Analoginen vs. digitaalinen: Äänitekniikan erot, edut ja haitat
Kunanaloginen ääniÄänenpaine välittyy jatkuvana sähköisenä signaalina – ilman diskretisointia.Digitaalinen ääniSitä vastoin tämä signaali näytteistetään kiintein aikavälein (näytteenottotaajuus) ja tallennetaan numerosarjana. Molemmat lähestymistavat ovat osoittautuneet toimiviksi ammattimaisissa sovelluksissa.Sekoitusundmasteroinnissaniiden vahvuudet ja heikkoudet – tässä artikkelissa tekniset erot selitetään neutraalisti ja mitattavissa olevien tosiasioiden perusteella.
Se ei päde joka tapauksessa, mutta aina silloin tällöinanaloginen ääni im Sekoitustaimasteroinnissaedelleenkaukana audiolaajennuksista.
Hassua on, että on todellakin tieteellisiä taulukoita ja faktoja, jotka asettavat analogisen miksauksen ja masteroinnin paljon audiolaajennusten edelle. Joten tässä ei ole kyse taikuudesta tai vain vatsan tunteesta, tosiasiat puhuvat puolestaan.
Mutta se ei tarkoita, että sinulla olisi sellainenNumero yksi osumavoi tuottaa vain analogisesti. On monia upeita kappaleita, jotka voidaan tuottaa myös digitaalisesti, suoraan pakkauksesta (laatikossa) ovat syntyneet. Mutta jos todellasyvä ja täyteläinen äänion edelleenkin paras tapa luoda analogisesti.
Vielä yksi asia, joka on sanottava ennen kuin menemme syvemmälle. Kuten niin usein tapahtuu, paholainen on yksityiskohdissa, ja ne ovat aivan liian usein piilossa signaalinkäsittelymatematiikan pimeimpissä nurkissa. Siksi yritämme olla käyttämättä liikaa teknistä ammattislangia ja selittää sen erittäin helposti.
NÄYTTEENOTTO – TARKKUUS JA AIKAN TARKKUUS
Kaikilla äänijärjestelmillä (DAW) on rajoituksensa. Mutta tapahtuu, että analogiset piirit eivät aina rajoitu 22 kHz:iin tai 48 kHz:iin ( miten se toimii digitaalisesti 44,1 kHz:n tai 96 kHz:n taajuudellanäytteenottotaajuusfunktioniert ), ja vaikka yhdistetty sisään-ulos-kaistanleveys on vain 20 kHz, saman piirin yksittäiset haarat voivatKaistanleveydet ovat megahertsiä tai enemmän.
Mutta miksi tämä on välttämätöntä? Ihminen kuulee vain 20 kHz asti ja vain nuorena tai jos isäsi on koira 🙂
Vitsit sivuun itse käsittelyn aikana, varsinkin jos nopeitaajoitusvakiotvuonnadynamiikan käsittelyovat mukana (esim.äänen kompressori1176…), ohjaussignaalien synteesin sivutuotteita tai jopa itse ohjaussignaalia voi syntyä ja niiden kaistanleveys on paljon suurempi kuin ihmiskorva pystyy havaitsemaan.
Digitaalisiin peruskäsittelyalgoritmeihin verrattuna tämä mahdollistaa analogisten piirien "näytteiden väliset piikit"vastaamaan ja generoimaan ohjaussignaaleja taajuussisällöstä, joka ylittää ihmisen kuuloalueen taiNyquistin taajuusrajadigitaalisesta järjestelmästä ylittää merkittävästi.
Suuremman kaistanleveyden äänipiiri, ellei sitä ole todella huolellisesti suunniteltu, voi olla herkempi värähtelyille taajuuksilla, jotka ovat selvästi kuuloalueemme yläpuolella. Tämä ilmiö voialennettuheadroomiin , outoja vääristymiä ja keskinäistä modulaatiota kappaleessamme, joista mikään ei kuulosta todella miellyttävältä. Siitä huolimatta ei ole halveksittavaa, että "sisäänrakennetun" piirin oikealla suunnittelullaTodellinen huippukäsittelykävellessä AD-alueelleMuunnin(Muunto analogisesta digitaaliseen) voi säästää muutaman dB:n toistovaraa.
EI-LINEAALISUUDET – ERI TAPUA PAREMPI?
Musiikin analogisten laitteiden ei myöskään tarvitse jotenkin yhdistää erilaisia matemaattisia käyriäkylläisyys, vääristymäja muiden epälineaarisuuden simulointi – digitaaliseen äänenkäsittelyyn sisältyviä asioitavaikein syksytehdä oikein. Sen sijaan voianalogiset laitteettäsmälleen sama vaikutuspaljon ylivoimainen tarkkuussaavuttaa, joten voit saavuttaa täydellisiä, epätäydellisiä tuloksia miksauksessa tai masteroinnissa. Se ei ole tarpeenYlinäytteistyskäyttää. Se toimii edelleen, vaikka olisit päivittänyt DAW:n tai laajennukset.
YLINÄYTTEISTYÖ ÄÄNIEDITOIMISESSA
Ylinäytteistys* tai ylinäytteistys tapahtuu, kun signaali, jossa on akorkeampi näytetaajuuson käsitelty kuin signaalin kaistanleveyden näyttämiseen todellisuudessa tarvitaan. Ylinäytteenottovoi olla etuja joissakin sovelluksissa.
*Oikeat termit tälle prosessille digitaalisesti/ITB:nä suoritettuna olisi ylösnäytteitys, prosessointi ja alinäytteistys, mutta koska lisääntyneen kaistanleveyden vaikutus on sama kuin jos signaali alun perin ylinäytteistettiin digitaaliseksi muunnettaessa, useimmat käyttävät laajennuksia - Valmistajat käyttävät termiä ylinäytteitys. selityksenä.
Tämä prosessi vaatii erittäin hyviä suodattimia plugineissa, jotta vältetään sellaisen taajuussisällön syntyminen, jota ei ollut alkuperäisessä äänessä, ja siten äänen vääristyminen.mixauksessatai maisterin tutkinnon suorittamiseksi.
Monissa hyvän kuuloisissa digitaalisissa dynamiikkaprosessoreissa (VST-laajennukset) on sisäänrakennettu ylinäytteitys, joka tarjoaa tarkemmanluonnollisen voiton vähentämisreaktiotoimittaa.
Mutta edes ylinäytteenottoa ei voi verrata siihenHyvin suunnitellun analogisen piirin tarkkuus. Tämä on erityisen tärkeää kaikessa ajasta riippuvaisessa käsittelyssä. Ero on siksi huomattavasti havaittavampi dynaamisissa prosessoreissa (kuten kompressoreissa, rajoittimissa, porteissa jne.), joiden tarkkuusHyökkäys- ja vapautumiskäyrätvaikuttaa ratkaisevasti puristuksen, rajoituksen, laajennuksen tai portauksen sävyiseen luonteeseen. Liitännäisten on vähintään näytteistettävä sekä ääni- että ajastuspiirejä, jotta niillä on mahdollisuus vertailuun.
ANALOGISTEN LAITTEIDEN JA LISÄLAITTEISTEN KAISTANLEVEYS
Analogisten laitteiden ja liitännäisten kaistanleveyden aihetta on jo käsitelty yllä olevassa tekstissä, mutta haluamme mennä tähän syvemmälle.
Aina kun äänisignaaliepälineaarinenkäynnissä, se luo sellaisenlisätaajuuden sisältöä. Joten jos huippu katkaistaan, kaiken leikkauksen yläpuolella on mentävä jonnekin, koska on erittäin epätodennäköistä, että se kuohuu ilmaan...
Analogisilla laitteilla nämä korkeammat taajuudet joko katoavat piiristä tai ne saavuttavat A/D-muuntimen ja katoavat sinne.
Asiat voivat monimutkaistaa äänilaajennusten kanssa. Pysyäkseen uskollisena näytteenottolauseelle digitaalisen algoritmin on yhdistettävä tämä energian uudelleenjakopaljon rajoitetumpi sarjakäytettävissä olevista taajuuksista.
Miten tämä vaikuttaa äänisignaaliin?
Joten kuullaksesi miellyttäviä 2. ja 3. harmonisia ylisävyjä kappaleessasi, kun kylläisyyttä esiintyy "S"-äänen 14 kHz:n komponentissa 48 kHz:n näytteenottotaajuudella, sinun on ryhdyttävä jyrkempiin toimenpiteisiin. 28 kHz ja 42 kHz taajuudet eivät yksinkertaisesti "ole olemassa" 48 kHz:n näytteenottotaajuuksissa, koska fysiikan toimintatapa tarkoittaa, että ne ylittävät Nyquistin taajuusrajan.
Jos et ole varovainen, nämä korkeammat harmoniset näkyvät väärin taajuuksilla 20 kHz ja 6 kHz. Jos näin tapahtuu, se on täysin huono, tätä ilmiötä kutsutaanaliasing. Tässä kuulet oudon äänen käsittelyn aikanametallia tai muovia. Hyvän ratkaisun löytäminen tähän liitännäisongelmaan ei ole aina helppoa ja vaatii ainaKompromissit suodattimen suunnittelussa ja prosessorin käytössä.
ANALOGINEN MALLINNUS LAAJENTAISILLE
Haluatko tehdä todenmukaisen analogisen replikan? Ota sitten kiinni, koska tämä ei tule olemaan helppoa.
Yritämme valaista tekniikan suoaluetta ja antaa peruskatsauksen ilman teknistä ammattikieltä.
Analogisen piirin mallintaminen tarkoittaa, että meidän on selvitettävä, kuinka piirit toimivat suhteessa erilaisiintulosignaalin tasoundtaajuuden sisältökäyttäytyä niin, että tiedämme, mitä toisesta päästä tulee ulos tietyllä syötteellä. Ei riitä, että kokeilet emulointia testisignaalilla ja teemme sen sitten täsmälleen samalla tavalla kaikille äänille. Sinun on tehtävä se toteutettavissa eri äänillä ja siitä tulee yksiTasapainotustoiminto laajennuksia koodattaessa.
Jotta voimme tehdä sen huolellisesti ja oikein, meidän on tiedettävä tämän piirin sähköiset komponentit (Vastukset, kondensaattorit, transistorit, putket, induktoritjne.) ja mitä tarkempi mallin oletetaan olevan, sitä paremmin meidän on kuvattava nämä elementit. Tietysti vastus on vain lanka, joka ei pidä siitä, että sen yli työnnetään paljon elektroneja, mutta tekeekö se sen samalla tavalla kaikentyyppisille äänisignaaleille? Entä jos tämä vastus on lähellä tilaa vievää kelaa tai ylikuumentunutta putkea?
Joka kerta kun luomme paremman ja täydellisemmän kuvauksen jokaiselle elementille tarkkuuden lisäämiseksi, VST- tai AU-laajennusten ekstrapoloinnista tulee monimutkaisempaa. Siitä voi tulla niin monimutkainen, että se on joko lähes mahdotonta navigoida tai sitä on liian vaikea laskea reaaliajassa.
On sanomattakin selvää, että niitä on paljonlisää kehitysaikaaja siksi tarvitaan rahaa, jotta tämä ekstrapolointi toimisi todella hyvin. Siksimonilla laajennuksilla on yksinkertaistettu versio. Ja vaikka se toimii reaaliajassa, on sanottava, että vaikka katsoisi sitä kaukaa, semuistuttaa vain sitä, mitä todellinen piiri voi tehdä, koska olennaiset yksityiskohdat puuttuvat.
Jotain puuttuu äänialgoritmeista ja voit myös kuulla sen. Jos puolimitat ovat hyväksyttäviä raiteillasi, se on siistiä, mutta luulen, että useimmat teistä tarvitsevat enemmän.
LISÄTIETOJA AUDIOEDITOIMINTAAN
Katsotaanpasivuketjun piiritdynaamiset prosessorit kutenäänen kompressorittaiRajoittaminen-Lisäosat. Ne käyttävät diodeja (monien muiden elementtien joukossa) ohjausjännitteen luomiseen äänisignaalista. Diodi on ayksisuuntainen venttiili' sähkövirralle, ja joka kerta kun tämä venttiili avautuu tai sulkeutuu, se tekee sen hyvin nopeasti ja aiheuttaa siten oikosulunkorkeataajuinen melu, joka on samanlainen kuin "napsautus", joka tuottaa puuttuvan tai huonon näytteen digitaalisessa äänen tallenteessa. Tuo onei ongelmaa analogiselle piirilleluonnollisesti rajoitetulla kaistanleveydellä, joka vain suodattaa tuon kohinan, mutta digitaalisissa laajennuksissa sinun on oltava varovainen tällaisten asioiden kanssa tai se on enemmän työtä kuin sen arvoista.
Ja sitten on seepälineaarisuusjoka kolmannessa komponentissa ja eri tavalla jokaisessa yksittäisessä transistorissa, putkessa, muuntajassa ja monissa muissa elementeissä.
Johtopäätös: Analogiset laitteet eivät vaivaudu matemaattisten yhtälöiden kanssa, ne vain tekevät tehtävänsä tasaisilla siirtymillä, monimutkaisilla käyrillä tai kummallisilla katkaisuilla ja ilman latenssia. Yksinkertaisesti lyömätön.
Digitaalisessa prosessoinnissa epälineaarisuudet käsitellään yleensä enemmän tai vähemmän monimutkaisilla polynomisilla siirtofunktioilla - käyrillä, jotka kertovat, minkä tason lähtönäytteen tulee olla tietylle tulonäytteelle. Joskus on koottava erilaisia, jotta saadaan erilainen kylläisyys eri tasoille tai eri polariteeteille, jos se on aepäsymmetrinen kylläisyystoimii. Nämä yhtälöt ja niiden käyrät ovat yleensä likiarvoja siitä, mitä yksittäinen transistori, putki, muuntaja tai koko sähköpiiri voisi tehdä, mutta ne ovat vain likiarvoja.
LISÄÄ SYVYTÄ MYÖS KAPPALEESI?
Testaa analogista miksaus- ja/tai masterointiamme nyt, olipa kyseessä CD- tai suoratoistopalvelumme! Hyödynnä yli 20 vuoden kokemus ja parhaimman laitteiston epälineaarisuus!
ANALOGISTEN ÄÄNILAITTEISTOJEN MONITTAVUUS
Mitä tarkempia näiden approksimaatioiden oletetaan olevan, sitä pidempiä ja suurempia yhtälöt ovat, mikä tarkoittaa monimutkaisempaa matematiikkaa, pidempiä laskentaaikoja ja suurempaa virheprosenttia. Joten useimmissa tapauksissa se on kompromissi tarkkuuden, suorittimen käytön ja DSP-suunnittelijan mielenterveyden välillä hyvän äänilaajennuksen kehittämiseksi.
Joten mennään syvemmälle. Rakennetaan todellinen sähköinen malli piiristä, jota rakastamme lämpimän sävyn ja syvyyden vuoksi.
Älä huoli, sinun ei tarvitse olla opiskellut sähkötekniikkaa kolmea lukukautta tullaksesi mukaan, eikä sinun tarvitse ymmärtää kaikkea. Se on tarkoitettu vain havainnollistamaan liitännäisten todellisen analogisen mallinnuksen monimutkaisuutta, jotta voit arvostaa upealta kuulostavia laajennuksia entistä enemmän ja saada käsityksen siitä, miksi niillä on edelleen niin paljon heikkouksia.
Aloitetaan Kirchhoffin yhtälöistä, joilla lasketaan sähköpiirien virrat ja jännitteet, ja ryhdytään töihin! Päivien simulaatioiden ja 20 cm pitkien yhtälöiden useiden paperiarkkien poikki ajamisen jälkeen saamme vihdoin siirtofunktion. 7. kerta (koska melko pieni äänipiirihelposti 7 kondensaattoriavoi olla). Tehty?!
Valitettavasti se ei tapahdu lähiaikoina. Jokainen kondensaattori on myös pieni kela ja siinä on jonkin verran vuotovirtaa (rinnakkaisresistanssi) ja jonkin verran sarjaresistanssia (ESR). Tämä käytännössä kaksinkertaistaa reaktiivisten osien määrän piirissä ja kaksinkertaistaa siirtofunktion järjestyksen.
Oho, unohdin mainita, että niitä on erilaisiaOp-vahvistimilla on erilaiset kierrosluvuton se yhdessätasosta riippuvainen korkealaatuinen käyttäytyminenlyödä alas. Mutta sinulla ei ole op-vahvistimia, vain transistoreita tai putkia? Parasiittiset kapasitanssit, epälineaariset siirtofunktiot, bleeder-vastukset N- ja P-kerrosten välillä, .... Matematiikka näyttää kasvavan räjähdysmäisesti jokaisen oikean mallin kanssa, jonka haluat integroida. Yritit kovasti, mitä tapahtui?
induktiokelat
Onko mahdollista, että näin tulo-, väli- ja lähtömuuntajan tässä kauniissa Neve 33609:ssä? Ooooh, yhdellä on jopa tertiäärinen käämitys - oi hienoa!
Älä nyt luovuta!
Ennen kuin edes ajattelet sitä, juuri sitäsiirtosuhdeja jotainkylläisyyssoveltaa...käämien välillä on myös loiskapasitanssi, joka muodostaa resonanssisilmukan käämin induktanssin, kunkin käämin sarjaresistanssin ja luultavasti hieman alle kymmenen muun sähköisen loisen kanssasivutovereiden häiriöt, joka sinun on otettava huomioon, kun lähdet luomaan täydellisen muuntajamallin.
Keskustelu on vanhaa, käytäntö pragmaattista – analogisen ja digitaalisen yhdistämistä modernissa masteroinnissa kuvataan seuraavasti:Masterointiopas.
Ytimen kyllästys- ja hystereesiominaisuudet riippuvat sen lejeeringistä, valmistusprosessista, muodosta, rakennusprosessista ja mahdollisista fysikaalisista epätäydellisyyksistä, kuten esim. B. yksitahaton ilmarako ytimessä, jota ei ole koottu täydellisesti.
Jotkut muuntajat ja induktorit alkavat jopa tuottaa melua fyysisesti, koskamagneettisia voimiasiirrä niitä tarpeeksi kauas, jotta voit kuulla ne. Tämä on toinenepälineaarinen energiahäviö, jota sinun on otettava huomioon täydellisen mallin saamiseksi. Muuten, yllä oleva teksti viittaa induktoreihin, joita käytetään monissavintage EQmalleja käytetään (esim. Pultec EQP-1A), jossain määrin magneettinauhalle ja monessa suhteessa nauhapäihin.
JÄTTEISET PÄÄTELMÄT
Nyt kun kaikki yllä olevat kohdat on käsitelty kaikista näkökulmista, miten mallinnettaisiin A-luokan diskreetti, vintage, muuntajatasapainotettu teippikone oikein?
Kuulenko sinusta nyt, että ampuisin mieluummin itseäni jalkaan?
No, se on luultavasti ainoa oikea vastaus.
Ja kerron miksi...
Kuten näet, ondigitaaliset äänityökaluteniten ongelmia, kun on kyse suorasta äänestäei kuulosta täydelliseltäsallia. Koska onneksi rakastamme tätä epätäydellisyyttä, koska meistä tuntuu, että ne ovat äänitteitätäyteläisempi, tasaisempi, iloisempianna sen kuulostaa - ja tietysti subjektiivisesti paremmalta monessa suhteessa.
Olemme sisäistäneet tämän äänen kehossa ja sielussa, suosikkikappaleissamme käytettyjen analogisten laitteiden erityiset äänivaikutelmat. Koska rakastamme insinöörien ja tuottajien valitsemia kappaleita ja ääniä, niistä on tullut osa yhdistettyä estetiikkaa. Kun luot raitaa, nämä äänet ovat referenssi, jonka haluat saavuttaa ja ylittää.
Tämän tiedostaessa ei ole sattumaa, että monet hybridiasetuksia käyttävät äänisuunnittelijat ovat siirtyneet työnkulkuun, joka on suunnilleen "digitaalinen kirurgiaan ja korjaukseen, analoginen väriin". Se ottaa molempien maailmojen parhaat puolet ja käyttää eri tekniikoita tehtäviin, jotka he tekevät parhaiten.
Analoginen vs. digitaalinen: Suora vertailu yhdellä silmäyksellä
| kriteeri | Analoginen | Digitaalinen (ITB) |
|---|---|---|
| äänihahmo | Jatkuva signaali, luonnollinen kylläisyys ja lämpö epälineaarisuuksien kautta | Diskreetti signaali; oikealla vahvistuksen porrastuksella se kuulostaa neutraalilta ja läpinäkyvältä. |
| Dynamiikka ja pääntila | Pehmeä leikkaus, overdrive kuulostaa musikaaliselta | Kova leikkaus 0 dBFS:ssä, tarkka toistovaran suunnittelu mahdollista |
| humista | Lämpökohinaa ja kaistakohinaa esiintyy (ominainen ominaisuus) | Kvantisointikohina (24 bitillä < -144 dBFS, käytännössä kuulumaton) |
| Työnkulku | Laitteisto, kytkentäpaikka ja takaisinkutsu ovat monimutkaisia; jokainen laite on ainutlaatuinen. | Täysin muistettavissa, versiointimahdollisuus, etätyöskentelymahdollisuus |
| Kustannukset | Laadukkaiden laitteiden ostaminen ja ylläpitäminen on kallista. | Skaalautuva; aloitus mahdollinen pienellä budjetilla |
Kuulostaako analoginen todella paremmalta kuin digitaalinen?
Ei yleensä. Analogiset laitteet tuottavat epälineaarisuutensa ansiosta luonnollisen lämmön ja kylläisyyden, jota monet muusikot pitävät miellyttävinä. Olipa kyse sittenBesserSe riippuu tyylistä ja tavoitteesta. Digitaalinen kuva tuottaa usein vielä tarkempia, neutraalin läpinäkyviä tuloksia. Ammattimaisissa ympäristöissä...masteroinnissaStudiot yhdistävät usein molemmat maailmat.
Mikä on tärkein ero analogisen ja digitaalisen äänen välillä?
Analoginen ääni on jatkuva sähköinen signaali. Digitaalinen ääni on diskreetti numerosarja (näytteitä), joka muunnetaan takaisin analogiseksi signaaliksi toiston aikana. Ratkaiseva ero on signaalinkäsittelyssä: Analogisessa käsittelyssä käytetään todellisia fysikaalisia ilmiöitä (transistoreita, kondensaattoreita, muuntajia), kun taas digitaalisessa käsittelyssä käytetään matematiikkaa.
Voivatko pluginit korvata analogisen laitteiston 1:1?
Ei, ei täysin. Liitännäiset mallintavat matemaattisesti analogisten piirien käyttäytymistä – mitä tarkempi malli, sitä suurempi suorittimen kuormitus. Hienoimpia epälineaarisuuksia (kuten nopeissa transienteissa tai ylikäytössä esiintyviä) on vaikea toistaa. Korkealaatuiset emuloinnit pääsevät kuitenkin hyvin lähelle tätä.
Millaisiin musiikkituotantoihin analoginen masterointi kannattaa?
Analoginen prosessointi on erityisen hyödyllistä musiikille, jolla on lämmin ääniluonne ja luonnollinen kylläisyys: rock, jazz, laulaja-lauluntekijät ja vinyylilevyt. EDM-musiikille tai erittäin läpinäkyville pop-miksauksille digitaalinen prosessointi on parempi vaihtoehto.masteroinnissausein tarkempia. Monet studiot, kuten Peak-Studios, käyttävät hybridilähestymistapaa.
