Analógico vs. Digital: ¡Por qué lo analógico todavía suena mejor!

 

Equipo de masterización API Warm Audio Drawmer Whitstone e IGS

No se aplica en todos los casos, pero de vez en cuando es sonido analogico im Mezcla o en Mastering todavía muy por delante de los complementos de audio.

Lo curioso es que, de hecho, existen tablas científicas y hechos que colocan la mezcla y masterización analógica muy por delante de los complementos de audio. Así que esto no se trata de magia o simplemente de instinto, los hechos dicen mucho.

Pero eso no significa que usted tiene uno Golpe número uno sólo puede producir analógico. Hay muchas canciones geniales que también se crearon digitalmente, puramente ITB (en la caja). Pero si un derecho sonido profundo y rico se va a generar de forma análoga sigue siendo la mejor manera.

Una cosa más que decir antes de profundizar más. Como suele ser el caso, el diablo está en los detalles, y con demasiada frecuencia estos están ocultos en los rincones más oscuros de las matemáticas de procesamiento de señales. Es por eso que tratamos de no usar demasiada jerga técnica aquí y de explicarlo de una manera muy sencilla.

SAMPLERATE – PRECISIÓN Y RESOLUCIÓN DE TIEMPO

Todos los sistemas de audio (DAW) tienen sus limitaciones. Pero sucede que los circuitos analógicos no siempre se limitan a 22 kHz o 48 kHz (cómo funciona digitalmente con una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz o 96 kHz), e incluso si el ancho de banda combinado de entrada a salida es de solo 20 kHz, las ramas individuales del mismo circuito pueden Tener anchos de banda en el rango de megahercios o superior.

Pero, ¿por qué es esto necesario? Los humanos solo escuchan hasta 20 kHz y solo a una edad temprana o si tu padre es un perro 🙂

Bromas aparte, durante el procesamiento en sí, especialmente si alguno es rápido. constantes de tiempo en el procesamiento dinámico involucrados (por ejemplo, Audio Compressor 1176…), los subproductos de sintetizar las señales de control, o incluso la propia señal de control, pueden ocurrir y tener un ancho de banda mucho más amplio de lo que el oído humano puede percibir.

En comparación con los algoritmos básicos de procesamiento digital, esto permite que los circuitos analógicos "picos entre muestras“para responder y generar señales de control a partir de contenido de frecuencia que está más allá del rango auditivo humano o del Límite de frecuencia de Nyquist de un sistema digital exceder significativamente.

Un circuito de audio de mayor ancho de banda, si no está cuidadosamente diseñado, puede ser más susceptible a oscilaciones en frecuencias muy por encima de nuestro rango de audición. Este fenómeno puede altura reducida, extrañas distorsiones e intermodulaciones en nuestra canción, ninguna de las cuales suena realmente agradable. Sin embargo, no debe despreciarse que con el diseño de circuito correcto del "incorporado" Procesamiento de pico real puede ahorrar unos pocos dB de headroom al entrar en el convertidor AD (conversión de analógico a digital).

NO LINEALIDADES - ¿DIFERENTE IGUAL MEJOR?

Los dispositivos analógicos en la música tampoco necesitan unir de alguna manera varias curvas matemáticas para saturación, distorsión y simular otras no linealidades, cosas inherentes al procesamiento de sonido digital caída más durahacer lo correcto en cambio puede equipo analógico exactamente el mismo efecto con precisión muy superior lograr, para que pueda lograr resultados perfectos e imperfectos en la mezcla o masterización. No es necesario Sobremuestreo usar. Continuará funcionando incluso si ha actualizado su DAW o los complementos.

SOBREMUESTREO EN LA EDICIÓN DE AUDIO

El sobremuestreo* o sobremuestreo ocurre cuando una señal con un frecuencia de muestreo más alta se procesa de lo que realmente se requiere para mostrar el ancho de banda de la señal. un sobremuestreo puede tener ventajas en algunas aplicaciones.

*Los términos correctos para este proceso cuando se realiza digitalmente/ITB serían sobremuestreo, procesamiento y submuestreo, pero dado que el efecto del aumento del ancho de banda es el mismo que si la señal se sobremuestreara originalmente cuando se convirtió a digital, la mayoría usa complementos. Los fabricantes usan el término sobremuestreo. como explicación.

Este proceso debe incluir muy buenos filtros en los plugins para evitar crear contenido de frecuencia que no estaba presente en el audio original, para no obtener un sonido distorsionado en la mezcla o master.

Muchos procesadores dinámicos digitales (complementos VST) que suenan bien tienen un sobremuestreo incorporado para proporcionar un sonido más preciso. respuesta de reducción de ganancia natural para entregar.

Pero incluso el sobremuestreo no se puede comparar con eso. Precisión de un circuito analógico bien diseñado. Esto es particularmente importante para todos los procesos dependientes del tiempo. Por lo tanto, la diferencia es mucho más notable en los procesadores dinámicos (como compresores, limitadores, puertas, etc.) donde la precisión de la Curvas de tiempo de ataque y liberación influye decisivamente en el carácter tonal de la compresión, limitación, expansión o puerta. Los complementos deben al menos sobremuestrear los circuitos de audio y temporización para tener alguna posibilidad de comparación.

ANCHO DE BANDA DE DISPOSITIVOS ANALÓGICOS Y PLUGINS

El tema del ancho de banda de los dispositivos analógicos y complementos ya se ha tratado en el texto anterior, pero queremos profundizar más aquí.

Siempre que la señal de audio no lineal corriendo, eso crea uno contenido de frecuencia adicional. Entonces, si se corta un pico, todo lo que está por encima del corte tiene que ir a alguna parte, porque es muy poco probable que se desvanezca en el aire...

Con los dispositivos analógicos, estas frecuencias más altas desaparecen en el circuito o llegan al convertidor A/D y se pierden allí.

Las cosas pueden complicarse con los complementos de audio. Para mantenerse fiel al teorema de muestreo, un algoritmo digital debe combinar esta redistribución de energía con una conjunto mucho más limitado de frecuencias disponibles.

¿Cómo afecta esto a la señal de audio?

Entonces, para escuchar un segundo y tercer armónico agradables en su canción cuando se produce una saturación en un componente de 2 kHz de un sonido "S" a una frecuencia de muestreo de 3 kHz, debe tomar medidas más drásticas. Las frecuencias de 14kHz y 48kHz simplemente no "existen" en frecuencias de muestreo de 28kHz porque la forma en que funciona la física excede el límite de frecuencia de Nyquist.

Si no tiene cuidado, estos armónicos más altos aparecerán incorrectamente a 20kHz y 6kHz. Si eso ocurre, es totalmente malo, este fenómeno se llama Aliasing. Aquí puede escuchar un sonido extraño durante el procesamiento calidad metalica o plastica. Encontrar una buena solución a este problema de complementos no siempre es fácil y siempre requiere Compensaciones en el diseño del filtro y el uso de la CPU.

MODELADO ANALÓGICO PARA PLUGINS

¿Quieres hacer una réplica analógica realista? Entonces abróchate el cinturón porque esto no va a ser fácil.

Estamos tratando de arrojar algo de luz sobre el pantano tecnológico y dar una descripción básica sin jerga técnica.

Modelar un circuito analógico significa que necesitamos averiguar cómo funcionan los circuitos en relación con los diferentes nivel de señal de entrada y contenido de frecuencia comportarse de modo que sepamos lo que sale en el otro extremo para cualquier entrada dada. No es suficiente probar la emulación con una señal de prueba y luego hacer exactamente lo mismo para todos los sonidos. Tienes que hacerlo factible con diferentes sonidos y se convierte en uno Acto de equilibrio al codificar complementos.

Para hacerlo con cuidado y correctamente, necesitamos conocer los componentes eléctricos de este circuito (Resistencias, capacitores, transistores, tubos, inductores etc.) y cuanto más preciso se supone que es el modelo, mejor tendremos que describir estos elementos. Claro, una resistencia es solo un cable al que no le gusta que se empujen muchos electrones, pero ¿lo hace por igual para todos los tipos de señales de audio? ¿Qué pasa si esta resistencia está cerca de un inductor voluminoso o un tubo sobrecalentado?

Cada vez que creamos una descripción mejor y más completa de cada elemento para lograr una mayor precisión, la extrapolación dentro de los complementos VST o AU se vuelve más complicada. Puede llegar a ser tan complejo que sea casi imposible de navegar o demasiado difícil de calcular en tiempo real.

No hace falta decir que hay mucho más tiempo de desarrollo y por lo tanto necesita dinero para que esta extrapolación funcione realmente bien. Es por eso muchos complementos tienen una versión simplificada. Y aunque funciona en tiempo real, hay que decir que aunque lo mires desde la distancia, solo se parece a lo que puede hacer un circuito real, porque faltan los detalles esenciales.

Falta algo en los algoritmos de audio y también puedes escucharlo. Si las medias tintas son aceptables para usted en sus pistas, entonces está bien, pero supongo que la mayoría de ustedes necesita más.

MÁS PROFUNDIDAD EN LA EDICIÓN DE AUDIO

Equipos de hardware analógico para grabación, mezcla y masterización

Echemos un vistazo a la circuitos de cadena lateral procesadores dinámicos como compresores de audio o en Limitar ocupación-Complementos. Usan diodos (entre muchos otros elementos) para crear el voltaje de control a partir de una señal de audio. Un diodo es unválvula de una vía' para la corriente eléctrica, y cada vez que esta válvula se abre o se cierra, lo hace muy rápidamente y en consecuencia produce un corto ruido de alta frecuencia, similar a un "clic" que produce una muestra faltante o mala en la grabación digital de audio. Eso es no hay problema para un circuito analógico con un ancho de banda naturalmente limitado que solo filtra ese ruido, pero en los complementos digitales debes tener cuidado con cosas como esta o es más trabajo de lo que vale.

Y luego está el no linealidad en cada tercer componente y de manera diferente para cada transistor, tubo, transformador y muchos otros elementos.

Conclusión: Los dispositivos analógicos no se preocupan por las ecuaciones matemáticas, solo hacen lo suyo con transiciones suaves, curvas complejas o cortes extraños, y sin latencia. Simplemente imbatible.

Las no linealidades en el procesamiento digital generalmente se manejan con funciones de transferencia polinómicas más o menos complejas: curvas que le indican qué nivel debe tener una muestra de salida para una muestra de entrada determinada. A veces es necesario juntar diferentes para obtener diferentes saturaciones para diferentes niveles o diferentes polaridades si se trata de un saturación asimétrica hechos. Estas ecuaciones y sus curvas suelen ser aproximaciones de lo que podría hacer un solo transistor, tubo, transformador o circuito eléctrico completo, pero son solo aproximaciones.

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COMPLEJIDAD DEL HARDWARE DE AUDIO ANALÓGICO

Cuanto más precisas se supone que son estas aproximaciones, más largas y grandes son las ecuaciones, lo que significa matemáticas más complejas, tiempos de cálculo más largos y una tasa de error más alta. Entonces, en la mayoría de los casos, es un compromiso entre la precisión, el uso de la CPU y la cordura del ingeniero DSP para desarrollar un buen complemento de audio. Esos son los "últimos porcentajes" que faltan.

Así que profundicemos. Construyamos un modelo eléctrico real del circuito que amamos por el tono cálido y la profundidad.

No te preocupes, no tienes que haber estudiado tres semestres de ingeniería eléctrica para mantenerte al día, y no tienes que entenderlo todo. Solo pretende ilustrar las complejidades del verdadero modelado analógico en los complementos, para que pueda apreciar aún más el gran sonido de los complementos y tener una idea de por qué todavía hay tantas debilidades.

Comenzaremos con las ecuaciones de Kirchhoff, que se utilizan para calcular las corrientes y los voltajes en los circuitos eléctricos, ¡y nos pondremos manos a la obra! Después de días de ejecutar simulaciones y ejecutar ecuaciones de 20 cm de largo en varias hojas de papel, finalmente obtenemos una función de transferencia. Séptimo orden (porque un circuito de audio bastante pequeño fácilmente 7 condensadores puede tener). ¡¿Hecha?!

Desafortunadamente, no va a suceder pronto. Cada capacitor también es un inductor diminuto y tiene cierta corriente de fuga (resistencia en paralelo) y cierta resistencia en serie (ESR). Esto prácticamente duplica el número de partes reactivas en el circuito y duplica el orden de la función de transferencia.

Vaya, se me olvidó mencionar que hay diferentes Los amplificadores operacionales tienen diferentes velocidades de respuesta tener eso en uno comportamiento de corte alto dependiente del nivel noquear. ¿Pero no tiene amplificadores operacionales, solo transistores o válvulas? Capacidades parásitas, funciones de transferencia no lineales, resistencias de sangrado entre las capas N y P, .... Las matemáticas parecen explotar con cada modelo correcto que desee integrar. Te esforzaste mucho, ¿qué pasó?

 

bobinas de inducción

¿Es posible que vi un transformador de entrada, entre etapas y salida en este hermoso Neve 33609? Ooooh, uno tiene incluso un devanado terciario - ¡qué bien!

¡No te rindas ahora!

Antes de que siquiera lo pienses, solo eso relación de transmisión y algo saturación para aplicar ... también hay una capacitancia parásita entre los devanados que forma un bucle resonante con la inductancia del devanado, la resistencia en serie de cada devanado y probablemente un poco menos de otros diez parásitos eléctricos trastornos secundarios, que debe tener en cuenta cuando se embarca en su viaje para crear un modelo de transformador perfecto.

Las propiedades de saturación e histéresis del núcleo dependen de su aleación, proceso de producción, forma, proceso de construcción y posibles imperfecciones físicas como Hueso espacio de aire no intencional en un núcleo, que no está perfectamente ensamblado.

Algunos transformadores e inductores incluso empiezan a hacer ruido físicamente porque el fuerzas magnéticas muévalos lo suficientemente lejos como para que pueda escucharlos. Este es otro pérdida de energía no lineal, que debe tener en cuenta para obtener una plantilla perfecta. Por cierto, el texto anterior se refiere a los inductores que se utilizan en muchos ecualizador antiguose utilizan diseños (por ejemplo, Pultec EQP-1A), en cierta medida para cinta magnética y en muchos aspectos para cabezales de cinta.

LA CONCLUSIÓN SOBRIA

Ahora que todos los puntos anteriores se han cubierto desde todos los ángulos, ¿qué tal modelar correctamente una máquina de cinta balanceada por transformador, antigua y discreta de Clase A?

¿Escucho de ti ahora que prefiero pegarme un tiro en la pierna?

Bueno, esa es probablemente la única respuesta correcta.

Y te diré por qué...

Como puede ver, tiene herramientas de audio digital la mayoría de los problemas cuando se trata del sonido directo no suena perfecto permitir. Porque por suerte, nos encanta esa imperfección porque sentimos que son las grabaciones. más completo, más suave, eufónico déjalo sonar y, por supuesto, subjetivamente mejor en muchos aspectos.

Hemos interiorizado este sonido en cuerpo y alma, la impresión sonora específica de los dispositivos analógicos que se utilizan en nuestras canciones favoritas. Eso es porque amamos las canciones y los sonidos que eligieron los ingenieros y productores, se han convertido en parte de una estética combinada. Al crear una pista, estos sonidos son la referencia que desea alcanzar y superar.

Sabiendo esto, no es casualidad que muchos ingenieros de audioque usan configuraciones híbridas han hecho la transición a un flujo de trabajo que dice algo como "digital para cirugía y corrección, analógico para color“. Toma lo mejor de ambos mundos y utiliza diferentes tecnologías para las tareas que mejor hacen.