Analogico vs. Digitale: Differenze, vantaggi e svantaggi nella tecnologia audio
Inaudio analogicoLa pressione sonora viene trasmessa come un segnale elettrico continuo, senza discretizzazione.Audio digitaleAl contrario, questo segnale viene campionato a intervalli di tempo fissi (frequenza di campionamento) e memorizzato come una sequenza di numeri. Entrambi gli approcci si sono dimostrati efficaci nelle applicazioni professionali.Mixinge MasteringPunti di forza e di debolezza: questo articolo illustra le differenze tecniche in modo neutrale e basandosi su dati misurabili.
Non si applica in tutti i casi, ma ogni tanto lo èsuono analogico im MixingoMasteringancoramolto più avanti dei plugin audio.
La cosa divertente è che ci sono davvero tabelle e fatti scientifici che mettono il missaggio e il mastering analogico molto più avanti dei plugin audio. Quindi non si tratta di magia o solo sentimento viscerale, i fatti parlano chiaro.
Ma questo non significa che tu ne abbia unoIl successo numero unopuò produrre solo in modo analogico. Ci sono molte grandi canzoni che possono essere prodotte anche in digitale, puramente in-the-box (nella scatola) sono sorti. Ma se davverosuono profondo e riccodeve essere generato in modo analogo è ancora il modo migliore.
Un'altra cosa da dire prima di approfondire. Come spesso accade, il diavolo è nei dettagli, e questi sono troppo spesso nascosti negli angoli più bui della matematica dell'elaborazione dei segnali. Ecco perché qui cerchiamo di non usare troppo gergo tecnico e di spiegarlo in modo molto semplice.
CAMPIONARE – PRECISIONE E RISOLUZIONE TEMPORALE
Tutti i sistemi audio (DAW) hanno i loro limiti. Ma capita che i circuiti analogici non siano sempre limitati a 22 kHz o 48 kHz ( come funziona in digitale a 44,1 kHz o 96 kHzcampionaturaFunktioniert ), e anche se la larghezza di banda combinata in-to-out è di soli 20 kHz, i singoli rami dello stesso circuito possonoAvere larghezze di banda nell'intervallo dei megahertz o superiori.
Ma perché è necessario? Gli esseri umani sentono solo fino a 20 kHz e solo in giovane età o se tuo padre è un cane 🙂
Scherzi a parte, durante la lavorazione stessa, specie se velocicostanti temporalinellaelaborazione dinamicasono coinvolti (ad esempio incompressore audio1176…), i sottoprodotti della sintesi dei segnali di controllo, o persino il segnale di controllo stesso, possono verificarsi e avere una larghezza di banda molto più ampia di quella che l'orecchio umano può percepire.
Rispetto agli algoritmi di elaborazione digitale di base, ciò consente ai circuiti analogici di “picchi inter-campione“per rispondere e generare segnali di controllo da contenuti di frequenza che superano la portata dell'udito umano o ilLimite di frequenza di Nyquistdi un sistema digitale superare significativamente.
Un circuito audio a larghezza di banda maggiore, se non progettato con cura, può essere più suscettibile alle oscillazioni a frequenze ben al di sopra della nostra gamma uditiva. Questo fenomeno puòridottoAltezza libera , strane distorsioni e intermodulazioni nella nostra canzone, nessuna delle quali suona davvero piacevole. Tuttavia, non è da disprezzare che con la corretta progettazione circuitale del "built-in"Vero picco di elaborazionedurante la camminata verso l'AD-Converter(La conversione da analogico a digitale) può far risparmiare qualche dB di margine di sicurezza.
NONLINEARITÀ – DIVERSI UGUALI MEGLIO?
Anche i dispositivi analogici nella musica non hanno bisogno di unire in qualche modo varie curve matematiche per farlosaturazione, distorsionee simulare altre non linearità - cose inerenti all'elaborazione del suono digitalecaduta più durafare bene. Invece puòapparecchiature analogicheesattamente lo stesso effetto conprecisione di gran lunga superioreraggiungere, in modo da poter ottenere risultati perfetti e imperfetti nel missaggio o nel mastering. Non è necessariosovracampionamentousare. Continuerà a funzionare anche se hai aggiornato la tua DAW o i plugin.
OVERSAMPLING IN EDITING AUDIO
Il sovracampionamento* o il sovracampionamento si verifica quando un segnale con afrequenza di campionamento più elevataviene elaborato di quanto effettivamente richiesto per visualizzare la larghezza di banda del segnale. Un sovracampionamentopuò avere vantaggi in alcune applicazioni.
*I termini corretti per questo processo se eseguito digitalmente/ITB sarebbero sovracampionamento, elaborazione e sottocampionamento, ma poiché l'effetto dell'aumento della larghezza di banda è lo stesso di se il segnale fosse stato originariamente sovracampionato quando convertito in digitale, la maggior parte utilizza i plug-in -I produttori usano il termine sovracampionamento come spiegazione.
Questo processo richiede filtri di ottima qualità nei plugin per evitare di generare frequenze non presenti nell'audio originale, prevenendo così una distorsione del suono.Mixo per conseguire un master.
Molti processori di dinamica digitale (plugin VST) dal buon suono hanno un sovracampionamento integrato per fornire unrisposta di riduzione del guadagno naturaleconsegnare.
Ma anche il sovracampionamento non può essere paragonato a quelloPrecisione di un circuito analogico ben progettato. Ciò è particolarmente importante per tutte le elaborazioni dipendenti dal tempo. La differenza è quindi molto più evidente nei processori di dinamica (come compressori, limiter, gate, ecc.) dove la precisione delCurve temporali di attacco e rilascioinfluenza in modo decisivo il carattere tonale della compressione, limitazione, espansione o gating. I plugin devono almeno sovracampionare sia l'audio che i circuiti di temporizzazione per avere qualche possibilità di confronto.
LARGHEZZA DI BANDA DEI DISPOSITIVI ANALOGICI E DEI PLUGIN
Il tema della larghezza di banda dei dispositivi analogici e dei plug-in è già stato toccato nel testo sopra, ma qui vogliamo approfondire.
Ogni volta che il segnale audionon linearein esecuzione, che ne crea unocontenuto di frequenza aggiuntivo. Quindi, se un picco viene tagliato, tutto ciò che sta al di sopra del taglio deve andare da qualche parte, perché è molto improbabile che svanisca nell'aria...
Con i dispositivi analogici, queste frequenze più alte o scompaiono nel circuito o raggiungono il convertitore A/D e lì vengono perse.
Le cose possono complicarsi con i plugin audio. Per rimanere fedele al teorema di campionamento, un algoritmo digitale deve combinare questa ridistribuzione dell'energia con ainsieme molto più limitatodelle frequenze disponibili.
In che modo questo influisce sul segnale audio?
Quindi, per sentire piacevoli armonici di 2a e 3a armonica nella tua canzone quando si verifica la saturazione in una componente di 14 kHz di un suono "S" ad una frequenza di campionamento di 48 kHz, devi prendere misure più drastiche. Le frequenze di 28kHz e 42kHz semplicemente non "esistono" nelle frequenze di campionamento di 48kHz perché, a causa del modo in cui funziona la fisica, superano il limite di frequenza di Nyquist.
Se non stai attento, queste armoniche più alte appariranno in modo errato a 20kHz e 6kHz. Se ciò accade, è totalmente negativo, questo fenomeno è chiamatoaliasing. Qui puoi sentire uno strano suono durante l'elaborazionequalità metallica o plastica. Trovare una buona soluzione a questo problema del plugin non è sempre facile e richiede sempreCompromessi nella progettazione del filtro e nell'utilizzo della CPU.
MODELLAZIONE ANALOGICA PER PLUGINS
Vuoi realizzare una replica analogica realistica? Allora allaccia le cinture perché non sarà facile.
Stiamo cercando di fare luce sulla palude tecnologica e di fornire una panoramica di base senza gergo tecnico.
Modellare un circuito analogico significa che dobbiamo capire come si comportano i circuiti in relazione al diversolivello del segnale di ingressoe contenuto di frequenzacomportarsi in modo da sapere cosa esce dall'altra parte per ogni dato input. Non è sufficiente provare l'emulazione con un segnale di prova e poi farlo esattamente allo stesso modo per tutti i suoni. Devi renderlo fattibile con suoni diversi e diventa unoAtto di bilanciamento durante la codifica dei plugin.
Per farlo in modo accurato e corretto, abbiamo bisogno di conoscere i componenti elettrici di questo circuito (Resistori, condensatori, transistor, tubi, induttoriecc.) e più accurato dovrebbe essere il modello, meglio dobbiamo descrivere questi elementi. Certo, un resistore è solo un filo a cui non piace che molti elettroni vengano spinti attraverso di esso, ma lo fa allo stesso modo per tutti i tipi di segnali audio? Cosa succede se questa resistenza è vicino a un induttore ingombrante o a un tubo surriscaldato?
Ogni volta che creiamo una descrizione migliore e più completa per ogni elemento per ottenere una maggiore precisione, l'estrapolazione all'interno dei plug-in VST o AU diventa più complicata. Può diventare così complesso che è quasi impossibile da navigare o troppo difficile da calcolare in tempo reale.
Inutile dire che c'è moltopiù tempo di sviluppoe quindi ha bisogno di soldi per far funzionare davvero bene questa estrapolazione. Ecco perchèmolti plugin hanno una versione semplificata. E sebbene funzioni in tempo reale, c'è da dire che anche se lo guardi da lontano, lo èassomiglia solo a ciò che può fare un circuito reale, perché mancano i dettagli essenziali.
Manca qualcosa negli algoritmi audio e puoi sentirlo anche tu. Se le mezze misure sono accettabili per te sulle tue tracce, allora va bene, ma immagino che la maggior parte di voi abbia bisogno di più.
PIÙ PROFONDITÀ NELL'EDITING AUDIO
Diamo un'occhiata alcircuiti a catena lateraleprocessori dinamici comecompressori audiooLimitativo-Plugin. Usano diodi (tra molti altri elementi) per creare la tensione di controllo da un segnale audio. Un diodo è unvalvola unidirezionale' per la corrente elettrica, e ogni volta che questa valvola si apre o si chiude, lo fa molto rapidamente e di conseguenza produce un cortocircuitorumore ad alta frequenza, simile a un "clic" che produce un campione mancante o errato nella registrazione digitale dell'audio. Questo ènessun problema per un circuito analogicocon una larghezza di banda naturalmente limitata che filtra semplicemente quel rumore, ma nei plug-in digitali devi stare attento con cose come questa o è più lavoro di quanto valga.
E poi c'è ilnon linearitàin ogni terzo componente e diversamente per ogni singolo transistor, tubo, trasformatore e molti altri elementi.
Conclusione: I dispositivi analogici non si preoccupano delle equazioni matematiche, fanno semplicemente le loro cose con transizioni fluide, curve complesse o strani tagli e senza latenza. Semplicemente imbattibile.
Le non linearità nell'elaborazione digitale sono generalmente gestite con funzioni di trasferimento polinomiale più o meno complesse, curve che indicano quale livello dovrebbe essere un campione di output per un dato campione di input. A volte è necessario assemblarne di diversi per ottenere saturazioni diverse per livelli diversi o polarità diverse se si tratta di asaturazione asimmetricaatti. Queste equazioni e le loro curve sono solitamente approssimazioni di ciò che un singolo transistor, tubo, trasformatore o intero circuito elettrico potrebbe fare, ma sono solo approssimazioni.
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COMPLESSITÀ DELL'HARDWARE AUDIO ANALOGICO
Quanto più precise dovrebbero essere queste approssimazioni, tanto più lunghe e grandi saranno le equazioni, il che significa matematica più complessa, tempi di calcolo più lunghi e un tasso di errore più elevato. Quindi nella maggior parte dei casi sviluppare un buon plugin audio è un compromesso tra precisione, utilizzo della CPU e sanità mentale dell'ingegnere DSP. Queste sono le “ultime percentuali” mancanti.
Quindi andiamo più a fondo. Costruiamo un vero modello elettrico del circuito che amiamo per il tono caldo e la profondità.
Non preoccuparti, non devi aver studiato ingegneria elettrica per tre semestri per stare al passo e non devi capire tutto. Ha solo lo scopo di illustrare le complessità della vera modellazione analogica nei plug-in, in modo da poter apprezzare ancora di più i plug-in dal suono eccezionale e avere un'idea del motivo per cui ci sono ancora così tanti punti deboli.
Inizieremo con le equazioni di Kirchhoff, che vengono utilizzate per calcolare le correnti e le tensioni nei circuiti elettrici, e ci metteremo al lavoro! Dopo giorni passati a eseguire simulazioni ed eseguire equazioni lunghe 20 cm su diversi fogli di carta, otteniamo finalmente una funzione di trasferimento. 7° ordine (perché un circuito audio abbastanza piccolofacilmente 7 condensatoripotrebbe avere). Fatto?!
Sfortunatamente, non accadrà presto. Ogni condensatore è anche un minuscolo induttore e presenta una certa corrente di dispersione (resistenza parallela) e una certa resistenza in serie (ESR). Questo praticamente raddoppia il numero di parti reattive nel circuito e raddoppia l'ordine della funzione di trasferimento.
Ops, ho dimenticato di menzionare quelli diversiGli amplificatori operazionali hanno velocità di variazione diverseaverlo in unocomportamento high-cut dipendente dal livellostendere. Ma non hai amplificatori operazionali, solo transistor o valvole? Capacità parassite, funzioni di trasferimento non lineare, resistenze di spurgo tra gli strati N e P, .... La matematica sembra esplodere con ogni modello corretto che desideri integrare. Ci hai provato così tanto, cosa è successo?
bobine di induzione
Possibile che ho visto un trasformatore di ingresso, interstadio e uscita in questo bellissimo Neve 33609? Ooooh, uno ha anche un avvolgimento terziario - oh fantastico!
Non mollare ora!
Prima ancora di pensarci, solo quellorapporto di trasmissionee qualcosa del generesaturazioneda applicare... c'è anche una capacità parassita tra gli avvolgimenti che forma un anello risonante con l'induttanza dell'avvolgimento, la resistenza in serie di ogni avvolgimento e probabilmente un po' meno di dieci altri parassiti elettricidisturbi del compagno, che devi considerare quando inizi il tuo viaggio per creare un modello di trasformatore perfetto.
Il dibattito è vecchio, la pratica è pragmatica: come l'analogico e il digitale vengono combinati nel mastering moderno è descritto daGuida alla padronanza.
Le proprietà di saturazione e isteresi del nucleo dipendono dalla sua lega, dal processo produttivo, dalla forma, dal processo costruttivo e da eventuali imperfezioni fisiche come Ossotraferro indesiderato in un nucleo, che non è perfettamente assemblato.
Alcuni trasformatori e induttori iniziano persino a fare rumore fisicamente perché ilforze magnetichespostali abbastanza lontano da poterli sentire. Questo è un altroperdita di energia non lineare, che devi considerare per un modello perfetto. Per inciso, il testo sopra si riferisce a induttori utilizzati in moltiequalizzatore vintagevengono utilizzati design (ad es. Pultec EQP-1A), in una certa misura per il nastro magnetico e per molti aspetti per le testine del nastro.
LA SOBRIA CONCLUSIONE
Ora che tutti i punti di cui sopra sono stati trattati da tutte le angolazioni, che ne dici di modellare correttamente un registratore a nastro discreto, vintage, bilanciato con trasformatore di Classe A?
Ho sentito da te ora che preferirei spararmi a una gamba?
Bene, questa è probabilmente l'unica risposta giusta.
E ti dirò perché...
Come puoi vedere, fallostrumenti audio digitalila maggior parte dei problemi quando si tratta del suono direttonon suona perfettopermettere. Perché per fortuna, amiamo quell'imperfezione perché ci sentiamo come se fossero le registrazionipiù pieno, più liscio, più euforicolascia che suoni - e ovviamente soggettivamente migliore sotto molti aspetti.
Abbiamo interiorizzato questo suono nel corpo e nell'anima, l'impressione sonora specifica dei dispositivi analogici utilizzati nelle nostre canzoni preferite. Questo perché amiamo le canzoni e i suoni scelti da ingegneri e produttori, sono diventati parte di un'estetica combinata. Quando crei una traccia, questi suoni sono il riferimento che vuoi raggiungere e superare.
Sapendo questo, non è un caso che molti ingegneri del suono che utilizzano configurazioni ibride siano passati a un flusso di lavoro che funziona più o meno così:digitale per chirurgia e correzione, analogico per colore“. Prende il meglio di entrambi i mondi e utilizza tecnologie diverse per le attività che svolgono meglio.
Analogico vs. Digitale: un confronto diretto a colpo d'occhio
| criteri | Analogico | Digitale (ITB) |
|---|---|---|
| carattere sonoro | Segnale continuo, saturazione naturale e calore attraverso le non linearità | Segnale discreto; con una corretta regolazione del guadagno, il suono risulta neutro e trasparente. |
| Dinamica e margine di sicurezza | Clipping morbido, l'overdrive suona musicale | Clipping rigido a 0 dBFS, possibilità di pianificazione precisa del margine di sicurezza |
| sussurrare | Sono presenti rumore termico e rumore di banda (caratteristici) | Rumore di quantizzazione (a 24 bit < -144 dBFS, praticamente impercettibile) |
| Workflow | Hardware, patchbay e procedure di richiamo sono complesse; ogni dispositivo è unico. | Completamente richiamabile, con gestione delle versioni e possibilità di lavoro da remoto. |
| Costi | L'hardware di alta qualità è costoso da acquistare e da mantenere. | Scalabile; possibilità di ingresso anche con un budget ridotto. |
Il suono analogico è davvero migliore di quello digitale?
In generale no. Le apparecchiature analogiche, a causa delle loro non linearità, generano un calore e una saturazione naturali che molti musicisti trovano attraenti. Che questobesserDipende dallo stile e dall'obiettivo. Il digitale spesso offre risultati ancora più precisi, neutri e trasparenti. In ambito professionale...MasteringGli studi di registrazione spesso combinano entrambi i mondi.
Qual è la principale differenza tra audio analogico e digitale?
L'audio analogico è un segnale elettrico continuo. L'audio digitale è una sequenza discreta di numeri (campioni) che viene riconvertita in un segnale analogico durante la riproduzione. La differenza cruciale risiede nell'elaborazione del segnale: l'elaborazione analogica utilizza fenomeni fisici reali (transistor, condensatori, trasformatori), mentre l'elaborazione digitale utilizza la matematica.
I plugin possono sostituire l'hardware analogico in rapporto 1:1?
No, non completamente. I plugin modellano matematicamente il comportamento dei circuiti analogici: più il modello è accurato, maggiore è il carico sulla CPU. Le non linearità più sottili (come quelle che si riscontrano nei transienti veloci o nell'overdrive) sono difficili da replicare. Tuttavia, le emulazioni di alta qualità si avvicinano molto.
Per quali produzioni musicali vale la pena utilizzare il mastering analogico?
L'elaborazione analogica è particolarmente indicata per la musica che beneficia di un suono caldo e di una saturazione naturale: rock, jazz, cantautorato, produzioni su vinile. Per la musica elettronica o per mix pop molto trasparenti, è preferibile l'elaborazione digitale.Masteringspesso più precisi. Molti studi, come Peak-Studios, utilizzano un approccio ibrido.
