Creu Cerddoriaeth. Meistroli - rhan 2

Ysgrifennais am y ffaith mai meistroli yn y broses o gynhyrchu cerddoriaeth yw'r cam olaf ar y ffordd o'r syniad o gerddoriaeth i'w gyflwyno i'r derbynnydd yn y rhifyn blaenorol. Rydym hefyd wedi edrych yn fanwl ar sain wedi'i recordio'n ddigidol, ond nid wyf eto wedi trafod sut mae'r sain hon, sydd wedi'i throsi i drawsnewidwyr foltedd AC, yn cael ei throsi i ffurf ddeuaidd.

1. Mae pob sain gymhleth, hyd yn oed lefel uchel iawn o gymhlethdod, mewn gwirionedd yn cynnwys llawer o synau sinwsoidaidd syml.

Gorffennais yr erthygl flaenorol gyda'r cwestiwn, sut mae'n bosibl mewn ton donnog (1) bod yr holl gynnwys cerddorol wedi'i amgodio, hyd yn oed os ydym yn sôn am lawer o offerynnau yn chwarae rhannau polyffonig? Dyma'r ateb: mae hyn oherwydd y ffaith bod unrhyw sain cymhleth, hyd yn oed yn gymhleth iawn, mewn gwirionedd mae'n cynnwys llawer o synau sinwsoidaidd syml.

Mae natur sinwsoidal y tonffurfiau syml hyn yn amrywio gydag amser ac osgled, mae'r tonffurfiau hyn yn gorgyffwrdd, adio, tynnu, trawsgyweirio ei gilydd, ac felly yn gyntaf mae seiniau offerynnau unigol yn cael eu creu, ac yna cymysgeddau a recordiadau llawn.

Yr hyn a welwn yn ffigur 2 yw rhai atomau, moleciwlau sy'n ffurfio ein mater sain, ond yn achos signal analog nid oes atomau o'r fath - mae un llinell gyfartal, heb ddotiau'n marcio darlleniadau dilynol (mae'r gwahaniaeth i'w weld yn y ffigur i mewn fel camau, sy'n cael eu brasamcanu'n graffigol i gael yr effaith weledol gyfatebol).

Fodd bynnag, gan fod yn rhaid chwarae cerddoriaeth wedi'i recordio o ffynonellau analog neu ddigidol yn ôl gan ddefnyddio trawsddygiadur electromagnetig mecanyddol fel uchelseinydd neu drosglwyddydd clustffon, mae'r gwahaniaeth rhwng sain analog pur a byliau sain wedi'u prosesu'n ddigidol yn llethol yn y rhan fwyaf o achosion. Yn y cam olaf, h.y. wrth wrando, mae'r gerddoriaeth yn ein cyrraedd yn yr un modd â dirgryniadau gronynnau aer a achosir gan symudiad y diaffram yn y transducer.

2. Molecules sy'n ffurfio ein mater sain

digid analog

A oes unrhyw wahaniaethau clywadwy rhwng sain analog pur (h.y. analog wedi'i recordio ar recordydd tâp analog, wedi'i gymysgu ar gonsol analog, wedi'i gywasgu ar ddisg analog, wedi'i chwarae'n ôl ar chwaraewr analog a mwyhadur analog wedi'i chwyddo) a sain ddigidol - wedi'i throsi o analog i ddigidol, wedi'i brosesu a'i gymysgu'n ddigidol ac yna'n cael ei brosesu yn ôl i ffurf analog, a yw hynny'n union o flaen yr amp neu'n ymarferol yn y siaradwr ei hun?

Yn y mwyafrif helaeth o achosion, yn hytrach na, er pe baem yn recordio'r un deunydd cerddorol yn y ddwy ffordd ac yna'n ei chwarae'n ôl, byddai'r gwahaniaethau yn sicr yn glywadwy. Fodd bynnag, bydd hyn yn hytrach oherwydd natur yr offer a ddefnyddir yn y prosesau hyn, eu nodweddion, eu priodweddau, ac yn aml cyfyngiadau, na'r union ffaith o ddefnyddio technoleg analog neu ddigidol.

Ar yr un pryd, tybiwn fod dod â’r sain i ffurf ddigidol, h.y. i atomized yn benodol, nid yw'n effeithio'n sylweddol ar y broses gofnodi a phrosesu ei hun, yn enwedig gan fod y samplau hyn yn digwydd ar amledd sydd - o leiaf yn ddamcaniaethol - ymhell y tu hwnt i derfynau uchaf yr amleddau a glywn, ac felly mae'r graen penodol hwn o'r sain a droswyd i ffurf ddigidol, yn anweledig i ni. Fodd bynnag, o safbwynt meistroli'r deunydd sain, mae'n bwysig iawn, a byddwn yn siarad amdano yn nes ymlaen.

Nawr gadewch i ni ddarganfod sut mae'r signal analog yn cael ei drawsnewid i ffurf ddigidol, sef sero-un, h.y. un lle gall y foltedd fod â dwy lefel yn unig: yr un lefel ddigidol, sy'n golygu foltedd, a'r lefel sero digidol, h.y. nid yw'r tensiwn hwn yn bodoli bron. Mae popeth yn y byd digidol naill ai'n un neu'n sero, nid oes unrhyw werthoedd canolradd. Wrth gwrs, mae yna hefyd yr hyn a elwir yn rhesymeg niwlog, lle mae cyflyrau canolraddol o hyd rhwng y taleithiau “ymlaen” neu “i ffwrdd”, ond nid yw'n berthnasol i systemau sain digidol.

3. dirgryniadau o ronynnau aer a achosir gan ffynhonnell sain gosod mewn cynnig strwythur ysgafn iawn y bilen.

Trawsnewidiadau Rhan Un

Mae unrhyw signal acwstig, boed yn leisiau, gitâr acwstig neu ddrymiau, yn cael ei anfon i'r cyfrifiadur ar ffurf ddigidol, yn gyntaf rhaid ei drawsnewid yn signal trydanol eiledol. Gwneir hyn fel arfer gyda meicroffonau lle mae dirgryniadau gronynnau aer a achosir gan y ffynhonnell sain yn gyrru strwythur diaffram ysgafn iawn (3). Efallai mai dyma'r diaffram sydd wedi'i gynnwys mewn capsiwl cyddwysydd, band ffoil metel mewn meicroffon rhuban, neu ddiaffram gyda choil ynghlwm wrtho mewn meicroffon deinamig.

Ym mhob un o'r achosion hyn mae signal trydanol oscillaidd gwan iawn yn ymddangos wrth allbwn y meicroffonsydd i raddau mwy neu lai yn cadw'r cyfrannau amledd a lefel sy'n cyfateb i'r un paramedrau o ronynnau aer osgiliadol. Felly, mae hwn yn fath o analog trydanol ohono, y gellir ei brosesu ymhellach mewn dyfeisiau sy'n prosesu signal trydanol eiledol.

Yn y dechrau rhaid chwyddo signal meicroffonoherwydd ei fod yn rhy wan i gael ei ddefnyddio mewn unrhyw fodd. Mae foltedd allbwn meicroffon nodweddiadol yn nhrefn milfedau o folt, wedi'i fynegi mewn milifoltiau, ac yn aml mewn microfoltiau neu filiynau o folt. Er mwyn cymharu, gadewch i ni ychwanegu bod batri confensiynol math bys yn cynhyrchu foltedd o 1,5 V, ac mae hwn yn foltedd cyson nad yw'n destun modiwleiddio, sy'n golygu nad yw'n trosglwyddo unrhyw wybodaeth sain.

Fodd bynnag, mae angen foltedd DC mewn unrhyw system electronig i fod yn ffynhonnell ynni, a fydd wedyn yn modiwleiddio'r signal AC. Po lanach a mwy effeithlon yw'r ynni hwn, y lleiaf y mae'n destun llwythi ac aflonyddwch cyfredol, y glanach fydd y signal AC a brosesir gan y cydrannau electronig. Dyna pam mae'r cyflenwad pŵer, sef y cyflenwad pŵer, mor bwysig mewn unrhyw system sain analog.

4. Mwyhadur meicroffon, a elwir hefyd yn preamplifier neu preamplifier

Mae mwyhaduron meicroffon, a elwir hefyd yn rhag-fwyhaduron neu ragfwyhaduron, wedi'u cynllunio i chwyddo'r signal o feicroffonau (4). Eu tasg yw chwyddo'r signal, yn aml hyd yn oed gan sawl degau o ddesibel, sy'n golygu cynyddu eu lefel gan gannoedd neu fwy. Felly, yn allbwn y rhag-fwyhadur, rydym yn cael foltedd eiledol sy'n uniongyrchol gymesur â'r foltedd mewnbwn, ond sy'n rhagori arno gannoedd o weithiau, h.y. ar lefel o ffracsiynau i unedau o foltiau. Mae lefel y signal hwn yn cael ei bennu lefel llinell a dyma'r lefel gweithredu safonol mewn dyfeisiau sain.

Trawsnewid rhan dau

Gellir pasio signal analog o'r lefel hon eisoes broses ddigido. Gwneir hyn gan ddefnyddio offer a elwir yn drawsnewidwyr analog-i-ddigidol neu drosglwyddyddion (5). Y broses drosi yn y modd PCM clasurol, h.y. Diffinnir Modiwleiddio Lled Curiad, y dull prosesu mwyaf poblogaidd ar hyn o bryd, gan ddau baramedr: cyfradd samplu a dyfnder didau. Fel yr ydych yn amau'n gywir, po uchaf yw'r paramedrau hyn, y gorau fydd y trawsnewid a'r mwyaf cywir fydd y signal yn cael ei fwydo i'r cyfrifiadur ar ffurf ddigidol.

5. Trawsnewidydd neu drawsnewidydd analog-i-ddigidol.

Rheol gyffredinol ar gyfer y math hwn o drawsnewidiad samplu, hynny yw, cymryd samplau o ddeunydd analog a chreu cynrychiolaeth ddigidol ohono. Yma, dehonglir gwerth ar unwaith y foltedd yn y signal analog a chynrychiolir ei lefel yn ddigidol mewn system ddeuaidd (6).

Yma, fodd bynnag, mae angen dwyn i gof yn fyr hanfodion mathemateg, yn unol â'r hyn y gellir cynrychioli unrhyw werth rhifiadol yn unrhyw system rif. Trwy gydol hanes dynolryw, mae systemau rhif amrywiol wedi cael eu defnyddio ac yn dal i gael eu defnyddio. Er enghraifft, mae cysyniadau fel dwsin (12 darn) neu geiniog (12 dwsin, 144 darn) yn seiliedig ar y system dwodegol.

6. Gwerthoedd foltedd mewn signal analog a chynrychiolaeth o'i lefel ar ffurf ddigidol mewn system ddeuaidd

Am amser, rydym yn defnyddio systemau cymysg - sexagesimal am eiliadau, munudau ac oriau, deilliad dwodegol am ddyddiau a dyddiau, seithfed system ar gyfer dyddiau'r wythnos, system cwad (hefyd yn gysylltiedig â system dwodegol a sexagesimal) am wythnosau mewn mis, system dwodegol i nodi misoedd y flwyddyn, ac yna symudwn i'r system ddegol, lle mae degawdau, canrifoedd a milenia yn ymddangos. Credaf fod yr enghraifft o ddefnyddio systemau gwahanol i fynegi treigl amser yn dda iawn yn dangos natur systemau rhif a bydd yn eich galluogi i lywio materion yn ymwneud â throsi yn fwy effeithiol.

Yn achos trosi analog i ddigidol, ni fydd y mwyaf cyffredin trosi gwerthoedd degol i werthoedd deuaidd. Degol oherwydd bod y mesuriad ar gyfer pob sampl fel arfer yn cael ei fynegi mewn microfoltiau, milifoltiau a foltiau. Yna bydd y gwerth hwn yn cael ei fynegi yn y system ddeuaidd, h.y. defnyddio dau did yn gweithredu ynddo - 0 ac 1, sy'n dynodi dau gyflwr: dim foltedd neu ei bresenoldeb, i ffwrdd neu ymlaen, cerrynt neu beidio, ac ati. yr hyn a elwir yn newid algorithmau yr ydym yn delio ag ef, er enghraifft, mewn perthynas â chysylltwyr neu broseswyr digidol eraill.

Rydych yn sero; neu un

Gyda'r ddau ddigid hyn, sero a rhai, gallwch chi fynegi pob gwerth rhifolwaeth beth fo'i faint. Er enghraifft, ystyriwch y rhif 10. Yr allwedd i ddeall trosiad degol-i-ddeuaidd yw bod y rhif 1 mewn deuaidd, yn union fel mewn degol, yn dibynnu ar ei safle yn y llinyn rhif.

Os yw 1 ar ddiwedd y llinyn deuaidd, yna 1, os yn yr ail o'r diwedd - yna 2, yn y trydydd safle - 4, ac yn y pedwerydd safle - 8 - i gyd mewn degol. Yn y system degol, yr un 1 ar y diwedd yw 10, yr olaf ond un 100, y trydydd 1000, y pedwerydd XNUMX yn enghraifft i ddeall y gyfatebiaeth.

Felly, os ydym am gynrychioli 10 ar ffurf ddeuaidd, bydd angen i ni gynrychioli 1 a 1, felly fel y dywedais, byddai’n 1010 yn y pedwerydd safle ac XNUMX yn ail, sef XNUMX.

Pe bai angen i ni drawsnewid folteddau o 1 i 10 folt heb werthoedd ffracsiynol, h.y. gan ddefnyddio cyfanrifau yn unig, mae trawsnewidydd sy'n gallu cynrychioli dilyniannau 4-bit mewn deuaidd yn ddigon. 4-bit oherwydd bydd y trosiad rhif deuaidd hwn angen hyd at bedwar digid. Yn ymarferol bydd yn edrych fel hyn:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

Mae'r rhai sy'n arwain sero ar gyfer y rhifau 1 i 7 yn syml yn padio'r llinyn i'r pedwar did llawn fel bod gan bob rhif deuaidd yr un gystrawen ac yn cymryd yr un faint o le. Ar ffurf graffigol, dangosir cyfieithiad o’r fath o gyfanrifau o’r system ddegol i ddeuaidd yn Ffigur 7.

7. Trosi Cyfanrif Rhifau yn System Degol i System Ddeuaidd

Mae'r tonffurfiau uchaf ac isaf yn cynrychioli'r un gwerthoedd, ac eithrio bod y cyntaf yn ddealladwy, er enghraifft, ar gyfer dyfeisiau analog, megis mesuryddion lefel foltedd llinol, a'r ail ar gyfer dyfeisiau digidol, gan gynnwys cyfrifiaduron sy'n prosesu data ar iaith o'r fath. Mae'r donffurf waelod hon yn edrych fel ton sgwâr llenwi amrywiol, h.y. cymhareb gwahanol o werthoedd uchaf i werthoedd lleiaf dros amser. Mae'r cynnwys newidiol hwn yn amgodio gwerth deuaidd y signal i'w drawsnewid, a dyna pam yr enw "modiwleiddio cod pwls" - PCM.

Nawr yn ôl at drosi signal analog go iawn. Gwyddom eisoes y gellir ei ddisgrifio gan linell sy'n darlunio lefelau sy'n newid yn esmwyth, ac nid oes y fath beth â chynrychiolaeth neidiol o'r lefelau hyn. Fodd bynnag, ar gyfer anghenion trosi analog i ddigidol, rhaid inni gyflwyno proses o'r fath i allu mesur lefel signal analog o bryd i'w gilydd a chynrychioli pob sampl fesuredig o'r fath ar ffurf ddigidol.

Tybiwyd y dylai amlder y mesuriadau hyn fod o leiaf ddwywaith yr amledd uchaf y gall person ei glywed, a chan ei fod oddeutu 20 kHz, felly, y mwyaf Mae 44,1kHz yn parhau i fod yn gyfradd sampl boblogaidd. Mae cyfrifo'r gyfradd samplu yn gysylltiedig â gweithrediadau mathemategol eithaf cymhleth, nad yw, ar y cam hwn o'n gwybodaeth am y dulliau trosi, yn gwneud synnwyr.

Mwy ydy o'n well?

Mae’n bosibl y bydd popeth a grybwyllais uchod yn dangos mai po uchaf yw’r amlder samplu, h.y. gan fesur lefel signal analog yn rheolaidd, po uchaf yw ansawdd y trawsnewid, oherwydd ei fod - o leiaf mewn ystyr greddfol - yn fwy cywir. A yw'n wir mewn gwirionedd? Byddwn yn gwybod am hyn ymhen mis.