65536 (2 16) niveluri de cuantificare a amplitudinii atunci când iau valorile sale de 44100 de ori pe secundă.

În practică, procesul de digitizare (eșantionare și cuantificare a semnalului) rămâne invizibil pentru utilizator - toată munca grea este realizată de diverse programe care dau comenzile corespunzătoare driverului (rutina de control al sistemului de operare) al plăcii de sunet. Orice program (fie el încorporat Windows Recorder sau un editor de sunet puternic) capabil să înregistreze un semnal analogic pe un computer digitizează cumva semnalul cu anumiți parametri care pot fi importanți în lucrarea ulterioară cu sunetul înregistrat și, din acest motiv, acesta este important să înțelegem cum are loc procesul de digitalizare și ce factori influențează rezultatele acestuia.

2. Conversia audio din digital în analog

Cum să asculți sunetul după digitizare? Adică, cum îl transformi înapoi din digital în analog?

Un convertor digital-analog (DAC) este utilizat pentru a converti un semnal eșantionat într-o formă analogică potrivită pentru procesarea de către dispozitive analogice (amplificatoare și filtre) și redarea ulterioară prin sisteme acustice. Procesul de conversie este procesul invers al eșantionării: având informații despre valoarea eșantioanelor (amplitudinea semnalului) și luând un anumit număr de eșantioane pe unitatea de timp, semnalul inițial este restabilit prin interpolare (Fig. 4).

Nu cu mult timp în urmă, reproducerea sunetului în computerele de acasă a fost o problemă, deoarece computerele nu erau echipate cu DAC-uri speciale. La început, difuzorul încorporat pentru computer a fost folosit ca cel mai simplu dispozitiv de sunet din computer. În general, acest difuzor se găsește încă în aproape toate PC-urile, dar nimeni nu-și amintește cum să-l „balanceze” pentru a juca. Pe scurt, acest difuzor este conectat la un port de pe placa de bază, care are două poziții - 1 și 0. Deci, dacă acest port este pornit și oprit rapid, atunci din difuzor pot fi extrase sunete mai mult sau mai puțin credibile. Reproducerea diferitelor frecvențe se realizează datorită faptului că conul difuzorului are un răspuns finit și nu este capabil să sară instantaneu dintr-un loc în altul, astfel că „se balansează ușor” din cauza unei schimbări bruște a tensiunii pe el. Și dacă îl vibrezi la viteze diferite, poți obține vibrații ale aerului la frecvențe diferite. Așa-numitul Covox a devenit o alternativă naturală la dinamică - acesta este cel mai simplu DAC realizat pe mai multe rezistențe selectate (sau un microcircuit gata făcut), care asigură traducerea reprezentării digitale a semnalului în analog - adică, în valori reale de amplitudine. Covox este ușor de făcut și a fost un succes în rândul pasionaților până în momentul în care o placă de sunet era disponibilă pentru toată lumea.

Într-un computer modern, sunetul este reprodus și înregistrat folosind o placă de sunet care este conectată sau încorporată în placa de bază a computerului. Sarcina unei plăci de sunet dintr-un computer este de a intra și de a ieși audio. În practică, aceasta înseamnă că placa de sunet este convertorul care convertește sunetul analog în digital și invers. Într-un mod simplificat, funcționarea unei plăci de sunet poate fi explicată după cum urmează. Să presupunem că la intrarea plăcii de sunet este aplicat un semnal analogic și cardul este pornit (prin software) în modul Fig. În primul rând, semnalul de intrare analogic merge la un mixer analog, care amestecă semnalele și reglează volumul și echilibrul. Mixerul este necesar, în special, pentru a oferi utilizatorului capacitatea de a controla nivelurile Fig. Apoi semnalul ajustat și echilibrat merge la convertorul analog-digital, unde semnalul este eșantionat și cuantificat, în urma căruia un flux de biți este trimis către computer prin intermediul magistralei de date, care este semnalul audio digitizat. Ieșirea audio este aproape aceeași cu intrarea, doar în direcția opusă. Fluxul de date direcționat către placa de sunet este depășit de un convertor digital-analogic, care formează un semnal electric din numerele care descriu amplitudinea semnalului; semnalul analog primit poate fi trecut prin orice căi analogice pentru transformări ulterioare, inclusiv redare. Trebuie remarcat faptul că, dacă placa de sunet este echipată cu o interfață pentru schimbul de date digitale, atunci când lucrați cu audio digital, nu sunt utilizate blocuri analogice ale plăcii. .

3. Metode de stocare a sunetului digital

Există multe moduri diferite de a stoca sunetul digital. După cum am spus, sunetul digitizat este un set de valori ale amplitudinii semnalului luate la intervale regulate. Astfel, în primul rând, un bloc de informații audio digitizate poate fi scris într-un fișier „ca atare”, adică o secvență de numere (valori de amplitudine). În acest caz, există două moduri de a stoca informații.

Prima (Fig. 5) - PCM (Pulse Code Modulation) - o metodă de codificare digitală a unui semnal prin înregistrarea valorilor absolute ale amplitudinilor (există reprezentări semnate sau nesemnate). Acesta este modul în care datele sunt înregistrate pe toate CD-urile audio. A doua metodă (Fig. 6) - ADPCM (Adaptive Delta PCM - modulație relativă adaptivă a impulsului-cod) - înregistrarea valorilor semnalului nu în absolut, ci în modificări relative ale amplitudinii (incremente).

În al doilea rând, puteți comprima sau simplifica datele astfel încât să ocupe mai puțină memorie decât atunci când au fost scrise „ca atare”. Există și două moduri aici.

Codarea fără pierderi este o metodă de codare audio care permite recuperarea sută la sută a datelor dintr-un flux comprimat. Această metodă de compactare a datelor este utilizată în cazurile în care menținerea calității datelor originale este critică. De exemplu, după amestecarea sunetului într-un studio de înregistrare, datele trebuie să fie salvate în arhivă în calitatea sa originală pentru o posibilă utilizare ulterioară. Algoritmii de codare fără pierderi existenți în prezent (de exemplu, Monkeys Audio) pot reduce volumul de date ocupat cu 20-50%, dar în același timp asigură recuperarea sută la sută a datelor originale obținute după comprimare. Astfel de codificatoare sunt un fel de arhivare de date (cum ar fi ZIP, RAR și altele), concepute doar pentru compresia audio.

Există, de asemenea, o a doua cale de codare, asupra căreia ne vom opri mai detaliat - codarea cu pierderi.Scopul unei astfel de codări este de a obține similitudinea sunetului semnalului reconstruit cu originalul prin orice mijloace, cu date cât mai puțin comprimate. posibil. Acest lucru se realizează prin utilizarea diverșilor algoritmi care „simplifica” semnalul inițial (eliminând detalii „inutile” cu greu de auz din acesta), ceea ce duce la faptul că semnalul decodificat încetează de fapt să fie identic cu originalul, dar doar sună similar. . Există multe metode de compresie, precum și programe care implementează aceste metode. Cele mai cunoscute sunt MPEG-1 Layer I, II, III (cel din urmă este binecunoscutul MP3), MPEG-2 AAC (codare audio avansată), Ogg Vorbis, Windows Media Audio (WMA), TwinVQ (VQF), MPEGPlus , TAC și altele. În medie, raportul de compresie furnizat de astfel de codificatoare este în intervalul 10-14 (ori). Trebuie subliniat faptul că baza tuturor codificatorilor cu pierderi este utilizarea așa-numitului model psihoacustic, care este doar implicat în „simplificarea” semnalului original. Mai exact, mecanismul unor astfel de codificatoare analizează semnalul codificat, în procesul căruia se determină secțiunile de semnal, în anumite regiuni de frecvență ale cărora există nuanțe inaudibile de urechea umană (frecvențe mascate sau inaudibile), după care sunt îndepărtate. de la semnalul original. Astfel, gradul de compresie a semnalului original depinde de gradul de „simplificare” a acestuia; compresia puternică se realizează prin „simplificare agresivă” (atunci când codificatorul „consideră” mai multe nuanțe inutile), o astfel de compresie duce în mod natural la o degradare puternică a calității, deoarece nu numai detaliile sunetului imperceptibile, ci și semnificative pot fi eliminate.

După cum am spus, există o mulțime de codificatoare moderne cu pierderi. Cel mai comun format este MPEG-1 Layer III (cunoscutul MP3). Formatul și-a câștigat popularitatea în mod destul de meritat - a fost primul codec răspândit de acest gen, care a atins un nivel atât de ridicat de compresie cu o calitate excelentă a sunetului. Astăzi există multe alternative la acest codec, alegerea este la latitudinea utilizatorului. Din păcate, domeniul de aplicare al articolului nu ne permite să oferim aici testarea și compararea codecurilor existente, cu toate acestea, autorii articolului își vor permite să furnizeze unele informații care sunt utile atunci când alegeți un codec. Așadar, avantajele MP3-ului sunt calitatea larg răspândită și destul de înaltă a codificării, care este îmbunătățită obiectiv datorită dezvoltării diferitelor codificatoare MP3 de către entuziaști (de exemplu, codificatorul Lame). O alternativă puternică la MP3 este codecul Microsoft Windows Media Audio (fișiere .WMA și .ASF). Conform diferitelor teste, acest codec arată de la „ca MP3” la „considerabil mai rău decât MP3” la rate medii și, mai des, „mai bine decât MP3” la rate de biți scăzute. Ogg Vorbis (fișiere .OGG) este un codec terță parte complet licențiat. Cel mai adesea se comportă mai bine decât MP3, dezavantajul este doar prevalența scăzută, care poate deveni un argument critic atunci când alegeți un codec pentru stocarea audio pe termen lung. Să ne amintim și de tânărul codec MP3 Pro, anunțat în iulie 2001 de Coding Technologies împreună cu Thomson Multimedia. Codecul este o continuare, sau mai exact, o evoluție a vechiului MP3 - este compatibil înapoi (în totalitate) și înainte (parțial) cu MP3. Datorită utilizării noii tehnologii SBR (Spectral Band Replication), codecul se comportă considerabil mai bine decât alte formate la rate de biți scăzute, cu toate acestea, calitatea codificării la rate de biți medii și mari este adesea inferioară calității aproape tuturor codec-urilor descrise. Astfel, MP3 Pro este mai potrivit pentru realizarea de transmisii audio pe Internet, precum și pentru crearea de previzualizări ale melodiilor și muzicii.

Vorbind despre metodele de stocare a sunetului în formă digitală, nu putem decât să ne amintim mediile de stocare. CD-ul audio familiar al tuturor, care a apărut la începutul anilor 80, a devenit larg răspândit în ultimii ani (ceea ce este asociat cu o reducere puternică a costului suporturilor și unităților). Și înainte de asta, suporturile digitale de date erau casete cu bandă magnetică, dar nu obișnuite, ci special concepute pentru așa-numitele recordere DAT. Nimic remarcabil - casetofonele sunt ca magnetofonele, dar prețul pentru ele a fost întotdeauna mare și o asemenea plăcere nu a fost prea grea pentru toată lumea. Aceste casetofone au fost folosite în principal în studiourile de înregistrare. Avantajul unor astfel de casetofone a fost că, în ciuda utilizării mediilor familiare, datele de pe ele au fost stocate în formă digitală și practic nu au existat pierderi în timpul citirii / scrierii pe ele (ceea ce este foarte important pentru procesarea în studio și stocarea sunetului) . Astăzi au apărut un număr mare de medii de stocare diferite, pe lângă obișnuitele compact disk-uri. Media sunt îmbunătățite și în fiecare an devin mai accesibile și mai compacte. Acest lucru deschide oportunități mari în domeniul creării de playere audio mobile. Un număr mare de modele diferite de playere digitale portabile sunt deja la vânzare astăzi. Și, putem presupune că acesta este departe de apogeul dezvoltării acestui tip de tehnologie.

4. Avantajele și dezavantajele sunetului digital

Din punctul de vedere al unui utilizator obișnuit, există multe beneficii - compactitatea mediilor de stocare moderne îi permite, de exemplu, să transfere toate discurile și înregistrările din colecția sa în reprezentarea digitală și să economisească mulți ani pe un mic de trei inci. hard disk sau pe o duzină sau două CD-uri; puteți folosi software special și puteți „curăța” temeinic înregistrările vechi de pe role și discuri, eliminând zgomotul și trosniturile din sunetul lor; De asemenea, puteți nu numai să corectați sunetul, ci și să îl înfrumusețați, să adăugați bogăție, volum, să restabiliți frecvențele. Pe lângă manipulările enumerate cu sunetul acasă, internetul vine și în salvarea iubitorului de sunet. De exemplu, rețeaua permite oamenilor să partajeze muzică, să asculte sute de mii de posturi de radio pe Internet diferite și să-și prezinte publicului creațiile sonore, tot ce este nevoie este un computer și internet. Și, în sfârșit, recent a apărut o masă uriașă de diverse echipamente audio digitale portabile, capabilitățile chiar și ale celui mai obișnuit reprezentant al cărora deseori fac ușor să iei cu tine pe drum o colecție de muzică cu o durată egală cu zeci de ore.

Din punctul de vedere al unui profesionist, audio digital oferă posibilități cu adevărat nelimitate. Dacă anterior studiourile de sunet și radio erau amplasate pe câteva zeci de metri pătrați, acum ele pot fi înlocuite cu un computer bun, care depășește zece astfel de studiouri combinate ca capabilități și este mult mai ieftin decât unul din punct de vedere al costului. Acest lucru înlătură multe bariere financiare și face înregistrarea mai accesibilă atât pentru profesioniști, cât și pentru amatorul simplu. Software-ul modern vă permite să faceți orice doriți cu sunetul. Anterior, diverse efecte sonore se realizau cu ajutorul unor dispozitive ingenioase care nu erau întotdeauna la înălțimea gândirii tehnice sau erau pur și simplu dispozitive artizanale. Astăzi, cele mai complexe și mai degrabă efecte de neimaginat sunt obținute prin apăsarea a câteva butoane. Desigur, cele de mai sus sunt oarecum exagerate și un computer nu înlocuiește o persoană - un inginer de sunet, un director sau un editor, dar putem spune cu încredere că compactitatea, mobilitatea, puterea extraordinară și calitatea tehnologiei digitale moderne concepute pentru procesarea sunetului au înlocuit aproape complet pe cel vechi de la studiouri.echipament analogic.

Desigur, tehnologia digitală are și dezavantajele ei. Mulți (profesioniști și amatori) notează că sunetul analogic s-a auzit mai viu. Și acesta nu este doar un tribut adus trecutului. După cum am spus mai sus, procesul de digitizare introduce o anumită eroare în sunet, în plus, diverse echipamente digitale de amplificare introduc așa-numitul „zgomot tranzistor” și alte distorsiuni specifice. Poate că nu există o definiție precisă a termenului „zgomot tranzistor”, dar putem spune că acestea sunt oscilații haotice în regiunea de înaltă frecvență. În ciuda faptului că aparatul auditiv uman este capabil să perceapă frecvențe de până la 20 kHz, se pare, totuși, creierul uman preia frecvențe mai mari. Și la nivel subconștient o persoană se simte în continuare sunetul analogic mai curat decât digital.

Cu toate acestea, reprezentarea digitală a datelor are un avantaj incontestabil și foarte important - cu un mediu salvat, datele de pe acesta nu sunt distorsionate în timp. Dacă banda magnetică este demagnetizată în timp și calitatea înregistrării se pierde, dacă înregistrarea este zgâriată și sunetului se adaugă clicuri și trosnituri, atunci CD-ul / hard disk-ul / memoria electronică este fie lizibilă (dacă este intactă), fie nu. , și nu există nici un efect de îmbătrânire. Este important de menționat că aici nu vorbim despre CD audio (CD-DA este un standard care stabilește parametrii și formatul pentru înregistrarea pe CD-uri audio), întrucât, în ciuda faptului că este un purtător de informații digital, efectul de îmbătrânirea nu îi va scăpa. Acest lucru se datorează particularităților stocării și citirii datelor audio de pe un CD audio. Informațiile despre toate tipurile de CD-uri sunt stocate cadru cu cadru, iar fiecare cadru are un antet prin care poate fi identificat. Cu toate acestea, diferite tipuri de CD-uri au structuri diferite și folosesc tehnici diferite de marcare a cadrelor. Deoarece unitățile CD-ROM ale computerului sunt proiectate să citească în principal CD-uri de date (trebuie să spun că există diferite varietăți ale standardului CD-ului de date, fiecare completând standardul CD-DA de bază), adesea nu sunt capabile să " navigate" Audio CD-uri. unde metoda de marcare a cadrelor este diferită de Data-CD (pe CD-urile audio cadrele nu au un antet special și pentru a determina offset-ul fiecărui cadru, trebuie să urmăriți informațiile din cadru). Aceasta înseamnă că dacă, atunci când citiți un CD de date, unitatea se „orientează” cu ușurință pe disc și nu amestecă niciodată cadre, atunci când citiți de pe un CD audio, unitatea nu se poate orienta clar, ceea ce, dacă, să zicem, o zgârietură sau apare praf, poate duce la citirea unui cadru incorect și, în consecință, un sunet săritor sau trosnet. Aceeași problemă (incapacitatea majorității unităților de a se poziționa corect pe CD-DA) este cauza unui alt efect neplăcut: copierea informațiilor de pe un CD audio provoacă probleme chiar și atunci când se lucrează cu discuri complet salvate din cauza faptului că „orientarea corectă pe discul" depinde în întregime de cititor și nu poate fi controlat clar de software.

Distribuția omniprezentă și dezvoltarea ulterioară a codificatoarelor audio cu pierderi deja menționate (MP3, AAC și altele) a deschis cele mai largi posibilități pentru distribuirea și stocarea audio. Canalele de comunicații moderne au reușit de mult să trimită cantități mari de date într-un timp relativ scurt, dar cel mai lent este încă transferul de date între utilizatorul final și furnizorul de servicii de comunicații. Liniile telefonice, prin care majoritatea utilizatorilor se conectează la Internet, nu permit transferul rapid de date. Inutil să spun că astfel de volume de date, care sunt ocupate de informații audio și video necomprimate, vor dura foarte mult timp pentru a fi transmise prin canalele obișnuite de comunicare. Cu toate acestea, apariția codificatoarelor cu pierderi care asigură compresia de zece până la cincisprezece ori a făcut ca transmisia și schimbul de date audio să fie o activitate zilnică pentru fiecare utilizator de internet și a eliminat toate barierele create de canalele de comunicare slabe. În ceea ce privește acest lucru, trebuie spus că comunicațiile mobile digitale, care se dezvoltă în mod vertiginos astăzi, se datorează în mare parte codării cu pierderi. Faptul este că protocoalele de transmitere a sunetului pe canalele de comunicații mobile funcționează pe aproximativ aceleași principii ca și binecunoscutele codificatoare muzicale. Prin urmare, dezvoltarea ulterioară în domeniul codificării audio duce invariabil la o scădere a costului transmisiei de date în sistemele mobile, de care beneficiază doar utilizatorul final: comunicarea devine mai ieftină, apar noi oportunități, se prelungește durata de viață a bateriei dispozitivelor mobile etc. . În nici o măsură mai mică, codificarea cu pierderi ajută la economisirea banilor la cumpărarea de discuri cu melodiile tale preferate - astăzi trebuie doar să mergi pe Internet și acolo poți găsi aproape orice melodie de interes. Bineînțeles, această stare de lucruri a fost de multă vreme o „năzboi” pentru casele de discuri - sub nasul lor, în loc să cumpere discuri, oamenii fac schimb de melodii direct prin internet, ceea ce transformă odată mina de aur într-o afacere cu profit redus, dar asta este deja o chestiune de etică și finanțe. Un lucru este cert: nu se poate face nimic în privința acestei stări de fapt, iar boom-ul schimbului de muzică pe internet, generat tocmai de apariția codificatorilor cu pierderi, nu poate fi oprit. Și acest lucru joacă doar în mâinile unui utilizator obișnuit.

5. Despre problema procesării sunetului

Procesarea sunetului ar trebui înțeleasă ca diverse transformări ale informațiilor sonore pentru a schimba unele caracteristici ale sunetului. Procesarea sunetului include metode de creare a diferitelor efecte de sunet, filtrare, precum și metode de curățare a sunetului de zgomotul nedorit, schimbarea timbrului etc. Tot acest set imens de transformări se reduce, în cele din urmă, la următoarele tipuri de bază:

1. Transformări de amplitudine . Acestea sunt efectuate peste amplitudinea semnalului și duc la amplificarea/atenuarea sau modificarea acestuia conform unor legi în anumite părți ale semnalului.

2. Conversie de frecvență . Ele sunt efectuate pe componentele de frecvență ale sunetului: semnalul este prezentat sub forma unui spectru de frecvențe la intervale regulate, componentele de frecvență necesare sunt procesate, de exemplu, filtrarea și „plierea” inversă a semnalului din spectru. la val.

3. Transformări de fază . Schimbarea de fază a semnalului într-un fel sau altul; de exemplu, astfel de transformări ale unui semnal stereo permit realizarea efectului de rotație sau sunet „tridimensional”.

4. Transformări temporale . Implementat prin suprapunerea, întinderea/comprimarea semnalelor; vă permit să creați, de exemplu, efecte de ecou sau refren, precum și să influențați caracteristicile spațiale ale sunetului.

Discuția despre fiecare dintre tipurile de transformări numite poate deveni o întreagă lucrare științifică. Merită să citați câteva exemple practice de utilizare a acestor tipuri de transformări atunci când creați efecte sonore reale:

• Echo Implementat folosind transformări temporale. De fapt, pentru a obține un ecou, ​​este necesar să se suprapună o copie întârziată a semnalului de intrare original. Pentru ca urechea umană să perceapă a doua copie a semnalului ca o repetare și nu ca un ecou al semnalului principal, este necesar să setați timpul de întârziere la aproximativ 50 ms. Pe semnalul principal, puteți suprapune nu o copie a acestuia, ci mai multe, ceea ce vă va permite să obțineți efectul de repetări multiple ale sunetului (eco polifonic) la ieșire. Pentru ca ecoul să pară estompat, este necesar să suprapuneți semnalului original nu doar copii întârziate ale semnalului, ci și pe cele înfundate în amplitudine.
• Reverberație (repetiție, reflecție). Efectul este de a crea spațiul unei săli mari, unde fiecare sunet generează un sunet corespunzător, care se estompează lent. În practică, cu ajutorul reverberației, puteți „reanima”, de exemplu, o fonogramă realizată într-o cameră înfundată. Reverb diferă de efectul „ecou” prin aceea că un semnal de ieșire întârziat este suprapus pe semnalul de intrare și nu o copie întârziată a semnalului de intrare. Cu alte cuvinte, blocul de reverb este simplificat ca o buclă, unde ieșirea blocului este conectată la intrarea sa, astfel încât semnalul deja procesat este transmis înapoi la intrare la fiecare ciclu, amestecându-se cu semnalul original.
• Refren (cor). Ca urmare a aplicării sale, sunetul semnalului se transformă, parcă, în sunetul unui cor sau în sunetul simultan al mai multor instrumente. Schema de obținere a unui astfel de efect este similară cu schema de creare a unui efect de ecou, ​​cu singura diferență că copiile întârziate ale semnalului de intrare sunt supuse unei modulații de frecvență slabă (în medie de la 0,1 la 5 Hz) înainte de amestecarea cu semnalul de intrare. . Creșterea numărului de voci în cor se realizează prin adăugarea de copii ale semnalului cu timpi de întârziere diferiți.

Desigur, ca și în toate celelalte domenii, procesarea semnalului are și probleme care sunt un fel de piatră de poticnire. Deci, de exemplu, atunci când se descompun semnale într-un spectru de frecvență, există un principiu de incertitudine care nu poate fi depășit. Principiul afirmă că este imposibil să se obțină o imagine spectrală precisă a semnalului la un anumit moment în timp: fie pentru a obține o imagine spectrală mai precisă, este necesar să se analizeze o porțiune de timp mai mare a semnalului, fie, dacă suntem mai interesat de momentul în care a avut loc această sau acea schimbare a spectrului, este necesar să sacrificăm acuratețea spectrului în sine ... Cu alte cuvinte, este imposibil să se obțină spectrul exact al semnalului într-un punct - spectrul exact pentru o mare parte a semnalului, sau un spectru foarte aproximativ, dar pentru o porțiune scurtă.

Mecanismele de procesare a semnalului există atât în ​​versiunea software, cât și în versiunea hardware (așa-numitele procesoare de efect). De exemplu, vocodere și procesoare de chitară, refrenuri și reverbere există ca hardware și ca programe.

Procesarea practică a semnalului poate fi împărțită în două tipuri: procesare din mers și post-procesare. Procesarea din mers implică conversia instantanee a semnalului (adică cu capacitatea de a scoate semnalul procesat aproape simultan cu intrarea acestuia). Un exemplu simplu sunt gadgeturile de chitară sau reverb în timpul spectacolului live pe scenă. O astfel de procesare are loc instantaneu, adică interpretul cântă într-un microfon, iar procesorul de efecte își convertește vocea, iar ascultătorul aude versiunea deja procesată a vocii. Post-procesarea este procesarea unui semnal deja înregistrat. Viteza de procesare poate fi mult mai mică decât viteza de redare. O astfel de prelucrare urmărește aceleași scopuri, adică acordarea unui anumit caracter sunetului sau modificarea caracteristicilor, dar este folosită în stadiul de stăpânire sau pregătire a sunetului pentru replicare, când nu este nevoie de grabă, ci de calitatea și studiul scrupulos. dintre toate nuanțele de sunet sunt mai importante. Există multe operațiuni diferite asupra sunetului, care, din cauza performanței insuficiente a procesoarelor de astăzi, nu pot fi implementate „din mers”, prin urmare astfel de transformări sunt efectuate numai în post-mode.

Procesarea semnalului este o procedură complexă și, cel mai important, consumatoare de resurse. Recent a început să fie realizat în dispozitive digitale - mai devreme, diferite efecte sonore și altele au fost obținute prin procesarea sunetului în dispozitive analogice. În echipamentele analogice, sunetul sub formă de vibrații electrice trece prin diferite căi (blocuri de elemente electrice), schimbând astfel faza, spectrul și amplitudinea semnalului. Cu toate acestea, această metodă de prelucrare are multe dezavantaje. În primul rând, calitatea procesării are de suferit, deoarece fiecare element analogic are propria sa eroare și câteva zeci de elemente pot afecta în mod critic acuratețea și calitatea rezultatului dorit. Și în al doilea rând, și acesta este poate cel mai important lucru, aproape fiecare efect este obținut prin utilizarea unui dispozitiv separat, când fiecare astfel de dispozitiv poate fi foarte scump. Posibilitatea de a utiliza dispozitive digitale are avantaje incontestabile. Calitatea procesării semnalului în ele depinde mult mai puțin de calitatea echipamentului, principalul lucru este să digitalizați calitativ sunetul și să îl puteți reproduce calitativ, iar apoi calitatea procesării cade numai pe mecanismul software. În plus, nu este nevoie să schimbați în mod constant echipamentul pentru diverse manipulări cu sunet. Și, cel mai important, deoarece procesarea este efectuată în mod programatic, i se deschid oportunități pur și simplu incredibile, care sunt limitate doar de puterea computerelor (și crește în fiecare zi) și de imaginația umană. Totuși, (cel puțin astăzi) există câteva necazuri aici. Deci, de exemplu, adesea, chiar și pentru procesarea simplă a semnalului, este necesar să-l descompuneți într-un spectru de frecvență. În acest caz, procesarea semnalului din mers poate fi dificilă tocmai din cauza intensității resursei etapei de descompunere. Prin urmare, transformările care necesită descompunere spectrală sunt efectuate mai des în post-mod.

6. Aparatură

O parte importantă a conversației despre sunet are de-a face cu hardware-ul. Există multe dispozitive diferite pentru procesarea audio și intrare/ieșire. În ceea ce privește un computer personal obișnuit, ar trebui să vă concentrați mai detaliat asupra plăcilor de sunet. Plăcile de sunet sunt de obicei împărțite în sunet, muzică și sunet-muzică. Prin proiectare, toate plăcile de sunet pot fi împărțite în două grupuri: principale (instalate pe placa de bază a computerului și care oferă intrare și ieșire de date audio) și fiice (au o diferență structurală fundamentală față de plăcile principale - sunt cel mai adesea conectate la o unitate specială). conector situat pe placa principală). Cardurile fiice sunt cel mai adesea folosite pentru a oferi sau extinde capacitățile unui sintetizator MIDI.

Sunetul, muzica și plăcile de sunet sunt realizate sub formă de dispozitive care sunt introduse în slotul plăcii de bază (sau sunt deja încorporate în acesta de la început). Din punct de vedere vizual, au de obicei două intrări analogice - linie și microfon și mai multe ieșiri analogice: ieșiri de linie și o ieșire pentru căști. Recent, cardurile au fost echipate și cu o intrare și o ieșire digitală, care asigură transmisie audio între dispozitive digitale. Intrările și ieșirile analogice au de obicei conectori similari mufelor pentru căști (1/8”). În general, placa de sunet are puțin mai mult de două intrări: CD analog, MIDI și alte intrări. Spre deosebire de intrările pentru microfon și linie, acestea nu se află pe panoul din spate al plăcii de sunet, ci pe placa în sine; pot exista alte intrări, de exemplu, pentru conectarea unui modem vocal. Intrările și ieșirile digitale sunt de obicei S / PDIF (interfață de transfer de semnal digital) cu un conector corespunzător (S / PDIF înseamnă Sony / Panasonic Digital Interface - Sony / Panasonic digital interface). S / PDIF este o versiune „de uz casnic” a standardului profesional mai complex AES / EBU (Societatea de inginerie audio / European Broadcast Union). Semnalul S / PDIF este folosit pentru a transmite (codifica) digital date stereo pe 16 biți la orice frecvență de eșantionare. Pe lângă cele de mai sus, plăcile de sunet-muzică au o interfață MIDI cu conectori pentru conectarea dispozitivelor MIDI și joystick-uri, precum și pentru conectarea unei plăci muzicale fiice (deși recent capacitatea de a conecta cea din urmă a devenit o raritate). Pentru confortul utilizatorului, unele modele de plăci de sunet sunt echipate cu un panou frontal instalat pe partea frontală a unității de sistem a computerului, care conține conectori conectați la diferite intrări și ieșiri ale plăcii de sunet.

Să definim câteva blocuri principale care alcătuiesc plăcile de sunet și muzică sonoră.

1. Bloc de procesare a semnalului digital (codec). Acest bloc este utilizat pentru conversii analog-digital și digital-analogic (ADC și DAC). Acest bloc determină caracteristici ale cardului precum rata maximă de eșantionare în timpul înregistrării și redării unui semnal, nivelul maxim de cuantizare și numărul maxim de canale procesate (mono sau stereo). În mare măsură, caracteristicile zgomotului depind și de calitatea și complexitatea componentelor acestui bloc.

2. Bloc sintetizator. Prezent în cardurile muzicale. Efectuat fie pe baza sintezei FM, fie a WT, sau pe ambele simultan. Poate funcționa atât sub controlul propriului procesor, cât și sub controlul unui driver special.

3. Bloc de interfață. Oferă transfer de date prin diverse interfețe (de exemplu, S / PDIF). O placă pur de sunet nu are adesea acest bloc.

4. Unitate de amestecare. În plăcile de sunet, unitatea de mixare asigură reglarea:

• niveluri de semnal de la intrările de linie;
• niveluri de la intrarea MIDI și intrarea audio digitală;
• nivelul general al semnalului;
• panning;
• timbru.

Să luăm în considerare cei mai importanți parametri care caracterizează plăcile de sunet și sunet-muzică. Cele mai importante caracteristici sunt: ​​rata maximă de eșantionare în modul înregistrare și redare, nivelul maxim de cuantizare în modul înregistrare și redare. În plus, deoarece plăcile de sunet și muzică au și un sintetizator, parametrii sintetizatorului instalat se referă și la caracteristicile lor. Desigur, cu cât este mai mare nivelul de cuantizare cardul este capabil să codifice semnale, cu atât este mai bună calitatea semnalului. Toate modelele moderne de plăci de sunet sunt capabile să codifice un semnal cu un nivel de 16 biți. Una dintre caracteristicile importante este capacitatea de a reda și înregistra simultan fluxuri audio. Caracteristica cardului de a reda și înregistra simultan se numește full duplex. Există o altă caracteristică care joacă adesea un rol decisiv la cumpărarea unei plăci de sunet - raportul semnal / zgomot (S / N). Acest indicator afectează puritatea înregistrării și reproducerii semnalului. Raportul semnal-zgomot este raportul dintre puterea semnalului și puterea zgomotului la ieșirea dispozitivului; acest indicator este de obicei măsurat în dB. Un raport bun este de 80-85 dB; ideal - 95-100 dB. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că calitatea redării și înregistrării este puternic influențată de interferența (interferența) de la alte componente ale computerului (sursa de alimentare etc.). Ca rezultat, raportul semnal-zgomot se poate schimba în rău. În practică, există multe metode de a trata acest lucru. Unii sugerează împământarea computerului. Alții, pentru a proteja cât mai mult placa de sunet de interferențe, o „scoate” din carcasa computerului. Cu toate acestea, este foarte dificil să te protejezi complet de interferențe, deoarece chiar și elementele hărții în sine creează interferențe între ele. Ei încearcă, de asemenea, să lupte cu acest lucru și pentru aceasta evaluează fiecare element de pe tablă. Dar oricât de mult efort se depune pentru a rezolva această problemă, este imposibil să se elimine complet influența interferențelor externe.

O altă caracteristică la fel de importantă este coeficientul de distorsiune neliniară sau distorsiunea armonică totală, THD. De asemenea, afectează în mod critic claritatea sunetului. Coeficientul de distorsiune neliniară se măsoară în procente: 1% - sunet „murdar”; 0,1% - sunet normal; 0,01% - sunet Hi-Fi pur; 0,002% - sunetul clasei Hi-Fi - Hi End .. Distorsiunea neliniară este rezultatul inexactității în restabilirea unui semnal de la digital la analog. Simplificat, procesul de măsurare a acestui coeficient se realizează după cum urmează. Un semnal sinusoidal pur este furnizat la intrarea plăcii de sunet. La ieșirea dispozitivului, se ia un semnal, al cărui spectru este suma semnalelor sinusoidale (suma sinusoidei originale și a armonicilor sale). Apoi, folosind o formulă specială, se calculează raportul cantitativ dintre semnalul original și armonicile sale obținute la ieșirea dispozitivului. Acest raport cantitativ este distorsiunea armonică totală (THD).

Ce este un sintetizator MIDI? Termenul „sintetizator” este folosit în mod obișnuit pentru a se referi la un instrument muzical electronic în care sunetul este creat și procesat, schimbându-și culoarea și caracteristicile. Desigur, numele acestui dispozitiv vine de la scopul său principal - sinteza sunetului. Există doar două metode principale de sinteză a sunetului: FM (Frequency Modulation) și WT (Wave Table). Deoarece nu ne putem opri în detaliu aici, vom descrie doar ideea principală a metodelor. Sinteza FM se bazează pe ideea că orice oscilație chiar și cea mai complexă este în esență suma celor mai simple sinusoidale. Astfel, este posibil să se suprapună semnale de la un număr finit de generatoare sinusoidale și, prin modificarea frecvențelor sinusoidelor, să se obțină sunete asemănătoare celor reale. Sinteza wavetable se bazează pe un principiu diferit. Sinteza sunetului folosind această metodă se realizează prin manipularea sunetelor preînregistrate (digitizate) ale instrumentelor muzicale reale. Aceste sunete (numite mostre) sunt stocate în memoria permanentă a sintetizatorului.

Un sintetizator MIDI este un sintetizator care îndeplinește cerințele standardului despre care vom vorbi acum. MIDI este o specificație general acceptată legată de organizarea unei interfețe digitale pentru dispozitive muzicale, inclusiv un standard pentru hardware și software.

Această specificație este destinată organizării unei rețele locale de instrumente electronice (Fig. 7). Dispozitivele MIDI includ o varietate de hardware și instrumente muzicale care se conformează cerințelor MIDI. Astfel, un sintetizator MIDI este un instrument muzical, de obicei destinat sintetizării sunetului și muzicii și, de asemenea, conform specificației MIDI. Să vedem pe scurt de ce există o clasă separată de dispozitive numită MIDI.

Faptul este că implementarea procesării software a sunetului este adesea asociată cu inconveniente din cauza diferitelor caracteristici tehnice ale acestui proces. Chiar și lăsând operațiunile de procesare a sunetului pe o placă de sunet sau pe orice alt echipament, rămân multe probleme diferite. În primul rând, este adesea de dorit să folosiți sinteza hardware a sunetului instrumentelor muzicale (cel puțin pentru că un computer este un instrument prea general, de multe ori aveți nevoie doar de un sintetizator hardware de sunete și muzică, nimic mai mult). În al doilea rând, procesarea software-ului a sunetului este adesea însoțită de întârzieri de timp, în timp ce în munca concertată, este necesară o primire instantanee a semnalului procesat. Din aceste și alte motive, ei recurg la utilizarea echipamentelor speciale pentru prelucrare, și nu a calculatoarelor cu programe speciale. Cu toate acestea, atunci când se utilizează echipamente, este nevoie de un singur standard care să permită conectarea și combinarea dispozitivelor între ele. Aceste premise au fost cele care au determinat mai multe companii lider în domeniul echipamentelor muzicale să aprobe primul standard MIDI în 1982, care a fost continuat ulterior și continuă până în prezent. Ce este, în cele din urmă, o interfață MIDI și dispozitivele incluse în ea din punctul de vedere al unui computer personal?

• Hardware - acestea sunt instalate pe placa de sunet: un sintetizator de diverse sunete și instrumente muzicale, un microprocesor care controlează și controlează funcționarea dispozitivelor MIDI, precum și diverși conectori și cabluri standardizate pentru conectarea dispozitivelor suplimentare.
• Programmatic este un protocol MIDI, care este un set de mesaje (comenzi) care descriu diverse funcții ale sistemului MIDI și prin care se realizează comunicarea (schimbul de informații) între dispozitivele MIDI. Mesajele pot fi gândite ca un mijloc de control de la distanță.

Scopul acestui articol nu ne permite să aprofundăm în descrierea MIDI în special, trebuie remarcat, totuși, că în ceea ce privește sintetizatoarele de sunet, MIDI stabilește cerințe stricte pentru capacitățile lor, metodele de sinteză a sunetului utilizate în ele. , precum și pentru parametrii de control ai sintezei. În plus, pentru ca muzica creată pe un sintetizator să fie ușor transferată și redată cu succes pe altul, au fost stabilite mai multe standarde pentru corespondența instrumentelor (vocilor) și a parametrilor acestora în diferite sintetizatoare: standardul General MIDI (GM), General Synth (GS) și eXtended General (XG). Standardul de bază este GM, celelalte două sunt extensiile și extensiile sale logice.

Ca exemplu practic de dispozitiv MIDI, luați în considerare o tastatură MIDI convențională. Simplificat, o tastatură MIDI este o tastatură scurtată de pian cu codă într-o carcasă care conține o interfață MIDI care vă permite să o conectați la alte dispozitive MIDI, cum ar fi un sintetizator MIDI, care este instalat pe placa de sunet a computerului. Folosind un software special (de exemplu, un sequencer MIDI), puteți transforma un sintetizator MIDI în modul de redare, de exemplu, pe un pian cu cotă, iar apăsând tastele unei tastaturi MIDI, puteți auzi sunetele unui pian cu coadă. Desigur, problema nu se limitează la pianul cu coadă - în standardul GM există 128 de instrumente melodice și 46 de instrumente de percuție. În plus, folosind un sequencer MIDI, puteți înregistra notele redate pe o tastatură MIDI într-un computer pentru editare și aranjare ulterioară sau doar pentru imprimarea simplă a notelor.

Trebuie remarcat faptul că, deoarece datele MIDI sunt un set de comenzi, muzica scrisă folosind MIDI este, de asemenea, înregistrată folosind comenzile sintetizatorului. Cu alte cuvinte, o partitură MIDI este o secvență de comenzi: ce notă să cânte, ce instrument să folosești, cât de lung și de ton va suna și așa mai departe. Fișierele cunoscute MIDI (.MID) sunt altceva decât o colecție de astfel de comenzi. Desigur, deoarece există foarte mulți producători de sintetizatoare MIDI, același fișier poate suna diferit pe diferite sintetizatoare (deoarece instrumentele în sine nu sunt stocate în fișier, dar există doar instrucțiuni pentru sintetizator ce instrumente să cânte, în timp ce sunt diferite sintetizatoarele pot suna diferit).

Să revenim la considerarea plăcilor de sunet-muzică. Deoarece am clarificat deja ce este MIDI, nu putem ignora caracteristicile sintetizatorului hardware încorporat al plăcii de sunet. Un sintetizator modern, cel mai adesea, se bazează pe așa-numita „tabelă de unde” - WaveTable (pe scurt, principiul de funcționare al unui astfel de sintetizator este că sunetul din acesta este sintetizat dintr-un set de sunete înregistrate prin suprapunerea lor dinamică și modificarea parametrilor de sunet), mai devreme tipul principal de sinteză era FM (Frequency Modulation - sinteza sunetului prin generarea de oscilații sinusoidale simple și amestecarea acestora). Principalele caracteristici ale unui sintetizator WT sunt: ​​numărul de instrumente din ROM și volumul acestuia, prezența RAM și volumul maxim al acestuia, numărul de efecte posibile de procesare a semnalului, precum și posibilitatea de procesare a efectului canal cu canal. (bineînțeles, în cazul unui procesor de efecte), numărul de generatoare care determină numărul maxim de voci în modul polifonic (polifonic) și, poate cel mai important, standardul după care este realizat sintetizatorul (GM, GS sau XG). Apropo, cantitatea de memorie a sintetizatorului nu este întotdeauna o valoare fixă. Faptul este că recent sintetizatoarele au încetat să aibă propriul ROM, dar folosesc memoria RAM principală a computerului: în acest caz, toate sunetele utilizate de sintetizator sunt stocate într-un fișier de pe disc și, dacă este necesar, sunt citite în RAM.

7. Software

Subiectul software-ului este foarte larg, așa că aici vom discuta doar pe scurt despre principalii reprezentanți ai software-ului de procesare audio.

Cea mai importantă clasă de programe este editori audio digitale... Principalele caracteristici ale unor astfel de programe sunt, cel puțin, să ofere capacitatea de a înregistra (digitiza) audio și de a-l salva pe disc. Reprezentanții dezvoltați ai acestui gen de programe permit mult mai mult: înregistrarea, mixarea multicanal a audio pe mai multe piese virtuale, procesarea cu efecte speciale (atât încorporate, cât și conectate din exterior - mai multe despre asta mai târziu), curățarea de zgomot, au navigare avansată și instrumente sub formă de spectroscop, și altele.instrumente virtuale, controlul / gestionarea dispozitivelor externe, conversia audio din format în format, generarea de semnale, inscripționarea pe CD-uri și multe altele. Unele dintre aceste programe sunt: ​​Cool Edit Pro (Syntrillium), Sound Forge (Sonic Foundry), Nuendo (Steinberg), Samplitude Producer (Magix), Wavelab (Steinberg).

Principalele caracteristici ale editorului Cool Edit Pro 2.0 (vezi Captura de ecran 1 - un exemplu de fereastră de lucru a programului în modul multitrack): editarea și mixarea audio pe 128 de piese, 45 de efecte DSP încorporate, inclusiv instrumente pentru mastering, analiză și restaurare audio, procesare pe 32 de biți, suport pentru audio cu parametri 24 biți / 192 kHz, set de instrumente puternic pentru lucrul cu bucle, suport DirectX, precum și control SMPTE / MTC, suport video și MIDI și multe altele.

Captură de ecran 1

Principalele caracteristici ale editorului Sound Forge 6.0a (vezi Captura de ecran 2 - un exemplu de fereastră de lucru a programului): capabilități puternice de editare nedistructivă, procesare în fundal multitasking a sarcinilor, suport pentru fișiere cu parametri de până la 32 biți / 192 kHz, presetare manager, suport pentru fișiere de peste 4 GB, lucru cu video, un set mare de efecte de procesare, recuperare din înghețare, previzualizare a efectelor aplicate, analizor de spectru și multe altele.

Captură de ecran 2

Nu mai puțin important în sens funcțional, un grup de programe - secvențiere(programe pentru scrierea muzicii). Cel mai adesea, astfel de programe folosesc un sintetizator MIDI (hardware extern sau integrat în aproape orice placă de sunet, sau software, organizat de software special). Asemenea programe oferă utilizatorului fie o dougă familiară (cum ar fi programul Finale de la CODA), fie o modalitate mai comună de editare a sunetului pe un computer, așa-numitul piano-roll (aceasta este o prezentare mai înțeleasă a muzicii pentru persoanele care nu sunt familiarizat cu partiturile; în aceasta pe verticală, există o axă cu imaginea tastelor pianului, iar timpul este așezat pe orizontală, astfel, punând mișcări de diferite lungimi la intersecție, realizează sunetul unei anumite note cu un anumită durată). Există, de asemenea, programe care vă permit să vizualizați și să editați audio în ambele vizualizări. Sequencerele avansate, pe lângă editarea audio, pot duplica în mare măsură capacitățile editorilor audio digitale - înregistrează pe CD, combină piste MIDI cu semnale digitale și efectuează mastering. Reprezentanți de seamă ai acestei clase de programe: Cubase (Steinberg), Logic Audio (Emagic), Cakewalk (Twelve Tone Systems) și deja menționatul Finale.

Principalele caracteristici ale editorului Cubase 5.1 (vezi Captura de ecran 3 - un exemplu de fereastra de lucru a programului în modul de vizualizare a pieselor MIDI): editarea muzicii în timp real folosind o prezentare grafică a informațiilor, rezoluție ridicată a editorului (15360 impulsuri pe trimestru) , număr practic nelimitat de piese, 72 de canale audio, suport VST32, 4 EQ-uri pe canal și alte efecte pe canal, instrumente de procesare încorporate folosind modelare analogică (instrumente virtuale, procesoare de efecte, instrumente de mixare și înregistrare) și multe alte posibilități.

Captură de ecran 3

Principalele caracteristici ale editorului Logic Audio 5 (vezi Captura de ecran 4 - un exemplu de fereastră de lucru a programului): lucru cu sunet la precizie de 32 de biți, rezoluție temporală mare a evenimentelor, audio cu autoadaptare și mixer MIDI, utilizator optimizat interfață, sincronizare cu video, număr practic nelimitat de piste MIDI, procesare audio în timp real, sincronizare completă cu MTC, MMC, SMPTE, module de procesare încorporate și instrumente automate, suport pentru un număr mare de echipamente hardware și multe alte caracteristici.

Captură de ecran 4

Există multe instrumente diferite în setul de programe de utilizator pentru procesarea sunetului, așa a fost înainte și va continua să fie - nu există combinații universale pentru lucrul cu sunetul. Cu toate acestea, în ciuda varietății de software, programele folosesc adesea mecanisme similare pentru procesarea sunetului (de exemplu, procesoare de efecte și altele). La un moment dat în dezvoltarea software-ului audio, producătorii și-au dat seama că era mai convenabil să facă posibilă conectarea instrumentelor externe în programele lor decât să creeze din nou instrumentele pentru fiecare program separat de fiecare dată. Atât de multe programe aparținând unui anumit grup de software vă permit să conectați așa-numitele „plug-in-uri” - plug-in-uri externe care extind posibilitățile de procesare a sunetului. Acest lucru este posibil prin apariția mai multor standarde pentru interfața dintre program și plug-in. Astăzi există două standarde principale de interfață: DX și VST. Existența standardelor vă permite să conectați același plug-in la programe complet diferite fără să vă faceți griji pentru conflicte și probleme. Vorbind despre plug-in-urile în sine, trebuie să spun că aceasta este doar o familie uriașă de programe. De obicei, un plug-in este un mecanism care implementează un anumit efect, cum ar fi reverb sau un filtru trece-jos. Dintre plug-in-urile interesante, vă puteți aminti, de exemplu, iZotope Vinyl, - vă permite să dați sunetului efectul unei discuri de vinil (vezi Captura de ecran 5 - un exemplu de fereastră de lucru pentru plug-in în Cool Edit Pro mediu), Antares AutoTune vă permite să reglați sunetul vocii într-un mod semi-automat, iar Orange Vocoder este un vocoder minunat (un mecanism pentru a face sunetul diferitelor instrumente similar cu sunetul unei voci umane).

Captură de ecran 5

Procesarea sunetului și scrierea muzicii nu este doar un proces creativ. Uneori aveți nevoie de o analiză scrupuloasă a datelor, precum și de căutarea unor defecte în sunetul acestora. În plus, materialul audio cu care trebuie tratat nu este întotdeauna de calitatea dorită. În acest sens, nu se poate decât să ne amintim o serie de programe de analiză audio special concepute pentru efectuarea de analize de măsurare a datelor audio. Astfel de programe ajută la prezentarea datelor audio mai convenabil decât editorii convenționali, precum și la studierea lor cu atenție folosind diverse instrumente, cum ar fi analizoare FFT (constructori de răspuns în frecvență dinamică și statică), constructori de sonogramă și altele. Unul dintre cele mai cunoscute si dezvoltate programe de acest gen este programul SpectraLAB (Sound Technology Inc.), unele ceva mai simple dar puternice sunt Analyzer2000 si Spectrogram.

Programul SpectraLAB este cel mai puternic produs de acest gen care există astăzi (vezi Captura de ecran 6 - un exemplu de fereastră de lucru a programului, pe ecran: o imagine spectrală în așa-numitele reprezentări și o imagine de fază). Posibilitățile programului: 3 moduri de funcționare (mod post, modul în timp real, modul de înregistrare), instrumentele principale sunt un osciloscop, un spectrometru (bidimensional, tridimensional, precum și un constructor de sonogramă) și o fază. metru, capacitatea de a compara caracteristicile amplitudine-frecvență ale mai multor semnale, scalabilitate largă, instrumente de măsurare: distorsiune armonică, raport semnal-zgomot, distorsiune și altele.

Captură de ecran 6

De specialitate restauratori audio joacă, de asemenea, un rol important în procesarea sunetului. Astfel de programe vă permit să restabiliți calitatea sunetului pierdută a materialului audio, să eliminați clicurile nedorite, zgomotele, trosniturile, interferențele specifice din casetele audio și să efectuați alte ajustări audio. Programe de acest fel: Dart, Clean (de la Steinberg Inc.), Audio Cleaning Lab. (de la Magix Ent.), Wave Corrector.

Principalele caracteristici ale restauratorului Clean 3.0 (vezi Captura de ecran 8 - fereastra de lucru a programului): eliminarea tuturor tipurilor de trosnet și zgomot, modul de auto-corecție, un set de efecte pentru procesarea sunetului corectat, inclusiv „sunetul surround”. " funcția cu simularea acustică vizuală a efectului, înregistrarea unui CD cu date pregătite, sistem prompt "Intelligent", suport pentru plug-in-uri VST externe și alte caracteristici.

Captură de ecran 8

Următoarele Este o categorie separată de programe de sunet concepute special pentru crearea muzicii. Mai devreme, am luat în considerare două moduri fundamental diferite de stocare a datelor audio (muzică): primul este stocarea sunetului ca flux audio comprimat sau necomprimat, iar al doilea este stocarea muzicii ca fișiere MIDI (sub forma unui set de comenzi către un MIDI). sintetizator). Structura și conceptul de construire a fișierelor de urmărire este foarte asemănătoare cu principiul stocării informațiilor MIDI. Modulele tracker (fișierele create în trackere sunt de obicei numite module), precum și fișierele MIDI, conțin o partitură în conformitate cu care instrumentele ar trebui să fie interpretate. În plus, ele conțin informații despre ce efecte și în ce moment ar trebui aplicate atunci când se cântă la un anumit instrument. Cu toate acestea, diferența fundamentală dintre modulele de urmărire și fișierele MIDI este că instrumentele cântate în aceste module (sau, mai precis, mostre) sunt stocate în modulele în sine (adică în interiorul fișierelor), și nu în sintetizator (cum este și caz cu MIDI). Acest mod de stocare a muzicii are multe avantaje: dimensiunea fișierului este mică în comparație cu muzica digitizată continuă (întrucât doar instrumentele folosite și partitura sunt înregistrate sub formă de comenzi), nu există nicio dependență a sunetului de computerul pe care acesta este redat (în MIDI, după cum am spus, există un sunet de dependență de la sintetizatorul utilizat), există o mare libertate de creativitate, deoarece autorul muzicii nu se limitează la seturile de instrumente (ca și în MIDI), ci poate folosi orice sunet digitalizat ca instrument. Principalul programe -trackere Scream Tracker, Fast Tracker, Impulse Tracker, OctaMED SoundStudio, MAD Tracker, ModPlug Tracker.

Programul ModPlug Tracker este astăzi unul dintre acele trackere care au reușit să devină un mediu de lucru universal pentru multe tipuri de module de urmărire (vezi Captura de ecran 7 - un exemplu de fereastra de lucru a programului, pe ecran: conținutul pieselor unuia încărcat modul și fereastra de lucru a mostrelor altui modul). Caracteristici cheie: suport pentru până la 64 de canale fizice de audio, suport pentru aproape toate formatele de module de urmărire existente, import de instrumente în multe formate, mixare internă pe 32 de biți, filtru de reeșantionare de înaltă calitate, suport pentru MMX / 3dNow! / SSE, eliminare automată a crăpăturii, extensie de bas, reverb, extindere stereo, egalizator grafic cu 6 benzi și multe altele.

Captură de ecran 7

În sfârșit, ar trebui să menționăm existența unui număr foarte mare de alte software audio: playere audio (cele mai proeminente: WinAMP, Sonique, Apollo, XMPlay, Cubic Player), plug-in-uri pentru playere (din amplificatori de sunet audio - DFX, Enhancer). , iZotop Ozone), utilitare pentru copierea informațiilor de pe CD audio (ExactAudioCopy, CDex, AudioGrabber), interceptoare de fluxuri audio (Total Recorder, AudioTools), codificatoare audio (encodere MP3: Lame encoder, Blade Encoder, Go-Go și altele; VQF codificatoare: encoder TwinVQ, Yamaha SoundVQ, NTT TwinVQ; codificatoare AAC: FAAC, PsyTel AAC, Quartex AAC), convertoare audio (pentru traducerea informațiilor audio dintr-un format în altul), generatoare de vorbire și multe alte utilități specifice și generale. Desigur, toate cele de mai sus reprezintă doar o mică parte din ceea ce poate fi util atunci când lucrați cu sunet.

8. Perspective și probleme

Perspectivele pentru dezvoltarea și utilizarea audio digitală sunt văzute de autorii articolului ca fiind foarte largi. S-ar părea că tot ce se putea face în acest domeniu a fost deja făcut. Cu toate acestea, nu este. Rămân o mulțime de probleme încă complet neafectate.

De exemplu, domeniul recunoașterii vorbirii este încă foarte subdezvoltat. De multă vreme, s-au făcut și se fac încercări de a crea un software capabil să recunoască calitativ vorbirea umană, dar toate nu au dus încă la rezultatul dorit. Dar descoperirea mult așteptată în acest domeniu ar putea simplifica incredibil introducerea informațiilor într-un computer. Imaginați-vă că, în loc să scrieți, ați putea să o dictați în timp ce beți cafea undeva lângă computer. Există multe programe care se presupune că sunt capabile să ofere o astfel de oportunitate, dar toate nu sunt universale și se confundă cu o ușoară abatere a vocii cititorului de la tonul dat. O astfel de muncă aduce nu atât confort, cât durere. O sarcină și mai dificilă (foarte posibil insolubilă) este recunoașterea sunetelor comune, de exemplu, sunetul unei viori în sunetele unei orchestre sau selecția unei părți de pian. Se poate spera că într-o zi acest lucru va deveni posibil, deoarece creierul uman face față cu ușurință unor astfel de sarcini, dar astăzi este prea devreme să vorbim chiar și despre cele mai mici schimbări în acest domeniu.

Există și spațiu de explorat în domeniul sintezei sunetului. Există mai multe moduri de a sintetiza sunetul astăzi, dar niciuna dintre ele nu face posibilă sintetizarea sunetului care nu ar putea fi distins de prezent. Dacă, să zicem, sunetele unui pian de cotă sau ale unui trombon sunt chiar mai mult sau mai puțin susceptibile de implementare, ele nu au reușit încă să obțină un sunet credibil al unui saxofon sau al unei chitare electrice - există o mulțime de nuanțe de sunet care sunt aproape imposibil de recreat artificial.

Astfel, putem spune cu siguranță că în domeniul prelucrării, creării și sintezei sunetului și muzicii, este încă foarte departe de cuvântul decisiv care va pune capăt dezvoltării acestei ramuri a activității umane.

Glosar de termeni

1) DSP - Procesor de semnal digital(procesor de semnal digital). Un dispozitiv (sau mecanism software) conceput pentru procesarea semnalului digital.

2) Rata de biți- în raport cu fluxurile de date - numărul de biți pe secundă (biți pe secundă). Așa cum se aplică fișierelor audio (de exemplu, după codificarea cu pierderi) - câți biți descriu o secundă de audio.

3) Sunet- unda acustica care se propaga in spatiu; în fiecare punct al spaţiului poate fi reprezentat în funcţie de amplitudinea timpului.

4) Interfață- un set de software și hardware conceput pentru a organiza interacțiunea diferitelor dispozitive.

5) Interpolare- gasirea valorilor intermediare ale unei marimi in functie de unele dintre valorile ei cunoscute; găsirea valorilor funcției f (x) la punctele x situate între punctele xo

6) Codec- un program sau dispozitiv conceput pentru codificarea și/sau decodarea datelor.

7) Reeșantionarea(re-eșantionare) - modificați rata de eșantionare a datelor audio digitizate.

8) Sonograma- un grafic, o metodă de reprezentare a spectrului semnalului, când timpul este reprezentat de-a lungul axei absciselor, frecvența este reprezentată de-a lungul axei ordonatelor, iar amplitudinile componentelor armonice la frecvențele corespunzătoare reflectă saturația culorii la intersecția timpului și coordonatele frecvenței.

9) Tipul fisierului(sunet) - structura datelor din fișier.

Analogic înseamnă înregistrarea sunetelor pe un mediu fizic în așa fel încât dispozitivul de redare să vibreze și să creeze unde sonore similare cu cele care au fost obținute în timpul stocării.

Înregistrare mecanică a sunetului

Sunetul înregistrat a acționat printr-un corn pe o membrană legată rigid de incisiv. În timpul redării, un ac care se mișcă de-a lungul unui șanț transmite vibrații unei membrane elastice care emite sunet. Sunetul a fost amplificat cu un corn conic.

Fonautograf (1857)

Fonograf (1878)

· Gramofon (1887)

· Gramofon (1907)

Inregistrare electromecanica

Vibrațiile sonore înregistrate sunt convertite de microfon în curenții electrici corespunzători, acționând după amplificarea lor asupra traductorului electromecanic - reportofon, care transformă curenții electrici alternativi prin intermediul unui câmp magnetic în vibrațiile mecanice corespunzătoare ale frezei. Un pickup piezoelectric a fost folosit pentru reproducere, iar mai târziu un pickup magnetic de calitate superioară. Pickup-urile convertesc vibrațiile stylus-ului care rulează de-a lungul pistei sonore a discului de gramofon într-un semnal electric, care, după amplificare într-un amplificator electronic, intră în difuzor.

· Electrofon (1925)

Înregistrare optică (fotografică) a sunetului

Fonograma fotografică avea o lățime variabilă a pistei (1904) sau o densitate optică variabilă (1919) și a fost aplicată pe marginea benzii de film. În timpul redării, fluxul luminos al lămpii care trece prin banda de film s-a modificat (modulat) în conformitate cu vibrațiile sonore înregistrate. Fotocelula a transformat fluxul variabil de lumină care cădea asupra ei în oscilații electrice. Semnalul electric a fost amplificat de un amplificator de redare și transmis la un difuzor instalat la ecranul din sala de cinema.

Înregistrare magnetică a sunetului

Înregistrarea se realizează folosind un cap de înregistrare magnetic care creează un câmp magnetic alternant într-o secțiune a unui mediu în mișcare (adesea o bandă magnetică) care are proprietăți magnetice. Pe stratul feromagnetic al purtătorului rămâne o urmă de magnetizare reziduală. Urma este urma fonogramei. În timpul redării, capul magnetic transformă fluxul magnetic rezidual al mediului de înregistrare în mișcare într-un semnal de frecvență audio.

· Casetofon (1932)

1. Înregistrare digitală a sunetului

Înregistrarea digitală este înțeleasă ca digitizarea și stocarea sunetului sub forma unui set de biți (secvență de biți), care descrie reproducerea acestui sau aceluia dispozitiv.

Înregistrare digitală magnetică a sunetului

Semnalele digitale sunt înregistrate pe bandă magnetică. Există două tipuri de înregistrare:

Sistem de înregistrare pe linie longitudinală - în care banda se mișcă de-a lungul blocului de capete de înregistrare/redare magnetice staționare

o DASH (1982) (cap staționar audio digital în engleză)

o DCC (1992) (casetă digitală compactă engleză, casetă compactă digitală)

· Sistem de înregistrare în linie înclinată - în care banda se deplasează de-a lungul tamburului capetelor magnetice rotative, iar înregistrarea se efectuează oblic pe piste separate, ceea ce asigură o densitate mai mare, comparativ cu sistemul de înregistrare pe linie longitudinală.

o DAT (1987) (ing. casetă audio digitală)

Înregistrare magneto-optică

Înregistrarea pe un disc magneto-optic se realizează folosind următoarea tehnologie: radiația laser încălzește o secțiune a pistei deasupra temperaturii punctului Curie, după care un impuls electromagnetic modifică magnetizarea, creând amprente echivalente cu gropi pe discurile optice. Citirea este efectuată de același laser, dar la o putere mai mică, insuficientă pentru a încălzi discul: un fascicul laser polarizat trece prin materialul discului, este reflectat de substrat, trece prin sistemul optic și lovește senzorul. În acest caz, în funcție de magnetizare, se modifică planul de polarizare al fasciculului laser (efectul Kerr), care este determinat de senzor.

Minidisc (MD) (1992)

Înregistrare cu laser

În timpul înregistrării, datele sunt scrise pe disc cu un fascicul laser de putere crescută pentru a „arde” fizic colorantul organic al stratului de înregistrare. Când vopseaua este încălzită peste o anumită temperatură, se descompune și se întunecă, modificând reflectivitatea zonei arse. Astfel, la scriere, prin controlul puterii laserului, se obține o alternanță de pete întunecate și luminoase pe stratul de înregistrare, care sunt interpretate ca gropi la citire. La citire, laserul are o putere semnificativ mai mică decât la scriere și nu distruge colorantul stratului de înregistrare. Fasciculul reflectat de stratul reflectorizant lovește fotodioda, iar dacă fasciculul lovește zona întunecată - „arsă” -, atunci fasciculul aproape că nu trece prin aceasta către stratul reflector și fotodioda înregistrează atenuarea fluxului luminos. Secțiunile alternante de lumină și întuneric ale pistei generează o modificare a fluxului luminos al fasciculului reflectat și sunt traduse într-o modificare a semnalului electric, care este apoi convertit în biți de informații de către sistemul de acționare electric - „decodificat”.

CD audio (1982) (CD)

DTS (1993) - coloana sonoră a copiei filmului pe un CD separat

DVD-Audio (1999) (DVD-A)

SACD (1998) (Super audio compact disc)

Înregistrare optică digitală a sunetului

Coloana sonoră a filmului este tipărită direct pe film de 35 mm prin metoda optică într-o formă codificată digital. În timpul redării, un semnal digital este citit de un atașament special pe un proiector de film și apoi decodat de un procesor într-o fonogramă multicanal.

Dolby Digital (1992)

Datele de sunet sunt înregistrate într-un fișier cu un anumit format, care este salvat pe suporturi electronice de sunet.

Partituri: MIDI (1982)

· Sunet digitizat: OGG, MP3, WAV, etc.

Întrebări pentru autocontrol

1. Descrieți tehnologia pentru efectuarea lucrărilor cu laser sau discuri optice

2. În ce tipuri sunt împărțite grafica pe computer?

3. Descrieți cea mai comună tehnologie audio.

Care este mai bine: înregistrarea analogică sau digitală? Ambele au fanii și adepții lor. Dar să înțelegem în continuare esența acestor două tehnologii și să luăm în considerare diferențele fundamentale dintre ele.

Ce este înregistrarea analogică?

Sunetul ca atare este de natură analogică. Se răspândește în aer și este inevitabil distorsionat. Distorsiunea sunetului este influențată de o varietate de condiții: distanța de la sursă, viteza de mișcare în raport cu aceasta, caracteristicile de reflexie de la obiectele din jur etc.

Urechea umană percepe vibrații sonore în intervalul de la 20 Hz la 20.000 Hz. Cu toate acestea, nu toată lumea se poate lăuda cu astfel de capacități auditive remarcabile. Majoritatea adulților aud frecvențe de până la 16.000-18.000 Hz. Merită clarificat faptul că chiar și frecvențele de peste 6.000-8.000 Hz sunt de obicei doar armonici și tonuri suplimentare.

Pe de altă parte, calitatea înregistrării este în mare măsură determinată de reproducerea corectă a armonicilor și a altor elemente de înaltă frecvență.

În înregistrarea analogică, o undă sonoră, care intră într-un microfon, se transformă într-o vibrație electrică, care este apoi alimentată fie către un tăietor mecanic, dacă vorbim despre ideea unui disc de vinil, fie către un cap magnetic, dacă înregistrarea se face pe bandă magnetică.

Pentru a reproduce sunetul, ar trebui să întindeți banda magnetizată de-a lungul capului magnetic, iar viteza acestui proces ar trebui să fie egală cu viteza de înregistrare.

În cazul vinilului, pentru reproducere, va trebui să conduceți acul de-a lungul canelurii în care sunt înregistrate informațiile. Vibrațiile mecanice vor fi transformate în vibrații electrice, care vor fi transmise la amplificator, respectiv de la amplificator la difuzoare.

La studiul atent al materialului de mai sus, imperfecțiunea înregistrării analogice este destul de evidentă.

1. Când scrieți pe o bandă magnetică, ar trebui să vă preocupați de calitatea capului magnetic și să luați în considerare calibrarea acestuia în raport cu bandă.

2. Inexactitățile din unitatea de bandă dau naștere la inconsecvența vitezei acesteia.

3. Este imposibil să nu menționăm capacitatea benzii de a se întinde, despre modificările caracteristicilor sale pe toată lungimea sa, despre particulele străine aleatorii de pe ea etc.

4. În cazul unui disc de vinil, are loc detonația, praful intră în caneluri și tot felul de daune mecanice. În plus, șanțul este deformat într-un fel sau altul după fiecare joc.

5. În cele din urmă, merită să ne amintim că este aproape imposibil să faci o copie a unui disc de vinil sau a unei casete fără pierderea calității. Da, și toate mediile analogice în timp îmbătrânesc și își pierd calitatea sunetului, chiar dacă nu sunt folosite prea des.

Ce este înregistrarea digitală?

Pentru a înregistra sunetul în formă digitală, este suficient să fixați pur și simplu valorile vibrației sunetului, care se modifică în timp, în numere cu cea mai mare acuratețe posibilă.

Probă

Pentru a înțelege principiile înregistrării digitale, să înțelegem conceptul de eșantionare. Eșantionarea sau eșantionarea se referă la valoarea unui semnal la un anumit moment în timp în formă digitală.

Datorită variației continue a semnalului analogic în timp, devine evident că sunt necesare un număr infinit de mostre. Cu toate acestea, teorema lui Kotelnikov afirmă că un semnal poate fi reconstruit cu precizie din mostre digitale prelevate la o frecvență de două ori mai mare decât frecvența maximă a acelui semnal.

De exemplu, un CD audio standard are o rată de eșantionare de 44,1 kHz și, prin urmare, este posibil să se recupereze cu o precizie ridicată un semnal cu frecvențe de până la 22,05 kHz, ceea ce depășește deja capacitățile urechii umane.

Interpolare

Reconstrucția valorilor semnalului în intervalele dintre probele prelevate se numește interpolare. Acest proces este utilizat pentru a reproduce sunetul care este înregistrat digital. Calitatea reconstrucției semnalului depinde de calitatea interpolării.

Semnalul reconstruit fără interpolare va fi foarte diferit de cel original. Dacă setați chiar și un coeficient de interpolare mic, atunci acesta va adăuga o similitudine mult mai mare semnalului cu originalul.

Prin creșterea coeficientului de interpolare, puteți crește semnificativ calitatea reconstrucției semnalului.

Adâncime de biți

Săpând mai adânc, devine clar că eșantionarea semnalului la frecvența corectă este doar jumătate din luptă. De asemenea, este necesar să se fixeze valoarea cu cea mai mare acuratețe posibilă sau, așa cum se numește, adâncimea de biți.

Înregistrarea eșantionului de semnal va fi cu atât mai precisă, cu atât adâncimea de biți este mai mare, care este măsurată în biți.

Dacă adâncimea de biți este prea mică, de exemplu, 4 biți, atunci nici măcar un coeficient de interpolare ridicat nu se va salva, iar semnalul reconstruit va fi de o calitate groaznică.

Dar dacă același semnal este digitizat cu o adâncime de biți, de exemplu 16 biți, atunci va fi practic imposibil de distins de original după ureche. Apropo, CD-ul audio standard are o adâncime de 16 biți.

În studiourile de înregistrare, se folosesc de obicei adâncimi de biți mai mari de 24 și 32 de biți, rate de eșantionare de 48, 96 și chiar 192 kHz, ceea ce se explică prin necesitatea de a avea cea mai înaltă calitate digitală disponibilă necesară pentru procesarea ulterioară.

Înregistrare digitală

Trebuie remarcat faptul că înregistrarea digitală nu este supusă îmbătrânirii sau altor modificări temporare. Din acesta, puteți crea câte copii doriți cu aceeași acuratețe.

După cum puteți vedea din cele de mai sus, teoria înregistrării digitale nu implică niciun defecte în ea. Să vedem ce se întâmplă în practică.

1. În primul rând, pentru a obține o digitizare de înaltă calitate, de înaltă calitate a sunetului analogic este necesară, care depinde în principal de calitatea ADC - convertor analog-digital. Un microfon high-end sau cabluri de interconectare scumpe nu vor ajuta în situațiile în care performanța ADC este slabă.

Înregistrarea probelor cu acuratețe insuficientă, crearea de mostre cu frecvență neuniformă etc. va avea ca rezultat un sunet care este departe de originalul în calitate și atunci nimic nu îl poate repara.

2. Și în al doilea rând, sunetul digitizat trebuie reprodus și cu o calitate înaltă, ceea ce este posibil numai dacă există un DAC de înaltă calitate - convertor digital-analogic.

Ratele inegale de eșantionare, lipsa de precizie sau lipsa interpolării vor strica sunetul într-un mod pe care niciun sistem modern de difuzoare nu îl poate compensa.

Astfel, se poate înțelege că calitatea convertoarelor afectează în principal calitatea înregistrării și reproducerii digitale.

Convertoarele încorporate în interfețele audio moderne (și deloc cele mai ieftine) nu sunt, în cea mai mare parte, capabile să producă un sunet cu adevărat de înaltă calitate și, din acest motiv, mulți oameni preferă înregistrarea analogică.

Dar, cu toate acestea, rezumând cele de mai sus, este de remarcat faptul că înregistrarea digitală are anumite avantaje și destul de pronunțate față de analog.

Deși, în practică, pentru a obține un sunet digital de înaltă calitate, trebuie să cheltuiți mulți bani pe convertoare de înaltă calitate.

______________________

La copierea materialului, o referire la site este obligatorie!